DE2444572C3

DE2444572C3 - Füllventil für das Kraftstoffversorgungssystem einer Gasturbinenanlage

Info

Publication number: DE2444572C3
Application number: DE2444572A
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Arthur Olton Solihull Warwickshire Lewis
Original assignee: Lucas Aerospace Ltd
Current assignee: Northrop Grumman Properties Ltd
Priority date: 1973-10-10
Filing date: 1974-09-18
Publication date: 1981-06-25
Also published as: JPS5065709A; IT1021714B; DE2444572A1; FR2247618B1; US3957080A; GB1471658A; FR2247618A1; DE2444572B2; JPS5732213B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Füllventil für das Kraftstoffversorgungssystem einer Gasturbinenanlage, mit einer den Kraftstoff zu deren Brennern fördernden Pumpe und einer vor den Brennern angeordneten Kraftsioffsammelleitung, wobei das Füllventil ein Gehäuse mit i<> einer einen Einlaß und einen Auslaß verbindenden Bohrung und einen die Bohrung in zwei Kammern unterteilenden, in der Bohrung zwischen einer ersten und einer zweiten Position verschiebbaren Freikolben aufweist, der in den beiden Positionen den Einlaß von π dem Auslaß trennt und in Zwischenstellungen den Einlaß und den Auslaß verbindet.

Es ist bekannt, in Kraftstoffversorgungssyslemen für Gasturbinentriebwerke Füllventile vorzusehen, die eine abgemessene Menge Kraftstoff liefern, um die Verbren- vi nung einzuleiten. Die Kraftstoffversorgung kommt normalerweise von einer Pumpe, deren Ausgangsdruck variabel sein kann oder speziell so eingerichtet ist, daß er mit Betriebsbedingungen des Triebwerks variiert wird. Wenn in einem solchen System ein Füllventil v> zeitbezogen geöffnet und geschlossen wird, variiert die Menge an Anla'ufkrafistoff, der dem Triebwerk zugeführt wird, mit dem Förderdruck der Pumpe.

Ferner ist aus der US-PS 33 60 940 ein Füllventil bekannt, das von einer Fluidic-Logikschaltung gesteuert mi wirdi deren Funktion auf ein Pilotventil anspricht. Das Pilotventil seinerseits spricht auf die Hcwegungsrate eines Wahlhebels an. Die Arbeitsgeschwindigkeit des l-'üllventils ist deshalb nicht von einer Erhöhung des l'örderdrucks der Pumpe abhängig, und diese Drucker h, höhung bewirkt eine Lieferung einer größeren Menge Anlaiiflreibstoff während einer einzigen Betätigung des l'iillveniils.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Füllventil zu schaffen, das eine Menge an Anlauftreibstoff liefert, die unabhängig von Änderungen im Druck am Einlaß des Füllventils im wesentlichen konstant bleibu

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Anspruch I angegebenen kennzeichnenden Merkmalen gelöst.

Aus der älteren nicht vorveröffentlichten deutschen Offenlegungsschrift 23 16 985 sind Füllventile bekannt, deren Ventilstellglied gegen eine Rückstellfeder arbeitet, so daß die Federrate dieser Feder die Funktionsgeschwindigkeit des Ventils beeinflußt, und folglich auch die Menge an Anlauftreibstoff, der in einem Arbeitsgang des Ventils geliefert wird. Das erfindungsgemäße doppeltwirkende Ventil hat sich als konsistenter bei der Lieferung einer genauen Menge an Anlauftreibstoff erwiesen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in dem Unteranspruch aufgeführt.

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

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Brennstoffversorgungssystems für den Nachbrenner eines Gasturbinentriebwerks mit einem Füllventil gemäß der Erfindung und

Fig.2 und 3 alternative Betriebiposilionen des Füllventils.

Das in Fi g. I gezeigte System weist eine Kreiselpumpe 10 auf, die von der Welle eines Gasturbinentriebwerks 11 angetrieben wird und den Brennstoff durch eine Dosiervorrichtung 12 zu einer Versorgungssammelleitung 13 für einen Nachbrenner des Gasturbinentriebwerks 11 fördert. Die Dosiervorrichtung 12 regelt den Brennstoffdurchfluß zur Sammelleitung 13 entsprechend der Triebwerksdrehzahl N, der Triebwerkskompressor-Ansaugtemperalur Ti bzw. des Triebwerkskompressor-Ansaugdrucks Pi, des Kompressor-Abgabedrucks Pi und der Position Θ einer Nachbrcnncr-(Hand-)Betätigung 14.

