DE2014162B2 - Brennstoffregel vorrichtung für Gasturbinenstrahltriebwerke - Google Patents

Description

axial verschiebbar ist, deren Steükolben auf mittels einer ein Rückschlagventil aufweisenden Lei-

die Leistungsregeleinrichtung (21) der Brennstoff- tung der Strahlrohrdruck des Triebwerks bzw. mittels

pumpe (10) einwirkt und von den Ausgängen (51, 35 einer Leitung ein in einer Steuerstufe erzeugter

52) eines zweiten Fluidic-Proportionalverstär- Steuerdruck zugeführt wird, der mittels einer ein

kers (32) beaufschlagt ist, dem als Eingang der Ventil enthaltenden Leitung der Umgebungsdruck

Hochdruckkompressor-Enddruck (P₃) zugeführt und mittels je eine Drossel enthaltender Leitungen

wird und dessen zwei gegenüberliegende Steuer- der Niederdruckkompressor-Enddruck bzw. der

öffnungen mit jeweils einem Ausgang des ersten 30 Hochdruckkompressor-Enddruck zugeführt wird und

Proportionalverstärkers (31) verbunden sind. die eine in die Umgebung führende Steueröffnung

2. Brennstoffregelvorrichtung rich Anspruch 1, aufweist, in der eine sich verjüngende Steuernadel dadurch gekennzeichnet, d?ß die Leistungsregel- axial verschiebbar ist, deren Stellkolben auf die einrichtung der Brennstoffpumpe ein in einem Leistungsregeleinrichtung der Brennstoffpumpe ein-Einlaßrohr (20) einer diese Pumpe (10) antrei- 35 wirkt und von den Ausgängen eines zweiten Fluidicbenden Luftturbine (11) angeordnetes Ventil (21) Proportionalverstärkers beaufschlagt ist, dem als ist, das eine eine Drossel (23) enthaltende Um- Eingang der Hochdruckkompressor-Enddruck zugegehungsleitung (22) aufweist. führt wird und dessen zwei gegenüberliegende Steuer-

3. Brennstoffregelvorrichtung nach den An- öffnungen mit jeweils einem Ausgang des ersten Pro- «priichen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß 40 portionalverstärkers verbunden sind.

sie dem Nachbrenner des Triebwerks zugeordnet Es ist zwar durch die belgische Patentschrift

ist, dessen Schubdüsenquerschnitt durch eine 704 511 bekannt, zwei Fluidic-Verstärker in Reihe Steuervorrichtung (60) mit monostabilem Fluidic- zu schalten, um die Differenz zweier Drücke zu verVerstärker änderbar ist. stärken und das resultierende Signal zur Betätigung

4. Brennstoffregelvorrichtung nach einem der 45 eines Ventils zu benutzen. Im bekannten Fall han-Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß delt es sich jedoch darum, ein Abreißen der Ströder Verstärker (60) am Eingang mit dem Luft- mung an den Schaufeln eines Kompressors zu vercinlaßrohr (20) hinter der Einmündung der Um- hindern, demgegenüber werden gemäß der Erfindung gehungsleitung (23) verbunden ist und zwei die Fluidic-Verstärker in einer Brennstoffregclvorgegenüberliegende Steueröffnungen aufweist, des- 50 richtung eingesetzt, um den statischen bzw. dynamiien mittels einer ein Rückschlagventil (62) ent- sehen Druck im Kompressor als Regelgröße zu verhaltenden Leitung (61) der Strahlrohrdruck (P₆) arbeiten.

bzw. ein in einer Steuerstufe (65) erzeugter Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die

Steuerdruck (Ρχ) zugeführt wird, der mittels je Leistungs-Rcgeleinrichtung der Brennstoffpumpe ein eine Drossel enthaltender Leitungen (66, 68, 67) 55 in einem Einlaßrohr einer diese Pumpe antreibenden der Umgebungsdruck (P₀), der Niederdruckkom- Luftturbine angeordnetes Ventil, das eine eine Drospressor-Enddruck (P₂) bzw. der Hochdruck- sei enthaltende Umgehungsleitung aufweist.
kompressor-Enddruck (p_s) zugeführt wird, und Wenn die Brennstoffregelvorrichtung nach der Erdaß der Ausgang des Verstärkers (60) mit einem findung dem Nachbrenner des Triebwerks zugeord-Fluidic-Gatter an zwei monostabile Verstärker 60 net ist, dann wird zweckmäßigerweise der Schub-(80, 90) und Über eine ein Rückschlagventil (71) düsenquerschnitt durch eine Steuervorrichtung mit enthaltende Leitung (70) an die mit Strahlrohr- monostabilem Fluidic-Verstärker verändert,
druck (P₀) beaufschlagte Steueröffnung des ersten Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung

Proportionalverstärkers (31) angeschlossen ist. ist die Anordnung derart getroffen, daß der Verstär-

