DE2316985C3 - Brennstoffzufuhrsteuerung für die einzelnen Brenner einer Nachbrennereinrichtung eines Gasturbinenstrahltriebwerks - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffzufuhrsteue- ·»■> rung für die einzelnen Brenner einer Nachbrennereinrichtung eines Gasturbinenstrahltriebwerks mit einer verstellbaren Zündvorrichtung zur Steuerung des Brennstoffflusses von einer Pumpe an den Brennern und mit einem parallel zur Zumeßvorrichtung angeschlos.se- so nen Füllventil, das eine einen Einlaß mit einem Auslaß verbindende Bohrung und ein Steuerglied aufweist, das die Bohrung in zwei Kammern unterteilt und in der Bohrung zwischen zwei Endstellungen verschiebbar ist, wobei in beiden Endstellungen der Einlaß vom Auslaß v> getrennt ist und das Steuerglied den Einlaß mit dem Auslaß während seiner Verschiebung verbindet.

Es ist bekannt, beispielsweise in Versorgungssystemen für flüssigen Brennstoff zu Gasturbinen-Triebwerken Anfüllventile vorzusehen, die die Aufgabe haben, < ><> eine abgemessene Menge Brennstoff zuzuführen, um die Verbrennung einzuleiten. Bei einem Aufheizsystem für ein Gasturbinen-Triebwerk ist es wünschenswert, daß die Menge an Anfahrbrennstoff präzise geregelt wird, damit eine zufriedenstellende Verbrennungsbedingiing i>» an den Aufheizbrennern entsteht, wobei diese Brenner bereits einem Strom heißer Abgase mit hoher Strömungsgeschwindigkeit zum Hauptteil des Triebwerks ausgesetzt sind. Die Brennstoffzufuhr für solche Systeme kommt normalerweise von einer Pumpe, deren Ausgangsdruck veränderlich sein kann oder speziell zur Änderung ausgelegt ist, und zwar mit den Triebwerks-Betriebsbedingungen. In einem solchen System ändert sich deshalb dann, wenn eine Anfüllventilanordnung auf einer Zeitbasis geöffnet und geschlossen wird, die Menge an Anlaufbrennstoff, die dem Triebwerk zugeführt wird, mit dem Pumpenförderdruck.

Aus der US-PS 33 60 940 ist eine Brennstoffzufuhrsteuerung für Nachbrenner bekannt, die eine Anfüllventilanordnung aufweist, die durch eine Fluidic-Logikschaltung gesteuert wird, deren Arbeit auf ein Pilotventil anspricht. Das Pilotventil spricht seinerseits auf die Bewegungsgeschwindigkeit eines Wahlhebels an. Dagegen reagiert die Arbeitsgeschwindigkeit der Anfüllventilanordnung nicht auf eine Erhöhung im Pumpenförderdruck.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Füllventilanordnung zu schaffen, die eine Menge an Anfahrbrennstoff liefert, die im wesentlichen konstant bleibt, unabhängig von Änderungen im Druck am Füllventileinlaß.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Einlaß mit einer der Kammern in Verbindung steht, derart daß ein Betriebsdruck zur Bewegung des Steuerglieds zwischen seinen Endstellungen geliefert wird und daß eine Durchflußdrosselstelle vorgesehen ist, durch die ein Brennstoffvolumen, dessen Verdrängung mit der Bewegung des Steuergiiedes einhergeht, zwangsweise fließt

Dadurch, daß das Ventilsteuerglied auf eine Erhöhung im Pumpenförderdruck anspricht wird der Effekt erreicht daß die Charge an Anfahrbrennstoff, die den Aufheizbrennern zugeführt wird, von der Rate der Erhöhung des Pumpenförderdrucks unabhängig ist.

In einer Ausgestaltung schlägt die Erfindung vor, daß ein weiterer Kanal mit der Bohrung in Verbindung steht und daß das Steuerglied mit dem weiteren Kanal so zusammenwirkt, daß bei einem Wegmaß des Steuerglieds der Einlaß mit dem weiteren Kanal in Verbindung steht. Alternativ können dritte und vierte Kanäle mit der Bohrung in Verbindung stehen, wobei der vierte Kanal mit einer Hochdruck-Brennstoffquelle in Verbindung steht und der dritte und der vierte Kanal durch das Steuerglied an einem Wegmaß desselben miteinander verbunden sind.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels der Brennstoffzufuhrsteuerung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind

F i g. 1 ein Blockschaltbild der Vorrichtung als Ganzes;

F i g. 2 eine schematische Darstellung einer veränderlichen Zumeßvorrichtung, die einen Teil der Vorrichtungbildet;

F i g. 3 bis 6 schematische Darstellungen unterschiedlicher Füllventile, die jeweils einen Teil der Vorrichtung bilden.

