DE2200358C3

DE2200358C3 -

Info

Publication number: DE2200358C3
Application number: DE2200358A
Authority: DE
Inventors: J S Taylor
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1971-01-06
Filing date: 1972-01-05
Publication date: 1979-01-11
Also published as: GB1369653A; SE377362B; US3808801A; DE2200358B2; FR2121584A1; DE2200358A1; JPS528929B1; IT948122B; FR2121584B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffregelanlage für Gasturbinentriebwerke gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Kraftstoffregelanlage mit diesen Merkmalen ist aus der US-PS 32 46 682 bekannt, bei der die Steuerung des Zumeßventils durch das erste Hilfsventil in Abhängigkeit der Bedienhebelstellung und die des nachgeschalteten Überströmventils durch das zweite Hilfsventil in Abhängigkeit der Triebwerksdrehzahl erfolgt. Beide Steuerkreise sprechen somit auf verschiedene Kenngrößen an, so daß bei Störungen im Betätigungskreis des ersten Hilfsventils eine vollständige Übertragung der Regelfunktionen auf den Betätigungskreis des zweiten Hilfsventils nur bedingt möglich ist

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftstoffregelanlage der genannten Art so auszubilden, daß Störungen im Betätigungskreis des ersten Hilfsventils durch den Betätigungskreis des zweiten Hilfsventils aufgefangen werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs I genannten Merkmale gelöst.

Auf diese Weise kann im Bedarfsfall der Betätigungskreis des zweiten Hilfsventils die alleinige Kraftstoffregelung übernehmen, ohne daß die Funktionsweise der Regelanlage in irgendeiner Weise beeinträchtigt wirdi

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist durch einen weiteren Anspruch gekennzeichnet

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, die die erfindungsgemäße Kraftsloffregelanlage in schematischcr Darstellung zeigt

ίο

Bei der für ein Dreistufen-Triebwerk bestimmten Kraftstoffregelanlage ist mit 10 eine Kraftstoffpumpe bezeichnet, die den Kraftstoff von einem Tank (gestrichelt dargestellt) über ein Filter 11 zu einer Hauptkraftstoffpumpe 12 fördert. Der Hauptkraftstoffpumpe 12 ist ein Zumeßventil 14 nachgeschaltet, das einen in einer Kammer 15 verschiebbaren Kolben 18 aufweist, der mit einer in die Hauptkraftstoffleitung 17 mündenden Auslaßöffnung 16 zusammenwirkt und eine veränderliche Zumeßöffnung bildet Die dem Einlaß 13 des Zumeßventils 14 abgewandte Seite des Kolbens 18 steht über eine Drosselstelle 20 und ein Filter 19 mit der Einlaßseite des Zumeßventils 14 in Verbindung. Der Kolben 18 ist mit einer Kolbenstange 21 versehen, die sich dichtend in eine Kammer 22 des Zumeßventils 14 erstreckt, die von einer weiteren Kammer 23 abgetrennt ist, in der zwei Druckdosen 24, 25 angeordnet sind. Die Druckdosen werden von Luftdrucksignalsn beaufschlagt, die vom Auslaßdruck P₄ des Triebwerksverdichters sowie von einem Druck P₁ abgeleitet sind, der seinerseiis von einer zweiten Stufe des Triebwerksverdichters abgeleitet ist Die freien Enden der Druckdosen 24, 25 sind miteinander gekoppelt und mit einem Ende eines Hebels 26 verbunden, der mittels gegenüberliegender Federn 32, 33 mit der Kolbenstange 21 bzw. mit einer Einstellschraube in Eingriff steht und an dessen Ende ein Blatt 39 ausgebildet ist, das Teil einer Fluidiceinrichtung 36 ist Diese Einrichtung weist zwei axial ausgerichtete Düsen 37, 38 auf, die in die Kammer 22 münden und von denen die eine über den Filter 19 mit der Einlaßseite des Zumeßventils 14 und die andere mit der Seite des Kolbens 18 in Verbindung steht, die dem Einlaß 13 abgewandt ist Die Kammer 22 ist über einen Kanal 40 mit der Einlaßseite der Hauptkraftstoffpumpe 12 verbunden.