______ 65 kcr am Eingang mit dem Lufteinlaßrohr hinter der

Einmündung der Umgehungsleitung verbunden ist

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffregelvorrich- und zwei gegenüberliegende Steueröffnungen auftung für Gasturbinenstrahltriebwerke, insbesondere weist, dessen mittels einer ein Rückschlagventil ent-

der Strahlrohrdruck bzw. ein in 31 und 32, auf. Der erste Proportionalverstärker 31

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_e ^Rr^hl?^rClT^k i^zw- ^{ein in 31 und 32}· ⁸"^f· D« erste Proportionalverstärker 31 ^β η η Ι SSI ίβ ,Ώ ⁸P"⁶?""* »»geführt hat zwei Steueröffnungen, von denen die eine ober ^Wl dfr UmÄniHntf H^SSelxf"i,^hali^end,^{er UUun}' *™ ^ein Rückschlagventil 34 enthaltende Leitung 33 ^ßen ί Hn!fÄ1l der N.ederdruckkompres- mit dem Strahlrohrdruck P. beaufschlagt wird, wäh- »iwEnddrw* taw. der Hochdruckkompressor-End- 5 rend die andere Steueröffnung mit einem abgeleiteten druck zugeführt wird, und daß der Ausgang des Ver- Steuerdruck P_x beaufschlagt wird. Der Eingang des starkers mit einem Flmd.c-Gatter an zwei mono- Proportionalverstärkers 31 wird über eine mit einer stabile Versmrker «nd über eine em Rückschlag- Drossel 36 versehene Leitung 35 mit Luft vom Druck ventil enthaltende Leitung an die mit Strahlrohrdruck P, beaufschlagt

beaufschlagte Steueröffnung des ersten Proportional- ,0 Das Drucksignal P_x wird in einer mit drei öffnunif Verstärkers angeschlossen ist. _gen versehenen Steuerstufe 40 erzeugt, die über eine

m Nachstehend wird em Ausfuhrungsbeispiel der mit einem einstellbarem Ventil 41 versehene Leitung

Il Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. 39 mit atmosphärischem Druck P₀ über eine mit

|:| Die Brennstoffregelvomchtung30 für das nicht mit einer Drossel versehene Leitung 42 vom Nieder-

&r- dargestellte Gasturbinentriebwerk umfaßt eine Brenn- _l5 druckkompressor geförderter Luft vom Druck P, j. stoff pumpe 10, die von einer Luftturbine 11 angetrie- bzw. über eine mit einer Drossel versehene Leitung ben ist und eine Emlaßleitung 12 und eine Auslaß- 43 mit Luft vom Druck P, gespeist wird. Außerdem

|; leitung 13 haL Die Brennstoffregelvorrichtung ist ist die Stufe 40 mit einer mit der Außenluft in Vervorzugsweise für den Nachbrenner des Triebwerks bindung stehenden Öffnung 47 versehen, in der eine bestimmt und die Brennstoffauslaßleitung 13 wird ao sich verjüngende, fest mit dem Stellkolben 45 vcrdemgemäß mit einer Nachbrennerspeise-Ringleitung bundene Nadel 44 gleitbar ist Wenn die Nadel 44 über ein Ventil 14 und ein Druckventil 15 verbunden". sich nach links gemäß der Zeichnung bewegt, dann Die Luftturbine 11 empfängt Luft üb^r ein Ein- wird das Drosselventil 21 in Schließrichtung bewegt. Iaßrohr20, das mit Kompressorluft vom Druck P₁ Der zweite Proportionalverstärker 32 empfängt

gespeist wird. Gemäß dem bevorzugten Ausführungs- 25 Luf· vom Druck P₃ über ein Nebenschlußrohr 49, bcispiel der Erfindung weist das Gasturbinenstrahl- das vom Rohr 35 stromoberseitig der Drossel 36 abtriebwerk in Strömungsrichtung hintereinander einen zweigt; die Steueröffnungen des Verstärkers 32 sind Niederdruckkompressor, einen Hochdruckkompres- jeweils an einen Ausgang des Verstärkers 31 gesor, eine Hauptbrennkammer, eine Hochdruckturbine, schaltet. Der Ausgang des Verstärkers 32 steht über eine Niederdruckturbine, einen Nachbrenner und _3o Rohre 51, 52 mit je einer Seite des Stellkolbens 45 wenigstens eine Schubdüse auf, die in an sich rs- in Verbindung.

kannter Weise mit Mitteln zur Änderung der Quer- Die Nadel 44 stellt eine Stellunesrückkopplung

schnittsfläche ausgestattet ist. des Luiiventils 21 dar. Wenn der Strahlrohrdruck P₅

