DE2434029A1

DE2434029A1 - FUEL CONTROL SYSTEM FOR GAS TURBINE

Info

Publication number: DE2434029A1
Application number: DE19742434029
Authority: DE
Inventors: Trevor Stanley Smith
Original assignee: Lucas Aerospace Ltd
Current assignee: Northrop Grumman Properties Ltd
Priority date: 1973-07-18
Filing date: 1974-07-16
Publication date: 1975-02-06
Also published as: IT1016438B; FR2238046A1; FR2238046B1; JPS5042207A

Description

PAT HNTAN WALT S B Ü R O 4 DÜSSELDORF SCHUMANNSTR. 97 PAT HNTAN WALT SB Ü RO 4 DÜSSELDORF SCHUMANNSTR. 97

PATENTANWÄLTE: Dipl.-Ing. W. COHAUSZ · Dipl.-lng. W. FLORACK · Dipl.-lng. R. KNAUF ■ Dr.-lng., Dipl.-Wirtsrfi.-lng. A. GERBERPATENT LAWYERS: Dipl.-Ing. W. COHAUSZ Dipl.-Ing. W. FLORACK Dipl.-Ing. R. KNAUF ■ Dr.-lng., Dipl.-Wirtsrfi.-lng. A. GERBER

Lucas Aerospace LimitedLucas Aerospace Limited

Well StreetWell Street

GB-Birminghain I5. JuIi 1974GB-Birminghain I5. July 1974

Fuel control system for gas turbine

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffregelsystem für eine Gasturbine. The invention relates to a fuel control system for a gas turbine.

Erfindungsgemäß ist ein Brennstoffregelsystem für eine Gasturbine gekennzeichnet durch eine Pumpe, eine regelbare Dosiervorrichtung stromabwärts von der Pumpe, eine Regelventilanordnung stromabwärts von der regelbaren Dosiervorrichtung, wobei die Regelventilanordnung einen Einlaß, der mit der regelbaren Dosiervorrichtung -in Verbindung steht, und einen ersten und einen zweiten Auslaß hat, die jeweils mit Brennern der Turbine bzw. mit einer Seite der Pumpe stromaufwärts in Verbindung stehen, ferner ein in Erwiderung auf eine Erhöhung in einem Servodrucksignal bewegbares Regelelement zum Offnen des ersten Auslasses und Schließen des zweiten Auslasses und ein auf eine Erhöhung in der Turbinendrehzahl ansprechendes Pildtventil zur Reduzierung des Servodrucksignals.According to the invention, a fuel control system for a gas turbine is characterized by a pump, a controllable metering device downstream of the pump, a control valve arrangement downstream of the controllable metering device, wherein the control valve arrangement an inlet connected to the controllable metering device stands, and has first and second outlets, each with burners of the turbine and with one side of the pump upstream, respectively and a control element movable in response to an increase in a servo pressure signal for opening of the first outlet and closing of the second outlet and a Pildt valve responsive to an increase in turbine speed to reduce the servo pressure signal.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind:The invention is described below on the basis of exemplary embodiments Referring to the drawings explained in more detail. In the drawings are:

Pig. 1 bis 3 schematische Darstellungen der verschiedenen Teile eines Brennstoffregelsystems, die im Zusammenhang betrachtet, werden müssen, undPig. 1 to 3 are schematic representations of the various parts a fuel control system that is considered in context, need to be, and

Pig. 4 eine Alternativausführung eines Brennstoffregelsystems.Pig. 4 shows an alternative embodiment of a fuel control system.

Wa/Ti - 2 -Wa / Ti - 2 -

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Pig. 1 "bis 3 zeigten Eine Brennstoffregelanordnung für eine Dreiläufer-Gasturbine 10, das heißt für eine Turbine mit drei Kompressoren und drei zugehörigen Turbinen, die auf konzentrischen Wellen sitzen.Pig. 1 ″ to 3 show a fuel control arrangement for a three-rotor gas turbine 10, that is to say for a turbine with three compressors and three associated turbines, which are seated on concentric shafts.

Eine Kreiselpumpe 11 liefert Brennstoff zu einer Verdrängungspumpe 12, die von der Turbine 10 angetrieben wird. Ein federbelastetes Druckminderventil 13 ist an die beiden Seiten der Pumpe 12 angeschlossen. A centrifugal pump 11 supplies fuel to a positive displacement pump 12, which is driven by the turbine 10. A spring loaded one Pressure reducing valve 13 is connected to both sides of the pump 12.

Stromabwärts von der Pumpe 12 befindet sich eine regelbare Dosiervorrichtung 14» zu der eine Hülse 15a gehört, die in einem Körper 16 einer feststehenden Hülse 15b gegenüber verschiebbar ist.In den Hülsen 15a, 15b ist eine weitere Hülse 1? verschiebbar. Die Hülse 17 hat dreieckige Öffnungen 18, die sich einem Spalt 19 gegenüber bewegen können, der zwischen den Hülsen 15a, 15b gebildet ist, um eine regelbare Dosierblende zu schaffen.A controllable metering device is located downstream of the pump 12 14 »to which a sleeve 15a belongs, which is held in a body 16 a stationary sleeve 15b opposite is displaceable.In the sleeves 15a, 15b is another sleeve 1? movable. The sleeve 17 has triangular openings 18 which move towards a gap 19 can, which is formed between the sleeves 15a, 15b to a to create adjustable metering orifice.

