DE2117905A1

DE2117905A1 - Brennstoffregelanlage fuer gasturbinentriebwerke

Info

Publication number: DE2117905A1
Application number: DE2117905A
Authority: DE
Inventors: Karl Herbstritt
Original assignee: UK Secretary of State for Defence
Current assignee: UK Secretary of State for Defence
Priority date: 1970-04-13
Filing date: 1971-04-13
Publication date: 1973-06-28
Also published as: FR2086031B1; IT942540B; GB1342733A; FR2086031A1

Description

PVENV

DIPL-ING. CURT WALLACH

DIPL-ING. GÜNTHER KOCH Z Π 790 5

DR. TINO HAIBACH

8 MÜNCHEN 2, IJ. April I97I

UNSER ZEICHEN: ^ ^⁰" ~

Ministry of Aviation Supply in Her Britannic Majesty's Government of the Un>£ed Kingdom of Great Britain and" Northern Irelandy/Conuon, England.

Brennstoffregelanlage für Gasturbinentriebwerke

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffregeleinrichtung, insbesondere aber nicht ausschließlich für Gasturbinenstrahltriebwerke.

liemäß der Erfindung weist die Brennstoffregeleinrichtung folgenae Mei'kiiiule auf: eine Hauptorennstoffleitung, in aer in Strön;uri₍^ürieht-ung hintereinander angeordnet sind: eine vom Trieb-WUr₁C angetriebene Brenne to ff pumpe, deren Ausgang funktionell von der L'riebwerksdreh^ahl abhängig ist; eine BrennstoffzumeßeinrLchtung; ein Hegler mit einem druckabhängigen Organ, dessen .jij_tJenüüJi¹ILegende Druckflächen jeweils über erste und zweite Leitungen nach dem Dru:¹,: der stromoberseitig dzw. stromuntersei-"^ig üor LiiennstoffzumeßeinrLchtung hin offen sind, wobei der ■ υ·?;te Kaiiai mit der Hauptbrunnstoffleitung stromunterseitig aor Brennstoffpumpe in Verbindung steht; eine Steuervorrichtung, aLc auf die Lage des auf DructC ansprechenden Organs anspricht und uio Brennstoffzufuhr¹ nach dein scromunterseitigen Ende der Haupturennstoi'x'ieitung so r; fceuert, daß im Betrieb die Triebwerksdreh-

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zahl auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird; eine Strömungseinschnürung in der Hauptströmungsleitung stromunterseitig des ersten Kanals und stromoberseitig der Brennstoff zündeinrichtung; ein Überströmkanal, der mit der Hauptbrennstoffleitung stromunterseitig dar Strömungseinschnürung und stromoberseitig der Brennstoff zündeinrichtung in Verbindung steht; Mittel zur Veränderung der Strömung durch den Überströmkanal umgekehrt proportional zu Änderungen der Brennstofi'dichte.

Die Mittel zur Veränderung, der Strömung durch den Überströmkanal können aus einem axial beweglichen Strömungssteuerventil bestehen, das die Strömung durch den Überströmkanal einstellt und axial durch ein drehbares und axial verschiebliches Glied eingestellt werden kann, wobei das drehbare Glied in einer Kammer angeordnet ist und Brennstoff empfängt und vom Triebwerk angetrieben wird, wobei das drehbare Glied mit Fliehgewichten ausgestattet ist, die im Betrieb durch den Brennstoff in der Kammer gedreht werden und die axiale Stellung des drehbaren Gliedes bestimmen,, Außerdem kann eine Feder zwischen dem Strömungssteuerventil und dem drehbaren Glied eingefügt werden,und es können Mittel vorgesehen iierdens, um das Strörnungssteuerventil nach dem drehbaren Glied hin zu drücken., indem auf gegenüberliegenden Seiten des Strömungssceuerventils die Drücke aufgebracht werden, die im Hauptbrennstoffkarial unmittelbar stromoberseitig und stromunterseitig der Bremistoffzumeßeinrichtung herrschen.

Die Brennstoffzumeßeinrichtung kann ein Ventil aufweisen, das axial innerhalb einer Kammer gleitbar ist, die durch den Ventilkörper· in zwei Räume unterteilt wird. Einer dieser Räume empfängt den Brennstoff direkt von der Hauptbrennstoffleitung und der andere Raum empfängt seinen Brennstoff von der Hauptströmungsleitung über einen eingeschnürten Kanal. Vorzugsweise bildet dieser eine Raum einen Teil der Hauptbrennstoffleitung und

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die Einschnürung erstreckt sich durch den Ventilkörper.