Im Rohr 20 liegt ein Ventil 21, das normalerweise größer als der Steuerdruck P_x ist, wird das Luftventil geschlossen ist und durch eine Leitung 22 mit einer 35 21 in die Schließricbtung bewegt und umgekehrt, festen Drossel 23 umgangen wird. Das Ventil 21 weist Eine Fluidic-Einrichtung wird gemäß nunmehr fol-

einen in einem Zylinder 46 gleitbaren Stellkolben 45 gender Beschreibung auch zur Steuerung der öffauf. Stromunterseitig der Einmündung der Um- nungs- und Schließbewegung der Schubdüse des gehungsleuung 22 in das Hauptrohr 20 ist in dieses Gasturbinentriebwerks benutzt. Das Herz dieser Einein Absperrbahn 24 eingeschaltet. Dieser Absperr- 40 richtung ist ein Zündfühler 60, der von einem monohahn 24 hat einen Stellmotor 26, dtr durch eine stabilen Fluidic-Verstärker gebildet wird. Steueröffclektrische Schaltung erregt wird, die zwei Schalter S₁ nungen wird über eine ein Rückschlagventil 62 ent- und S., aufweist, die in Reihe zueinander geschaltet haltende Leitung 61 der Strahlrohrdruck P₆ zugesind und an eine Hochspannungsklemme 27 ange- führt, während ein abgeleiteter Steuerdruck Px' der schaltet sind. Der Schalter S₁ iu ein Nachbrenner- 45 anderen Steueröffnung zugeführt wird. Der Verstärwählschalter, der vom Flugzeugführer betätigbar ist, ker 60 empfängt Luft vom Druck P₃ von der Leitung während der nicht unbedingt notwendige Schalter S., 20 über eine Abzweigleitung 64. durch ein Drehzahlsignal des Triebwerks betätigbar Um den Steuerdruck P_x' zu erzeugen, ist eine

ist. zweite Steuerstufe 65 vorgesehen, an die drei Lei-

Wenn der Absperrhahn 24 geöffnet ist, tritt Luft 50 tungen 66, 67, 68 mit festen Drosseln angeschlossen durch die Umgehungsleitung 22 und das Rohr 20 sind, die mit Luft vom Druck P₀ bzw. P₂ gespeist zur Luftturbine 11, so daß die Brennstoffpumpe 10 werden.

angetrieben wird,. Gleichzeitig strömt Luft in eine Der normale, stabile Ausgang des monostabilen

Abzweigleitung 82, die mit einem Fluidic 80 in Ver- Verstärkers 60 wird über eine mit einem Rückschlagbindung steht. Die Leitung 82 weist eine Abzweig- 55 ventil 71 versehene Leitung 70 der Leitung 33 zuleitung 99 auf, an deren Ende eine Stellvorrichtung geführt.

98 für das Brennstoffventil 14 angeordnet ist. Wenn dir Strahlrohrdruck P₆ größer als der

Wenn der Brennstoffdruck in der Auslaßleitung 13 Steuerdruck P_x' ist, schaltet der Ausgang des monogenügend angestiegen ist, um das Überdruckventil 15 stabilen Verstärkers 60 von der Leitung 70 auf die zu öffnen, gelangt eine geringe Brennstoffmenge in 60 davon abzweigende Leitung 75 um. Dieser Ausgang das Strahlrohr, wobei der Brennstoff durch eine kon- wird außerdem über eine ein Rückschlagventil tinuierlich brennende Hilfsflamtne gezündet wird. enthaltende Leitung 76, die von der Leitung 75 ab-Dadurch steigt aer Strahlrohrdruck P₀ an, der der zweigt, der Eingangsleitung 61 für den Strahlrohr-Brennstoffregelvorrirhtung 30 und einer Schubdüsen- druck P₆ zugeführt, so daß die Schutzdüse in Offensteuervorrichtung 60 zugeführt wird. 65 stellung gewissermaßen »verriegelt« wird. Das Druck-Die Brennstoffsteuervorrichtung weist ein Fluidic signal in der Leitung 75 wird einer Steueröffnung mit geschlossener S-Jileife, bestehend aus zwei in eines weiteren monostabilen Fluidic-Verstärkers Reihe Geschalteten Fluidic-Proportionalverstärkern zugeführt, dessen andere Steueröffnung über eine

Leitung 81 mit Luft vom Druck P_n beaufschlagt wird. Die Eingangsleitung 82 des Verstärket j 80 steht, wie bereits erwähnt, mit der Leitung 20 stromoberseitig der Luftturbine 11 in Verbindung und führt demgemäß Luft vom Druck P_v Die normale, stabile Ausgangsleitung 83 des monostabilen Verstärkers 80 gelangt zur Stellvorrichtung in Öffnungsrichtung der Schubdüse. Wenn jedoch in der Leitung 75 ein Drucksignal vorhanden ist, wird der monostabile Verstärker 80 auf seine andere Ausgangsleitung 84 geschaltet, die zur Stellvorrichtung in Schließrichtung der Schubdüse führt. So wirkt der monostabile Verstärker 80 als Gatter.

