DE3007325A1

DE3007325A1 - Absperrventilanordnung fuer das treibstoffsystem eines gasturbinentriebwerks

Info

Publication number: DE3007325A1
Application number: DE19803007325
Authority: DE
Inventors: Trevor Stanley Smith
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1979-03-01
Filing date: 1980-02-27
Publication date: 1980-09-18
Also published as: GB2044857B; FR2450350B1; JPS55117042A; GB2044857A; IT1140759B; IT8020299A0; US4300347A; FR2450350A1

Description

Lucas Industries Limited

Great King Street

GB-Birmingham 25. Februar 1980

Absperrventilanordnung für das Treibatoffsyatem eines Gasturbinentriebwerks

Die Erfindung betrifft eine Absperrventilanordnung für das Treibstoffsystem eines Gasturbinentriebwerks.

Es ist beispielsweise aus der GB-PS 1.474.909 bekannt, ein Absperrventil hinter efoem Dosierventil in einem Treibstoffsystem einer Gasturbine vorzusehen, wobei das Absperrventil eine Auslaufverbindung hat, die mit den Triebwerksbrennern in Verbindung steht, wenn das Absperrventil betätigt wird, um die Treibstoffzufuhr zum Triebwerk abzusperren. In dieser Position des Absperrventils drückt der Restdruck des heißen Gases im Triebwerk Treibstoff von den Brennern durch das Absperrventil zurück zum Ablauf, und dadurch werden die Treibstoffwege zwischen dem Absperrventil und den Brennern von Treibstoff freigespült. Der Strom vom heißem Restgas geht weiter, nachdem das Freispülen von Treibstoff beendet ist. In diesem Zustand halten die Spülstromteile des Absperrventils einen Treibstoff-Film zurück, der zu einer festen Ablagerung unter dem Einflauß des weiteren Heißgasstroms austrocknen kann. Diese feste Ablagerung kann auch mit Verbrennungsfeststoffen aus dem Triebwerk verunreinigt werden.

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Wie in der vorstehend genannten Druckschrift gezeigt ist, kann das Absperrventil unter der Regelung durch ein Pilotventil servobetätigt werden, und der Spültreibstoffstrom kann sowohl das Pilotventil als auch das Absperrventil durchströmen und zur Ablaufverbindung gelangen. In diesem Fall besteht entweder für das Pilotventil oder für das Absperrventil oder für beide die Gefahr der Ansammlung fester Ablagerungen, die zu einem Festfressen der Ventile führen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine servobetätigte Absperrventilanordnung für das Treibstoffregelsystem eines Gasturbinentriebwerks zu schaffen, bei der der Spülstrom nioht durch das Absperrventil oder sein zugehöriges Pilotventil geht.

Erfindungsgemäß ist eine Absperrventilanordnung für das Treibstoffsystem eines G-asturbinentriebwerks gekennzeichnet durch ein Absperrventil mit einem Auslaßweg, durch den Treibstoff zum Triebwerk gelangt, und mit einem Regelglied, das in Erwiderung auf eine Erhöhung in einem Servodrucksignal in eine offene Position zum Ermöglichen eines TreibstoffStroms durch den Auslaßweg bewegbar ist, ein Ablaufventil mit einem Ablaufauslaß, einer Einlaßöffnung, die mit dem Auslaßweg in Verbindung steht, und einem Regelelement, das auf eine Erhöhung des Servodrucksignals so anspricht, daß ein Strom aus dem Auslaßweg zum Ablaufauslaß verhindert wird, und eine Servodruckregelanordnung zum selektiven Erhöhen oder Verringern des Servodrucksignals.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Ablaufventil eine zweite Einlaßöffnung für die Verbindung mit einer Quelle unter Druck stehenden Treibstoffs für das Triebwerk auf, wobei das Regelelement des Ablaufventile so betätigbar ist, daß die zweite Einlaßöffnung abgesperrt wird, wenn der Strom zwischen der ersten Einlaßöffnung und dem Ab-

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laufauslaß verhindert ist.

In einem speziellen Ausführungsbeispiel weist die Regelanordnung für das Servodrucksignal ein erstes Pilotventil zum Beaufschlagen des Regelglieds des Absperrventils mit dem Servodruoksignal auf, wobei eine Hilfsventileinriohtung vorgesehen ist, die vom Regelglied des Absperrventils so betätigbar ist, daß das Regelglied dann mit dem Servodrucksignal beaufschlagbar ist, wenn das Absperrventil offen ist, derart, daß eine Betätigung des Pilotventils zum öffnen des Absperrventils ein Offenhalten des letzteren durch den Druck bewirkt, der durch die Hilfsventileinrichtung wirkt.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, in der schematisch ein Treibstoffregelsystem für ein Gasturbinentriebwerk gezeigt ist.

Ein Gasturbinentriebwerk 10 erhält Treibstoff von einer Pumpe 11 über eine Doeieranordnung 12 und eine bei 13 gezeigte Absperrventilanordnung. Die Dosleranordnung 12 sprioht auf die Position einer Triebwerksdrehzahlwahleinrichtung 14, auf die Triebwerksdrehzahl N, den Triebwerkskompressor-Einlaßdruek P1 und den Triebwerkskompressor-Pörderdruck P4 an.

