DE2402302B2

DE2402302B2 - Brennstoffregelvorrichtung für die Nachbrenner eines Gasturbinenstrahltriebwerkes

Info

Publication number: DE2402302B2
Application number: DE2402302A
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Arthur Olton Solihull Warwickshire Lewis (Grossbritannien)
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1973-01-26
Filing date: 1974-01-18
Publication date: 1978-11-23
Also published as: FR2215537A1; US3913317A; FR2215537B1; JPS49104017A; GB1445347A; JPS5517212B2; IT1008747B; DE2402302A1; DE2402302C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffregeleinrichtung für die Nachbrenner eines Gasturbinenstrahltrieb- werkes mit einer Pumpe, einem auf ein Steuerdrucksignal ansprechenden Drosselventil zur Regelung des Durchflusses durch die Einströmöffnung der Pumpe, einer verstellbaren Brennstoffzumeßeinrichtung zur Regulierung des Brennstoffzuflusses von der Pumpe zu den Nachbrennern und einer auf den Druckverlust in der Brennstoffzumeßeinrichtung ansprechenden Ventilvorrichtung mit einer Ventilspule zur Beeinflussung des Steuerdrucksignals.

Eine Regeleinrichtung dieser Art ist beispielsweise " aus der US-PS 33 16 712 bekannt Bei dieser Regeleinrichtung ist an der Einströmseite der Pumpe ein Drosselventil vorgesehen, das von dem Steuerdruck eines Steuerventils versteht wird, das seinerseits auf den Druckverlust in einer Zumeßeinrichtung anspricht, der ^h(> im wesentlichen konstant gehalten werden kann. Da Nachbrennerpumpen eine große Förderleistung haben, bewirkt eine Änderung der Stellung des Einströmdrosselventils nicht sofort eine Druckänderung auf der Ausströmseite der Pumpe. Eine Regeleinrichtung, bei ί» der eine Änderung der Stellung des Einströmdrosselventils nur zu einer Änderung des Förderdruckes der PumDe oder des Druckverlustes in der Zumeßeinrichtung führt, hat sich daher als unzureichend erwiesen.

Bei einer anderen Regeleinrichtung für den genannten Zweck (DE-OS 20 55 961) ist ein Hauptdrosselventii vorgesehen, das durch ein Steuerdrucksignal einer Steuerventileinrichtung verstellt wird. Die Steuerventileinrichtung reagiert auf die Bewegung eines von dem Strahltriebwerk angetriebenen Regulators und den Druck einer Feder, die der Bewegung des Regulators entgegenwirkt Der Druck der Feder wird von einer Steuerkurve variiert Bei dieser Einrichtung führt eine Zunahme der Federkraft zu einer Bewegung der Steuerventileinrichtung, bis eine entsprechende Folgebewegung des Hauptzumeßventils eine Zunahme der Triebwerksdrehzahl herbeiführt Die Totzeit zwischen Regeleingriff und Reaktion des Triebswerks ist jedoch so lang, daß es zu einer übermäßigen Brennstoffzufuhr kommen kann. Es ist daher erforderlich, daß das Steuerventil seine Bewegung sofort beendet, wenn das Hauptdrosselventil eine Stellung eingenommen hat, die dem gewünschten Brennstoffdurchfluß entspricht Dies gilt besonders für Brennstoffzufuhreinrichtungen von Strahltriebwerken, deren Pumpen eine große Förderleistung haben und bei denen das Drosselventil auf der Förderseite angeordnet ist, damit die Pumpe entleert werden kann, wenn die Nachbrenner nicht in Betrieb sind.

Es stellte sich somit die Aufgabe, eine Brennstoffregeleinrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß eine übermäßige Brennstoffzufuhr zu den Nachbrennern bei einem Regeleingriff vermieden wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

An Hand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung der Brennstoffregeleinrichtung und

Fig.2 eine angeänderte Ausführungsform eines Steuerventils, das einen Teil der Regeleinrichtung nach F i g. 1 bildet

Die Brennstoffregeleinrichtung hat eine Dampfkern-Kreiselpumpe 10, die von der Welle einer Gasturbine 11 angetrieben wird. Ein am Einlauf der Pumpe 10 angeordnete Drosselventil 12 erhält durch eine Leitung 13 ein Steuerdrucksignal P» das die Förderleistung der Pumpe 10 beeinflußt und von einem Steuerventil 14 geliefert wird, das weiter unten näher beschrieben wird.