In F i g. 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung als Ganzes gezeigt, die eine Kreiselbrennstoffpumpe 10 mit Dampfkern aufweist, welche vom Gasturbinentriebwerk angetrieben wird. Die Pumpe 10 weist eine Drossel 11 auf, welche auf ein Servodrucksignal PSi anspricht, das über einen Kanal 12 angelegt ist, um die Pumpenförderung zu erhöhen. Dieses Servodrucksignal PS I wird von einer Servodruckregelanordnung 81 (Fig. 1) abgeleitet. Die Drossel 11 spricht ferner auf ein weiteres Servodrucksignal PS2 in einem Kanal 13 an.

das dem Druck im Kanal 12 entgegengerichtet ist

Eine Brennstoffzumeßvorrichtung 14 weist eine elektrische Regelanordnung 14a auf. Die hydraulischen Teile der Vorrichtung 14 sind im einzelnen in Fig.2 gezeigt Die Vorrichtung 14 weist einen EinlaB 15 auf, der mit dem Auslaß der Pumpe 10 verbunden ist. Der Einlaß 15 steht über ein Rückschlagventil 16 mit drei veränderlichen Dosiervorrichtungeu 17, 18, 19 in Verbindung, die parallel angeordnet sind, um den Brennstoffstrom zu einem zentralen Hauptbrenner 20, Ringbrenner 21 und Schalenbrenner 22 des Aufheizsystems der Turbine zu regeln (F i g. 1).

Die Vorrichtung 14 weist eine erste Steuerung in der Form einer dreidimensionalen Nocke 23 bzw. Kurvenscheibe auf, die fest mit der Stange eines Kolbens 25 verbunden ist Die Nocke bzw. Kurvenscheibe 23 ist mit einer Reihe von Profilen versehen, die Funktionen der Kompressoransaugtemperatur Ti für eine Anzahl von Werten des Kompressorförderdrucks P2 entsprechen. Der Kolben 25 wird auf gegenüberliegenden Seiten mit Servodrücken beaufschlagt, die vom Druck am Einlaß 15 abgeleitet sind. Eine Seite des Kolbens 25 steht über ein Ventil 26 mit einer Kammer 27 und ferner über eine Drosselstelle 28 mit der Niederdruckseite des Ventils 16 in Verbindung. Die Drosselstelle 28 und das Ventil 26 r> bilden damit eine veränderliche Mediumdruckpotentiometeranordnung.

Die andere Seite des Kolbens 25 steht über ein Ventil 29 mit der Kammer 27 und ferner über eine Drosselstelle 30 mit der Niederdruckseite des Ventils 16 jo in Verbindung. Das Ventil 29 und die Drosselstelle 30 bilden damit ein weiteres veränderliches Mediumdruckpotentiometer. Schließglieder für die Ventile 26,29 sind durch einen einzigen Hebel 31 vorgesehen, der in entgegengesetzte Richtungen durch die Bälge 32 bzw. j-5 33 bewegbar ist

Der Balg 32 spricht auf einen Luftdruck zwischen zwei Drosselstellen 34, 35 an, abgeleitet vor dem Ansaugdruck P₁ des Turbinenkompressors. Der Balg 33 spricht auf einen Luftdruck zwischen der Drosselstelle w 35 und einer weiteren Drosselstelle 36 an, abgeleitet von dem Förderdruck P2 des Turbinenkompressors. Eine Feder 37 sitzt zwischen dem Hebel 31 und einem angrenzenden Ende der Kolbenstange. Eine weitere Feder 38 sitzt zwischen dem Hebel 31 und einem ti einstellbaren Anschlag 39 an der Einrichtung 14. Die Kammer 27 steht über einen axialen Kanal 40 mit einer weiteren Kammer 41 in Verbindung, in der sich die Kurvenscheibe 23 befindet. Der axiale Kanal befindet sich in der Kolbenstange. Für eine bestimmte Differenz des Drucks P? und P₁ gibt es eine entsprechende Gleichgewichtsposition des Kolbens 25 und damit eine entsprechende axiale Position der Kurvenscheibe 23. Die Kammer 27 steht mit einer Niederdruckverbindung über einen Kanal 185 und einem Umsteuerventil 90 in v, Verbindung. Die Kammer wird damit auf einen Bezugsdruck PR gehalten, der im wesentlichen gleich diesem Niederdruck ist

Die Kurvenscheibe 23 sitzt auf einem Ritzel 42, derart, daß eine axiale Verschiebung, aber keine bo Drehung dem Ritzel 42 gegenüber ermöglicht ist. Das Ritzel 42 kämmt mit einer Zahnstange 43, die einen Teil eines Kolbens 44 bildet. Der Kolben 44 spricht auf die Betätigung einer elektrisch betätigten Servoregelventilanordnung 45 an, die zwei miteinander verbundene η ι Eingangsöffnungen 46,47 und zwei Auslaßöffnungen 48, 49 sowie eine Ablaßöffnung 50 aufweist. Die Ventilanordnung 45 weist einen elektrischen Linearwandler 44a auf, der auf die Position des Kolbens 44 anspricht

Ein Ventilsteuerkolben 51 ist axial in Erwiderung auf Drucksignale an seinen gegenüberliegenden Enden bewegbar, wobei diese Signale vom Druck an der Öffnung 47 durch eine Düse 52 abgeleitet sind, die schwenkbar durch einen Drehmomentmotor 53 bewegbar ist, so daß eine Ausrichtung mit einem von zwei Kanälen 54,55 ermöglicht wird, durch die Drucksignale an die betreffenden Enden des Ventüsteuerkolbens 51 geleitet werden.