Die Hülse 15a ist in eine Richtung der Hülse 17 gegenüber bewegbar, um den Brennstoffstrom zu reduzieren, und zwar durch eine Fliehgewichts anordnung 20, die von der Hochtourenwelle der Turbine 10 angetrieben wird. An der Hülse 15a greift ein Hebel 21 an, der gemäß der Darstellung in Fig. 1 zur Bewegung um eine feststehende Achse 22 gelagert ist und einen Arm 25 hat, der an einem Rand mit einer Auflauffläche 24 versehen ist. Ein liockenelement 25 hat zwei Nockenflachen 26, 27, die längs gegenüberliegendear Seiten des Elements 25 ausgebildet sind. Zwei Lagerrollen 28, 29 greifen an der Nockenfläche 27 an, und die Positionen der Sollen 28, 29 sind durch Gewindeschäfte einstellbar.The sleeve 15a is movable in a direction opposite to the sleeve 17, to reduce the flow of fuel through a flyweight arrangement 20, which is driven by the high-speed shaft of the turbine 10. On the sleeve 15a engages a lever 21, which according to the Representation in Fig. 1 is mounted for movement about a fixed axis 22 and has an arm 25 which at one edge with a ramp surface 24 is provided. A locking element 25 has two cam surfaces 26, 27 formed along opposite arrows of the element 25 are. Two bearing rollers 28, 29 grip the cam surface 27 on, and the positions of the shoulders 28, 29 are through threaded shafts adjustable.

Eine Übertragungsvorrichtung JO besteht aus einem Träger 31» an dem zwei Arme 32, 33 schwenkbar gelagert sind. Lagerrollen 34» 35 an den Enden des betreffenden Anas 32, 33 greifen an den Aufflächen 24 und 26 an. Die Hollen 34, 35 sind gegen die betreffenden tfockenflächen durch eine Feder 36 nach außen gespannt, wobei die Anordnung eine solche i3t, daß die Feder 36 durch den Hebel 21 für ein Spannen der HülseA transmission device JO consists of a carrier 31 'on which two Arms 32, 33 are pivotably mounted. Bearing rollers 34 »35 at the ends of the respective Anas 32, 33 act on the support surfaces 24 and 26. The hollows 34, 35 are through against the respective tfockenflächen a spring 36 biased outward, the arrangement being such i3t that the spring 36 through the lever 21 for tensioning the sleeve

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in hichtung gegen eine Bewegung durch die FIiengewientsanordnung 20 sorgt.in the direction of movement by the fliengewients arrangement 20 cares.

Der Träger 31 ist zur Schwenkbewegung um eine feststehende Achse zwischen den Auflaufflächen 24, 26 gelagert, so daß die Bewegung auf Grund der Kraft der Feder 36 um den Drehpunkt 22 und damit die auf die Hülse 15a ausgeübte Spannung veränderlich ist. Der Träger 31 ist durch eine Kurvenführung 57 bewegbar, die ihrerseits auf einen Hebel JS anspricht, der aus einer mittleren Leerlaufposition, die in Fig.The carrier 31 is for pivoting movement about a fixed axis between the ramp surfaces 24, 26 mounted so that the movement due to the force of the spring 36 around the pivot point 22 and thus the on the tension exerted on the sleeve 15a is variable. The carrier 31 is movable by a cam guide 57, which in turn on a lever JS responds, from a middle idle position, which is shown in Fig.

1 gezeigt ist, in die eine oder in die andere Richtung bewegbar ist, um einen Schub nach vorn oder nach hinten von der Turbine 10zu foruern. Die Kurvenführung 37 hat eine solche Form, daß die angeforderte Leistung für eine entsprechende Turbinenbewegung aus der Leerlaufposition die gleiche für Schub nach vorn wie nach hinten ist. Es versteht sich, daß ein _chub nach hinten von der Turbine 10 durch Deflektoren (nicht dargestellt) erreicht wird, die in Erwiderung auf die Bewegung deB Hebels 38 betätigt werden.1 is shown, is movable in one or the other direction, to force a thrust forward or backward from the turbine 10. The cam guide 37 has such a shape that the requested Power for a corresponding turbine movement from the idle position is the same for forward thrust as backward. It will be understood that a backward thrust from the turbine 10 by deflectors (not shown) actuated in response to movement of the lever 38.

Das liockeneleraent 25 ist an einer Koppel 39 frei verschwenkbar gelagert, die ihrerseits an einem Hebel 40 frei schwenkbar gelagert ist, der um eine feststehende Achse 41 bewegbar ist. Der Hebel 40 is.t durch eine Feder 42 in Richtung auf eine Kantenkurvenführung 43 gespannt, die von einem Schrittmotor 44 angetrieben wird. Der Motor 44 vird von Ausgangsimpulsen von einer Steuerschaltung 45 gesteuert.The liockeneleraent 25 is freely pivotable on a coupling 39, which in turn is freely pivotable on a lever 40 which can be moved about a fixed axis 41. The lever 40 is.t tensioned by a spring 42 in the direction of an edge curve guide 43, which is driven by a stepper motor 44. The motor 44 is controlled by output pulses from a control circuit 45.

Die Schaltung 45 ist eine Digitalschaltung, die auf die Drehzahl 1ΪThe circuit 45 is a digital circuit, which is based on the speed 1Ϊ

der Hochtourenwelle der Turbine 10 anspricht, ferner auf die Temperatur T. an der Saugseite des Turbinenkompresaors, auf die Machzahl Uli und auf die Hohe eines Plugzeugs, das mit der Turbine 10 ausgerüstet ist, weiter auf die Abgastemperatur T₇ der Turbinenbrennkammer, auf die Position θ des Hebels 38 und auch auf die Stellung eines Wahlschalters 4'~» um den Motor 44 anzutreiben und damit die Kurvenführung 43 zu drehen, damit das Nockenelement 25 nach oben gemäß der Darstellung in Fig. 1 bewegt wird. Eine Bewegung des Nockenelementsthe high-revving wave of the turbine 10 responds, further to the temperature T. on the suction side of the turbine compressor, to the Mach number Uli and to the level of a plug-in item that is equipped with the turbine 10, further to the exhaust gas temperature T _{7 of} the turbine combustion chamber, to the position θ of the lever 38 and also to the position of a selector switch 4 '~' to drive the motor 44 and thus to rotate the cam guide 43 so that the cam element 25 is moved upwards as shown in FIG. A movement of the cam element

