DE60130656T2 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen einer kraftstoffversorgungsanlage mit einer absperrklappe, ein höchstdrehzahlschutz und ein bypasswegeventil - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum herstellen einer kraftstoffversorgungsanlage mit einer absperrklappe, ein höchstdrehzahlschutz und ein bypasswegeventil Download PDF

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Kevin D. Torrington GIBBONS
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/26Control of fuel supply
    • F02C9/38Control of fuel supply characterised by throttling and returning of fuel to sump

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft generell Brennstoffkontroll- oder Zuführsysteme für eine Maschine, insbesondere Verfahren und Vorrichtungen zum Leisten von Abschalten, Überdrehzahlschutz und Richtungskontrolle einer Bypassströmung in einem Brennstoffzuführsystem für eine Verbrennungsmaschine, beispielsweise eine Gasturbinenmaschine.
  • Technisches Gebiet
  • Es ist in dem Technikgebiet von Brennstoffzuführsystemen für Verbrennungsmaschinen, beispielsweise Flugzeuggasturbinentriebwerken, bekannt, eine Konstant-Verdrängerpumpe, beispielsweise eine Schaufelrad- oder Zahnradpumpe, zu verwenden, um Treibstoff mit Druck zu beaufschlagen, bevor er zugemessen und dann anschließend dem Triebwerk zugeführt wird. Die Konstantverdrängerpumpe ist typischerweise so bemessen, dass sie eine überschüssige Strömungskapazität bei sämtlichen möglichen Betriebsbedingungen sicherstellt. Die Abgabe der Pumpe wird einem Brennstoffzumessventil zugeführt, welches zusammen mit einem Bypass-Druckregelventil (PRV – pressure regulating valve) die Brennstoffströmungsrate zu dem Triebwerk zumisst.
  • Es ist häufig wünschenswert, bei Verbrennungsmaschinen, beispielsweise Gasturbinenmaschinen, eine Überdrehzahlgrenze zu haben, um das Risiko für Ausfälle, beispielsweise mechanische Überlastung und/oder übermäßige Betriebstemperaturen, zu reduzieren, zu denen es kommen kann, wenn eine Maschine ihre obere Betriebsdrehzahl überschreitet. Überdrehzahlzustände können bei einer Maschine wegen einer Anzahl von Gründen, beispielsweise einer plötzlichen unvorhersehbaren Verringerung der Triebwerkslast, einem Versagen des Zumessventils des Brennstoffzuführsystems der Maschine, oder einem falschen Signal einer zugehörigen elektronischen Triebwerkskontrolle (EEC – electronic engine control), welches das Zumessventil auf eine übermäßig hohe Strömungseinstellung moduliert, auftreten. Es ist bekannt, ein Überdrehzahlschutzsystem vorzusehen, welches eine Geschwindigkeit des Triebwerks, beispielsweise die Drehzahl der Leistungsturbine einer Gasturbinenmaschine, überwacht und bei dem Ermitteln eines Überdrehzahlzustands die Brennstoffströmung von dem Brennstoffzuführsystem zu dem Triebwerk verringert oder stoppt. Ein derartiges System, welches einen mechanischen Überdrehzahlregler zum Betätigen eins Ventils verwendet, ist in dem US Patent Nr. 5,927,064 beschrieben, welches Dryer et al. am 27. Juli 1999 erteilt wurde.
  • Außerdem ist es bekannt, wenn das Triebwerk ein kritisches Bauteil, beispielsweise ein Hauptgasturbinentriebwerk zum Antreiben eines Flugzeugs, ist, das Überdrehzahlschutzsystem auf korrekte Funktion zu überprüfen bzw. zu verifizieren. Bei einer typischen Gasturbinenmaschine mit einem Steuersystem mit einer digitalen elektronischen Steuerung voller Autorität (FADEC – full authority digital electronic control) und elektronischen Überdrehzahlschutz wird die korrekte Funktion des Überdrehzahlsystems beim Abschalten des Triebwerks überprüft. Bei Anwendungen, bei denen das Überdrehzahlsystem das Steuersystem in einen Abschaltmodus bringt und als das primäre Abschaltverfahren verwendet wird, wird eine Verifizierung der korrekten Funktion des Überdrehzahlsystems einfach bewerkstelligt, das Triebwerk abgeschalten wird. Falls jedoch das Überdrehzahlsystem nicht das primäre Verfahren zum Abschalten ist, benötigt diese Verifikation typischerweise eine zusätzlich Rückkopplungseinrichtung oder feedback device (z. B. einen Schalter).
