DE2639837A1

DE2639837A1 - Anlassystem fuer pumpen, insbesondere bei gasturbinentriebwerken

Info

Publication number: DE2639837A1
Application number: DE19762639837
Authority: DE
Inventors: Christopher Linley Johnson; Colin Millns
Original assignee: Rolls Royce 1971 Ltd
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1975-09-06
Filing date: 1976-09-03
Publication date: 1977-03-17
Also published as: JPS5236209A; US4066386A; GB1551725A; FR2323039B1; DE2639837C3; JPS5727294B2; DE2639837B2; FR2323039A1

Description

urFWallach

Patentanwälte Dipl.-Ing. C

Dipi.-Jng-. Günther Koch . Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach DipL-lng. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 3· September 1976

Unser Zeichen: lg 627 -

Rolls-Royce (1971) Limited

Norfolk House, StρJames¹S Square, London SWlY 4JR / England

Anlaßsystem für Pumpen, insbesondere bei Gasturbinentriebwerken

Die-Erfindung bezieht sich auf Anlaflsysteme -für Pumpen.

-Bei Brennstoff systemen für ein Gasturbinentriebwerk, insbesondere bei einem Brennstoffsystem, welches Zentrifugalpumpen enthält, ist es höchst erwünscht, daß die Pumpen und die Zuführungsleitungen vor dem Start des Triebwerkes "angelassen" werden. Dies kann entweder durch weitere getrennt angetriebene Pumpen im Brennstoffsystem erreicht werden, aber es sind auch Fälle denkbar, wo diese Pumpen nicht laufen kännen. In der vorliegenden Beschreibung soll unter dem Ausdruck "Anlassen" die Entfernung von Luft und/oder von Dampf und dergleichen verstanden werden, wobei der Ausdruck "Dampf" sowohl Luft allein als auch eine Mischung von Luft und Dampf oder andere gasförmige Produkte oder Mischungen umfassen soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Selbstanlaßsystem für eine Pumpe zu schaffen, das für das Brennstoffsystem eines Gasturbinentriebwerks geeignet ist.

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Die Erfindung geht aus von einem Anlaßsystem für eine Flüssigkeitspumpe mit einer Sammeleinrichtung auf der Einlaßseite der Pumpe zum Auffangen von Dampf aus der Flüssigkeit, wobei aus der Sammelvorrichtung ein Kanal nach der Pumpenanlaßvorrichtung vorsteht, der den Inhalt der Sammeleinrichtung über den Kanal abzieht.Gemäß der Erfindung ist die Anlaßpumpeneinrichtung derart ausgebildet, daß der Inhalt nach einem Ventil überführt wird, welches den Dampf von der Flüssigkeit trennt, wobei ein weiterer Kanal von dem Ventil nach der Flüssigkeitspumpe verläuft, um die Flüssigkeit zurückzuführen.

Die Sammeleinrichtung besteht vorzugsweise aus einem Reservoir, welches in dem Pumpenflüssigkeitszufuhrkanal angeordnet ist.

Die Anlaßpumpe kann eine Ejektorpumpe sein, die vorzugsweise durch eine Flüssigkeitszufuhr von der Flüssigkeitspumpe betätigt wird, oder es kann eine Zahnradpumpe vorgesehen sein, die durch einen Motor angetrieben wird, der durch die von der Flüssigkeitspumpe geförderte Flüssigkeit angetrieben wird.

Vorzugsweise umfaßt das Ventil einen Behälter, der den Inhalt der Sammeleinrichtung von der Primärpumpe aufnimmt und mit Einrichtungen versehen ist, um die Flüssigkeit nach dem weiteren Kanal zurückzuführen und es sind Mittel vorgesehen, die das Entweichen von Dampf aus dem Behälter ermöglichen·

Der Behälter ist vorzugsweise mit einem Ventil versehen, das die Einrichtung abschließen kann, die das Entweichen von Dampf ermöglicht, wenn die Flüssigkeit in dem Behälter einen vorbestimmten Pegel erreicht« Dieses Ventil kann zweckmäßigerweise als Schwimmerventil ausgebildet sein.