2 5 nach oben iührt zu einer Drehung desselben nach links um dessen2 5 upwards leads to a rotation of the same to the left around its

-A--A-

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Schweißverbindung mit der Koppel 39 und damit zu einer Erhöhung der Spannung der Feder 33 auf die Hülse 15 bei einer bestimmten Position des Trägers 31. Bier Wählschalter 46 ißt von Hand bedienbar, um den benötigten Betriebsarten eines Plugzeugs zu entsprechen, das mit der Turbine 10 ausgerüstet ist, beispielsweise Starten, maximale Steigung und maximaler Gleitflug.Welded connection with the coupling 39 and thus to an increase in the Tension of the spring 33 on the sleeve 15 at a certain position of the carrier 31. Beer selector switch 46 eats by hand to the to correspond to the required operating modes of a plug-in tool that is compatible with the Turbine 10 is equipped, for example launch, maximum slope and maximum glide.

Bei Ausfall der Schaltung 44 kann die Kurvenführung 43 durch eine weitere Kurvenführung 467 außer Funktion gesetzt werden. Die Kurvenführung 47 ist durchaus drehbar, um den Hebel 40 von der Kurvenführung wegzuheben, und zwar durch einen Wahlhebel 48, wenn dieser in eine Position bewegt wird, die mit A in Fig. 3 ^bezeichnet ist.If the circuit 44 fails, the curve guide 43 can be disabled by a further curve guide 467. The curve guidance 47 is quite rotatable to lift the lever 40 away from the cam guide, through a selector lever 48 when this is in a Position is moved, which is designated with A in Fig. 3 ^.

Gemäß Fig. 2 ist die Hülse I7 der regelbaren Dosiervorrichtung I4 durch einen Hebel 50 bewegbar, der mit einer Balganordnung gekoppelt ist, die zwei Balgeinheiten 51» 52 im Tandem hat. Die Einheit 5I ist leergepumpt, und die Einheit 52 wird innen durch einen Zwischendruck P, vom Turbinenkompressor beaufschlagt. Beide Einheiten 5I» 52 werden außen durch einen Druck P. beaufschlagt, der durch ein Mediumpoetentiometer abgeleitet wird, bestehend aus einer Drosselstelle 53 und. einem Venturi 54» die in Reihe zwischen den Druck P, und einen Druck P. geschaltet sind, der vom Ausgang der letzten Kompressorstufe der Turbine abgeleitet wird.According to FIG. 2, the sleeve I7 is the controllable metering device I4 movable by a lever 50 coupled to a bellows assembly which has two bellows units 51 »52 in tandem. The unit is 5I pumped out, and the unit 52 is internally by an intermediate pressure P, acted upon by the turbine compressor. Both units become 5I »52 externally applied by a pressure P. which is determined by a medium poetiometer is derived, consisting of a throttle point 53 and. a venturi 54 »which is in series between the pressure P, and a pressure P. are switched from the output of the last compressor stage of the Turbine is derived.

Im Betrieb ist deshalb die regelbare Dosiervorrichtung I4 auf eine Erhöhung im Druck P. oder auf eine Abnahme im Druck P, so wirksam, daß der Brennstoffstrom verstärkt wird. Die Vorrichtung 14 spricht außerdem auf eine Erhöhung der Drehzahl N_n. der Hochtourenwelle der TurbineIn operation, therefore, the controllable metering device I4 is so effective on an increase in pressure P. or on a decrease in pressure P that the flow of fuel is increased. The device 14 also responds to an increase in the rotational speed N _n . the high-speed wave of the turbine

an, um den Brennstoffstrom zu verringern, und die Hülse I5 wird gegen eine Bewegung durch die Schwunggewichtsanordnung 20 gespannt, und zwar durch die Feder 36, die durch den Hebel 21 wirkt. Die durch die Feder 36 ausgeübte Spannung wird durch die Bewegung des Hebels 38 in die eine oder in die andere Richtung aus seiner mittleren Leerlaufposition erhöht. Die Bewegung der Hülse I5 wird durch einstellbare Anschläge 55» 56 begrenzt, die effektiv zu einer Begrenzung der Be-on to decrease fuel flow and sleeve I5 is turned against movement is tensioned by the swing weight assembly 20, and through the spring 36, which acts through the lever 21. The tension exerted by the spring 36 is increased by the movement of the lever 38 in FIG one direction or the other from its middle idle position elevated. The movement of the sleeve I5 is adjustable through Stops 55 »56, which effectively limit the

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schleunigung und Verzögerung dienen.acceleration and deceleration serve.