  • Außerdem schreibt für Flugzeuge die FAA FAR 25.1141 vor, dass es ein Verfahren zum Anzeigen geben muss, wenn ein kraftunterstütztes Ventil offen ist, geschlossen ist oder sich zwischen der offenen und der geschlossenen Position bewegt. Häufig wird das durch ein elektronisches Rückkopplungssignal von einem Sensor, beispielsweise einem elektrischen Schalter, einem Näherungswandler (proximity transducer) oder LVDT bewerkstelligt, der dem Absperrventil der Brennstoffzumesseinheit (FMU – fuel metering unit) zugeordnet ist, wo solche Systeme für deren beabsichtigten Zweck vernünftig arbeiten, können das Hinzufügen des Sensors und der zugehörigen elektronischen Rückkopplung Kosten, Komplexität und Gewicht dem Brennstoffzuführsystem zugeben.
  • Von Brennstoffzuführsystemen wird auch typischerweise erwartet, dass sie einen Absperrzustand beibehalten, wenn die elektrische Stromversorgung komplett unterbrochen ist, d. h. Absperrverriegelung. Außerdem muss bei vielen Anwendungen ein erhöhter Druck von dem Brennstoffzuführsystem beibehalten werden, während das Brennstoffzuführsystem in dem Absperrzustand ist und das Triebwerk mitdreht („wind miling"), um Fernaktuatoren, wie sie an Gasturbinentriebwerken üblich sind, zu positionieren. Eine Absperrverriegelung und wind mill-Druckbeaufschlagung erfordern typischerweise relativ komplexe Absperrvorrichtungen (z. B: Verriegelungsdrehmomentmotoren oder Solenoide) und/oder zusätzliche Hardware (z. B. ein Sequenzventil), um den Absperrzustand zu verriegeln.
  • Es ist auch bekannt, dass Flugzeuggasturbinentriebwerksbrennstoffsysteme einen oder mehrere Wärmetauscher aufweisen, die Wärme von verschiedenen Flugzeugen- und/oder Triebwerkskomponenten, beispielsweise dem Triebwerksölsystem, auf den Brennstoff dem Verbrennen des Brennstoffs dem Triebwerk zu übertragen. Bei manchen Systemen erfordert ein korrektes Wärmemanagement, dass eine Bypassströmung von der Brennstoffzumesseinheit unter bestimmten Flugzeug- und/oder Triebwerksbedingungen auf einem Weg, beispielsweise durch einen Wärmetauscher geleitet wird, und unter anderen Flugzeug- und/oder Triebwerksbedingungen über einen anderen Weg, beispielsweise einen anderen Wärmetauscher geleitet wird. Manche Systeme erfüllen dieses Erfordernis, indem sie ein separates Bypassrichtungssteuerventil strömungsabwärts des Brennstoffzumesssystems vorsehen, welches in Reaktion auf einen Druckanstieg der Ausgabe einer Zusatzpumpe (boost pump) für das Brennstoffzuführsystem, die in etwa eine Funktion der Triebwerksdrehzahl ist, die Bypassströmung auf einen Weg oder den anderen Weg lenken.
