DE2639837C3

DE2639837C3 - Anfahrvorrichtung für eine Brennstoffversorgungsanlage für Gasturbinen

Info

Publication number: DE2639837C3
Application number: DE2639837A
Authority: DE
Inventors: Christopher Linley Hartshorne Burton-On-Trent Johnson; Colin Denby Village Millns
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1975-09-06
Filing date: 1976-09-03
Publication date: 1979-11-15
Also published as: JPS5727294B2; DE2639837A1; FR2323039B1; GB1551725A; DE2639837B2; US4066386A; JPS5236209A; FR2323039A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anfahrvorrichtung für eine Brennstoffversorgungsanlage für Gasturbinen, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben ist Eine derartige Vorrichtung ist aus der US-PS 33 87 644 bekannt Hierbei fördert die Absaugpumpe die abgesaugte Luft bzw. den abgesaugten Brennstoffdampf vermischt mit Brennstoff direkt in die Brennstoffansaugteitung der Brennstoffpumpe. Die Absaugpumpe ist dabei als Strahlpumpe ausgebildet, damit eine innige Vermischung von flüssigem Brennstoff und gas- bzw. dampfförmigen Bestandteilen stattfinden kann, weil davon ausgegangen wird, daß eine von feinen Blasen gebildete Emulsion von der Brennstofförderpumpe verarbeitet werden kann. Auf diese Weise wird zwar vermieden, daß große Luft- und Dampfvolumen auf einmal in die Pumpe gelangen, jedoch wird das gesamte im Leitungssystem stehende Gas- bzw. Dampfvolumen nacheinander durch die Pumpe geleitet

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ansaugleitung der Brennstofförderpumpe sowohl beim Anlaufen als auch während des Betriebs von gasförmigen oder dampfförmigen Anteilen vollständig freizuhalten.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Die Anordnung des Entlüftungsventils gewährleistet, daß alle gas- bzw. dampfförmigen Bestandteile ausgeschieden und nur flüssiger Brennstoff in die Ansaugleitung der Brennstoffpumpe gelangt, was insbesondere bei Verwendung relativ empfindlicher Zentrifugalpumpen von Vorteil ist

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht der Brennstoffversorgungsanlage eines Gasturbinentriebwerks, das mit einer Anfahrvorrichtung gemäß der Erfindung ausgerüstet ist;

F i g. 2 einen Teil der Anlage nach F i g. 1 mit unterschiedlich aufgebauter Absaugpumpe.

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

Die Brennstoffpumpen 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 in der Brennstoffleitung 22, oder es kann durch irgendeine geeignete andere Einrichtung ersetzt werden, in der sich Luft und/oder Dampf ansammeln kann.

Der obere Teil des Reservoirs 34 ist über eine Ansaugleitung 35 und ein Rückschlagventil 38 an eine Ejektorpumpe 40 angeschlossen, die durch die Hochdruckbrennstoffströmung stromab der Pumpe 28 über eine Leitung 42 angetrieben wird. Die Ejektorpumpe 40 ist über eine weitere Leitung 44 mit einem Entlüftungsventil 46 verbunden, das aus einem Behälter mit 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 einer Rücklaufleitung 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 Ventil 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.

In der Rücklaufleitung 62 ist ein Absperrventil 64 vorgesehen. Gegebenenfalls kann dieses Absperrventil auch wegfallen.

Wenn die Anlage außer Betrieb ist, dann sammeln sich Luft und/oder Dampf im Reservoir 34 an, und das Ventil 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 flüssigei 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 das Ventil 46 abgeführt, wo der Brennstoff von Luft und Dampf getrennt wird, und der Brennstoff gelangt in die Kammer 48 und später in die Kammer 50, wenn mehr Brennstoff in das Ventil 46 eintritt Die Luft und der Dampf treten aus der Kammer 48 über die Leitung 58 in das Abzugssystem aus. Der Brennstoff strömt vom Boden der Kammer 50 nach der Rücklaufleitung 62 zurück nach dem unteren Teil des Reservoirs 34. Statt dessen könnte der Brennstoff auch dem Einlaß der Brennstoffpumpe 24 zugeführt werden. Wenn die gesamte Luft und der Dampf aus dem Reservoir 34 abgezogen sind, hebt sich der Schwimmer bis das Ventil 52 den Kanal 58 schließt

ίο d. h. wenn die Strömung des flüssigen Brennstoffs aus dem Ventil 46 durch die Drosselstelle 60 kleiner ist als die Strömung flüssigen Brennstoffs nach dem Ventil 46 von der Ejektorpumpe 40. Der Ventilkörper 54 hebt sich ebenfalls, aber 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 das Ventil 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.