Der andere Raum steht vorzugsweise mit einer Auslaßöffnung in Verbindung, durch die Brennstoff in den anderen Raum,der unter niedrigerem Druck steht, eintreten kann, wobei die Strömung durch diese Auslaßöffnung durch ein Auslaßventil bestimmt wird, welches einen Teil der Steuereinrichtung bildet. So kann die Steuereinrichtung, einen Hebel aufweisen, von dem ein Arm das Auslaßventil trägt und mit dem Ventilkörper über eine Feder verbunden ist, während der andere Arm des Hebels durch Mittel eingestellt wird, die durch den Regler gesteuert werden.

Der andere Arm kann durch eine auf Druck ansprechende Vorrichtung eingestellt werden, der ein vom Regler eingestellter variabler Druck zugeführt wird. So kann der Regler eine Entlüftungsöffnung in der Strömungsmittelleitung steuern, wobei der Druck in der Strömungsmittelleitung der auf Druck ansprechenden Vorrichtung zugeführt wird.

Die Strömungsmittelleitung kann mit einem Baum zwischen zwei Einschnürungen in einem Strömungskanal in Verbindung stehen, deren gegenüberliegende Enden mit Strömungsmittel gespeist werden, deren Drücke funktionell von jenen Drücken abhängen, die auf der Einlaß- bzw. Förderseite des Kompressors des Gasturbinentriebwerks herrschen.

Stattdessen kann der Regler eine überströmung von Brennstoff steuern, die von dem stromabwärtigen Abschnitt nach der Einlaßseite der Brennstoffpumpe verläuft oder der Regler kann eine Überströmung von Brennstoff steuern, der von dem anderen Raum nach der- Einlaßseite der Brennstoffpumpe strömt.

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Der Regler kann ein Spitzengeschwindigkeitsregler sein, aber vorzugsweise ist er ein Geschwindigkeitsbereichsregler und es sind manuell einstellbare Mittel vorgesehen, um einen einstellbaren Druck einer der beiden gegenüberliegenden Druckoberflächen zuzuleiten, wodurch die Einstellung auf den vorbestimmten Wert bewirkt wird.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Gasturbinenstrahltriebwerk, dc,s mit einer Brennstoff regeleinrichtung gemäß vorstehende! Kennzeichnung ausgestattet ist.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine Brennstoffregeleinrichtung gemäß der Erfindung, Pig. 2 bis 4 Abwandlungen der Regeleinrichtung nach Pig.l.

Die Ausdrücke "über" und "unter", die in der Beschreibung benutzt werden, sollen sich auf die Richtungen bei der Betrachtung der Zeichnung beziehen.

Gemäß Fig.l ist die Brennstoffregeleinrichtung 1 für ein Gasturbinenstrahltriebwerk mit einer Hauptbrennstoffleitung 2 ausgestattet, in die Brennstoff aus einer Leitung 3 durch eine vom Triebwerk angetriebene Pumpe eingepumpt wird. Die Hauptbrennstoffleitung 2 weist in Strömungsrichtung hintereinander eine Brennstoffpumpe 5 in Gestalt einer Hochdruckzahnradpumpe mit konstanter Fördermenge,'eine Strömungseinschnürung 6, eine Brennstoffzumeßeinrichtung 7, ein Druckventil 8 und einen Absperrhahn 9 auf, wobei der Brennstoff, der durch das stromunterseitige Ende 9¹ der Hauptbrennstoffleitung 2 hindurchtritt, nach den Triebwerksbrennern (nicht dargestellt) geleitet wird. Die Brennstoffpumpe 5 wird durch ein nicht-dargestelltes Gasturbinenstrahltriebwerk angetrieben, so daß der Strömungsausgang der

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Brennstoffpumpe 5 funktionell von der Triebwerksdrehzahl abhängt.

Die Einlaßseite der Brennstoffpumpe 5 ist mit deren Auslaßseite über einen Nebenstromkanal 10 verbunden, in dem ein normalerweise unwirksames Rückschlagventil 11 angeordnet ist, damit die Strömung von der Förderseite nach der Einlaßseite der Pumpe 5 gelangen kann, wenn der Druck auf der Pörderseite einen vorbestimmten Wert überschreitet.