Die Druckdose 24 ist über eine Drossel 41 mit einem Luftpotentiometer verbunden, das aus den beiden Drosseln 42, 43 besteht, an denen die Drücke P₄ und P₁ anliegen. Die Druckdose 24 sHu ferner mit dem Umgebungsdruck P₀ über ein Halbkugelventil 44 in Verbindung, das durch eine auf den Druck Pt ansprechende Druckdose 45 betätigbar ist, wobei das Ventil 44 bei einem Anstieg von Pi über einen Sollwert öffnet. Die Druckdose 24 wird weiterhin von dem Umgebungsdruck Po über ein Hilfsventil 46 beaufschlagt, das in Schließrichtung durch eine Feder 47 vorgespannt und in Öffnungsrichtung durch einen Hubmagneten 48 betätigbar ist, wobei der Bewegungsweg durch zwei einstellbare Anschläge 120a, 120b begrenzt ist. Der Hubmagnet 48 wird von einer elektrischen Steuervorrichtung 49 mit Strom versorgt, der in Abhängigkeit von der Stellung eines Bedienhebels 115 sowie von der Triebwerksdrehzahl steuerbar ist. Die Anordnung ist derart, daß eine Bewegung des Bedienhebels 115 in Richtung zur Erhöhung der Triebwerksdrehzahl ein progressives Schließen des Hilfsventils und eine Erhöhung der Triebwerksdrehzahl ein progressives Öffnen des Hilfsventils bewirkt. Die Druckdose 25 ist an ein Luftpotentiometer angeschlossen, das aus den beiden Drosseln 50, 51 besteht, an denen der Druck Po bzw. P3 anliegt

Mit der Hauptkraftstoffpumpe 12 ist ein federbelastetes Sicherheitsventil 52 sowie ein Überströmventil 53 parallel geschaltet, dessen Einlaß 55 mit der Einlaßseite des Zumeßventils 14 in Verbindung steht und das zwei Auslässe 56", 57 aufweist, die zur Einlaßseite der Hauptkraftstoffpumpe 12 bzw. zum Kraftstofftank führen. In einer Kammer 74 im Gehäuse 54 des

Überströmventils 53 sitzt verschiebbar ein Ventilglied 58, das mit den Auslassen 56, 57 zusammenwirkt, und das durch einen Schaft mit einem Kolbenelement 59 gekuppelt ist, der auf der einen Seite durch einen Vorspanndruck in der Leitung 61 und auf der anderen Seite durch den Druck in der Kammer 74 beaufschlagt wird. Der Vorspanndruck in der Leitung 61 stammt von einer Potentiometerschaltung, die aus den beiden Drosseln 62,63 besteht, die zwischen dem Einlaß 13 des Zumeßventils 14 und dem Hauptkraflstoffkanal 17 parallel geschaltet sind. Das Ventilglied 58 ist in Schließrichlung federbeaufschlagt und wird in Öffnungsrichtung durch eine auf die Triebwerksdrehzahl ansprechende Fliehgewichtsanordnung 64 gesteuert Die Kammer 74 steht über eine Bohrung 73 im Ventilglied 58 mit dem Einlaß 55 des Überströmventils und über einen Kanal 110 mit einer Kolben-Zylindereinheit '/6 eines weiteren Überströmventils 80 in Verbindung, deren Kolben 77 durch eine Feder 78 gegen den Druck im Kanal 110 vorgespannt ist. Der Kolben 77 M ist als Stirnrad ausgebildet und kann von einem durch das Triebwerk angetriebenen Ritzel 79 gedreht werden. Das Überströmventil 80 hat einen an den Hauptkraftstoffkanal 17 angeschlossenen Einlaß 81 sowie zwei Auslässe 82, 83, die mit der Einlaßseite der Kraftstoffpumpe 12 bzw. mit dem Kraftstofftank in Verbindung stehen. Die Auslässe 82, 83 wirken mit einem Schließglied 84 zusammen, das mit dem Kolben 77 gekuppelt und über diesen gegen den Druck im Kanal 110 verstellbar ist Das Schließglied 84 ist außerdem i< > einem Vorspanndruck in einer Leitung 85 ausgesetzt, der dem Druck im Kanal 110 entgegenwirkt und übei eine Drossel 86 vom Kraftstoffdruck im Flauptkanal 17 abgeleitet ist Die Leitung 85 steht mit der Einlaßseite der Hauptkraftstoffpumpe 12 über ein weiteres H Hilfsventil 87 in Verbindung, das durch eine Feder 88 in Schließrichtung gespannt ist und gegen die Vorspannung der Feder 88 mittels eines Hubmagneten 89 betätigbar ist Die elektrische Steuervorrichtung 49 ist so einger.htet, daß bei einem Funktionsfehler im -to Betäligungskreis des ersten Hilfsventils der Hubmagnet 89 mit Strom versorgt wird, um das Hilfsventil 87 in Abhängigkeit der Stellung des Bedienhebels 115 und in Abhängigkeit der Triebwerksdrehzahl zu steuern.