Die Bewegung der Hülse 17 in eine Richtung zur Verringerung des Brennstoff stroms wird durch einen Anschlag 57 begrenzt. Der Anschlag 57 ist durch eine Kurvenführung 58 bewebar, die durch einen Wahlhebel 48 drehbar ist. Der Anschlag 57 ist zwischen einer in Fig. 2 gezeigten ersten Position, die durch die Position B des Hebels 48 gewählt wird, und einer zweiten Position bewegbar, die durch die Positionen G oder D des Hebels 48 gewählt wird. Die Position B des Hebels 48 entspricht einem normalen Lauf der Turbine 10, und die Positionen C und D entsprechen Turbinenanlaufbedingungen mit "Kraftstoffanreicherung" bzw. mit "Brennstoffminderung". Der Anschlag sorgt bei einer bestimmten Turbinendrehzahl, die durch die Position der Hülse 15 wiedergegeben wird, für einen geringsten Brennstoffstrom durch die Dosiervorrichtung 14·Movement of the sleeve 17 in one direction to reduce fuel current is limited by a stop 57. The stop 57 can be moved by a cam guide 58 which can be rotated by a selector lever 48 is. The stop 57 is between a first shown in FIG Position selected by position B of lever 48, and movable to a second position selected by position G or D of lever 48. The position B of the lever 48 corresponds to one normal running of the turbine 10, and the positions C and D correspond Turbine start-up conditions with "fuel enrichment" or with "fuel reduction". The stop ensures at a certain turbine speed, which is reflected by the position of the sleeve 15, for one lowest fuel flow through the metering device 14

Durch die Hülse 17 erstreckt sich axial ein Schaft 60, der in einem Kolbenelement 61 endet, das in einer mit Öffnungen versehenen Hülse 62 verschiebbar ist. Die Enden der Hülse 62 stehen mit der Seite stromaufwärts bzw. stromabwärts der regelbaren Dosiervorrichtung 14 in Verbindung. Die Hülse 62 hat Öffnungen 65, die über einen Kanal 64 mit der Seite der Pumpe 12 stromaufwärts in Verbindung stehen. Das Element 61 bildet damit ein Überströmventil für die Dosiervorrichtung 14·A shaft 60 extends axially through the sleeve 17, in a Piston element 61 ends, which is displaceable in a sleeve 62 provided with openings. The ends of the sleeve 62 are upstream or downstream of the controllable metering device 14 in connection. The sleeve 62 has openings 65, which via a channel 64 with the Side of the pump 12 are in communication upstream. The element 61 thus forms an overflow valve for the dosing device 14

Auf dem Schaft 60 an dem Kolbenelement 61 igt ein weiteres Kolbenelement 65 verschiebbar. Die Gleitbewegung des Elements 65 wird in beide Richtungen durch einen Vorsprung 66 am Schaft 60 begrenzt. Das Element 65 wirkt mit weiteren Öffnungen 67 in der Hülse 62 zusammen, um ein Drosselventil in Reihe mit der Dosiervorrichtung I4 zubilden. Die Öffnungen 67 stehen über einen Kanal §8 mit einer weiteren Ventilanordnung 69 in Verbindung, die noch zu beschreiben sein wird. Das Element 65 wird in eine Richtung zum Freilegen der Öffnungen 67 durch den Druck stromabwärts von der Dosiervorrichtung I4 und in entgegengesetzte Richtung durch eine Feder 70 beaufschlagt, die auch am Kolbenelement 61 angreift. Das Kolbenelement 65 ist so ausgebildet, daß der RaumA further piston element is located on the shaft 60 on the piston element 61 65 movable. The sliding movement of the element 65 is limited in both directions by a projection 66 on the shaft 60. The element 65 cooperates with further openings 67 in the sleeve 62 to form a throttle valve in series with the metering device I4. The openings 67 are available via a channel §8 with a further valve arrangement 69 in connection, which will be described later. The element 65 is in a direction to expose the openings 67 through the Pressure downstream of the metering device I4 and in opposite Direction urged by a spring 70, which is also on the piston element 61 attacks. The piston element 65 is formed so that the space

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-G--G-

zwischen den Elementen 61, 65 immer dem Druck im Kanal 68 ausgesetzt wird.between the elements 61, 65 is always exposed to the pressure in the channel 68 will.

Am Schaft 60 greift ein weiterer Satz Seglerschwunggewichte 71 an, die auch mit der Drehzahl 1L_T der Hochtourenwelle der Turbine ange-Another set of sailors' flyweights 71 engages the shaft 60, which is also applied to the high-revving shaft of the turbine _{at the speed 1L T.}

a.a.

trieben werden. Die Schwunggewichte 71 werden durch eine Feder 72 gegen eine Bewegung in Erwiderung auf eine Erhöhung der Drehzahl N_TI geil be driven. The flyweights 71 are energized by a spring 72 against movement in response to an increase in the rotational speed N _TI

spannt. Die Feder 72 gibt damait eine Mindestkraft am Schaft 60 vor, und durch Drücken desselben in Richtung auf eine geschlossene Position auch einen geringsten Druckabfall an der regelbaren Dosiervorrichtung 14· Ein adäquater Durchflußwert beim Anlaufen wird damit geschaffen. Dieser Anlauf-Durchflußwert spricht auf die Höhe als Folge der Bewegung deer Hülse 17 durch die Balgeinheiten 51» 52 an.tense. The spring 72 thus specifies a minimum force on the shaft 60, and by pushing it towards a closed position, there is also a slightest pressure drop across the controllable metering device 14 · This creates an adequate flow rate at start-up. This start-up flow rate speaks to the altitude as a result of the movement deer sleeve 17 through the bellows units 51 »52.

Die Seite der Dosiervorrichtung 14 stromabwärts steht über einen Kanal 73 und einen Absperrhahn 74 mit Pilotbrennern der !Turbine 10 in Verbindung. Der Hahn 74 wird durch den Wahlhebel 48 betätigt, damit er in allen Positionen des Hebels 48 außer in der Stellung E offen ist, die dem Stillstand der Turbine entspricht.The downstream side of the metering device 14 stands over a channel 73 and a shut-off valve 74 with pilot burners of the turbine 10 in Link. The cock 74 is operated by the selector lever 48 so that it is open in all positions of the lever 48 except in the E position which corresponds to the standstill of the turbine.