Ein Bereichsdrehzahlregler 12, der die Triebwerksdrehzahl auf mehrere vorgewählte Werte einstellen kann, besteht aus einem Gehäuse 15, welches durch eine druckabhängige Membran in zwei Kammern 15* Io unterteilt wird, die unter bzw. über der Membran 14 liegen.

Die Membran 14 weist untere und obere, gegenüberliegend angeordnete Druckoberflächen 20,21 auf, die über Kanäle 22,23 dem Druck ausgesetzt sind, der in dem stromoberseitigen bzw. stromünterseltigen Abschnitt 24 bzw. 25 der Hauptbrennstoffleitung 2 herrscht. Diu Abschnitte 24,25 sind unmittelbar stromoberseitig der Strömungseins chnürung 6 (und demgemäß stromoberseitig der Brennstoffzündeinrichtung 7) angeordnet und unmittelbar stromoberseitig des Druckventils 8 und demgemäß stromunterseitig der Brennstoffzumeßeinrichtung 7· Die Kanäle 22 bzw. 23 stehen mit Kammern 15* 16 in Verbindung und der Kanal 22 steht mit der Hauptbrennstoffleitung 2 stromunterseitig der Pumpe 5 in Verbindung und demgemäß unmittelbar stromoberseitig der Strömungseinschnürung 6.

Die oberen und unteren Enden einer Schraubenfeder 26 greifen an · einer Federplatte 27 bzw. der Druckoberfläche 21 der Membran 14 an und die Lage der Federplatte ist durch den manuell betätigbaren Gashebel 28 des Flugzeugführers einstellbar. So kann der Druck,

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der durch die Feder 26 auf die Druckoberfläche 21 ausgeübt wird, durch geeignete Einstellung des Gashebels 28 eingestellt werden und diese Einstellung verändert den vorbestimmten Wert, auf den die Triebwerksdrehzahl geregelt wird.

Ein Überströmkanal besitzt aufeinanderfolgende Abschnitte 30,31, 32. Der Abschnitt 30 steht mit der Hauptbrennstoffleitung 2 unmittelbar stromunterseitig der Strömungseinschnürung 6 in Verbindung, während der Abschnitt 32 mit dem Hauptbrennstoffkanal 2 an der Einlaßseite der Brennstoffpumpe 5 in Verbindung steht.

Die Verbindung zwischen den Abschnitten 30,31 wird durch ein Strömungssteuerventil 33 gesteuert, welches demgemäß die Strömung durch den Überströmkanal einstellt und infolgedessen die Strömung nach den Triebwerksbrennern steuert. Das Strömungssteuerventil 33 ist axial in einer öffnung 3^ in der Wand der Kammer 35 gleitbar. Das Innere 36 der Kammer 35 nimmt Brennstoff vom stromunterseitigen Abschnitt 25 über ein Rohr 37 auf. Gegenüberliegende Seiten 38,39 des BrennstoffSteuerventils werden demgemäß den Drücken ausgesetzt, die im Hauptbrennstoffkanal 2 unmittelbar stromoberseitig und stromunterseitig der Brennstoffzumeßeinrichtung 7 liegen. Die Differenz zwischen diesen Drücken bewirkt eine Verschiebung des Strömungssteuerventils 35 nach einem Zentrifugalregler 40, der in der Kammer 35 angeordnet ist.

Der Zentrifugalregler 40, der durch das Triebwerk angetrieben wird, besteht aus einer drehbaren und axial beweglichen Federplatte 41 und zwischen dieser und dem Strömungssteuerventil 33

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ist eine Feder 32 eingefügt und metallische Fliehgewichte 43 geringer Dichte.

Das Strömungssteuerventil wird auf diese Weise axial durch den Zentrifugalregler 40 eingestellt und demgemäß werden im Betrieb die Fliehgewichte 43 durch den Brennstoff in der Kammer 35 in Drehung versetzt, wobei die Axialstellung des StrömungsSteuerventils 33 und demgemäß die Strömung durch den Überströmkanal sich ändert, wenn sich die Brennstoffdichte an irgendeiner gegebenen Stelle der Membran 14 ändert.