  • Beschreibung der Erfindung
  • Es ist ein Hauptziel der Erfindung, neue und verbesserte Vorrichtungen und Verfahren zum Leisten von Abschalten, Überdrehzahlschutz und/oder Bypassströmungsrichtungssteuerung in einem Brennstoffversorgungssystem bereitzustellen, welche eine gewünschte Brennstoffströmung zu einem Triebwerk liefern.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren beschrieben zum Bereitstellen eines angeordneten Abschaltmodus, eines Überdrehzahlabsperrmodus und eines Überdrehzahl-Absperrtestmodus in einem Brennstoffzuführsystem zum Bereitstellen einer gewünschten Brennstoffströmung zu einem Triebwerk. Das Brennstoffzuführsystem weist ein Zumessventil und ein Absperrventil auf, wobei das Zumessventil einen Absperrzustand, in dem das Zumessventil Brennstoffströmung zu dem Triebwerk in Reaktion auf einen Schließdruck in einer Regeldruckkammer des Zumessventils blockiert, und einen Zumeseszustand hat, in dem das Ventil dem Triebwerk Reaktion auf eine Regeldruck in der Regeldruckkammer eine zugemessene Brennstoffströmung liefert. Das Absperrventil hat einen offenen Zustand, in dem das Absperrventil eine Brennstoffströmung zu dem Triebwerk von dem Zumessventil erlaubt, und einen geschlossenen Zustand, in dem das Absperrventil Strömung zu dem Triebwerk von dem Zumessventil blockiert. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
    In Reaktion auf ein Überdrehzahlsignal von dem System zum initiieren des Überdrehzahlabsperrmodus, Verbringen des Absperrventils in seinen geschlossenen Zustand und Lenken des Schließdrucks zu der Regeldruckkammer, wobei dabei auch versucht wird, den Regeldruck der Regeldruckkammer bereitzustellen, wobei der Schließdruck größer als der Regeldruck ist;
    in Reaktion auf ein angeordnetes Abschaltsignal von dem System zum Initiieren des angeordneten Abschaltmodus, Betätigen des Absperrventils in seinen geschlossenen Zustand und dabei Bereitstellen des Regeldrucks zu der Regeldruckkammer; und
    in Reaktion auf den Abfall einer Drehzahl des Triebwerks unter eine ausgewählte Unterleerlaufdrehzahl nach dem Initiieren des angeordneten Ab schaltmodus, Übermitteln eines Überdrehzahlsignals von dem System und Überprüfen des Zustands des Zumessventils, um zu bestimmen, ob das Zumessventil in dem Regelzustand oder in dem Absperrzustand ist und dabei versuchen, der Regeldruckkammer Regeldruck bereitzustellen.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Ventilsatz beschrieben zur Verwendung in einem Brennstoffzuführsystem zum Bereitstellen einer gewünschten Brennstoffströmung an ein Triebwerk. Das Brennstoffzuführsystem weist ein Zumessventil mit einem Zumesszustand, in dem das Zumessventil dem Triebwerk in Reaktion auf einen Druckunterschied zwischen einer Referenzdruckkammer und einer Regeldruckkammer des Ventils eine zugemessene Brennstoffströmung bereitstellt, und einen Absperrzustand auf, in dem das Zumessventil Brennstoffströmung zu dem Triebwerk in Reaktion eine Druckdifferenz zwischen der Referenzdruckkammer und der Regeldruckkammer blockiert. Der Ventilsatz weist eine Brennstoffeinlassöffnung zum Aufnehmen einer zugemessenen Brennstoffströmung von dem Brennstoffzumessventil, eine Brennstoffauslassöffnung zum selektiven Aufnehmen der zugemessenen Brennstoffströmung von der Brennstoffeinlassöffnung zum Lenken der zugemessenen Brennstoffströmung zu dem Triebwerk, eine Betätigungsdruckeinlassöffnung, die selektiv mit einem Ablass zum Transferieren einer Betätigungsbrennstoffströmung zu dem Ablass verbunden ist, eine Referenzdruckeinlassöffnung zum Aufnehmen von Brennstoffströmung bei einem Referenzdruck, eine Referenzdruckauslassöffnung zum selektiven Aufnehmen der Brennstoffströmung bei dem Referenzdruck von der Referenzdruckeinlassöffnung zum Transferieren der Brennstoffströmung zu der Regeldruckkammer des Brennstoffzumessventils, eine Überdrehzahlbetätigungsöffnung und eine Absperrbetätigungsöffnung auf. Der Ventilsatz hat einen Überdrehzahlzustand in Reaktion darauf, dass die Überdrehzahlbetätigungsöffnung in Fluidverbindung mit einem Ablass gebracht ist, einen Absperrzustand in Reaktion darauf, dass die Absperrbetätigungsöffnung in Fluidverbindung mit einem Ablass gebracht ist und eine Strömung von der Überdrehzahlbetätigungsöffnung zu dem Ablass unterbunden ist, und einen Normalbetriebszustand in Reaktion darauf, dass eine Strömung sowohl von der Überdrehzahl- als auch der Absperrablassöffnung zu dem Ablass blockiert ist, auf. Wenn der Ventilsatz in dem Überdrehzahlzustand ist, die Druckeinlassöffnung mit der Referenzdruckauslassöffnung verbunden, um Brennstoffströmung bei dem Referenzdruck von der Referenzdruckeinlassöffnung zu der Regeldruckkammer des Brennstoffzumessventils zu lenken, wobei die Betätigungsdruckeinlassöffnung offen ist, um eine Brennstoffströmung aufzunehmen und eine Strömung von der Brennstoffeinlassöffnung zu der Brennstoffauslassöffnung blockiert ist, um die zugemessene Brennstoffströmung zu dem Triebwerk abzusperren. Wenn der Ventilsatz in dem Absperrzustand ist, ist die Betätigungsdruckeinlassöffnung offen, um eine Brennstoffströmung aufzunehmen, wobei Brennstoffströmung von der Referenzdruckeinlassöffnung zu der Referenzdruckauslassöffnung blockiert ist und eine Brennstoffströmung von der Brennstoffeinlassöffnung zu der Brennstoffauslassöffnung blockiert ist, um die zugemessene Brennstoffströmung zu dem Triebwerk abzusperren. Wenn der Ventilsatz in dem Normalbetriebszustand ist, ist die Brennstoffeinlassöffnung mit der Brennstoffauslassöffnung verbunden, um die zugemessene Brennstoffströmung von der Brennstoffeinlassöffnung zu dem Triebwerk zu lenken, wobei die Brennstoffströmung von der Referenzdruckeinlassöffnung zu der Referenzdruckauslassöffnung blockiert ist und Betätigungsdruckeinlassöffnung geschlossen ist.
