DE2702590C2 - Brennstoffsteuereinrichtung für ein Gasturbinentriebwerk - Google Patents

Description

gekennzeichnet durch eine teilweise nachgebende Rückführung der Stellung des Betätigungskolbens (6) nuf die zweite Verstärkerstufe (23), indem der Betätigungskolben (6) über ein Dämpfungsglied (7, 28) und ei.ie dazu parallel geschaltete Feder (8) mit dem Steuerschieber (9) verbunden ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffsteuereinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Bei der durch die US-PS 38 66 416 bekannten Brennstoffsteuereinrichtung dieser Art haben die beiden Verstärkerstufen die Aufgabe, in Abhängigkeit von einem elektrischen Signal, das die Eintrittstemperatur des Verdichters des dortigen Gasturbinentriebwerks darstellt, einen Nocken zu drehen. Der Nocken bildet ein Signal für die Brennstoffsteuerung bzw. -zumessung. Es werden auch noch andere Signale zur Brennstoffsteuerung verwendet, woran aber diese beiden Verstärkerstufen nicht beteiligt sind und wofür die Brennstoffsteuereinrithtung weitere Einrichtungsteile aufweist. Diese beiden Verstärkerstufen haben also lediglich die Aufgabe, die genannte Temperatur auf dem genannten Nocken abzubilden. Zu beachten ist nun dabei vornehmlich, daß sich diese Temperatur nur langsam ändert und deshalb diese beiden Verstärkerstufen dynamisch langsam sind. Wollte man diese beiden Verstärkerstufen dynamisch schnell machen, wurden Unstabilitäten derselben entstehen. Es liegt aber kein Grund vor, bei dieser sich nur langsam ändernden GasturbinentriebwcrkskenngröBc und der durch die genannten anderen Signale über jene weiteren Einrichtungsteile erfolgenden firennstoffsteuerung hohe Stellgeschwindigkeil zu fordern.

Bei vielen Gasturbinentriebwerken besteh! nun dir Forderung nach großen lirennstoffmengenändeningen in sehr kurzer /ei!, wobei die /weile Vcrstärkerstufc so ausgelegt sein muß, daß sie die erforderliche ImIk Leistung erzeugt. Dadurch können Unstabilitäten der Brennstoffsteuereinrichtung entstehen. Dagegen vorzugehen, ist eine andersartige Aufgabe als die genanr.te Aufgabe der beiden bekannten Verstärkerstufen.

Die Aufgabe gemäß der Erfindung besteht darin, diese Unstabilitäten zu vermeiden oder zu vermindern, ohne daß die hohe Verstellgeschwindigkeit des Brennstoffzumeßschiebers, bzw. die große Brennstoffmcngenänderung in sehr kurzer Zeit, verlorengeht, wobei die Mittel zur Stabilisierung möglichst so ausgeführt werden sollen, daß keine Nachteile hinsichtlich Gewicht und Kosten entstehen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruchs gelöst.

Sie ist mit einfachen Mitteln gelöst. Es ist durch die Erfindung kaum ein Aufwand notwendig. Es ergibt sich praktisch keine Baugewichts- und Kostenerhöhung. Die Unstabilitäten sind auf einfache Weise vermieden oder vermindert, und die große Brennstoffmengenänderung in sehr kurzer Zeit geht nicht verloren. Die beiden Verstärkerstufen bzw. die Brennstoffsteuereinrichtung ist dynamisch schnell. Ferner gibt es die genannte Aufgabe der beiden genannten bekannten Verstärkerstufen hier nicht; die erfindungsgemäße Einrichtung weist keinen genannten Nocken auf.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung dargestellt.

Es sind zwei Verstärkerstufen vorgesehen. Die erste Verstärkerstufe 33 weist einen elektrohydraulischen Wandler 11 mit einer Spule 25, einem durch die Magnetkraft der Spule 25 um eine Achse 30 schwenkbaren und unter Druck stehende Servoflüssigkeit führenden Strahlrohr 12 und zwei Leitungen 35 und 36 und ferner einen Servokolben 10 auf. Als Servoflüssigkeit dient Hydraulikflüssigkeit oder der Brennstoff. Die Versorgung des Wandlers 11 bzw. des Strahlrohrs 12 mit der Servoflüssigiceit ist durch den Pfeil 31 angedeutet. Der Wandler 11 dient der Umwandlung eines elektrischen Signals 15. das er von einem elektronischen Regler 14 empfängt, in einen hydraulischen Druck, der gemäß der Stellung der Düse 34 des schwenkbaren Strahlrohrs 12 gegenüber den Eintrittsöffnungen 17 und 38 der Leitungen 35 und 36 bestimmt ist. Der Servokolben 10 ist zweiseitig wirksam und durch den Differenzdruck der beiden Leitungen 35 und 36 betätigbar. Der Servokolben 10 ist in der Zeichnung rechts durch eine Feder 27 abgestützt. Die zweite Verstärkerstufe 23 weist einen mit dem Servokolben 10 fest verbundenen Steuerschieber 9 auf, der den Durchfluß einer unter Druck stehenden Servoflüssigkeit — siehe die Pfeile 32 und die Leitung 39 — zu dem Betätigungskolben 6 eines Brcnnstoffzumcßschieber 5 steuert. Diese zweite, hydraulische Verstärkerstufc 23 ist insbesondere erforderlich im Fall eines größeren Gasturbinentriebswerks, d. h. wegen der Kräfte, d'c zur Betätigung des Brennstoffzumeßschiebers 5 notwendig sind.