Parallel zur Dosiervorrichtung 12 ist ein Füllventil 15 geschaltet, das ein Gehäuse 16 aufweist, in dem eine ringförmige Einlaßöffnung 17 und eine ringförmige Auslaßöffnung 18 vorgesehen sind, die mit dem Pumpenauslaß bzw. mit der Sammelleitung 13 verbunden sind. Ein Freikolben 19 ist im Gehäuse 16 zwischen zwei Endpositionen verschiebbar, in denen die öffnungen 17 bzw. 18 jeweils geschlossen sind. Der Freikolben 19 hat eine Partie 19a kleineren Durchmessers, die in den Zwischenstcllungen des Freikolbens 19 einen Durchfluß zwischen den Öffnungen 17 und 18 bildet.

Von dem Einlaß führt eine eine Drossel 21 enthaltende und sich verzweigende Leitung zu den Enden der Bohrung. An der Verzweigungsstelle ist ein Steuerglied 20 eines Ventils vorgesehen, das in zwei Stellungen bewegbar ist und auf die Dosiervorrichtung 12 anspricht, um den Druck an dem Einlaß 17 wahlweise zu den Enden des Freikolbens 19 zu leiten, damit dieser in eine der beiden entgegengesetzten Richtungen gedrückt wird. Das Steuerglied 20 steht mit dem Einlaß 17 über eine Drossel 21 in Verbindung und ferner direkt mit dem ringförmigen Auslaß 18.

Das .Steuerglied 20 wird im Betrieb wahrend des Anlassens des Triebwerks-Nachbrenners betätigt, und es ist dafür Sorge getragen, dall ein Anfüllen bei einer bestimmten Höhe des Pumpenfördcrdriicks geschieht in Kombination mit ilen anderen Triebwerks-Betriebsgrößen, auf die die Dosiervorrichtung 12 anspricht.

In F i g, I ist das Füllventil 15 geschlossen. F i g. 2 zeigt das Füllventil 15 während eines Anfüllvorgangs, und zwar als Folge der Betätigung des Steuerglieds 20, und Fig.3 zeigt das Füllventil 15 nach Abschluß des Anfüllens. Es versteht sich, daß das Stellen des Steuerglieds 20 zurück in die in F i g, I gezeigte Position ebenfalls ein Anfüllen bewirkt.

Wenn das Steuerglied 20 in die in Fig.2 gezeigte Position bewegt wird, fließt Brennstoff von dem Einlaß 17 durch die Drossel 21 und das das Steuerglied 20 aufweisende Ventil zur Verlagerung des Freikolbens 19 nach rechts. Die Zeit At, die ein bestimmtes Volumen A V] benötigt, um durch die Drossel 21 zu fließen, ist näherungsweise:

IP

(1)

Ir = K, ■

Darin sind:

K\ = eine erste Konstante

3| = die Durchflußquerschnittsflache der Drossel 21 AP = die Druckdifferenz zwischen den öffnungen 17, 18.

Das Volumen AVi, das in der Zeit At zwischen den öffnungen 17,18 fließt, ist in erster Näherung durch die folgenden Gleichungen wiedergegeben:

V₂ = K₁-O₁- I IP- Ir
= K₂- W₁- ChJa₁

wobei Kj eine zweite Konstante ist und a₂ die Durchflußquerschnittsflache zwischen den Öffnungen i7,18 während der Zeit A t.

Die während eines Füllvorgangs gelieferte Brennstoffmenge ist damit praktisch unabhängig von den Drücken an den verschiedenen Teilen des Systems.

2 !Jlatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Füllventil für das Kraftstoffversorgungssyslom einer Gasturbinenanlage, mit einer den Kraftstoff zu ϊ deren Brennern fördernden Pumpe und einer vor den Brennern angeordneten Kraftstoffsammelleitung, wobei das Füllventil ein Gehäuse mit einer einen Einlaß und einen Auslaß verbindenden Bohrung und einen die Bohrung in zwei Kammern in unterteilenden, in der Bohrung zwischen einer ersten und einer zweiten Position verschiebbaren Freikolben aufweist, der in den beiden Positionen den Einlaß von dem Auslaß trennt und in Zwischenstellungen den Einlaß und den Auslaß verbindet, π dadurch gekennzeichnet, daß von dem Einlaß (17) eine eine Drossel (21) enthaltende und sich verzweigende Leitung zu den Enden der Bohrung führt und an der Verzweigungsstelle ein Steuerglied (20) vorgesehen ist, durch das abwech- >o selnd ein Eade des Freikolbens (19) mit einem vom Mediumdruck im Einlaß (17) abhängigen Druck beaufschlagbar ist, um den Freikolben (19) in seine erste oder zweite Position zu verschieben.

2. Füllventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn- i^r> zeichnet, daß der Freikolben (19) eine Partie (19a,; kleineren Querschnitts zwischen seinen Enden hat, durch die der Einlaß (17) und der Auslaß (18) miteinander während der Bewegung des Freikolbens verbunden werden. »>