Die elektrischen Signale von der Anordnung 14a, die an den Drehmomentmotor 53 angelegt werden, sind von der Ansaugtemperatur 71 des Turbinenkompressors abgeleitet, außerdem vom Ausgang vom Wandler 78. Die Winkelposition der Kurvenscheibe 23 hängt damit von der Temperatur 71 ab.

Veränderliche Dosiervorrichtungen 17,18,19 sind im Winkel im Abstand um die Achse der Kurvenscheibe 23 herum angeordnet Damit diese Anordnung schematisch in Fig.2 dargestellt werden kann, ist ein Teil der Kurvenscheibe 23 an der Vorrichtung 17 wiederholt

Die Vorrichtung 17 weist eine Hülse 60 mit einer öffnung 61 auf, die mit dem Einlaß 15 in Verbindung steht Ein kolbenförmiges Stellglied 62 ist in der Hülse 60 verschiebbar und weist eine öffnung 63 auf, die mit der öffnung 61 zusammenwirkt um für eine veränderliche Meßblende zu sorgen. Das Stellglied 62 bildet mit der Hülse 60 eine Kammer 64, die mit dem Einlaß 15 über eine Drosselstelle 65 in Verbindung steht Das Organ 62 weist einen Schaft 66 mit einer Bohrung 67 auf, die mit der Kammer 64 in Verbindung steht Ein Kugelschließglied 68 ist am Schaft 66 gehalten und kann betätigt werden, um die Bohrung 67 abzusperren.

Ein Kurvenabtaster 69 ist schwenkbar an der Hülse 60 gelagert und greift an der Kurvenscheibe 23 an. Das Stellglied 62 wird nach rechts gemäß der Darstellung in F i g. 2 durch den Druck an der Niederdruckseite der öffnungen 61, 63 gedrückt. Dieser Bewegung nach rechts wird entgegengehalten durch den Druck in der Kammer 64. Wenn der Kugel 68 durch den Kur\ enabtaster 69 die Möglichkeit zum öffnen gegeben wird, fällt der Druck Pr in der Kammer 64 und das Stellglied 62 bewegt sich, um den Brennstoffstrom durch die Vorrichtung 17 zu verringern. Bei geschlossener Kugel 68 überschreitet der Druck in der Kammer 64 de" stromabwärts von den öffnungen 61, 63 und arretiert das Stellglied 62. Das Stellglied 62 wirkt damit wie ein Nachlaufservokolben, der auf die Position des Kurvenabtasters 69 anspricht, welcher seinerseits auf den Druck Pi und auf die Temperatur 71 anspricht.

Die Dosiervorrichtungen 18 und 19 sind im allgemeinen der Vorrichtung 17 entsprechend ausgebildet und weisen jeweils kolbenförmige Stellglieder 70,71 auf. Die Stellglieder 70,71 sind jedoch außerden in ihren zugehörigen Hülsen drehbar. Eine Kantenkurvenführung 72 ist an einer Welle 73 befestigt, die sich in die Kammer 41 erstreckt. Kurvenabtaster sind mit den Stellgliedern 70, 71 verkeilt und in Anlage an die Kurvenführung 72 verspannt. Die Welle 73 ist durch eine Zahnstangen/Ritzelanordnung drehbar. Diese Zahnstangen/Ritzelanordnung 74 wird durch eine elektrisch betätigte Servoventilanordnung 75 gesteuert, die mit der vorstehend beschriebenen Ventilanordnung 45 identisch ist. An das Servoventil 75 angelegte elektrische Signale hängen von der Position einer Leistungssteuerung für die Turbine ab. Die Stellglieder 70,71 sprechen damit auf den Druck P2, die Temperatur 71 und die Steuerposition θ an.

Der Brennstoffdruck DP\ unmittelbar stromabwärts von der Dosiervorrichtung 17 steht über einen Kanal 80 mit der Servodruckregelanordnung 81 (Fig. 1) in Verbindung. Die Niederdruckseite der Vorrichtung 17 steht femer mit einem Drosselventil 82 in Verbindung, ■·, das ein federgespaiintes Kolbensteuerorgan aufweist, das auf den Druck DP] und auf einen Servodruck Si anspricht, um den Brennstoffstrom von der Vorrichtung 17 zu einem Auslaßkanal 84 zu regeln. Der Servodruck 51 entsteht in einer Vorrichtung 120 (F i g. 1), wird über m einen Kanal 85 an das Organ angelegt und ist der höchste der Drücke PR (Druck in Kammer 41), PF₂ (Druck hinter Ventil 76) und PF₃ (Druck hinter Ventil 78).