Das Kolbenelement 61 wird gegen dien Abgabedruck der Pumpe 12 und in eine Sichtung zum Verringern des Überlaufs und zur Ermöglichung eines Offnens des Drosselventole durch das Element 65 durch eine Feder 75 gespannt. Die von der Feder 75 ausgeübte Kraft ist durch eine Kurvenführung 76 veränderlich, die durch den Wahlheebel 48 so drehbar ist, daß in der Position C des Hebels 48 (die dem Anlaufen mit Brennstoffanreicherung entspricht) die Federkraft verstärkt und der Überlauf verringert wird.The piston element 61 is against the delivery pressure of the pump 12 and in a sighting to reduce overflow and to enable one Opening of the throttle valve by the element 65 by a spring 75 tense. The force exerted by the spring 75 can be varied by means of a cam guide 76, which can be rotated by the selection lever 48, that in position C of the lever 48 (the starting with fuel enrichment corresponds) the spring force is increased and the overflow is reduced.

Während des Anlaufens ist der Druck stromabwärts von der Dosiervorrichtung niedrig, und die Feder 70 überwindet diesen Druck, um das Kolbenelement 65 so zu beaufschlagen, daß das Drosselventil, geschlossen wird. Im wesentlichen der gesamte Brennstoff, der von der Pumpe 12 geliefert wird, wird damit über den Kanal 75 den Turbinenpilotbrennern zugeleitet. Bei niedrigen Werten des BrennstoffStroms durchDuring start-up, the pressure is downstream of the metering device low, and the spring 70 overcomes this pressure to urge the piston element 65 so that the throttle valve is closed will. Substantially all of the fuel supplied by pump 12 is thus passed through duct 75 to the turbine pilot burners forwarded. At low values of the fuel flow through

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die Doservorrichtung I4 wirkt das Drosselventil damit wie ein Druckbeaufschlagungsventil, um den Druck im Kanal 73 über dem in dem Kanal 68 um einen Wert zu halten, der nicht unter einen Mindestwert abfällt, der durch die Feder 70 vorgegeben ist.the dosing device I4, the throttle valve acts like a pressurization valve, in order to keep the pressure in channel 73 above that in channel 68 by a value which is not below a minimum value falls, which is predetermined by the spring 70.

Wenn die Turbinendrehzahl auf den Wert ansteigt, bei dem die Schwunggewichte 71 die Feder 72 überwinden, erhöht sich der Brennstoffdurchfluß durch die Vorrichtung 14i und die Brennstoffzufuhr der Pumpe 12 erhöht sich ebenfalls. Die Drücke stromaufwärt3 und stromabwärts von der Dosiervorrichtung 14 erhöhen sich folglich. Der Druck stromabwwärt. überwindet die Kraft, die von der Feder 70 ausgeübt wird, und das Element 61 greift am Element 65 an. Diese Elemente bewegen sich im wesentlichen als eine Einheit und sprechen auf die Differenz in den Drücken an der Dosiervorrichtung I4 an. Die Elemente 61, 65 sprechen über die Schwunggewichte 7I ebenfalls auf die Drehzahl N der Turbine an. Unter diesen Umständen wirken damit die Elemente 61, 65 so, daß der Druckunterschied an der Dosiervorrichtung I4 im wesentlichen für irgendeine Drehzahl N konstant gehalten wird.When the turbine speed increases to the value at which the flyweights 71 overcome the spring 72, the fuel flow increases through the device 14i and the fuel supply of the pump 12 also increases. The pressures upstream3 and downstream of of the metering device 14 consequently increase. Downstream pressure. overcomes the force exerted by the spring 70, and element 61 engages element 65. These elements move essentially as a unit and speak to the difference in the pressures on the dosing device I4. The elements 61, 65 speak Via the flyweights 7I also on the speed N the Turbine on. Under these circumstances, the elements 61, 65 act in such a way that the pressure difference at the metering device I4 is essentially is kept constant for any speed N.

Das Ventil 69 (Ffe. 3) zwischen den Kanälen 68 und den Turbinenhauptbrennern hat zwei Auslässe 77t 78? die jeweils mit dem Kanal 68 bzw. mit den Hauptbrennern in Verbindung stehen. Ein Steuerkolbenelement 79 ist so bewegbar, daß der Strom vom Kanal 68 zwischen die- Auslässe 77, 78 aufgeteilt wird. Das Element 79 spricht auf den Druck im Kanal 68 an und ist mit Erhebungen unterschidlicher Durchmesser versehen, um durch den Druck im Kanal 68 in eine dichtung zur Erhöhung des Durchflusses durch den Auslaß 77 und zur Verringerung des Durchflusses durch den Auslaß 78 beaufschlagt zu werden. Das Element 79 wird ferner durch eine Feder 80 und durch ein Hochdrucksignal in die gleiche Richtung beaufschlagt, das über eine Leitung 81 vom Auslaß der Pumpe 12 abgeleitet wird. Das Element 79 wird in die entgegengesetzte Richtung durch ein Sevrvodrucksignal in einer Kammer 82 in die entgegengesetzte Richtung beaufschlagt, das vom Druck in der Leitung 81 über eine Drosselstelle 83 abgeleitet wird. Die Kammer 82 steht über eine öffnung 84,β einem Kanal 85 und einer Pilotventilanordnung 86 mit dem Kanal 68 in Verbindung. Eine öffnung 84 ist so angeordet,The valve 69 (Fig. 3) between the ducts 68 and the main turbine burners has two outlets 77t 78? each with the channel 68 resp. are in communication with the main burners. A control piston member 79 is movable so that the flow from the channel 68 between the outlets 77, 78 is divided. The element 79 responds to the pressure in the channel 68 and is provided with elevations of different diameters in order to increase the pressure in the channel 68 in a seal of flow through outlet 77 and to reduce the flow through the outlet 78 to be acted upon. The element 79 is further urged by a spring 80 and by a high pressure signal in the same direction, which is via a line 81 from the outlet the pump 12 is derived. The element 79 is in the opposite Direction by a Sevrvoprucksignal in a chamber 82 in the in the opposite direction, that of the pressure in the line 81 is derived via a throttle point 83. Chamber 82 is up Via an opening 84, β a channel 85 and a pilot valve arrangement 86 in connection with channel 68. An opening 84 is arranged so that