Der Behälter kann mit einem weiteren Ventil ausgerüstet sein, welches die Str&nungsrate der Flüssigkeit nach der weiteren

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Leitung begrenzt, wenn die Flüssigkeit in dem Behälter einen vorbestimmten Pegel erreicht· Dieses weitere Ventil ist vorzugsweise mit dem Schwimmerventil verbunden.

Die Leitung ist vorzugsweise mit einem Rückschlagventil-ausgestattet und die weitere Leitung kann mit einem Absperrventil versehen sein.

Wenn die Anlaßpumpe von einer Zahnradpumpe gebildet wird/ dann kann die Flüssigkeitszufuhr nach dem Motor durch ein Abschaltventil unterbrochen werden.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansieht des Brennstoffsystems eines Gasturbinentriebwerks, das mit einem Pumpenanlaßsystem gemäß der Erfindung ausgerüstet ist;

Fig. 2 einen Teil des Systems nach Figur 1 mit unterschiedlichen Bauteilen.

Figur 1 zeigt ein Gasturbinentriebwerk 10 mit einem Kompressor 12, einer Verbrennungseinrichtung 14, einer Turbine 16, einem Strahlrohr 18 und einer Düse 20, die in StrSmungsriehtung hintereinander angeordnet sind. Der Brennstoff wird der Verbrennungseinrichtung 14 aus einem Brennstofftank (nicht dargestellt) über eine Hauptbrennstoffzuführungsleitung 22 zu-, geführt, die eine Niederdruckpumpe 24, Kühler und Filter 26 und eine Hochdruckpumpe 28 sowie eine Brennstoff steuereinrichtung 30 und einen Absperrhahn 32 umfaßt. Das Brennstoffsystem liegt auf einem niedrigeren Pegel als das Triebwerk um zu verhindern, daß Brennstoff in die Verbrennungseinrichtung 14 läuft, wenn das Brennstoffsystem außer Betrieb ist.

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Die Pumpen 24 und 28 sind Zentrifugalpumpen und es ist bei dieser Bauart von Pumpen wichtig, daß keine Luft und/oder kein Brennstoffdampf in der Pumpe vorhanden ist, während das Triebwerk angelassen wird. Es ist in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung außerdem wichtig, daß eine beträchtliche Brennstoffmenge in der Hauptbrennstoffzuführungsleitung 22 und den Pumpen 24 und 28 vorhanden ist· In der Hauptbrennstoffzuführungsleitung 22 befindet sich daher ein Reservoir 34, welches so angeordnet ist, daß die Luft und/oder Brennstoffdampf, die in der Leitung 22 vorhanden sind, im Oberteil des Reservoirs 34 gesammelt werden. Das Reservoir befindet sich vorzugsweise an einem erhöhten Punkt in der Brennstoffleitung 22 oder es kann durch irgend eine geeignete andere Einrichtung ersetzt werden, in der sich Luft und/oder Dampf ansammeln kann.

Der obere Teil des Reservoirs 34 ist über einen Kanal 36 und ein Rückschlagventil 38 an eine Ejektorpumpe 40 angeschlossen, die durch die Hochdruckbrennstoffströmung stromab der Pumpe 28 über einen Kanal 42 angetrieben wird«, Die Ejektorpumpe 40 ist über einen weiteren Kanal 44 mit einem Behälter 46 verbunden, der aus zwei Kammern 48 und 50 besteht, die übereinander angeordnet und durch eine Öffnung 66 verbunden sind. Der Kopfteil der Kammer 48 ist mit einem Kanal 58 versehen, der nach einem Brennstoffabzugssystem des Triebwerks (nicht dargestellt) oder mit einer Stelle außerhalb des Flugzeuges in Verbindung steht, und der Boden der Kammer 50 steht über eine Drosselstelle 60 mit einem Kanal 62 in Verbindung, der nach dem Boden des Reservoirs 34 zurückführt. Die Größe der Drosselstelle ist derart bemessen, daß die Flüssigkeit nicht so schnell hindurchströmt daß sie Luft und/oder Dampf mit sich führen kann. In dem Behälter 46 befindet sich ein Schwimmer, der mit zwei Ventilkörpern 52 und 54 ausgerüstet ist, die durch eine Verbindungsstange 56 miteinander verbunden sind. Die Arbeitsweise dieses Schwimmers wird später erläutert.