Die Absperrventilanordnung 13 weist ein Absperrventil 15 mit einem Einlaßweg 16 auf, der mit der Dosieranordnung 12 über ein Druckbeaufsohlagungsventil 17 in Verbindung steht. Der Weg 16 steht ferner mit einer Zufuhrleitung 18 für einen reduzierten Leerlauf-Treibstoffstrom in Verbindung. Das Absperrventil 15 weist ferner einen Auslaßweg 19 auf, durch den Treibstoff zum Triebwerk 10 fließen kann. Außerdem weist das Ventil 15 ein Regelglied 20 auf, das auf eine Abnahme im Servodruck in einer Kammer 21 anspricht, um das Ventil 15 zu schließen und damit einen Strom zum Weg 19 zu verhindern.

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Der Servodruck in der Kammer 21 wird von einem Treibstoffzufuhrdruck am Auslaß der Pumpe 11 mittels einer Pilotventilanordnung abgeleitet, die zwei federgespannte Elektromagnetventile 22, 23 aufweist, wobei die Pedervorspannung dieser Ventile derart ist, daß sie in ihren entregten Zuständen geschlossen sind. Der Einlaß des Ventils 22 steht mit dem Auslaß der Pumpe 11 in Verbindung, und der Auslaß dieses Ventils steht mit.der Kammer 21 über einen Weg 24 und Durchflußdrosselstellen 25, 26 in Verbindung. Das Regelglied 20 des Absperrventils 15 weist ein Hilfsventil 28 zwischen dem Auslaß der Pumpe 11 und der Verbindung zwischen den Drosselstellen 25, 26 auf, wobei das Ventil 28 dann offen ist, wenn das Absperrventil 15 offen ist. Auf diese Weise bewirkt die Erregung des Ventils 22 zum Einströmenlassen von Treibstoffzufuhrdruck zur Kammer 21 und damit zum Öffnen des Absperrventils 15 auch eine Beaufschlagung der Kammer 21 mit dem Treibstoffzufuhrdruck durch das Ventil 28 und die Drosselstelle 26. Das Absperrventil 15 wird dadureh offengehalten, wenn das Ventil 22 anschließend geschlossen wird. Das Ventil 15 kann dadurch geschlossen werden, daß das Ventil 25 geöffnet wird, um den Druck in der Kammer 21 zu reduzieren. Das Schließen des Ventils 15 bewirkt auch ein Schließen des Hilfsventils 28, und das Ventil 15 wird damit selbst dann geschlossen gehalten, wenn das Ventil 23 anschließend entregt wird.

Ein Ablaßventil 30 weist ein Kolbenstellglied 31 auf, das auf den Druck im Weg 24 anspricht, wobei das Stellglied 31 gegen diesen Druck durch eine Feder 32 vorgespannt ist. Ein Plattenschließglied 33 ist am Stellglied 31 federgelagert, um mit einem Ablaufauslaß 34 selbstausriohtend zu sein. Ein Einlaß 35 steht mit dem Auslaßweg 19 vom Absperrventil 15 in Verbindung. Ein weiterer Einlaß 36 ist so angeordnet, daß er vom Kolbenstellglied 31 geschlossen wird, wenn dieser sich in einer Position befindet, um zu bewirken, daß das Schließglied 33 den Ablaufauslaß 34 verschließt. Ein Wandler 37 versorgt eine elektrische Regelschaltung 38 mit Sig-

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nalen, die den Zustand des Ventils 30 anzeigen. Die elektromagnetischen Ventile 22, 23 stehen außerdem unter der Steuerung des Schaltkreises 38.

Wenn ein Ausgangszustand angenommen wird, bei dem das Ventil 15 geschlossen worden ist, bewirkt der Niederdruck im Weg 24 ein Öffnen des Ablaßventils 30. Der Weg 24 steht damit mit dem Ablaßtank 27 durch die Drosselstelle 25 und das Ventil 30 in Verbindung. Der Auslaßweg 19 vom Ventil 15 steht ebenfalls mit dem Tank 27 durch das Ventil 30 in Verbindung. Der geschlossene Zustand des Ventils 15 und der offene Zustand des Ventils 30 werden damit aufrechterhalten, selbst wenn das Ventil 34 entregt worden ist.