Stromabwärts von der Vorrichtung 18 befindet sich ein Drosselventil 76 mit einem Auslaß 76a und einem Kolbensleuerorgan. das gegen den Druck DP 2 stromabwärts von der Vorrichtung 18 durch eine Feder und durch ein Servodrucksignal 52 gedrückt wird, das in einer noch zu beschreibenden Weise abgeleitet wird und über einen Kanal 77 zugeleitet wird. Stromabwärts von der Vorrichtung 19 befindet sich ein Drosselventil 78, das mit dem Ventil 76 identisch ist und einen Auslaß 78a hat. Das Kolbensteuerorgan des Ventils 78 spricht auf den Druck DPi stromabwärts von der Vorrichtung 19 und auch auf einen Servodruck S3 an, der von der Servodruckregelanordnung 81 abgeleitet wird und über einen Kanal 79 angelegt ist

Wenn das Aufheizsystem der Turbine eingeschaltet ist, wird Brennstoff von der Pumpe 10 der Vorrichtung jo 14 zugeleitet und fließt über die Vorrichtung 17 und das Drosselventil 82 zum Kanal 84 und dann über eine Verteileranordnung 130 (Fig. 1), die bei einem ausreichend hohen Druck PSz (Steuerung über Relaisventil 160, F i g. 1) drei zueinander parallele Ventile öffnet, so sr> daß Brennstoff zu den Hauptbrennern des Aufheizsystems fließt

Der Förderdruck Pp der Pumpe 10 wird geregelt wie vorstehend beschrieben, um den Druck DPi im wesentlichen konstant für eine bestimmte Turbinendrehzahl und Brennstoffdichte zu halten. Ein Anstieg im Druck DPi drückt einen ersten Steuerkolben in der Anordnung 81 nach rechts, um zu bewirken, daß der Wert des Drucks 52 in Richtung auf den Förderdruck Pp der Pumpe steigt. Das Drosselventil 76 schließt sich progressiv, bis der Druck DP2 angestiegen ist um dem Druck OfI gleich zu sein, und damit werden Gleichgewichtszustände wiederhergestellt. In entsprechender Weise bewegt sich der erste Steuerkolben der Anordnung 81 bei einem Anstieg des Drucks DP 2 nach links, und das Drosselventil 76 öffnet sich, bis das Gleichgewicht wiederhergestellt ist Ein zweiter Steuerkolben in der Anordnung 81 arbeitet entsprechend, um den Druck DPS mit dem Druck DP 1 gleichzuhalten.

Das Ventil 82 in der Vorrichtung 14 wirkt als ein Druckbeaufschlagungsventil. Die Federn in den Ventilen 76, 78 schaffen nur leichte Vorlasten, um sicherzustellen, daß diese Ventile geschlossen sind, ■WPiin das System stillgesetzt wird. Die Feder im Ventil 82 ist derart, daß bei Fehlen des Servodrucks 51 der Druck DPX gerade ausreicht, um die Steuerkolben in der Servodruckregelanordnung 81 zu betätigen. Bei niedrigen Durchflüssen ist deshalb der Systemdruck niedrig und der Pumpleistungsverlust auf einem Minimum.

Bei höheren Raten des Brennstoffstroms im Aufheizsystem nimmt der Druck PF2 und PF3 zu, und der höchste dieser Drücke wird über die Freikolbenventilanordnung 120 zugeleitet, um den Servodruck 51 zu bilden. Der Servodruck 51 unterstützt die Feder irr Ventil 82, um den Systemdruck zu erhöhen. Der damii einhergehende Anstieg im Druck DPi erhöht die Werte der Servodrücke 52 und 53, um der Drosselventilen 76, 78 die Möglichkeit zu geben, der erhöhten Systemdruck aufrechtzuerhalten.

Ιϊίη niedriger Wert des Aufheizbrennstoffstroms, d. h bei niedrigen Werten des Kompressorförderdrucks Pl und des Winkels θ der Leistungssteuerung sind die Drücke PF2 und PFi niedrig. Der Druck in dei Kammer 64 des Ventils 17 wird gleich dem Bezugsdruck PR in der Kammer 41, und wenn er höher als der Druck DP\ ist, drückt er das Ventil 17 ganz zu. Unter dieser Umständen wird der Servodruck 51 gleich dem Druck PR in der Kammer 41 der Vorrichtung 14. Dei Systemdruck wird damit hoch genug gehalten, um der Druck PR, der auf die Steuerorgane 62, 70, 71 in der betreffenden Dosiervorrichtungen 17, 18, 19 einwirkt daran zu hindern, diese Steuerorgane in Positionen zt drücken, in denen der Aufheizbrennsloffstrom abgesperrt wird.

Das Umsteuerventil 90 ist schematisch in F i g. 1 gezeigt und weist eine Hülse mit einer Anzahl von öffnungen auf. In der Hülse befindet sich ein Steuerorgan, das von der Welle 73 (Fig. 1 und 2] drehbar ist, um die öffnungen selektiv miteinander zt verbinden. Gemäß der Darstellung in F i g. 1 hat das Steuerorgan eine Anzahl von Dosierrändern, die mil den zugehörigen öffnungen zusammenarbeiten, um nui diejenigen öffnungen miteinander zu verbinden, die gemäß der Darstellung einer betreffenden Dosierstelle am Steuerorgan zugeordnet sind. Eine Drehung des Steuerorgans wird am besten als eine schrittweise Drehung in fünf Schritten nach links, nämlich ßbis Faus einer Ausgangslage A betrachtet die in F i g. 1 gezeigi ist Es sind vier Dosierstellen 170,171,172,173 gezeigt.