Um die Schubdüse zu schließen, ist ein weiterer monosliabiler Verstärker 90 vorgesehen, der drei Steueröffnungen aufweist, von denen eine über eine Leitung 91 mit Luft vom Druck P_D in Verbindung steht, während die beiden anderen öffnungen, die auf die erste öffnung hin gerichtet: sind, über Leitungen 92 bzw. 93 mit den Leitungen 84 bzw. 83 in Verbindung stehen. Der Eingang der Stufe 90 wird über eine Leitung 94 mit Luft vom Druck P₃ versorgt.

Der monostabile Verstärker 90 wirkt als Gatter und wenn kein Öffnungssignal für die Schubdüse vorliegt, ist der Ausgang des Verstärkers 90 über eine Leitung 96 mit der Stellvorrichtung in Schließrichtung der Schubdüse verbunden, während dann, wenn die Signale 92 und 93 vorhanden s'.nd, der Ausgang

S des Verstärkers 90 in eine abgezweigte Ausgangsleilung 97 gelangt, die z. B. mit der Atmosphäre in Verbindung steht oder in anderer Weise so ausgebildet ist, daß sie keine Wirkung auf die Stellvorrichtung der Schubdüse ausübt.

ίο Zum Abstellen des Nachbrenners wird der Absperrhahn 24 geschlossen, was zur Folge hat, daß Turbine 11 und Brennstoffpumpe 10 sich verlangsamen. Dabei wird außerdem das Brennstoffventil 14 geschlossen. Sobald der Absperrhahn 24 geschlossen ist, wird Luft vom Druck P, aus der Leitung 64 und demgemäß auch aus dem Verstärker 60 entfernt, so daß das Ausgangssignal auf die normale, stabile Leitung 70 geschaltet wird, wodurch das Düsenöffnungssignal des monostabilen Verstärkers 80 ausgelöscht

ao wird. Dies bedeutet wiederum, daß der Druck aus den Leitungen 92 und 93 abgelassen wird und demgemäß der monostabile Verstärker 90 in den stabilen Zustand für Schließung der Schubdüse zurückkehrt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche: mit Nachbrenner, unter Verwendung von Druckfüh-

   J. Brennstoffregelvorrichtung für Gasturbinen- lern im Kompressorabschnitt des Triebwerks,

   strahltriebwerke, insbesondere mit Nachbrenner, Bei allen bekannten Brennstoffregelvorrichtungen

   unter Verwendung von DruckfühJern im Korn- dieser Bauart werden die zum Zweck der Brennstoff-

   pressorabschiMtt des Triebwerks, dadurehge- 5 zumessung und/oder Düsenquerschnittsverstellung

   kennzeichnet, daß einem ersten Fluidic- herangezogenen Drücke bzw. Druckverhältnisse über

   Proportionalverstärker (31) mittels einer eine Stellkolben oder Membranen geführt, die ihre Stell-

   Dross«il(36) aufweisenden Leitung (35) als Ein- bewegung auf Ventile oder andere Einstellorgane

   gang der Hochdruckkompressor-Enddruck (P₈) übertragen. Der mechanische Aufbau derartiger Regel-

   und über zwei gegenüberliegende Steueröffnungen io einrichtungen ist außerordentlich komplex und stör-

   mittels einer ein Rückschlagventil (34) aufweisen- anfällig; es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine

   den Leitung (33) der Strahlrohrdruck (P₆) des genau arbeitende und relativ einfach aufgebaute

   Triebwerks bzw. mittels einer Leitung (30) ein Brennstoffregeleinrichtung für Gasturbinenstrahl-

   in einer Steuerstufe (40) erzeugter Steuerdruck triebwerke zu schaffen, bei der die Zahl der sich be-

   (P_x) zugeführt wird, der mittels einer ein Ventil ts wi genden Teile auf das geringstmögliche Maß ver-

   (41) enthaltenden Leitung (39) der Umgebungs- mindert wird und wobei keine Ventile erforderlich

   druck und mittels je eine Drossel enthaltender sind, die einen äußeren Antrieb erfordern.

   Leitungen (42, 43) der Niederdruckkompressor- Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch

   Enddruck (P_s) bzw. der Hochdruckkompressor- gelöst, daß einem ersten Fluidic-Proponio^.aiverstär-

   Enddruck (P₃) /!«geführt wird und die eine in die ao ker mittels einer eine Drossel aufweisenden Leitung

   Umgebung führende Steueröffnung (47) aufweist, als Eingang der Hochdruckkompressor-Enddruck

   in der eine sich verjüngende Steuernadel (44) und über zwei gegenüberliegende Steueröffnungen