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Im Kanal 62 ist ein Absperrventil 64 vorgesehen, welches ein öffnen oder Absperren des Kanals ermöglicht, wenn dies erforderlich ist· Gegebenenfalls kann dieses Absperrventil auch wegfallen.

Wenn das System außer Betrieb ist, dann sammeln sich Luft und/oder Dampf im Reservoir 34 wie oben erwähnt an, und der Behälter 46 ist leer, das Rückschlagventil 38 ist offen und auch das Absperrventil 64 befindet"sich in geöffneter Stellung.

Wenn sich das Triebwerk dreht, dann fördern die Pumpen 24 und 28 Brennstoff längs der Leitung 42 nach der Ejektorpumpe 40. Da sich die gesamte Luft und/oder der Brennstoffdampf im Kopf des Reservoirs 34 angesammelt hat, strömt nur flüssiger Brennstoff durch die Pumpen 24 und 28. Die Primärströmung des Brennstoffs durch die Ejektorpumpe 40 induziert eine Sekundärströmung durch die Leitung 36 und über das Rückschlagventil 38, um Luft und/oder Dampf aus dem Reservoir 34 abzuziehen. Primär- und Sekundärströmungen mischen sich in der Ejektorpumpe 40 und werden über die Leitung 44 in den Behälter 46 abgeführt, wo der Brennstoff von Luft und Dampf getrennt wird und der Brennstoff gelangt in die Kammer 50 und später in die Kammer 48, wenn mehr Brennstoff in den Behälter 46 eintritt. Die Luft und der Dampf treten aus der Kammer 48 über den Kanal 58 in das Abzugssystem aus. Der Brennstoff strömt vom Boden des Behälters 46 nach der Leitung 62 und zurück nach dem unteren Teil des Reservoirs 34. Stattdessen könnte der Brennstoff auch dem Einlaß der Pumpe 24 zugeführt werden. Wenn die gesamte Luft und der Dampf aus dem Reservoir 34 abgezogen sind, hebt sich der Schwimmer im Behälter 46, bis das Ventil 52 den Kanal 58 schließt, d.h. wenn die Strömung des flüssigen Brennstoffs aus dem Behälter 46 durch die Drosselstelle 60 kleiner ist als die Strömung flüssigen Brennstoffs nach dem Behälter 46 von der Ejektorpumpe 40. Der Ventilkörper 54 hebt sich ebenfalls, aber

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er schließt die Öffnung 66 nicht vollständig ab, so daß eine geringe Strömung hindurch zugelassen wird. Wenn eine geringe Strömung durch die Ejektorpumpe 40 hindurch stattfindet, dann steigt der statische Druck in der Pumpe 40 an, wodurch das Rückschlagventil 38 geschlossen wird. Falls erforderlich kann nunmehr das Absperrventil 64 geschlossen werden, um jegliche Strömung durch die Ejektorpumpe 40 und den Behälter 46 zu unterbinden. Das Absperrventil 64 könnte zweckmäßigerweise durch den Absperrhahn 32 in der Hauptbrennstoffzuleitung nach dem Triebwerk betätigt werden: Das Ventil 64 wird geschlossen wenn der Absperrhahn 32 geöffnet wird und umgekehrt. Dies bedeutet natürlich, daß die Pumpen 24 und 28 während einer kurzen Zeitdauer vor Öffnung des Absperrhahns 32 arbeiten müssen, damit Brennstoff nach dem Triebwerk gelangen kann. Ein in der Zeichnung nicht dargestellter Schalter könnte am Sitz des Ventilkörpers 52 vorgesehen werden, um eine geeignete Vorrichtung zu betätigen, die anzeigt, daß die Luft entfernt ist.

Die Erfindung wurde vorstehend in Verbindung mit einem Brennstoffsystem beschrieben, die Zentrifugalpumpen benutzt, bei denen der Anlaßvorgang besonders wichtig ist, jedoch kann das Anlaßsystem auch für andere Pumpenarten benutzt werden, die einen solchen Anlauf erfordern.