Dem Zumeßventil 14 ist ein Druckventil 90 4^r> nachgesciialtet, dessen Einlaß 92 m<t dem Kraftstoffkanal 17 und dessen Auslaß 93 mit einem Absperrventil 103 in Verbindung stehen. Ein Ventilelement 96 des Druckventils 90 wird in Richtung auf den Einlaß 92 durch eine Feder sowie durch den Druck in einer Leitung 98 vorgespannt, die mit der EinlaßseitR der Kraftstoffpumpe 12 verbunden ist. Das Absperrventil 103 versorgt über die Leitung 104 das Triebwerk mit Kraftstoff. Das Absperrventil 103 steht ferner über eine Abflußverbindung 105 mit einem Abflußtank in Verbindung. Von der Hauptkraftstoffleitung 17 zweigt ferner vor dem Druckventil 90 eine Verbindungsleitung zu den Leitungen 108 ab, die die Zündbrenner des Triebwerks mit Kraftstoff versorgen. In dieser Verbindungsleitung befindet sich ein Hubmagnetvemil 106 sowie ein nachgeschaltcter Absperrhahn 107.

Wenn im Betrieb Störungen bei der Stromversorgung des Hubmagneten 48 des Hilfsventils 46 auftreten, wird dieses durch den Druck der Feder 47 geschlossen, was ein vollständiges öffnen des Zumeßventils 14 zur Folge hat Nach dem Schließen des Hilfsventils 46 erhöht sich der pneumatische Druck in der Druckdose 24, wodurch der Hebel 26 in der Kammer 23 nach unten bewegt und gleichzeitig die Fluidic-Einriehtup? 36 in Schließrich tung beaufschlagt wird. Der aus den Düsen 37. 38 austretende Kraftstoff wird somit über die Kammer 22 und den Kanal 40 zur Niederdruckseite der Kraftstoffpumpe 12 abgeführt Dem auf den Kolbtn 18 in Öffnungsrichtung einwirkenden Auslaßdruck der Hauptkraftstoffpumpe 12 steht somit auf der anderen Seite des Kolbens 18 nur noch ein Niederdruck entgegen, der aus der Verbindung zwischen der Drossel 20 und der Düse 38 stammt. Da b*"i voll geöffnetem Zumeßventil 14 jegliche Druckdifferenz fehlt, schließt gleichzeitig das Überströmventil 53, dessen Kolbenelement 59 über die Bohrung 73 einerseits und die Drosseln 62, 63 andererseits einem Servodruckabfall ausgesetzt ist, der proportional zur Druckdifferenz am Zumeßventil 14 ist und normalerweise zunächst eine Freigabe der Auslaßöffnung 56 und danach der Auslaßöffnung 57 bewirkt. Das Schließen des Überströmventils 53 bewirkt, daß das unter normalen Umstanden geschlossene zweite Hilfsventil 87 unter Einwirkung eines getrennten Teils der Steuervorrichtung 49 öffnet, v. odurch die Drossel 86 und das zweite Hilfsventil 87 als eine Art Potentiometer wirken und damit den Druck in der Leitung 85 entsprechend der Stellung des Bedienhebels 115 und der Triebwerksdrehzahl steuern. Das Überströmventil 80 übernimmt somit dit alleinige Steuerung der zur Einlaßseite der Kraftstoffpumpe 12 oder zum Kraftstofftank zurückgeführten Rückflußmenge.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kraftstoff regelanlage für Gasturbinentriebwerke mit einem von einem ersten Hilfsventil steuerbaren Zumeßventil und einem diesem nachgeschalteten, von einem zweiten Hilfsventil steuerbaren Überströmventil, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Hilfsventil (46 bzw. 87) in bekannter Weise einen gegen eine Feder (47 bzw. 88) in Öffnungsrichtung wirkenden Hubmagneten (48 bzw. 89) aufweist, der jeweils von einem eigenen Teil einer gemeinsamen Steuervorrichtung (49) betätigbar ist, die in Abhängigkeit von der Stellung eines Bedienhebels (115) und von der Triebwerksdrehzahl steht, daß das erste Hilfsventil (46) so mit dem Zumeßventil (14) verbunden ist, daß letzteres beim Schließen des Hilfsventils voll geöffnet wird, und daß das zweite Hilfsventil (87) mit dem Überströmventil (80) verbunden ist, das bei Störung im Betätigungskreis des Zumeßventils die alleinige Kraftstoffregelung übernimmt.

2. Kraftstoffregelanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Hilfsventil (87) über eine mit Kraftstoffdrücken arbeitende Schaltung mit dem Überströmventil (80) verbunden ist wobei vom Einlaß (81) des Überströmventils (80) eine eine Drossel (86) aufweisende, zum zweiten Hilfsventil (87) führende Leitung (85) abzweigt und wobei eine Druckerhöhung in der Leitung (85) zwischen Drossel (86) und zweitem Hilfsventil (87) das Überströmventil (80) in Schußrichtung beaufschlagt.