Der Brennstoff wird von einem nicht dargestellten Brennstoffbehälter her einer Vordruckpumpe 1 zugeführt — siehe den Pfeil 16 — und gelang! über ein Brennstoffillcr 2 zu einer Brennsloffhauptpumpc (Hochdruckpumpe) 3, die vom Gasturbinentriebwerk angetrieben wird und den Brennstoff über den Brennstoffzumcßschieber 5. dessen Brennstoffzumeßqiierschnitt 40 durch Verschiebung (Hub) des Beläligungskolbcn 6 verstellbar ist. zu einer nicht dargestellten Einspritzeinrichtung des Gasturbinentriebwerks

pumpt — siehe die Pfeile 17 bis 20. Der Druckabfall am Brennstoffzumeßschieber 5 wird dadurch konstant gehalten, daO der nicht für die Brennstoffzumessung benötigte Brennstoff über ein Differenzdruckventil 4 zur Saugseite der Brennstoffhauptpumpe 3 zurückgeleitet wird — siehe die Pfeile 21 und 22. Der Brennstoffzumeßschieber 5 gibt mehr oder weniger Brennstoffzumeßquerschnitt 40 frei, so daß die zur Einspritzeinrichtung durchfließende Brennstoffmenge in der gewünschten Größe vom Hub des Brennstoffzumeßschiebers 5 abhängig ist. Diese Brennstoffmenge entspricht dem elektrischen Signal 15.

Die Brennstoffsteuereinnchtung hat auch eine elektrische Stellungsrückführung des Betätigungskolbens 6 zu dem Regler 14 durch eine Spule 13, die in eine axiale, zentrale Stange 29 des Betätigungskolbens 6 bzw. des Brennstoffk-Timeßschiebers 5 taucht.

Die Brennstoffsteuereinrichtung weist nun noch eine teilweise nachgebende Rückführung der Stellung des Betätigungskolbens 6 und somit des Brennstoffzumeßschiebers 5 auf die zweite Verstärkerstufe 23 au? indem der Betätigungskolben 6 über ein Dämpfungsglied und eine dazu parallel geschaltete Feder 8 mit dem Steuerschieber 9 verbunden ist. Das Dämpfungsglied ist dadurch gebildet, daß ein Verdrängerkolben 7 in ein axiales, zentrales Sackloch 28 des Betätigungskolbens 6 taucht.

Der Betätigungskolben 6 wird von der ersten Verstärkerstufe 33 über die zweite Verstärkerstufe 23 so verstellt, daß zwischen dem elektrischen Signal 15 und der zugeteilten Brennstoffmenge eine gewünschte Beziehung besteht. Das elektrische Signal 15. das im Regler 14 aus bestimmten in ihn eingegebenen Kenngrößen — siehe die Pfeile 26 — des Gasturbinentriebwerks gebildet wird und von geringer Leistung ist, wird der Spule 25 zugeleitet und in den genannten hydraulischen Druck umgewandelt, und der genannte Differenzdruck betätigt den Servokolben 10. Der Steuerschieber 9 verschiebt sich entsprechend diesem Differenzdruck und gibt öffnungen frei, durch die die letzgenannte unter Druck stehende Servoflüssigkeit durch die Leitung 39 zu einer Stirnfläche 24 des Betätigungskolbens 6 fließen kann. Auf der Gegenseite der Stirnfläche 24 ist der Betätigungskolben 6 über die Feder 8 gegenüber dem Steuerschieber 9 und damit gegenüber dem genannten Differenzdruck abgestützt. Am Verdrängerkolben 7 entsteht ein Druck, der von der Differenz der Stellgeschwindigkeiten des Betätigungskolbens 6 und des Steuerschiebers 9 abhängig ist, bzw. über den Verdrängerkolben 7 wird auf die zweite Verstärkerstufe 23 eine Kraft ausgeübt, die dieser Differenz proportional ist. Die go-annte teilweise nachgebende Rückführung ist proportioi.al der Differenz der Wege und Geschwindigkeiten des Betätigungskolbens 6 bzw. Erennstoffzumeßschiebers 5 und des Steuerschiebers 9 bzw. Servokolbens 10, wobei die geschwir.Jigkeitsproportionale Rückführkraft am Verdrängerkolben 7 gebildet wird und die wegproportionale Rückführkraft durch die Feder 8 gebildet wird.

Ferner ist aus vorn Ausgeführtem zu ersehen, daß das elektrische, der Spule 25 zugeleitete Signal 15 nicht eine einzelne Kenngröße darstellt, sondern es werden in den Regler 14 mehrere Kenngrößen zur Bildung dieses Signals 15 eingegeben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Brennstoffsteuereinrichtung für ein Gasturbinentriebwerk, mit

   a) einer ersten Verstärkerstufe, die einen elektrohydraulischen Wandler zur Umwandlung eines von einem elektronischen Regler empfangenen elektrischen Signals in einen gemäß der Stellung der Düse eines schwenkbaren und unter Druck stehende Flüssigkeit führenden Strahlrohrs gegenüber den Eintrittsöffnungen zweier Leitungen bestimmten hydraulischen Druck und einen zweiseitig wirksamen Servokolben, der durch den Differenzdruck der beiden Leitungen betätigbar ist, aufweist;

   b) einer zweiten Verstärkerstufe, die einen mit dem Se,- okolben verbundenen Steuerschieber, der den Durchfluß einer unter Druck stehenden Flüssigkeit zu dem Betätigungskolben eines Brennstoffzumeßschiebers steuert, aufweist; und

   c) einer elektrischen Stcllungsrückführung des Betätigungskolbens zu dem elektronischen Regler,