Eine Hochdruckquelle, zweckmäßigerweise der Förderdruck der Hauptbrennstoffpumpe der Turbine, ist mit den öffnungen 174,175 der Dosierstellen 170 bzw 171 verbunden, öffnungen 176,177 an der Dosierstelle 170 sind jeweils mit dem Kanal 13 der Pumpe 10 und mit der PS 2-Verbindung der Druckregelanordnung 81 verbunden. In den Positionen A und B sind also die öffnungen 174,176 miteinander verbunden, und in der Positionen C bis F sind die öffnungen 176, 177 miteinander verbunden.

An der Dosierstelle 171 ist die öffnung 175 mit einer Öffnung 178 in der Position A allein und mit einer öffnung 179 in den Positionen C bis F verbunden. Der Druck an der öffnung 179 liefert einen Servodruck PS 3 und derjenige an der öffnung 178 liefert einen Servodruck PS4. Der Niederdruck LP, auf den vorstehend Bezug genommen worden ist, ist mit den öffnungen 180,181 an den Dosierstellen 172 bzw. 173 verbunden. Eine weitere Öffnung 182 an der Dosierstelle 172 ist mit der öffnung 178 verbunden. Dabei ist eine solche Anordnung vorgesehen, daß der Druck P54 unter hohem Druck in der Position A und unter niedrigem Druck in den Positionen B bis F steht Eine öffnung 184 an der Dosiersteue 172 ist mit der Öffnung 179 an der Stelle 171 verbunden, so daß der Druck PS3 ein niedriger Druck in den Positionen A und 5 ist Eine öffnung 183 an der Stelle 173 ist mit dem Auslaß der Pumpe 10 verbunden, so daß der Pumpenauslaß mit dem niedrigen Druck in der Stelle A allein des Steuerorgans verbunden ist

Die Positionen A bis F der Welle 73 und damit des

Sequenzventil-Steuerorgans entsprechen den Positionen eines Pilotensteuerhebels (nicht dargestellt) für die Turbine. Die Positionen A und B entsprechen einem nicht eingeschalteten Zustand des Aufheizsystems, eine Bewegung zwischen den Positionen Bund Centspricht einem Anstellen oder Stillsetzen des Aufheizsystems, je nach der Bewegungsrichtung, und die Positionen D bis F entsprechen den verschiedenen Werten des Aufheizstroms, wie er durch die Kurvenführung 72 (Fig.2) geregelt wird.

Die Brennstoffregelvorrichtung weist ferner ein Füllventil 200 auf, das im einzelnen in F i g. 3 gezeigt ist. Das Ventil 200 ist parallel zur Zumeßvorrichtung 14 zwischen die Druckseite der Pumpe 10 und die Einlaßöffnungen der Verteileranordnung 130 geschaltet Das Ventil 200 weist ein kolbenartiges Steuerglied 201 auf, das in einem Zylinder bzw. in einer Bohrung 202 verschiebbar ist und durch eine Feder 203 in Richtung auf einen Anschlag 204 gespannt ist Die Bohrung des Zylinders 202 steht über einen Kanal (Einlaß 205) mit der Druckseite der Pumpe 10 in Verbindung.

Der Kolben 201 weist einen vergrößerten Kopf 206 auf, der über ein Filter 207 und eine Durchflußdrosselstelle 208 vom Förderdruck Pp der Pumpe im Kanal 205 beaufschlagt wird, um den Kolben 201 gegen die Feder 203 zu drücken. Ringkanäle 209, 210,211 umgeben den Kolben 201 im Zylinder 202, und diese Kanäle stehen über jeweilige Rückschlagventile 212, 213 214 und Kanäle 215, 216, 217 mit den jeweiligen Einlaßöffnungen 132, 133, 134 der Verteileranordnung 130 in Verbindung. Der Kanal 211 steht mit einer Seite des Kolbenkopfes 206 in Verbindung, der von derjenigen abgewandt ist, die vom Druck Pp beaufschlagt wird.

Der Kolben 201 weist eine innere BHndbohrung auf. die mit den Öffnungen 218, 219, 220 in der Wand des Kolbens 201 in Verbindung steht In der äußersten rechten Position des Kolbens 201 gemäu Fig.3 befinden sich die öffnungen 218, 219, 220 aus dem Bereich der betreffenden Ringkanäle 209,210,211. Der zugelassene Bewegungsweg des Kolbens 201 ist derart, daß die öffnungen 218,219,220 mit jeweiligen Kanälen 209,210,211 in Verbindung stehen, um der Verteileranordnung 130 Brennstoff zuzuleiten. In der extremen linken Position des Kolbens 201 sind die öffnungen 218, 219, 220 wiederum aus dem Bereich der betreffenden Ringkanäle. In dieser linken Position steht der Pumpenförderdruck Pp mit einem Kanal 221 in Verbindung, der mit einer »Hot-Shot«-Zündvorrichtung 222 (F i g. 1) in bekannter Ausführung verbunden ist

Das Maß der Bewegung des Kolbens 201 nach links so und damit die jedem Aufheizbrenner zugeleitete Brennstoffmenge hängt von der Größe der Drosselstelle 208 ab. Der Kolben 201 wird in seiner linken Position durch den Pumpenförderer Pp gehalten, solange das Aufheizsystem in Funktion bleibt Wenn das Aufheizsystern ausgeschaltet wird, wird der Druck Pp effektiv gleich dem Druck am Pumpeneinlaß, und der Kolben 201 kehrt in seine Ausgangslage durch den Druck der Feder 203 zurück.

