DE2847954A1

DE2847954A1 - Treibstoffsteuersystem fuer ein staustrahltriebwerk

Info

Publication number: DE2847954A1
Application number: DE19782847954
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Arthur Lewis; Arthur Leslie Lloyd
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1977-11-05
Filing date: 1978-11-04
Publication date: 1979-06-21
Also published as: US4272957A; FR2408038B1; IT1100064B; IT7829405A0; JPS5474017A; SE7811394L; FR2408038A1

Description

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Lucas Industries Limited
Great King Street
Birmingham B19 2XF/England

Treibstoffsteuersystem für ein Staustrahltriebwerk

Die Erfindung betrifft ein Treibstoffsteuersystem für ein Staustrahltriebwerk.

Es ist bekannt, daß es zum Erreichen eines größtmöglichen Wirkungsgrades eines Staustrahltriebwerkes erwünscht ist daß die zugeführte Luft-Treibstoffmischung im wesentlichen stoichiometrisch ist, wodurch die höchstmögliche Temperatur im Inneren der Brennkammer erreicht wird. Es ist üblich, den Treibstofffluß zum Triebwerk abhängig zu machen von der Menge des Luftzuflusses zum Triebwerk, so daß ein Anwachsen der Luftzuflußmenge ein Anwachsen der Treibstoffmenge nach sich zieht. In der Praxis allerdings wird dem durch Temperatur und Strömungsverhältnisse Grenzen gesetzt, und es ist notwendig, das Verhältnis der ganzen Treibstoffmenge zur Masse der Luft gegebenenfalls zu begrenzen. Eine Änderung des Treibstoffflusses unter diesen Bedingungen könnte dazu führen, daß die Verbrennung aufgrund des unzulänglichen Treibstoffflusses unterbrochen wird und also notwendig wird, zu verhindern, daß das Luft-Treibstoffgemisch neu gezündet werden muß. Diese Zündung wird normalerweise von einem oder mehreren Hilfsbrennern besorgt, die brennen müssen, solange die Turbine in Betrieb ist.

Um sicherzustellen, daß die Hilfsbrenner in Betrieb bleiben, ist zu wünschen, daß das Luft-Treibstoffgemisch, das zu den Hilfsbrennern gefördert wird, im wesentlichen jederzeit stoichiometrisch ist, unabhängig von den vorher erwähnten

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Randbedingungen, die die Hauptbrenner beeinträchtigen könnten.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Treibstoffsteuersystem für ein Staustrahltriebwerk mit gertrennten Steuerungen für die Haupt- und für die Hilfsbrennerströme zu schaffen, durch die eine im wesentlichen stoichiometrische Zufuhr zu den Hilfsbrennern aufrechterhalten wird, unabhängig von der Art der Zufuhr zu den Hauptbrennern·

Gemäß der Erfindung wird, diese Aufgabe bei einer Treibstoffsteuerung für ein Staustrahltriebwerk dadurch gelöst, daß eine Vorrichtung zum Steuern der Zufuhr von Treibstoff zu einem mit Haupt- und Hilfsbrennern versehenen Staustrahltriebwerk dadurch gelöst, daß sie eine Abmessvorrichtung aufweist, die eine erste entsprechend einem dem am Lufteinlaß des Triebwerkes herrschenden Luftdruck entsprechenden Signal bewegte Einrichtung zum Steuern des Treibstoffstromes zu den Haupt- und Hilfsbrennern besitzt und eine zweite, mit der ersten Einrichtung bewegliche Einrichtung besitzt zum Steuern des Brennstoffstromes auf der Ausgangsseite der erstgenannten Einrichtung zu den Hilfsbrennern.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der folgenden Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein Schema eines Staustrahltriebwerkes mit einer angeschlossenen Brennstoffördereinrichtung,

Fig. 2 zeigt schematisch ein Brennstoffsteuergerät, das einen Bestandteil der Brennstoffördereinrichtung der Fig. 1 bildet.

Das in Fig. 1 dargestellte Staustrahltriebwerk 10 hat mehrere Hauptbrenner 11 und mehrere Hilfsbrenner 12. Der Brennstoff wird zum Triebwerk mittels einer Pumpe 13 gefördert, die von einer nicht dargestellten Luftturbine angetrieben wird.

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Der Brennstofffluß zum Triebwerk 10 wird durch eine Steuereinrichtung 14 reguliert, die im einzelnen in Fig. 2 dargestellt ist.