Figur 2 veranschaulicht einen Teil des in Figur 1 dargestellten Brennstoffsystems, jedoch ist hierbei die Ejektorpumpe 40 durch eine Zahnradpumpe "Jk ersetzt. Die Zahnradpumpe 74 wird durch einen Hydraulikmotor 70 über eine mechanische Verbindung 76 angetrieben, und der Motor 70 wird durch die Hochdruckbrennstoff· Strömung im Kanal 42 angetrieben. Diese Brennstoffsträmung führt nach der Niederdruckseite der Pumpe 28 über einen Kanal 43 zurück, aber sie könnte auch in den Kanal 44 stromab der Zahnradpumpe 74 oder dem Kanal 36 stromauf der Zahnradpumpe 74 zugeführt werden. Ein Absperrventil 65 ist im Kanal 42 derart

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angeordnet, daß die Brennstoffzuführung naoh dem Motor abgesperrt werden kann, wenn die Pumpen 24 und 28 angelassen werden. Das Absperrventil 65 kann in Verbindung mit dem Absperrhahn 32 in ,der gleichen Weise wie das Absperrventil 64 betätigt werden.

Patentansprüche :

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Claims

ο - Patentansprüche :

1. Anlaßsystem für eine Flüssigkeitspumpe mit einer Sammelvorrichtung auf der Einlaßseite der Pumpe zum Sammeln von Luft oder Flüssigkeitsdampf und mit einer Leitung zum Abziehen von Luft oder Dampf aus der Sammeleinrichtung nach einer Anlaßpumpe über die Leitung,

dadurch gekennzeichnet, daß die Anlaßpumpe (40, 74) den gas oder dampfförmigen Inhalt nach einem Ventil (46) überführt, welches die Luft oder den Dampf von der Flüssigkeit trennt, und daß eine weitere Leitung (62) von dem Ventil (46) nach der Flüssigkeitspumpe (24, 28) führt, um eine Rückleitung der Flüssigkeit zu ermöglichen.

2. System nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelvorrichtung ein Reservoir (34) umfaßt, welches in der Zuführungsleitung (22) der Flüssigkeitspumpe liegt.

3. System nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlaßpumpe aus einer Ejektorpumpe (40) besteht, die durch die Flüssigkeitsströmung der Flüssigkeitspumpe (24, 28) betätigt wird.

4. System nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlaßpumpe aus einer Zahnradpumpe (74) besteht, die durch einen Motor (70) angetrieben wird, der seinerseits durch die von der Flüssigkeitspumpe(24,28) geförderte Flüssigkeit angetrieben wird.

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5. System nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (46) einen Behälter (48 50) umfaßt, der den Inhalt der Sammeleinrichtung (3²O von der Anlaßpumpe (40, 74) empfängt und mit Mitteln (50) versehen ist, durch die die Flüssigkeit der weiteren Leitung (62) zugeführt wird, und daß Mittel (58) vorgesehen sind, die das Entweichen von Luft und Dampf aus dem Behälter (50, 48) ermöglichen.

6. System nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (50, 48) mit einem Ventil (52) versehen ist, das die Mittel (58) absperrt, um das Entweichen von Luft und Dampf zu ermöglichen, wenn die Flüssigkeit in dem Behälter einen vorbestimmten Pegel erreicht.

7. System nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (52) ein Schwimmerventil ist.

8. System nach den Ansprüchen 6 oder 7» dadurch g ekennzeichnet, daß der Behälter (48, 50) mit einem weiteren Ventil (54) ausgerüstet ist, welches die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit nach der weiteren Leitung (62) drosselt, wenn die Flüssigkeit in dem Behälter (48, 50) einen vorbestimmten Pegel erreicht.

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9. System nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Ventil (54) mit dem Schwimmerventil (52) verbunden ist.

10. System nach den Ansprüchen 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (36) mit einem Rückschlagventil (38) versehen ist.

11. System nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Leitung (62) mit einem Absperrventil (64) versehen ist.

12. System nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitszufuhr nach dem Motor (70) durch ein Absperrventil (65) unterbrochen werden kann.

13· System nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch seine Anwendung in einer BrennstoffZuführungseinrichtung eines Gasturbinentriebwerks.

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