Wenn das Triebwerk anzulassen ist, wird das Ventil 22 erregt, um eine Beaufschlagung des Wegs 24 mit dem Förderdruck von der Pumpe 11 zu ermöglichen. Beim Anlaufen kann die Pumpe 11 zunächst Luft und Treibstoffdampf liefern, wobei der Druck dieses Gemisches nicht ausreicht, um das Kolbenstellglied 31 des Ventils 30 gegen die Jeder 32 zu heben. Das Luft/Dampfgemisch geht dann durch die Drosselstelle 25 und den Einlaß 36 zum Ablaufauslaß 34. Der Druck in der Kammer 21 bleibt damit niedrig und reicht nicht aus, um das Ventil 15 zu öffnen. Der Auslaßweg 19 bleibt mit dem Ablauftank 27 in Verbindung. Wenn der Förderdruck der Pumpe 11 ausreichend hoch ist, um die Feder 32 zu überwinden, hebt sioh das Stellglied 31, um den Einlaß 36 und den Ablaufauslaß 34 zu verschließen. Der Druck im Weg 24 wird dann durch die Drosselsteilen 25, 26 der Kammer 21 wirksam, um das Ventil 15 zu Öffnen. Der Treibstoff kann dann von der Dosieranordnung 12 zum Triebweck 10 gelangen, zunächst durch die leitung 18, anschließend durch das Druokbeaufschlagungsventil 17. Wie vorstehend beschrieben, wird das Ventil 15 durch den Druck offengehalten, der zur Kammer 21 hin durch das Hilfsventil 28 und die Drosselstelle 26 wirkt, und das Ventil 22 kann entregt werden, wenn das Ventil 15 offen ist. Das Ablaufventil 30 kann damit wäh-

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rend des Anfahrens des Triebwerks als Ablaßventil wirken, um die .Anfangszufuhr von Luft und Dampf durch die Pumpe 11 entweichen zu lassen.

Wenn das Triebwerk abzuschalten ist, wird das Ventil 23 erregt, um das Ventil 15 zu schließen und das Ventil 30 zu öffnen, wobei das öffnen des Ventils 30 durch die Drosselstellen 25, 26 verzögert wird. Restheißgas unter Druck im Brennraum des Triebwerks 10 drückt dann Treibstoff zurück von den Triebwerksbrennern durch das Ventil 30 zum Ablauftank 27, wobei Treibstoff mindestens aus dem Teil des Wegs 19 zwischen dem Triebwerk 10 und dem Ventil 30 gedrückt wird. Nach Beendigung der Spülung kann Restheißgas weiter durch das Ventil 30 fließen, aber nicht in das Ventil 15 oder in die Ventile 22, 23 gelangen. Der Heißgasstrom kann damit keine Verunreinigung dieser Ventile durch verfestigte Treibstoffablagerungen und die Verbrennungsprodukte aus dem Triebwerk 10 bewirken.

Die Wirkung des Ventils 30 als Entweiehungsventil stellt sicher, daß die Pumpe 11 wirksam ist, um das System mit Treibstoff aufzuladen, selbst wenn eine Hilfspumpe 40 in einem Vorratsbehälter 41 ausfällt, aus dem Treibstoff für das System gepumpt wird.

Claims

Lucas Industries Limited

Great King Street

G-B-Birmingham 25. Februar 1980

Ansprüche

1 J Absperrventilanordnung für das !Treibstoffsystem eines G-as-Turbinentriebwerks, gekennzeichnet duroh ein Absperrventil mit einem Auslaßweg, durch den Treibstoff zum Triebwerk gelangt, und mit einem Regelglied, das in Erwiderung auf eine Erhöhung in einem Servodruoksignal in eine offene Position zum Ermöglichen eines Treibstoffstroms durch den Auslaßweg bewegbar ist, ein Ablaufventil mit einem Ablaufauslaß, einer Einlaßöffnung, die mit dem Auslaßweg in Verbindung steht, und einem Regelelement, das auf eine Erhöhung des Servodrucksignals so anspricht, daß ein Strom aus dem Auslaßweg zum Ablaufauslaß verhindert wird, und eine Servodruokregelanordnung zum selektiven Erhöhen oder Verringern des Servodrucksignals.
2. Anordnung naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Regelanordnung für den Servodruck ein erstes Pilotventil zum Beaufschlagen des Regelglieds des Absperrventils und des Regelelements des Ablaufventils mit dem Servodrucksignal und eine Hilfsventileinrichtung aufweist,

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die von dem Regelglied des Absperrventils so betätigbar ist, daß das Regelglied und das Regelelement dann mit dem Servodrucksignal beaufschlagbar sind, wenn das Absperrventil offen ist, derart, daß eine Betätigung des Pilotventils zum Öffnen des Absperrventils und des Ablaufventils ein Offenhalten dieser Ventile durch einen Druck bewirkt, der durch die Hilfsvent ileinrichtung wirkt.
3. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein zweites Pilotventil zum Entweichenlassen des Servodruoksignals.
4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Ablaufventil eine zweite Einlaßöffnung für die Verbindung mit einer Quelle unter Druck stehenden Treibstoffs für das Triebwerk aufweist, wobei das Regelelement des Ablaufventils so betätigbar ist, daß die zweite Einlaßöffnung abgesperrt wird, wenn der Strom zwischen der ersten Einlaßöffnung und dem Ablaufauslaß verhindert ist.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Servodrucksignal von der Treibstoffdruckquelle abgeleitet ist und daß eine Durohflußdrosseisteile vorgesehen ist, durch die der zweite Einlaß mit dem ersten Pilotventil in Verbindung steht.

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