Ein Strömungskanal 44 irü.t Einschnürungen 45,46,zwischen denen ein Raum 47 verbleibt, werden stromoberseitig der Einschnürung 45 mit einer Druckluftquelle verbunden, deren Druck funktionell von dem Druck P_{2 abhängig} _lstf _{der am} pörderende des Triebwerkskompressors herrscht. Der Strömungsmittelkanal 44 ist außerdem stromunterseitig der Einschnürung 46 mit der Luft in Verbindung gesetzt, deren Druck funktionell dem Druck P, entspricht, der am Einlaß des Kompressors herrscht. Der Druck im Raum 47 hat daher den Wert P , der zwischen den Drücken P, und Pg liegt.

Ein Strömungskanal 48, der an seinem stromoberseitigen Ende mit dem Raum 47 in Verbindung steht, besitzt eine Entlüfungsöffnung

49 am sfcromunterseitigen Ende, die nach dem atmosphärischen Druck P oder einem hiervon funktionell abhängigen Druck hin offen ist. Die Strömung durch die Entlüftungsöffnung 49 und demgemäß der Druck in der Strömungsleitung 48 wird durch eine Ventilstange

50 gesteuert, die von der Druckoberfläche 20 der Membran 14 vorsteht. Es ist daher ersichtlich, daß irgendeine Änderung in den Relativdrücken innerhalb der Kammern 15»16 die Lage des Ventilstößels 50 einstellt, so daß die Größe der Entlüftungs-

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öffnung 49 geändert wird, was wiederum eine Änderung des Wertes von P zur Folge hat. Wenn der Plugzeugführer seinen Gashebel 28 so einstellt, daß eine höhere Triebwerksdrehzahl gewählt wird, dann wird die Entlüftungsöffnung 49 normalerweise geschlossen. Der Wert des Druckes P ist dann nur von den Werten der Drücke P₁ und P₂ abhängig.

Die Brennstoffzumeßeinrichtung 7 wird durch eine Steuervorrichtung 51 eingestellt. Letztere besitzt eine Balgkammer 53, die durch eine druckabhängige Membran 54 in einen Raum 55 über der Membran, und einen Raum 56 darunter aufgeteilt ist. Der Raum und demgemäß die obere Oberfläche der Membran 54 ist nach dem

Druck P hin offen, während der Raum 56 und demgemäß die untere x

Oberfläche der Membran 54 über eine öffnung 57 nach dem Druck P₁ hin offen ist.

In dem Raum 56 ist ein evakuierter Balg 58 angeordnet, der mit der Membran 54 über eine Stange 59 verbunden ist. Diese Stange 59 ist mit einem Arm 60 eines Hebels verbunden, der einen Arm besitzt, der innerhalb einer Brennstoffkammer 62 liegt, wobei die Hebel 60,6l in einem Drehpunkt 63 gelagert sind, der eine Dichtung zwischen dem Raum 56 und der Brennstoff kammer 62 bildet. So stellt die Membran 54 den Arm 60 ein. Der Arm 61 des Hfcels 60,6l trägt ein Halbkugelauslaßventil 64. Der Arm 6l ist außerdem über eine Feder 65 mit einem Ventilkörper 66 der Brennstoffzumeßeinrichtung7 verbunden. Der Ventilkörper 66, der einen Durchgangskanal 67 mit einer Einschnürung 68 aufweist, steuert die Strömung durch die Zumeßöffnungen 70 in der Wand der Kammer 71, in der der Ventilkörper 66 axial gleitbar ist.

Die Kammer 71 wird durch den Ventilkörper 66 in Räume 72,73 unterteilt, wobei der Raum 72 einen Teil der Hauptbrennstoffleitung 2 bildet und direkt von dieser Brennstoff empfängt. Der

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Raum 73 empfängt jedoch den Brennstoff aus der Hauptbrennstoff-' leitung 2 über einen Kanal 67. Der Ventilkörper 66 wird in eine Stellung überführt, in der die hierauf ausgeübten Kräfte, die von den Drücken in den Räumen 72,73 herrühren, ausgeglichen sind.