Die Zündeinrichtung 222 (Fig. 1) spricht auf den Druck Pp im Kanal 221 an, wenn der Servodruck PS3 im Kanal 193 hoch ist, um eine abgemessene Menge Brennstoff den Düsen 223, 224 zuzuleiten, die sich jeweils in dem Turbinenbrennraum stromabwärts von der Antriebsturbine befinden, um damit einen Flammenstrahl auf die Aufhetzbrenner 20, 21, 22 einwirken zu lassen, um das Aufheizsystem 2x1 zünden.

Wenn sich im Betrieb das Umsteuerventil 90 (F i g. 1)

in der Position A befindet, wird hoher Druck dem Kanal 13 der Pumpe 10 zugeleitet, und die Drossel 11 wird ganz geschlossen. Der Druck PS 4 ist hoch und öffnet den Gang in der Verteileranordnung 130 zum Abfluß 199 (F i g 1). Der Druck P53 ist niedrig, um ein Fließen des Mediums in den Kanälen 135,136,137 in den Abfluß 199 über die drei Ventile der Verteileranordnung 130 zu ermöglichen. Der niedrige Wert des Drucks PS3 stellt sicher, daß über die Servodruckregelanordnung 81 der Servodruck P51 ebenfalls niedrig ist, und der Bewegung der Drossel 11 zur Verringerung der Pumpenförderung wird damit nicht entgegengewirkt Die Druckseite der Pumpe ist mit dem niedrigen Druck über das Umsteuerventil 90 verbunden. Das Aufheizsystem ist damit stillgesetzt

Wenn das Umsteuerventi! 90 in die Position «bewegt wird, bleibt der Pumpenkanal 13 unter hohem Druck, und P53 bleibt unter niedrigem Druck. Der Druck P54 fällt jedoch auf einen niedrigen Druck, um das Abflußventil in der Verteileranordnung 130 zu sperren. Die Druckseite der Pumpe wird ferner vom Niederdruck getrennt Die Position B des Ventils 90 ist damit eine Position vor dem Zünden des Aufheizsystems. Alle Ventile der Verteileranordnung sind geschlossen, und dieser Zustand kann solange wie nötig aufrechterhalten werden, um für den Betrieb des Aufheizsystems vorbereitet zu sein.

Wenn das Umsteuerventil 90 in die Position Cbewegt wird, wird der Kanal 13 vom Hochdruck getrennt und mit der Druckregelanordnung 81 verbunden, um den Servodruck P52 zu liefern. Der Druck PS3 wird hoch, um ein Ansteigen des Drucks PS 1 zu ermöglichen, damit der Förderdruck der Pumpe erhöht wird. Das Relaisventil 160 wird erregt, um den Druck PS 3 an den Verteiler 130 zu leiten und zwei Ventile im Verteiler 130 zu öffnen, danvt ein Brennstoffstrom zum Aufheizsystem ermöglicht wird. Der Brennstoff von der Pumpe 10 wird über den Kanal 205 der Anfüllvorrichtung 200 zugeleitet, von der aus abgemessene Brennstoffmengen über die Kanäle 215, 216, 217 und deren Verteiler 130 den betreffenden Brennern 20,21,22 zugeleitet werden.

Wenn die Anfüliventilanordnung 200 ihre Anfüllarbeit abgeschlossen hat, wird die Hot-Shot-Einrichtung 222 eingeschaltet, aufgrund des Drucks P53, um das Aufheizsystem über die Düsen 223,224 zu zünden. Die Anfüllanordnung 200 schließt ihre Arbeit während der Zeit ab, während der die Dosiereinrichtung 14 Brennstoff dem Aufheizsystem zuzuleiten beginnt

Eine anschließende Drehung der Welle 73 in die Position F durch die Zahnstange und das Ritzel 74 (Fig.2) in Erwiderung auf die Position θ der Turbinenleistungssteuerung beeinflußt die Funktion des Ventils 90 nicht, bewirkt aber eine Erhöhung des Brennstoffstroms zur Turbine durch die Dosiereinrichtung 14.

In Fig.4 ist eine Form eines Füllventils gezeigt, bei dem es sich um eine Alternative zu dem in Fig.3 gezeigten handelt Dieses Ausführungsbeispiel weist ein Kolbensteuerglied 230 auf, das in einer Bohrung 231 gegen eine Feder 232 durch den Förderdruck Pp der Pumpe bewegbar ist, welcher über den Einlaß 205 zugeleitet wird. Ringkanäle 233, 234, 235 umschließen den Kolben 230 in der Bohrung 231 und stehen jeweils fiber Rückschlagventile 212,213,214 mit den Kanälen 215, 216, 217 in Verbindung. Die Ventile 212,213, 214 sind identisch mit den entsprechend bezeichneten Ventilen, die im Zusammenhang mit F i g. 3 beschrieben worden sind. Die öffnungen 236, 237, 238 erstrecken

sich durch die Wand des Kolbens 230, wie zuvor. Eine Kammer 241 auf der Seite des Kolbens 230, die vom Kanal 205 abgewandt ist, steht Über eine Durchflußdrosselstelle 239 und ein Rückschlagventil 240 mit dem Niederdruck in Verbindung. Die Kammer 241 steht ebenfalls mit dem Kanal 233 über eine Drosselstelle 242 in Verbindung.