Die in Fig. 2 dargestellte Steuereinrichtung 14 hat einen Einlaßkanal 15, zu dem die Pumpe 13 den Brennstoff liefert. Ein Abmeßgerät enthält einen Zapfen 17, der einen ersten Steuerteil 18 und einen zweiten Steuerteil 19 besitzt. Der Teil 18 wirkt zusammen mit einem ihn umschließenden Ring, der eine abmessende Ausflußöffnung 20 bestimmt, durch die gleichmäßig der gesamte in den Einlaßkanal 15 einströmende Brennstoff zum Triebwerk fließt. Der Teil 19 wirkt zusammen mit einem weiteren Ring, der eine abmessende Ausflußöffnung 21 bestimmt, durch die Brennstoff von der Ausgangsseite der Ausflußöffnung 20 zu den Hilfsbrennern fließt.

Der Zapfen 17 wird, wie in der Zeichnung dargestellt, durch den im Einlaßkanal herrschenden Brennstoffdruck abwärtsgedrückt und durch einen in einer Kammer 22 herrschenden Hilfsdruck aufwärtsgedrücktDer Druck in der Kammer 22 wird aufgebaut zwischen einer festen Drossel 23 und einer Düse 24, die hintereinander zwischen dem Zufluß 15 und dem Niederdruckrückfluß 25 angeordnet sind. Der Fluß durch die Düse 24 wird von einem armförmigen Steuerelement 26 reguliert, das um einen abgedichteten Drehpunkt 27 beweglich befestigt ist. Zwischen dem Arm 26 und dem Zapfen 17 befindet sich eine Druckfeder 28, damit sich der Zapfen in die Stellung in Richtung Arm 26 zurückbewegt.

Die Lage des Armes 26 wird von einer Druckdose 29 bestimmt, die auf den Druck PR anspricht, der an dem angrenzenden Einlaß der Turbine 10 abgenommen wird. Die Anordnung ist derart, daß eine Zunahme des Druckes PR die Druckdose 29 zusammendrückt, der Arm 26 im Uhrzeigersinn bewegt wird, um den HilfSteuerdruck in der Kammer 22 zu verringern und damit zu ermöglichen, daß der Zapfen 17 sich aufwärtsbewegt und dadurch die gesamte Treibstoffzufuhr zum Triebwerk vergrößert wird.

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Der Treibstofffluß zu den Hauptbrennern 11 wird von einem Drossenventil 30 gesteuert, welches hinter der Ausflußöffnung 20 liegt. Das Drosselventil 30 ist maßgebend für ein Ansteigen des Druckes hinter der Ausflußöffnung 20, für ein Vergrößern des Treibstoffflusses und für ein Ansteigen des Hilfsdruckes in einer Kammer 31, um den Treibstofffluß zu verringern. Die Kammer 31 befindet sich zwischen einem Spulenventil 32 und einem Durchflußbegrenzer 33, die hintereinander zwischen dem Zufluß 15 und dem Niederdruckrückfluß 25 liegen. Das Spulenventil 32 spricht an auf den Druckabfall an der Öffnung 20 und wird außerdem eingestellt durch einen Drehmomentmotor 34, der gegen eine Feder 35 arbeitet. Das Spulenventil 32 wird durch eine weitere Feder 36 derart bewegt, daß es der Bewegung des Drehmomentmotors folgt, wobei der Drehmomentmotor durch einen Schaltkreis (Fig. 1) und entsprechend einer Betriebsbedingung, z.B. der Strahlrohrtemperatur, gesteuert wird.

Die Stellung des Drosselventils 30 ist also in Übereinstimmung mit dem Druckabfall an der abmessenden Ausflußöffnung 20, das beeinflußt wird entsprechend der Temperatur 10, wobei eine Zunahme der Temperatur T das Spulenventil 32 nach links bewegt und damit den Druck in der Kammer 31 steigen und den Treibstofffluß zu den Hauptbrennern 11 verringern läßt. Der Treibstoff fließt vom Spulenventil 32 zu den Brennern 11 durch vier Auslaßkanäle 38, von denen nur zwei dargestellt sind.

Der Brennstofffluß zu den Hilfsbrennern 12 wird von einem Ventil 39 gesteuert, dessen Stellung durch eine Membran 40 bestimmt wird, dessen Stellung wiederum durch den Druckabfall an der Ausflußöffnung 21 bestimmt wird. Eine Zunahme des Druckabfalls an der Ausflußöffnung bewegt das Ventil 39 in eine solche Richtung, daß der Treibstofffluß zu den Hilfsbrennern 11 verringert wird, und dadurch den Druckabfall wieder auf seine ursprüngliche Höhe bringt. Der Brennstofffluß zu den Hilfsbrennern 12 ist also lediglich ein Folge des Durchflußquerschnittes der Ausflußöffnung 21. Der Treibstoff fließt vom Ventil 39 zu den Hilfsbrennern 12 über vier Auslaßkanäle 41.