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daß sie in Zusammenwirken mit dem größeren Ende des Steuerkolbenelements 79 ein Ventil bildet. Es kann damit ein Zustand eintreten, bei dem deie Öffnung 84 teilweise geschlossen ist und die Kräfte auf das Element 79 im Gleichgewicht sind. In diesem Gleichgewichtszustand bleibt die Öffnung 78 zumindest teilweise offen, so daß die Hauptbranner nicht ausgehen.that they cooperate with the larger end of the control piston element 79 forms a valve. A state can thus arise in which the opening 84 is partially closed and the forces on the Element 79 are in equilibrium. In this state of equilibrium, the opening 78 remains at least partially open, so that the main burners do not go out.

Das Pilotventil 66 wird durch einen Drehmomenentenmotor 87 angetrieben, der auf eine elektronische Steuerschaltung 88 anspricht. Die Schaltung 88 empfängt Signale, die von den Drehzahlen N , N der Nie-The pilot valve 66 is driven by a torque motor 87, which is responsive to an electronic control circuit 88. The circuit 88 receives signals from the speeds N, N of the low

i . Jj 1i. Yy 1

dertouren- und Zwischentouren- urbinenwellen und auch von der Tempearatur T„ abhängen, so daß eine Erhöhung über bestimmte Werte dieser Größen hinaus zu einem Öffnen des Pilotventils 86 führt, so daß der Servodruck in der Kammer 82 reduziert wird und damit der Brennstoffstrom zu den Hauptbrennern der Turbine reduziert wird.of the touring and intermediate touring turbine shafts and also of the tempearature T "depend, so that an increase above certain values of this Sizes leads to an opening of the pilot valve 86, so that the servo pressure in the chamber 82 is reduced and thus the fuel flow is reduced to the main burners of the turbine.

Ein Hebel 86 hat einen einstellbar angeordneten Drehzapfen 90 und ist zum Anlegen sowohl an dem Steuerelement des Pilotventils 86 als auch am Hebel 50 der regelbaren Dosiervorrichtung 14 vorgesehen, wenn der Hebel 50 um mehr als ein bestimmtes Maß in Erwiderung auf die Drücke P^ und P. bewegt worden ist. Der Hebel 89 wirkt damit so, daß der Brennstoffstrom zur Turbine verringert wird, um die Differenz zwischen den Drücken P und P._p zu begr
Kompressorförderdruck zu bestimemen.A lever 86 has an adjustably arranged pivot 90 and is provided for application to both the control element of the pilot valve 86 and the lever 50 of the controllable metering device 14 when the lever 50 has increased by more than a certain amount in response to the pressures P ^ and P has been moved. The lever 89 thus acts to reduce the flow of fuel to the turbine in order to limit the difference between the pressures P and P. _p
To determine the compressor delivery pressure.

sehen den Drücken P und P._p zu begrenzen und damit einen maximalensee the pressures P and P. _p limit and thus a maximum

Die Kammer 82 des Ventils 69 steht ferner über einen Kanal 91 und einen Absperrhahn 92 mit dem Kanal 68 in Verbindung. Der Absperrhahn 92 wird durch den Wahlhebel 48 so betätigt, daß er nur dann geöffnet wird, wenn dieser sich in der Position E befindet, d.h. in der Position, bei der die Turbine abgeschaltet ist. Wenn der Hahn 92 offen ist, fällt der Servodruck in der Kammer 82, um ein vollständiges Schließen des Auslasses 78 »zu bewirken und allen zum Ventil 69 fließenden Brennstoff zur Seite der Pumpe 12 stromaufwärts zurückzuleiten.The chamber 82 of the valve 69 is also via a channel 91 and a shut-off valve 92 with the channel 68 in connection. The stopcock 92 is operated by the selection lever 48 so that it is only opened when it is in position E, i.e. in the position at which the turbine is switched off. When the valve 92 is open is, the servo pressure in chamber 82 drops to cause outlet 78 "and all flow to valve 69 to close completely Return fuel to the pump 12 side upstream.

Das in Fig. 4 gezeigte System ist eine Abwandlung der vorstehend be-The system shown in Fig. 4 is a modification of the above-mentioned

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schriebenen Anordnung, wobei gleiche Teile die gleichen Bezugszahlen erhalten haben.arrangement, where like parts have the same reference numerals have received.

Eine Dreiläufer-Gasturbine 10 wird mit Brennstoff von einer Verdrängungspumpe 12 versorgt, die von der Turbine 10 angetrieben wird. Stmaabwärts vnn der Pumpe 12 befindet sich eine regelbare Dosiervorrichtung H. Die Vorrichtung Η reguliert den Brennstoffstrom entsprechend der Position θ eines Steuerhebels 48» entsprechend der Drehzahl KL anderA three-rotor gas turbine 10 is fueled by a positive displacement pump 12, which is driven by the turbine 10. Downstairs Vnn the pump 12 is a controllable metering device H. The device Η regulates the fuel flow accordingly the position θ of a control lever 48 »corresponding to the speed KL other

Hochtourenwelle der Turbine, und entsprechend dem Abgabedruck P, bzw. P. des Zwischen- und Hochtourenkompressors.High speed wave of the turbine, and according to the delivery pressure P or P. of the intermediate and high-speed compressor.

