DE2640362A1

DE2640362A1 - Brennstoffsystem fuer gasturbinentriebwerke

Info

Publication number: DE2640362A1
Application number: DE19762640362
Authority: DE
Inventors: Roger James Symon
Original assignee: Rolls Royce 1971 Ltd
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1975-09-12
Filing date: 1976-09-08
Publication date: 1977-03-24
Also published as: JPS5236210A; FR2323884A1; FR2323884B1; DE2640362C2; US4073136A; JPS5636290B2; GB1559828A

Description

Dipl. ing. B. HOLZEB

PHILIPPIIiB-WEtSEB-STBASSIi 14

8000 AUGSBURG

TELEFON 516475 TELRX 533Z0S patol d

R, 969

Augsburg, den 3· September 1976

Rolls-Royce (1971) Limited, Uorfolk House, St₀ James's Square,

London, England

Brennstoffsystem für Gasturbinentriebwerke

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffsystem für Gasturbinentriebwerke, bei welchem eine Hochdruckpumpe zwischen eine mit einer Brennstoffquelle verbindbare Speiseleitung und eine mit dem Triebwerk verbindbare Förderleitung geschaltet ist und eine Niederdruckpumpe und ein Brennstoffilter

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in Reihe in die Speiseleitung geschaltet sind, und bei welchem eine Überströmleitung von der Förderleitung zu einer Stelle der Speiseleitung verläuft und ein Brennst off vorwärmer zum Brennstoffilter strömenden Brennstoff erwärmte

Der Brennstoffvorwärmer ist bei einem solchen Brennstoffsystem notwendig, um eine Eisbildung im Brennstofffilter zu verhindern. Der Brennstoffvorwärmer verursacht jedoch einen beträchtlichen Druckabfall in der Speiseleitung und macht einen hohen Förderdruck der Niederdruckpumpe erforderliche

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Brennstoffsystem der eingangs, genannten Art die Druckverhältnisse zu verbessern«

Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe ist ein solches Brennstoffsystem gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Überstromleitung stromauf des Brennstofffilters mit der Speiseleitung verbunden und der Brennstoffvorwärmer in einem überströmenden Brennstoff führenden Leitungsabschnitt angeordnet ist«

Infolge der Verbindung der Überstromleitung mit einer

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stromauf des Brennstoffilters gelegenen Stelle der Speiseleitung und der Anordnung des Brennstoffvorwärmers in einem überströmenden Brennstoff führenden Abschnitt des Systems wird der durch die Hochdruckpumpe im Brennstoff hervorgerufene Temperaturanstieg zur Vorwärmung des in den Brennstoffvorwärmer eintretenden Brennstoffs ausgenützt, so daß dessen Größe verringert werden kann und folglich auch das Druckerzeugungsvermögen der Niederdruckpumpe niedriger sein kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegende Zeichnung näher beschrieben, welche schematisch das Brennstoffsystem eines Gasturbinentriebwerks zeigt.

Das Gasturbinentriebwerk 10 weist einen "Verdichter 11, eine brenneinrichtung 12 und eine Turbine 13 auf, welch letztere über eine Welle 19 mit dem Verdichter gekuppelt ist und diesen antreibt. Die Brenneinrichtung weist Brenner 20 auf, die über eine Brennstoffzuleitung 14 mit dem Brennstoffsystem 15 verbunden sind.

Das Brennstoffsystem 15 weist eine als Verdrängerpumpe ausgebildete Hochdruckpumpe 16 auf, deren Förderleitung 17 über ein Drosselventil 18 mit der Zuleitung 14 verbunden ist. Die Hochdruckpumpe 16 wird über die Welle 19 mit einer zur

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Triebwerksdrehzahl proportionalen Drehzahl angetrieben. Das Drosselventil 18 ist so einstellbar, daß es die Brennstoff strömung unabhängig von der jeweiligen E'örderleistung der Hochdruckpumpe 1β steuert. Um diese Steuerung der brennstoff strömung zu ermöglichen, ist die Hochdruckpumpe Io so ausgelegt, daß sie zu jeder Zeit einen Druck erzeugt, der mindestens dem größtmöglichen gewünschten Zuleitungsdruck entspricht. Der infolgedessen erzeugte überschüssige Brennstoffdruck wird durch ein Überdruckventil 21 in eine Überströmleitung 22 abgelassen, welche den überschüssigen bzw, den überströmenden Brennstoff zur Saugseite 23 der Pumpe zurückführt. Die bis hierher beschriebene Anordnung ist bekannt .