In dem Drosselventil 12 wirkt dem Steuerdruck P₅ der durch einen Kanal 17 zugeleitete Förderdruck der Pumpe 10 entgegen.

Die Ausströmöffnung 15 der Pumpe 10 ist über eine verstellbare Zündvorrichtung 16 mit den Nachbrennern des Strahltriebwerks U verbunden. Die Zumeßvorrichtung 16 ist an anderer Stelle beschrieben und umfaßt getrennte Regeleinrichtungen für den Brennstoffzufluß zu den einzelnen Nachbrennern des Strahltriebwerks U. Eine dieser Brennstoffleitungen ist in der Zeichnung dargestellt

Das Steuerventil 14 enthält als Ventilvorrichtung eine Ventilspule 18, die in einer Bohrung verschiebbar ist und durch den Förderdruck der Pumpe 10, zugeführt durch eine Leitung 27, sowie durch den Druck hinter der Zündvorrichtung 16 und einen Regulator 19, der auf die Drehzahl des Strahltriebwerks 11 anspricht in die entgegengesetzte Richtung verschoben wird. Ein Kanal

20 verbindet die Bohrung des Steuerventils 14 mit einer Hochdruckquelle, zweckmäßigerweise mit der Förderseite einer Hauptbrennstoffpumpe. Ein weiterer Kanal

21 bildet den Abfluß auf der Niederdruckseite. In der in der Zeichnung dargestellten Mittellage dt:r Ventilspule 18 liegt der Steuerdruck P₅ in der Leitung 13 zwischen dem Druck in den Kanälen 20,21.

Das Drosselventil 12 hat ein Zahnstangenteil 22, das ein Ritzel 23 kämmt Das Ritzel 23 sitzt auf einer Welle 24, an deren anderem Ende eine Steuerkurve 41 ίο verstellbar angebracht ist, deren Bewegung über einen zweiarmigen Hebel 40 auf eine Feder 26 übertragen wird. Die Feder 26 greift an dem dem Regulator 19 gegenüberliegenden Ende der Ventilspule 18 an. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß eine Bewegung des Zahnstangenteils 22 des Drosselventils 12 nach rechts (in F i g. \\ die den Brennstoffdurchfluß durch die Pumpe 10 vermindert, eine Entspannung der Feder 26 bewirkt

Wenn im Betrieb die Pumpe 10 von den* Strahltriebwerk 11 angetrieben wird, fördert sie Brennstoff zur Zumeßvorrichtung 16, von der eine den Betriebsbedingungen entsprechende Menge Brennstoff dann den Nachbrennern zugeführt wird. Wird die Brennstoffzufuhr durch die Zumeßvorrichtung 16 verringert, so erhöht sich die Druckdifferenz an der Zumeßvorrichtung; dadurch wird die Ventilspule 18 nach rechts (in F i g. 1) verschoben, wodurch der Steuerdruck P₅ abfällt Infolgedessen bewegt sich das Drosselventil 12 und verringert den Förderstrom der Pumpe 10.

Diese Bewegung des Drosselventils 12 wird von der Zahnstange 22 auf das Ritzel 23 und von diesem über die Welle 24 auf die Steuerkurve 41 übertragen. Diese bewegt den Hebel 40 entgegen dem Uhrzeigersinn und vermindert dadurch die Kraft, mit der die Feder 26 gegen die Ventilspule 18 drückt Die Ventilspule 18 bewegt sich daher nach links, wodurch der Steuerdruck P, erhöht wird. Die Erhöhung des Steuerdruckes P₁ bewirkt eine Verringerung der das Drosselventil 12 nach rechts drückenden Kraft, und die daraufhin eintretende Erniedrigung des Förderdruckes der Pumpe 10 wird durch den Kanal 17 auf das Drosselventil 12 übertragen und bewirkt eine weitere Bewegung der Ventilspule 18 nach links. Das Drosselventil 12 nimmt daher eine neue Gleichgewichtsstellung ein, in der die durch den Förderdruck der Pumpe 10 erzeugte Kraft durch die von dem neuen Steuerdruck P_s ausgeübte Kraft ausgeglichen wird. Die Abmessungen der jeweiligen Flächen, auf die der Steuerdruck P_s und der Förderdruck der Pumpe 10 -wirken, werden so bemessen, daß die Förderleistung der Pumpe eine solche Änderung erfährt daß der Druckverlust an der Zumeßvorrichtung 16 einem konstanten Wert zustrebt

Durch eine Auswechselung der Steuerkurve 41 oder deren Drehung gegenüber der Welle 24 kann die Bewegung der Ventilspule 18 als Reaktion auf die Bewegung des Drosselventils 12 auf die gewünschte Charakteristik eingestellt werden.