Im Betrieb wird der Kolben 230 wie zuvor gegen die Feder 232 durch den Druck Pp bewegt, so daß die öffnungen 236, 237, 238 an den Kanälen 233, 234, 235 to vorbeiwandern, um abgemessene Mengen Brennstoff dem Aufheizsystem zuzuleiten. Am rechten Ende des Bewegungswegs deckt der Kolben 230 den Kanal 221 auf, der wie zuvor mit der Hot-Shot-Einrichtung 222 in Verbindung steht. Das Maß der Bewegung des Kolbens is 230 und damit die Menge an jedem Brenner zugeleitetem Brennstoff hängt von der Größe der Drosselstelle 242 ab. Der Kolben 230 wird in seiner rechten Lage gehalten, während der Druck Pp dem Kanal 205 zugeleitet wird, und zwar durch den Niederdruck in der Kammer 241, der von einem Lecken zum Niederdruck hin Ober das Rückschlagventil 240 und die Drosselstelle 239 herrührt

Die in F i g. 5 gezeigte weitere Form des Füllventils weist einen Kolben 250 auf, der gegen eine Feder 251 durch den Druck Pp bewegbar ist. Das Maß der Bewegung des Kolbens 250 hängt vom Maß des Durchflusses durch eine Drosselstelle 252 ab. Ein Ringkanal 253 steht mit dem Kanal (Einlaß 205) in Verbindung, und der Kolben 250 weist eine einzelne öffnung 254 auf, die mit dem Kanal 253 zusammenwirkt, um eine abgemessene Menge Abfüllbrennstoff den Aufheizbrennern wie zuvor zuzuleiten. Die Zuleitung des Brennstoffs zu den Brennern erfolgt über Rückschlagventile 212,213,214 und betreffende Kanäle 215, 216,217, wie das vorstehend beschrieben worden ist

Diese Brennstoffregelvorrichtung nach F i g. 5 enthält keine Hot-Shot-Zündvorrichtung 222. Statt dessen weist der Kolben 250 zwei Kanäle 255, 256 auf, die jeweils betätigbar sind, nachdem der Kolben 250 bewegt worden ist, um seine Anfüllfunktion abzuschließen, um die Hochdruckquelle mit der Düse 223 in der Turbine zu verbinden und um den Einlaß 205 mit der Düse 224 in der Turbine zu verbinden. Verbindungen zu den Düsen 223 und 224 erfolgen jeweils über federgespannte Ventile 257, 258. Die Ventile 257, 258 werden jeweils auch durch den Niederdruck LP in die Schließlage gedrückt

Nachdem im Betrieb der Kolben 250 ausreichend weit nach rechts gewandert ist, um den Anfüllvorgang so abschließen zu können, ermöglicht der Kanal 255 einen Hochdruckstrom zur Düse 223. Der Kolben 250 bewegt sich weiter nach rechts, um den obigen Hochdruckstrom nach etwa 0,25 Sekunden abzusperren. Kurz nach Beginn des Hochdruckstroms ermöglicht der Kanal 256 ein Fließen von Brennstoff unter dem Förderdruck Pp der Pumpe zur Düse 224. An der extrem rechten Position des Kolbens 250 sind beide Kanäle 255,256 aus dem Bereich ihrer zugehörigen öffnungen heraus, und der Strom zu den Düsen 223,224 hört auf. Der Kolben 250 wird in seiner rechten Position als Folge des Brennstoffleckstroms über eine Drosselstelle 258a gehalten.

Die Alternativausführung des Anfüllventils, die in F i g. 6 gezeigt ist, weist ein Kolbensteuerglied 260 auf, das in einem Zylinder 261 verschiebbar ist und durch eine Zugfeder 262 gegen einen Anschlag 263 gedruckt wird. Der Pumpenauslaß 15 steht mit dem Zylinder 261 über einen Kanal (Einlaß 205) und eine Drosselstelle 264 in Verbindung, so daß der Förderdruck der Pumpe 10 sich der Feder 262 entgegenstellt Der Auslaß 15 steht ferner mit einem Ringkanal 265 in Verbindung, der mit der Bohrung des Zylinders 261 in Verbindung steht und vom Steuerglied 260 geschlossen wird, wenn dieses sich an dem Anschlag 263 befindet Das Steuerglied 260 weist öffnungen 266 auf, die mit dem Kanal 265 in Verbindung stehen, während das Glied 260 gegen die Vorspannung der Feder 262 bewegt wird. Der zugelassene Bewegungsweg des Glieds 260 ist derart, daß in der äußersten rechten Position gemäß der Darstellung in den Zeichnungen die öffnungen 266 wieder aus dem Bereich des Kanals 265 heraus sind. In dieser Position legt das Glied 260 den Kanal 221 frei, der in diesem Falle den Zylinder 261 mit der Zündeinrichtung 222 verbindet