Die Erfindung bezieht sich auf die Art und Weise der Rückführung des überströmenden Brennstoffs, wobei drei weitere Komponenten bekannter Brennstoffsysteme berücksichtigt werden, nämlich die zur Speisung der Hochdruckpumpe 16 erforderliche Wiederdruckpumpe, das zwischen den beiden Pumpen erforderliche Brennstoffilter und der zur Vorwärmung des Brennstoffs zur Verhinderung einer Piltervereisung erforderliche Brennstoffvorwärmer.

Bei bekannten Brennstoffsystemen wird der überströmende Brennstoff unmittelbar zur Saugseite 23 der Pumpe 16 zurück-

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geleitet, wie durch die strichpunktierte Linie 24 angedeutet ist, und der BrennstoffvorwJirmer und das Brennstoffilter liegen in Reihe in der Speiseleitung 31, die zur Hochdruckpumpensaugseite 23 führt. Das hat den Nachteil, daß die Niederdruckpumpe einen beträchtlichen Förderdruck erzeugen muß, weshalb dazu bei bekannten Systemen mindestens eine Zentrifugalpumpe erforderlich ist« Eine derartige Niederdruckpumpe benötigt natürlich einen Antrieb der Pumpenwelle mit verhältnismäßig hoher Drehzahl und vermehrt dadurch die wartungsbedürftigen Komponenten eines Triebwerks_β

Gemäß der Erfindung ist die Überstromleitung 22 an einer stromauf des Brennstoffilters 30 gelegenen Stelle mit der Speiseleitung 31 verbunden und der Brennstoffvorwärmer 29 liegt in der Überströmleitung 22 oder in einem stromauf des Brennstoffilters gelegenen, übergeströmtem Brennstoff führenden Abschnitt der Speiseleitung 31. Das hat den Vorteil, daß der Förderdruck der Niederdruckpumpe verringert werden kann, so daß als Niederdruckpumpe eine Pumpe mit viel geringerer Leistung als bisher erforderlich Anwendung finden kann, und daß der Temperaturanstieg des Brennstoffs in der Hochdruckpumpe 16 zur Vorwärmung des Brennstoffs ausgenützt wird, so daß ein Wärmetauscher mit geringerer Kapazität und folglich geringerem Gewicht als bisher erforderlich Anwendung finden kann. Bei dieser Anordnung muß zwar die

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Hochdruckpumpe ein größeres Fördervermögen aufweisen, um den Druckabfall im Wärmetauscher zu überwinden, jedoch ist die
mögliche Verringerung der Wärmetauscherleistung und der
Niederdruckpumpenleistung so groß, daß sich trotzdem noch
ein beträchtlicher Nettovorteil ergibt.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Brennstoff vor v/ärmer 29 in die Überströmleitung 22 eingeschaltet und die Niederdruckpumpe ist als an sich bekannte Strahlpumpe ausgebildet, die keinen mechanischen Antrieb und im allgemeinen keine Wartung erfordert. Wie dargestellt, weist die Niederdruckpumpe 25 eine Strahldüse 26 auf, die mit der Überströmleitung 22 verbunden ist, und der durch die Überströmleitung geförderte Brennstoff erzeugt einen Saugstrahl 35, der
Brennstoff aus einer mit einem Brennstofftank 32 verbundenen ringförmigen Einlaßkammer ansaugt.

Der Brennstoffvorwärmer 29 ist als Wärmetauscher ausgebildet, dessen den zu erwärmenden Brennstoff führende Rohrleitung in die Überströmleitung 22 eingeschaltet ist und dessen Heizrohrleitung mit heißer Luft aus dem Triebwerksverdxchter gespeist wird. Die Heizluftströmung wird durch ein Ventil 33 gesteuert, das seinerseits durch einen in die Überströmleitung 22 geschalteten Thermostaten ~j>h gesteuert wird.

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Claims

Patentansprüche

! 1.!Brennstoffsystem für Gasturbinentriebwerke, bei welchem eine Hochdruckpumpe zwischen eine mit einer Brennstoffquelle verbindbare Speiseleitung und eine mit dem Triebwerk verbindbare Förderleitung geschaltet ist und eine Niederdruckpumpe und ein Brennstoffilter in Reihe in die Speiseleitung geschaltet sind, und bei welchem eine Überströmleitung von der Förderleitung zu einer Stelle der Speiseleitung verläuft und ein Brennstoffvorwärmer zum Brennstoffilter strömenden Brennstoff erwärmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Überströmleitung (22) stromauf des Brennstoffilters (3<-Ü mit der Speiseleitung (31) verbunden und der Brennstoffvorwärmer (29) in einem übergeströmten Brennstoff führenden Leitungsabschnitt ( 22 oder 31) angeordnet ist.
2. Brennstoffsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederdruckpumpe (25) eine Strahlpumpe ist, deren Strahldüse (26) durch die Überströmleitung (22) gespeist wird, und daß der Brennstoffvorwärmer (29) in die Überströmleitung (22) geschaltet ist.

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