Der Raum 73 steht jedoch mit einem Ende des Überströmkanals 74 in Verbindung, dessen anderes Ende an einer Auslaßöffnung 75 mit der Brennstoffkammer 62 in Verbindung steht. Die Strömung durch die Auslaßöffnung 75 wird durch ein Halbkugelauslaßventil 64 gesteuert. Brennstoff aus dem Raum 73 kann auf diese Weise durch die Auslaßöffnung 75 in die Brennstoffkammer 62 gelangen, von wo aus der Brennstoff über die Überstromleitung 76 nach einem Niederdruckraum strömt, der durch die Einläßseite der Brennstoffpumpe 5 gebildet wird.

Demgemäß dient der Hebel βθ,6ΐ zum Ausgleich der Kraft der Feder 65, die proportional der Versetzung des Ventilkörpers 66 von einer Bezugsstellung aus ist, gegenüber der Kraft, die durch die Membran p4 und den Balg 58 ausgeübt wird. Wenn diese Kräfte nicht ausgeglichen sind, bewegt sich der Hebel 60,6l so, daß die Auslaßöffnung 75 geöffnet oder geschlossen wird und demgemäß der Druck in dem Raum 73 auf einen Wert eingestellt wird, bei dem die Kräfte ausgeglichen sind. Dies wiederum bewirkt, daß der Ventilkörper 66 die Stellung wechselt. Die Stellung des Ventilkörpers 66 während der Beschleunigung wird durch den Wert des Druckes P„ überwacht, was in diesem Falle nur von den Drücken P₁ und Pp abhängt, während die Lage des Ventilkörpers 66 bei stetiger Drehzahl durch den Druck P überwacht wird, wie er durch den Bereichsgeschwindigkeitsregler 12 eingestellt wird.

Der Abschalthahn 9 kann in eine von zwei Stellungen überführt werden und in einer von diesen Stellungen kann Brennstoff nach den Triebwerksbrennern gelangen und in der anderen Stellung kann

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Brennstoff über eine Leitung 80 nach der Einlaßseite der Brennstoffpumpe 5 strömen.

Wenn im Betrieb die Dichte des Brennstoffs ansteigt, während die übrigen Variablen konstant bleiben, dann steigt auch der Druckabfall über dem Strömungswiderstand 6 an. Die Fliehgewichte 43 bewegen sich dann radial nach innen, vodurch das Brennstoffsteuerventil 33 eine größere Brennstoffströmung durch die Überströmkanäle 30,31,32 zuläßt.

Das Brennstoffsteuerventil 33 bleibt in einer Gleichgewichtsstellung nur dann, wenn der Druckabfall über der Brennstoffzumeßeinrichtung 7 gleich der Zentrifugalkraft der Pliehgewichte 43 dividiert durch die feste Fläche des Strömungssteuerventils 33 ist. Die Massenströmung durch die Brennstoffzumeßeinrichtung 7 ist - gleich der Strömungsfläche mal Quadratwurzel des Druckabfalls darüber mal Quadratwurzel der Dichte des Brennstoffes mal einer Konstanten. Dadurch jedoch, daß die Fliehgewichte 43 eine genügend geringe Dichte besitzen, kann gezeigt werden, daß der Druckabfall am Strömungssteuerventil 33 sehr genau umgekehrt proportional der Dichte wird.

Während der Beschleunigung des Triebwerkes und ansteigender Triebwerksdrehzahl ist die Stellung des Ventilkörpers 66 und infolgedessen die Strömungsfläohe der Brennstoffzumeßeinrichtung 7 nur von dem Wert der Drücke P_g und P₁ abhängig, da die Entlüftung 49 geschlossen wird und der Druckabfall Über dem Strömungswiderstand 6 keine Bedeutung hat. Infolgedessen wird die Massenströmung des Brennstoffs, der nach den Brennern gelangt, im wesentlichen unabhängig von der Dichte oder, falls erwünscht, kann er sich mit der Dichte in einer bestimmten Weise ändern, indem die Dichte der Fliehgewichte entsprechend gewählt wird. Die Strömung wird dann nur noch von der Triebwerksdrehzahl abhängig und von den

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Werten der Drücke P₂ und P₁.

Während der Verzögerung des Triebwerks wird die Stellung des Ventilkörpers 66 und infolgedessen die Masseströmung der Brennstoffeinstelleinrichtung 7 wiederum abhängig von den Werten der Drücke P₂ und P₁, da die Entlüftungsöffnung 49 auf ihren maximalen festen öffnungswert geöffnet ist.