Die Vorrichtung I4 spricht ferner auf ein elektrisches Trimmsignal an, das von einer Steuerschaltung 44 kommt, welche auf die Position θ des Hebels 40, die Drehzahl HL und die Temperatur T„ der Brennkammer der Turbine anspricht. Die Vorrichtung 14 weist wie im vorstehenden Ausführungsbeispiel ein Steuerelement auf, das in eine erste bzw. zweite Richtung bewegbar ist, um den Brennstoffstrom zu verstärken bzw. zu verringern. Dieses Steuereleilen t ist in die ersete Sichtung in Erwiderung auf eine Verringerung im Druck P oder auf eine Erhöhung im Druck P. bewegbar, der von einem Mediumpotentiometer abgeleitet ist, das zwischen die Drücke P, und P. geschaltet ist.The device I4 is also responsive to an electrical trim signal, that comes from a control circuit 44, which on the position θ of the lever 40, the speed HL and the temperature T "of the combustion chamber of the Turbine responds. The device 14 has as in the previous embodiment a control element that is movable in a first and second direction, respectively, in order to increase or to increase the fuel flow to decrease. This control part is in response to the first sighting movable to a decrease in pressure P or to an increase in pressure P. which is derived from a medium potentiometer, that is connected between the pressures P, and P.

Stromabwärts von der Dosiervorrichtung I4 befindet sich eine Ventilanordnung 100, die eine Abwandlung der Ventilanordnung 69 ist, welche im Zusammenhang mit Fig. 1 bis J> beschrieben worden ist.Downstream of the metering device I4 a valve assembly 100, which is a modification of the valve assembly 69, which has been described in connection with Fig. 1 to J>.

Das Ventil 100 liegt zwischen einem Auslaßkanal 68 der Dosiervorrichtung 14 und den Hauptbrennem der Turbine 10. Das Ventil 100 hat zwei Auslässe 102, 10J, die mit einem Kanal 64 bzw. mit den Turbinenhauptbrennern in Verbindung stehen. Der Kanal 64 steht mit der Seite der Pumpe 12 stromaufwärts in Verbindung.The valve 100 is located between an outlet channel 68 of the metering device 14 and the main burners of the turbine 10. The valve 100 has two outlets 102, 10J, which are connected to a duct 64 and to the main turbine burners, respectively stay in contact. The channel 64 communicates with the pump 12 side upstream.

Ein Steuerkolbenelement 101 ist so bewegbar, daß der Strom vom Kanal 68 auf die Auslässe 102, 103 aufgeteilt wird. Das Element/wird /101 durch den Drcuk stromabwärts von der Pumpe 12 durch den Kanal 81 und durch eine Feder 104 in eine Richtung zur Erhöhung des DurchflussesA control piston element 101 is movable so that the flow from the channel 68 is divided between the outlets 102, 103. The element / becomes / 101 by the pressure downstream of the pump 12 through the channel 81 and by a spring 104 in a direction to increase the flow

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durch den Auslaß 102 und zur Verringerung des Durchflusses durch den Auslaß 105 beaufschlagt. Das Element 101 wird in die entgegengesetzte Richtung durch ein Servodrucksignal in einer Kammer 105 beaufschlagt, das vom Druck in der Leitung 81 über eine Drosselstelle 106 abgeleitet wird. Die Fläche des Elements 101, die durch den Druck in der Kammer 105 beaufschlagt wird, ist größer als die, die durch den Druck im Kanal 81 beaufschlagt wird. Die Kammer 105 steht über eine öffnung 107, einen Kanal 108 und eine Pilotventilanordnung 109 mit dem Kanal 68 in Verbindung. Die Öffnung 107 istso angeordnet, daß sie in Zusammenwirken mit einer Erhöhung am Ventilelement 101 ein Ventil bildet. Es kann damit ein Zustand eintreten, bei dem mit teilweise geschlossener Öffnung 107 die Kräfte im Gleichgewicht stehen, die auf das Element 101 einwirken. In diesem Zustand des Gleichgewichts bleibt die Öffnung 10J zumindest teilweise göeffnet, so daß die Hauptbrenner nicht ausgehen.through outlet 102 and to reduce flow through the Outlet 105 acted upon. The element 101 is in the opposite Direction acted upon by a servo pressure signal in a chamber 105, which is derived from the pressure in the line 81 via a throttle 106. The area of the element 101 created by the pressure in the chamber 105 is acted upon is greater than that acted upon by the pressure in channel 81. The chamber 105 stands over an opening 107, a Channel 108 and a pilot valve assembly 109 with the channel 68 in connection. The opening 107 is arranged so that it forms a valve in cooperation with an elevation on the valve element 101. It can so that a state occurs in which, with the opening 107 partially closed, the forces which act on the element 101 are in equilibrium act. In this state of equilibrium, port 10J remains at least partially opened so that the main burners do not go out.