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

F i g. 2 veranschaulicht einen Teil der in F i g. 1 dargestellten Brennstoffversorgunganlage, jedoch ist hierbei die Ejektorpumpe 40 durch eine Zahnradpumpe 74 ersetzt. Die Zahnradpumpe 74 wird durch einen Hydraulikmotor 70 über eine mechanische Verbindung 72 angetrieben, und der Motor 70 wird durch die Hochdruckbrennstoffströmung in der Leitung 42 angetrieben. Diese Brennstoffströmung 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 der Leitung 36 stromauf der Zahnradpumpe 74 zugeführt werden. Ein Absperrventil

65 ist in der Leitung 42 derart angeordnet, daß die Brennstoffzuführung nach 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anfahrvorrichtung für eine Brennstoffversorgungsanlage für Gasturbinen, mit einer Brennstoffpumpe für flüssigen Brennstoff, mit einer Sanunel- einrichtung auf der Einlaßseite der Brennstoffpumpe zum Sammeln von Luft oder Brennstoffdampf und mit einer Absaugleitung zum Absaugen von Luft oder Dampf aus der Sammeleinrichtung mittels einer Absaugpumpe, dadurch gekennzeich- to net, daß die Absaugpumpe (40, 74) die Luft und/oder den Dampf nach einem Entlüftungsventil (46) überführt, welches die Luft und/oder den Dampf von dem flüssigen Brennstoff trennt, und daß- eine Rücklaufleitung (62) für flüssigen Brennstoff von >5 dem Entlüftungsventil (46) nach der Brennstoffpumpe (24,28) führt.

2. Anfahrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammeleinrichtung ein Reservoir (34) umfaßt, welches in der Zuführungsleituiig (22) der Brennstoffpumpe (24,28) liegt

3. Anfahrvorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder

1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugpumpe aus einer Ejektorpumpe (40) besteht, die durch den Brennstoffstrom hinter der Brennstoffpumpe (24,28) betätigt wird.

4. Anfahrvorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder

2, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugpumpe aus einer Zahnradpumpe (74) besteht, die durch einen Flüssigkeitsmotor (70) angetrieben wircl, der -Jo seinerseits durch den von der Brennstoffpumpe (24, 28) geförderten Brennstoffstrom angetrieben wird.

5. Anfahrvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlüftungsventil (46) einen Behälter (48, SO) aufweist, der den Inhalt » des Reservoirs (34) von der Absaugpumpe (40, 74) empfängt und eine Kammer (50) aufweist, durch die der Brennstoff der Rücklaufleitung (62) zugeführt wird und daß ein Kanal (58) vorgesehen ist, der das Entweichen von Luft und Dampf aus dem Behälter ⁴⁽⁾ (48,50) ermöglicht

6. Anfahrvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (48,50) ein Ventil (52) aufweist, das den Kanal (58) absperrt, um das Entweichen von Luft und Dampf zu ermöglichen wenn die Flüssigkeit im Behälter einen vorbestimmten Pegel erreicht

7. Anfahrvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (52) ein Schwimmerventil ist. ">"

8. Anfahrvorrichtung nach den Ansprüchen 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (4H, 50) ein weiteres Ventil (54) aufweist, welches die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit nach der Rücklaufleitung (62) drosselt wenn die Flüssigkeit im '>"> Behälter (48, 50) einen vorbestimmten Pegel erreicht

9. Anfahrvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper des weiteren Ventils (54) mit dem Ventilkörper des Schwimmer- ^bn ventils (52) verbunden ist.

10. Anfahrvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis

9, dadurch gekennzeichnet, daß in die Absaugleitung (36) der Absaugpumpe (40) ein Rückschlagventil (38) eingeschaltet ist. ^Μ

11. Anfahrvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß in die Rücklauflei-Uing (62) ein Absperrventil (64) eingeschaltet ist.

12. Anfahrvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ansaugleitung des Flüssigkeitsmotors (70) ein Absperrventil (65) eingeschaltet ist