Die Massenströmung des Brennstoffs, der nach den Brennern tritt, ändert sich demgemäß während der Verzögerung mit der Dichte in einer Weise, wie dies oben in Verbindung mit der Beschleunigung des Triebwerkes beschrieben wurde.

Am. Ende der Beschleunigung oder Verzögerung des Triebwerkes nähert sich die Triebwerksdrehzahl Jener, die der Plugzeugführer eingestellt hat und die Entlüftungsöffnung 49 muß progressiv geöffnet oder geschlossen werden, um die Beschleunigung oder Verzögerung zu reduzieren und das Triebwerk in einen stetigen Drehzahlzustand einzustellen, in dem P ausgetrimmt wird. Die Geschwindigkeit, mit der sich die Entlüftungsöffnung öffnet, muß nur von der Einstellung des Gashebels 28 des Plugzeugführers abhängig sein. Infolgedessen muß der Druckabfall über dem Bereichsdrehzahlregler 12 eine Funktion der Triebwerksdrehzahl N sein, Jedoch unabhängig von der Brennstoffdichte. Wenn der Strömungswiderstand 6 eine spezifische Fläche aufweist, kann das Ansteigen des Druckabfalles darüber bei einer gegebenen Triebwerksdrehzahl so eingestellt werden, daß es ansteigt mit einem Ansteigen der Brennstoffdichte und zwar gerade ausreichend, um die entsprechende Verminderung des Druckabfalls über dem Ventilkörper 66 auszugleichen, was durch das Strömungssteuerventil die Fliehgewichte 4^ und das Ansteigen der Dichte bewirkt

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wird, so daß die Gesamtdruckdifferenz über der Membran 14 sich nicht mit der Änderung der Dichte ändert.

Mathematisch ausgedrückt, kann gezeigt werden, daß

Dabei ist 4 P_FMD ^der Druckabfall über der Zündeinrichtung 7,

K, eine Konstante, deren Wert nur von den speziellen Fliehgewichten 43 und dem benutzten Strömungssteuerventil 33 abhängt, p_F die Dichte der Fliehgewichte 33,

die Dichte des Brennstoffs, in den die Fliehgewichte 33e eingetaucht sind,

N die Triebwerksdrehzahl.

Der Wert von^ „ ist in idealer Weise so gewählt, daß während der Triebwerksbeschleunigüng die Massenströmung durch die Brennstoffzumeßeinrichtung 7 abhängig von der Brennstoffdichte ist und es kann gezeigt werden, daß hierfür/ w --Λ·· Infolgedessen kann die Dichte der Fliehgewichte 33 so gewählt werden, daß sie etwa gleich der doppelten Dichte des benutzten Durchschnittbrennstoffs ist.

Um eine zufriedenstellende Bereichsdrehzahlregelung zu erreichen, muß der Druckabfall des Bereiehsdrehzahlreglers 12 eine Funktion von N sein, jedoch unabhängig von der Brennstoffdichte f^. Der Strömungswiderstand 6 mit der spezifischen Strömungsfläche muß in Reihe mit dem Druckabfall über der Brennstoff zündeinrichtung liegen, damit die Wirkung der Brennstoffdichte ausgeschaltet wird.

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Somit wird

PMD ν J ρ - if) vergl. (1)

^P = K_pN² ff (2)

Rest ^ώ

dabei ist Kp abhängig von der Größe des Strömungswiderstandes und der Kapazität der Brennstoffpumpe 5 und

Rest ^{ist der Druclca}kfall über dem Strömungswiderstand 6.

Go ν "-"FMD Rest

wobei ^ΛΡ der Druckabfall über dem Bereichsdrehzahlregler ist.

Bei konstantem Δ P unabhängig von Änderungen im Wert von J_f ergibt sich

<JP ρΓ

Go;y =0= ITK-I) K₁ + Κ,

d.h. K₁ = K₀. (4)

Aus dieser Gleichung (4) ergibt sich, daß die Größe der Strömungs einschnürung 6 für eine gegebene Brennstoffzumeßeinrichtung 7 und eine gegebene Brennstoffpumpe 5 berechnet werden kann#