Es versteht sich, daß eine Verringerung des Druckverlustes an der Zumeßvorrichtung 16 zu einer entgegengesetzten Reaktion des Steuer- und Drosselventils und damit zu einer Erhöhung des P jmpenförderstromes führt, bis der Druckverlust wieder seinen ursprünglichen Wert erreicht hat

Die in F i g. 2 dargestellte abgeänderte Ausführungsform des Steuerventils 28 entspricht im wesentlichen der Ausführungsform des Steuerventils 14 nach Fig. 1, und gleiche Teile haben auch gleiche Bezugszeichen. Der zweiarmige Hebel 40 liegt jedoch an einem Kolben 30 an, der in der Bohrung des Steuerventils 28 verschiebbar ist In der Bohrung ebenfalls verschiebbar ist ein Hilfskolben 31, und zwischen den benachbarten Enden des Hilfskolbens 31 und der Ventilspule 18 ist eine Feder 32 angeordnet

Die Bohrung des Steuerventils 28 ist mit Öffnungen 33, 34 versehen, die durch einen Kanal 35 miteinander verbunden sind. Eine weitere Öffnung 36 ist durch einen Kanal 37 mit dem Kanal 27 verbunden. Die Öffnungen 33, 34 und 36 sind so angeordnet und die Länge des Hilfskolbens 31 ist so bemessen, daß der Hilfskolben bei Bewegung über eine erhebliche Strecke in die eine oder andere Richtung aus der in der Zeichnung dargestellten Lage umgangen wird. Die Kraft, die die Feder 32 auf die Ventilspule 18 ausübt, ist dadurch begrenzt. Da die Öffnungen 34, 36 mit den zugehörigen Kanten des Hilfskolbens 31 Durchflußdrosselstellen bilden können, hängt das Ausmaß der Bewegung des Hilfskolbens 31 bis zum Ausgleich der auf ihn wirkenden Kräfte von seiner Bewegungsgeschwindigkeit ab. Diese Bewegungsgeschwindigkeit hängt wiederum von der Bewegungsgeschv/indigkeit des Pumpendrosselventils 12 ab. Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform des Steuerventils führt damit einen Geschwindigkeitsfaktor in das Rückführungssignal des Drosselventils 12 ein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Brennstoffregeleinrichtung für die Nachbrenner eines Gasturbinenstrahltriebwerkes, mit einer Pumpe, einem auf ein Steuerdrucksignal ansprechendem s Drosselventil zur Regelung des Durchflusses durch die Einströmöffnung der Pumpe, einer verstellbaren Brennstoffzumeßeinrichtung zur Regulierung des Brennstoffzuflusses von der Pumpe zu den Nachbrennern und einer auf den Druckverlust in der Brennstoffzumeßeinrichtung ansprechenden Ventilvorrichtung mit einer Ventilspule zur Beeinflussung des Steuerdrucksignais, gekennzeichnet durch ein Koppelglied (24) zwischen dem Drosselventil (12) der Pumpe (10) und Ventilspule (18), das bei Bewegung des Drosselventils (12) die Ventilspule (18) derart verstellt, daß der Steuerdruck (Ps) in einer der Bewegung des Drosselventils (12) entgegengerichteten Weise geändert wird, und eine Steuerkurve (41), mit der die Bewegung des Drosselventils (12) in veränderlichem Ausmaß auf das Koppelglied (24) und die Ventilspule (18) übertragbar ist

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil (12) einen verzahnten Teil (22) und ein in den verzahnten Teil (22) eingreifendes Ritzel (23) hat, das mit dem Kopplungsglied (24) treibend verbunden ist.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen von dem Koppelglied (24) bewegbaren Kolben (30) zur Änderung eines weiteren Steuerdrucksignals, einen auf das weitere Steuerdrucksignal ansprechenden Hilfskolben (31) und Kanäle (35, 37), die durch die Bewegung des Hilfskolben (31) in der einen bzw. anderen Richtung geöffnet werden, einen Druckausgleich auf beiden Seiten des Hilfskolben (31) herbeiführen und damit dessen Bewegung in die genannten Richtungen begrenzen.

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