Stromabwärts vom Steuerglied 260 steht der Zylinder 261 mit Kanälen 215, 216, 217 über Rückschlagventile 212, 213, 214 in Verbindung. Die Hochdruckseite der Ventile 212,213,214 steht jeweils über eine Drosselstelle 267 und ein weiteres Rückschlagventil 268 mit der Saugseite der Pumpe 10 in Verbindung. Das Ventil 268 ist derart ausgelegt, daß es sich bei einem relativ niedrigen Druck öffnet

Im Betrieb wird das Kolbenglied 260 wie zuvor gegen die Feder 262 bewehr Die öffnungen 266 wandern zunächst in einr Flacht und anschließend aus einer Flucht mit dem Kanal 265. Mit dem Wandern der öffnungen 266 am Kanal 265 vorbei fließt Brennstoff über die Rückschlagventile 212, 213, 214 und die jeweiligen Kanäle 215, 216, 217 zum Verteiler 130. Mit der Erhöhung dieses Brennstoffstroms bewirkt die damit einhergehende Verringerung im Druck an der Druckseite 15 der Pumpe eine Bewegung der Drossel 11 zum Aufrechterhalten des Förderstroms. Mit dem Wandern der öffnungen 266 über ihre Mittellage dem Kanal 265 gegenüber ist der Förderdruck der Pumpe bestrebt höher zu werden, und es erfolgt erneut eine Korrektur. Eine kleine Menge Brennstoff fließt zum Pumpeneinlaß über die Drosselstelle 267 und das Rückschlagventil 268 zurück.

Wenn sich das Glied 260 in seiner Position rechts befindet hört der Strom durch die Kanäle 215,216,217 auf, und der Kanal 221 wird freigegeben, um zu bewirken, daß die Einrichtung 222 das Aufheizsystem zündet Da nun kein Durchfluß durch die öffnungen 266 erfolgt fällt der Druck unmittelbar stromaufwärts von den Ventilen 212,213,214 auf einen niedrigen Wert Das Steuerglied 260 wird damit in seiner Position rechts gehalten, solange der Förderdruck der Pumpe 10 ausreicht um die Kraft der Feder 262 zu überwinden. Der Förderdruck der Pumpe wird im übrigen durch das Servodrucksignal im Kanal 12 in Erwiderung auf Turbinenbetriebsgrößen aufrechterhalten, wie das vorstehend beschrieben worden ist

Wenn das Aufheizsystem stillgesetzt wird, wird der Förderdruck der Pumpe effektiv gleich dem Pumpeneinlaßdruck, und das Glied 260 wird durch die Feder 262 in seine Ausgangslage zurückgeführt

Das in Fig.6 gezeigte Ventil ermöglicht eine Zuleitung einer Anlaufbrennstoffcharge zu den Aufheizbrennern im wesentlichen unmittelbar mit der Einschaltung der Aufheizung, wobei die erforderliche Zeit typischerweise unter einer Sekunde liegt Diese Zeit ist effektiv von der Größe der Drosselstelle 264 abhängig.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Brennstoffzufuhrsteuerung für die einzelnen Brenner einer Nachbrennereinrichtung eines Gasturbinenstrahltriebwerks mit einer verstellbaren Zündvorrichtung zur Steuerung des Brennstoffflusses von einer Pumpe zu den Brennern und mit einem parallel zur Zündvorrichtung angeschlossenen Füllventil, das eine einen Einlaß mit einem to Auslaß verbindende Bohrung und ein Steuerglied aufweist, das die Bohrung in zwei Kammern unterteilt und in der Bohrung zwischen zwei Endstellungen verschiebbar ist wöbe· in beiden Endstellungen der Einlaß vom Auslaß getrennt ist '5 und das Steuerglied den Einlaß mit dem Auslaß während seiner Verschiebung verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (205) mit einer der Kammern in Verbindung steht, derart, daß ein Betriebsdruck zur Bewegung des Steuerglieds (201, 230, 230, 260) zwischen seinen Endstellurigen geliefert wird und daß eine Durchflußdrosselstelle (208, 239, 252, 264) vorgesehen ist, durch die ein Brennstoffvolumen, dessen Verdrängung mit der Bewegung des Steuergliedes einhergeht, zwangsweise fließt.

2. Brennstoffzufuhrsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Kanal (221) mit der Bohrung (202, 231, 261) in Verbindung steht und daß das Steuerglied (201,230,260) mit dem -» weiteren Kanal so zusammenwirkt, daß bei einem Wegmaß des Steuerglieds der Einlaß (205) mit dem weiteren Kanal (221) in Verbindung steht.

3. Brennstoffzufuhrsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da.15 dritte (223) und vierte ^ Kanäle mit der Bohrung in Verbindung stehen, wobei der vierte Kanal mit einer Hochdruck-Brcnnstoffquelle (HP) in Verbindung steht und der dritte und der vierte Kanal durch das Steuerglied (250) an einem Wegmaß desselben miteinander verbunden ■»« sind.