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Wenn bei irgendeiner gegebenen Einstellung des Reglers 12 die Triebwerksdrehzahl ansteigt oder sich vermindert und andere Variable konstant bleiben, wird jeweils der Druckabfall über den Strömungswiderstand 6 und der Brennstoffzumesseinrichtung 7 ansteigen oder abfallen und die Membran 14 wird daher bewirken, daß die Ventilstange 50 die Strömung durch die Entlüftungsöffnung 49 ansteigen läßt oder vermindert. Der Druck P wird deshalb fallen oder steigen und den Arm 61 veranlassen, um nach unten oder nach oben zu schwenken. Dies führt dazu, daß der Ventilkörper 66 in eine mehr geschlossene oder mehr geöffnete Stellung überführt wird. Die infolgedessen verminderte oder vergrößerte Brennstoffströmung nach den Brennern wird schließlich die Triebwerksdrehzahl auf den vorbestimmten Wert einstellen.

Ähnliche Änderungen im Druckverhältnis Pq/Pi stellen die Lage des Ventilkörpers 66 ein und demgemäß die Brennstoff strömung nach den Brennern.

In den Fig.2 bis 4 sind Einzelteile einer modifizierten Brennstoffregeleinrichtung für ein Gasturbinenstrahltriebwerk beschrieben und es werden jene Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen, die der Anlage nach Pig.l entsprechen.

Bei der Konstruktion nach Fig.2 steuert der Drehzahlregler 12, anstatt den Wert des Druckes P zu steuern, die Lage des Über-

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strömventils 82. Dieses Überströmventil 82 steuert die überströ mung von dem stromunterseitigen Abschnitt 25 nach der Überström leitung 83, deren stromunterseitiges Ende mit dem Einlaß oder der Niederdruckseite der Brennstoffpumpe 5 verbunden ist.

Bei der Konstruktion nach Fig.3 steuert der Geschwindigkeitsbereichsregler 12 die Lage den Ventilkörpers 84 und nicht den Wert des Druckes P . Der Ventilkörper 84 steuert die Überströ-

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raung von dem Überströmkanal 7^ (und demgemäß aus dem Raum 73) nach einem Abzapfkanal 85* dessen stromunterseitiges Ende mit dem Einlaß oder der Niederdruckseite der Pumpe 5 verbindet.

Bei der Konstruktion nach Fig. 4 steuert der Bereiehsdrehzahlregler 12 die Lage eines Ventilkörpers 86,anstatt den Wert des Druckes P einzustellen. Der Ventilkörper 86 steuert eine überströmung aus einem Kanal 87 nach einem Überströmkanal 90, der mit einem überströmkanalabschnitt 32 in Verbindung steht und demgemäß wiederum mit dem Einlaß bzw. der Niederdruckseite der Pumpe 5. Der Kanal 87 steht mit dem Rohr 37 unmittelbar stromunterseitig einer festen Einschnürung 9I darin in Verbindung und so wird eine Überströmung von Brennstoff aus dem stromunterseitigen Abschnitt 25 erhalten.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche :

Brennstoffregelanlage für Gasturbinenstrahltriebwerke mit einer Hauptbrennstoffleitung, in der in Strömungsrichtung hintereinander eine vom Triebwerk angetriebene Pumpe, deren Ausgang funktionell von der Triebwerksdrehzahl abhängig ist, und eine Brennstoffzumeßeinrichtung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Regler mit einem druckempfindlichen Organ vorgesehen ist, dessen gegenüberliegende Druckoberflächen über einen ersten BSbEX und einen zweiten Kanal nach den Drücken hin offen ist, die in stromoberseitigen bzw. stromunterseitigen Abschnitten der Hauptbrennstoffleitung herrschen, die jeweils stromober sei tig und stromunterseitig der Brennstoffzumeßeinrichtung liegen, daß der erste Kanal mit der Hauptbrennstoffleitung stromunterseitig der Brennstoffpumpe in Verbindung steht, daß eine BrennstoffSteuereinrichtung auf die Lage des öruckempfindlichen Organs anspricht und die Brennstoffzufuhr steuert, die nach dem stromunterseitigen Ende des Hauptbrennstoffkanals strömt, so daß im Betrieb die Triebwerksdrehzahl im wesentli-r chen auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird, daß ein Strömungswiderstand im Hauptströmungskanal stromunterseitig des ersten Kanales und stromoberseitig der Brennstoffzumeßeinrichtung vorgesehen ist, daß ein Überströmkanal mit der Hauptbrennstoffleitung stromunterseitig des Strömungswiderstandes und stromoberseitig der Brennstoffzumeßeinrichtung in Verbindung steht,unddaß Mittel vorgesehen sind, um die Strömung durch den Überströmkanal umgekehrt proportional zu Änderungen in der Brennstoffdichte einzustellen.

2. Brennstoffregelanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Veränderung der Strömung durch die Überströmleitung von einem axial beweglichen Strömungssteuer-

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ventil gebildet werden, daß die Strömung durch den Überströmkanal steuert und axial durch ein drehbares und axial verschiebbares Glied eingestellt wird, wobei der drehbare Teil in einer Kammer montiert ist, der Brennstoff zugeführt wird, und die durch das Triebwerk angetrieben wird, und daß der drehbare Teil mit Pliehgewichten ausgestattet ist, die im Betrieb durch den Brennstoff innerhalb der Kammer gedreht werden und den drehbaren Teil axial einstellen.

J>. Brennstoffregelanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder zwischen dem Strömungssteuerventil und dem drehbaren Bauteil vorgesehen ist und daß Mittel vorgesehen sind, um das Steuerventil nach dem drehbaren Teil hin zu verschieben, indem auf gegenüberliegenden Seiten des Strömungssteuerventils Drücke aufgebracht werden, die im Hauptströmungskanal unmittelbar stromoberseitig und stromunterseitig der Brennstoffzumeßeinrichtung liegen.

4. Brennstoffregelanlage nach den Ansprüchen 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzumeßeinrichtung einen Ventilkörper aufweist, der axial innerhalb einer Kammer gleitbar ist, die durch den Ventilkörper in zwei Räume unterteilt wird, von denen der eine Brennstoff direkt vom Hauptbrennstoffkanal enthält und der andere Brennstoff aus dem Hauptbrennstoffkanal über einen eingeschnürten Kanal empfängt.

5. Brennstoffregelanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Raum einen Teil der Hauptbrennstoffleitung ist und daß der eingeschnürte Kanal sich durch den Ventilkörper erstreckt.

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6. Brennstoffregelanlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Raum mit einer Auslaßöffnung in Verbindung steht, durch die Brennstoff in den anderen Raum gelangen kann, der unter einem niedrigeren Druck steht, und daß die Strömung durch die Auslaßöffnung durch ein Auslaßventil gesteuert wird, das einen Teil der Steuereinrichtung bildet.

7. Brennstoffregelanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung einen Hebel aufweist, von dem ein Arm das Auslaßventil trägt und über eine Feder mit dem Ventilkörper verbunden ist, während der andere Arm des Hebels durch den Regler eingestellt wird.

8. Brennstoffregelanlage nach Anspruch 7* dadurch gekennzei ohne t , daß der andBre Arm durch eine auf Druck ansprechende Einrichtung eingestellt wird und daß der ihr zugeführte Druck durch den Regler veränderbar ist,

9* Brennstoffregelanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzei chnet , daß der Regler eine Entlüftung in einer Strömungsleitung steuert, wobei der Druck in der Strömungsleitung der auf Druck ansprechenden Einrichtung zugeführt wird·

10. Brennstoffregelanlage nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsleitung mit einem Raum zwischen zwei in einen Strömungskanal angeordneten Einschnürungen in Verbindung steht, daß gegenüberliegende Enden des Strömungskanals jeweils den Strömungsmitteldrücken ausgesetzt sind, die funktionell von jenen Drücken abhängen, die an der Einlaßseite bzw. For-

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derseite des Kompressors eines Gasturbinenstrahltriebwerks herrschen.

11. Brennstoffregelanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler eine Überströmung von Brennstoff vom stromunterseitigen Abschnitt nach der Einlaßseite der Brennstoffpumpe steuert.

12. Brennstoffregelanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzei chnet, daß der Regler die Uberströmung steuert, die von dem anderen Raum nach der Einlaßseite der Brennstoffpumpe verläuft,

13. Brennstoffregelanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler ein Spitzengeschwindigkeitsregler ist.

Ik, Brennstoffregelanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler ein Bereichsgeschwindigkeitsregler ist und daß normalerweise betätigbare Mittel vorgesehen sind, um einen einstellbaren Druck einen der beifen gegenüberliegenden Druckoberflächen zuzuführen, wodurch eine Einstellung des vorbestimmten Wertes vorgenommen wird.

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