Das Pilotventil 109 wird durch einen Drehmomentenmotor 87 angetrieben, der auf eine elektrische Steuerschaltung 88 anspricht. Die Schaltung 88 erhält Signale, die von den Drehzahlen Nj, 1J_T der Niedertouren- und zwischentourenwellen der Turbine und auch von der Temperatur T abhängen, so daß eine Erhöhung über bestimmte Werte dieser Größen zu einem Öffnen des Ventils 109 führt, um den Servodruck in der Kammer 105 zu verringern und damit den Brennstoffstrom zu den Turbinenhauptbrennern zu reduzieren. Eine Feder 111 wirkt zwischen dem Eelement und dem Steuerelek**ement 112 des Pilotventils 109· Die Anordnung ist eine solche,.daß die Bewegung des Elements 112 zum Schließen des Ventils 109 und damit zur Erhöhung des Drucks in der Kammer 105 in Gegenwirkung 4zu der entstehenden Bewegung des Steuerkolbenelements 101 steht. Das Steuerelement 112 nimmt damit eine Gleichgewichtsstellung ein, in der die von dem Drehmomentenmotor 487 ausgeübte Kraft durch die reine Kraft ausgeglichen wird, die von der Feder 111 und einer entgegenwirkenden Feder 114 ausgeübt wird. Die von der Feder 111 ausgeübte Kraft hängt von der Position des Elements 101 ab. Das Element nimmt damit eine Position ein, die von dem Strom abhängt, der zum Drehmomentenmotor 987 fließt.The pilot valve 109 is driven by a torque motor 87 which is responsive to an electrical control circuit 88. The circuit 88 receives signals which _{depend on the speeds Nj, 1J T of} the low-speed and intermediate-speed shafts of the turbine and also on the temperature T, so that an increase above certain values of these values leads to an opening of the valve 109 in order to increase the servo pressure in of the chamber 105 and thus to reduce the flow of fuel to the turbine main burners. A spring 111 acts between the element and the control element 112 of the pilot valve 109. The arrangement is such that the movement of the element 112 to close the valve 109 and thus to increase the pressure in the chamber 105 in opposition to the resulting movement of the control piston element 101 is. The control element 112 thus assumes a position of equilibrium in which the force exerted by the torque motor 487 is balanced by the pure force exerted by the spring 111 and a counteracting spring 114. The force exerted by the spring 111 depends on the position of the element 101. The element thus assumes a position that depends on the current flowing to the torque motor 987.

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Ein Hebel 113 wandert mit dem Steuerelement 112 des Pilotventile 109 und iet auch durch das genannte Steuerelement in der Dosiervorrichtung 14 bewegbar, wenn dieses sich um mehr als ein bestimmtes Maß in der genannten ersten Richtung bewegt, um den Brennstoffstrom zu verstärken. Der Hebel 113 kann damit über das Pilotventil 109 eo wirken, daß der Brennstoffstrom zur Turbine verringert wird, um die Differenz zwischen dem Druck P, und dem Druck P zu begrenzen und um damit dem maximalen Kompreesorabgabedruck zu bestimmen.A lever 113 moves with the control element 112 of the pilot valve 109 and iet also by said control element in the dosing device 14 movable when this moves by more than a certain amount in said first direction in order to increase the flow of fuel. The lever 113 can thus act via the pilot valve 109 eo that the Fuel flow to the turbine is reduced by the difference between the pressure P, and the pressure P to limit and thus the maximum To determine Kompreesorabgabe pressure.

Die Kammer 105 des Ventils 100 steht über einen Kanal 90 und einen Absperrhahn 91 ferner mit dem Kanal 68 in Verbindung. Der Absperrhahn 91 wird durch den Wahlhebel 48 so betätigt, daß er nur dann abgsperrt wird, wenn die Turbine ausgeschaltet ist. Wenn der Hahn 91 offen ist, fällt der Servodruck in der Kammer 105, um ein vollständiges Schließen des Auslasees 103 zu bewirken, und der gesamte Brennstoffstrom zum Ventil 100 wird zur Seite der Pumpe 12 stromaufwärts über den Auslaß 102 zurückgeleitet.The chamber 105 of the valve 100 is via a channel 90 and a stopcock 91 also with the channel 68 in connection. The shut-off valve 91 is operated by the selector lever 48 so that it only then shuts off when the turbine is switched off. When the valve 91 is open, the servo pressure in chamber 105 drops to full closure of outlet 103 and all of the fuel flow to the valve 100 is returned to the pump 12 side upstream via outlet 102.

AnsprücheExpectations

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Claims

Expectations

^; , 1., irennstoffregelsyetem for a gas turbine, characterized by a pump, a controllable metering device downstream of the pump, a control valve arrangement downstream of the controllable metering device, the control valve arrangement having an inlet which is in communication with the controllable metering device, and a first and a second outlet each communicating with burners of the turbine and with one side of the pump upstream, respectively, further a control element movable in response to an increase in a servo pressure signal for opening the first outlet and for closing the second outlet and an increase in response Pilot valve responding in turbine speed to reduce the servo pressure signal.

2. System according to claim 1, characterized in that the metering device has a control element which is movable to change the fuel flow through the device, wherein means are provided, _T the on a movement of the control element beyond a certain limit in a direction for amplification of fuel flow Be8 to cause the pilot valve to decrease the servo pressure signal.

3 system according to claim 2, characterized in that that the responsive to the movement of the control means comprise a lever which is connected to the control element and to the pilot valve cooperates.

4. System according to claim 3, characterized in that the position of the pivot point of the lever is adjustable.

5 · System according to claim 3 »characterized by a control circuit responsive to turbine speed for generating an electrical control signal, one responsive to the control signal Drive and a control element for the pilot valve that can be moved by the drive.

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Wa / Ti - 2 -

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6. System according to claim 5t characterized by the control element of the pilot valve and the control element of the Control valve interconnecting spring, such that a movement the control element of the latter in one direction to open the first outlet, the control element of the pilot valve in one direction applied to reduce the servo pressure signal.

7 · System according to claim 5 or 6, characterized that a pivot bearing for the control of the pilot valve also forms a pivot point for the lever.

8. System according to one of claims 1 to 7 »characterized by iin limiting valve, which is controlled by the control element of the control valve is progressively closed as it moves to close the first outlet, the limiting valve is connected in series with the pilot valve, such that a reduction in the servo pressure signal through the pilot valve the limiting valve is limited.

9. System according to one of Claims 1 to 8, characterized by a further valve in parallel with the pilot valve which can be actuated and to reduce the servo pressure signal when the turbine is stopped.

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