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Der Regelteil 19 des Zapfens 17 hat eine solche Form, daß
der wirksame Durchflußquerschnitt 21 sich mit dem Einlaßdruck PR so verändert, daß eine im wesentlichen stoichiometrische Mischung zu den Hilfsbrennern 12 erreicht wird und damit
die Zündflamme aufrechterhalten wird. Wenn der Druckabfall an der Durchflußöffnung 21 mittels des Ventils 39 im wesentlichen konstant gehalten wird, beeinträchtigen Druckveränderungen hinter der Durchflußöffnung 20 nicht die den Brennern 12 zugeführte Mischung.

Statt durch den beschriebenen HilfsSteuerdruck könnte der
Zapfen 17 durch einen elektrischen Antrieb in die richtige Lage gebracht werden.

Die Pumpe 13 ist so ausgelegt, daß sie einen Druck liefert, der mehr als ausreichend ist, einen gewünschten Treibstofffluß zu beiden Brennern, dem Haupt- und dem Hilfsbrenner,
unter allen Betriebsbedingungen sicherzustellen. Die Wirkungsweise der Ventile 30, 39 ist es, jeden Überdruck, hinter den betreffenden Ausflußöffnungen 20, 21 zu drosseln. Die Ventile 30, 39 haben also einen hohen Druckabfall an ihren Steueröffnungen, und diese Druckabfälle stellen eine angemessene Druckverteilung zu jedem der beiden Ausflußkanäle 38 und sicher. Es wird somit ein Zustand verhindert, in dem unter hohen g-Belastungen einige der Abflußöffnungen der Brenner zu wenig Treibstoff erhielten.

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Leerseite

Claims

COHAUSZ & FLORACK 2847854

PATBNTAN WALTSBÜRO

SCHUMANNSTR. 97 . D-4000 DÜSSELDORF

Telefon: (0211) 68 33 46 Telex: 0858 6513 cop d

PATENTANWÄLTE:
Dipl.-Ing. W. COHAUSZ · Dipl.-Ing. R. KNAUF · Dr.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing. A. GERBER · Dipl.-Ing. H. B. COHAUSZ
2.11.1978

Ansprüche:

• 1. «Treibstoffsteuerung für ein Staustrahltriebwerk mit ~~ einer Vorrichtung zum Steuern der Zufuhr von Treibstoff zu einem mit Haupt- und Hilfsbrennern versehenen Staustrahltriebwerk, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Abmessvorrichtung aufweist, die eine erste entsprechend einem dem am Lufteinlaß des Triebwerkes herrschenden Luftdruck entsprechenden Signal bewegte Einrichtung zum Steuern des Treibstoffstromes zu den Haupt- und Hilfsbrennern besitzt und eine zweite, mit der ersten Einrichtung bewegliche Einrichtung besitzt zum Steuern des Brennstoffstromes auf der Ausgangsseite der erstgenannten Einrichtung zu den Hilfsbrennern.

2. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß in entsprechend einem vom Triebwerk (10) gegebenen, dem Luftdruck entsprechenden Signal gesteuerte Mittel aufweist zum Ableiten eines ersten HilfsSteuerdrucks vom Treibstoffzufuhrdruck zur Vorrichtung, wobei die genannte erste und zweite Steuereinrichtung abhängig ist von diesem HilfsSteuerdruck.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Ventilvorrichtung enthält, die mit einer ersten Steuereinrichtung in Reihe liegt zum Steuern eines Treibstoffdifferenzdruckes an der ersteren Steuereinrichtung.

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ORIGINAL INSPECTED
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilvorrichtung ein von
der Triebwerkstemperatur abhängiges Element aufweist, um die Treibstoffdruckdifferenz von dieser Temperatur abhängig zu machen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch geken nzeichnet, daß die Venti!vorrichtung ein von einem zweiten Hilfsdruck abhängiges Drosselventil aufweist, sowie ein von diesem Differenzdruck abhängiges Steuerventil zum Regulieren des zweiten Servodrucks, wobei dieses
zweite Steuerventil auch auf jene Triebwerkstemperatur reagiert.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein weiteres Drosselventil aufweist, das in Reihe mit der zweiten Steuervorrichtung zwischen der ersten Steuervorrichtung und einer Ausgangsleitung zu den Hilfsbrennern liegt und unabhängig ist vom Treibstoffdruckabfall an der zweiten Steuervorrichtung.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Steuervorrichtung eine solche Form hat, daß in allen Betriebsstellungen die
Treibstoffzufuhr zu den Hilfsbrennern im wesentlichen stoichiometrisch ist.

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