  • Gemäß einem Aspekt weist der Ventilsatz ferner eine erste Ventilspule, die in dem Ventilsatz positioniert ist, um Brennstoffströmung von der Brennstoffeinlassöffnung zu der Brennstoffauslassöffnung zu blockieren, wenn der Ventilsatz in dem Überdrehzahlzustand ist und wenn der Ventilsatz in dem Absperrzustand ist, und eine zweite Ventilspule auf, die in dem Ventilsatz positioniert ist, um eine Brennstoffströmung durch die Betätigungsdruckeinlassöffnung zu blockieren, wenn der Ventilsatz in dem Normalbetriebszustand ist.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal sind die erste und die zweite Ventilspule in dem Ventilsatz positioniert, um die Referenzdruckeinlassöffnung und die Referenzdruckauslassöffnung zu verbinden, wenn der Ventilsatz in dem Überdrehzahlzustand ist, wobei die erste Ventilspule in dem Ventilsatz positioniert ist, um Brennstoffströmung von der Referenzdruckeinlassöffnung zu der Referenzdruckauslassöffnung zu blockieren, wenn der Ventilsatz in dem Normalbetriebszustand ist, und die zweite Ventilspule ist in dem Ventilsatz positioniert, Brennstoffströmung von der Referenzdruckeinlassöffnung zu der Referenz druckauslassöffnung zu blockieren, wenn der Ventilsatz in dem Absperrzustand ist und wenn der Ventilsatz in dem Normalbetriebszustand ist.
  • Andere Ziele, Aspekte und Vorteile werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich, wenn man sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen nimmt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine schematische Darstellung einer Brennstoffzumesseinheit in einem Normalbetriebszustand zur Verwendung in einem Brennstoffzuführsystem, welches die Erfindung beinhaltet;
  • 2 ist eine vergrößerte Teilansicht der Brennstoffzumesseinheit der 1, die einen Überdrehzahlbetriebsmodus zeigt;
  • 3 ist eine Ansicht ähnlich zur 2, zeigt jedoch einen Abschaltbetriebsmodus;
  • 4 ist eine Ansicht ähnlich zu den 2 und 3, zeigt jedoch einen Überdrehzahl-Test-Betriebsmodus; und
  • 5 ist eine schematische Ansicht, die eine Modifikation an der Brennstoffzumesseinheit von 1 zeigt und ein Bypassrichtungsströmungskontrollventil beinhaltet.
  • Beste Art zum Ausführen der Erfindung
  • Beispielhafte Ausführungsformen von Vorrichtungen und Verfahren zum Leisten von Sperren, Überdrehzahlschutz und Richtungskontrolle einer Bypassströmung gemäß der Erfindung sind hier beschrieben und in den Zeichnungen gezeigt in Verbindung mit einem Brennstoffzuführsystem 10, welches eine Brennstoffzumesseinheit 12 aufweist, um eine gewünschte Brennstoffströmungsrate einer Gasturbinenmaschine (nicht gezeigt) basierend auf Steuersignalen von einer EEC, beispielsweise einer FADEC (nicht gezeigt), bereitzustellen. Man sollte jedoch verstehen, dass die Verfahren und Vorrichtungen bei anderen Anwendungen nützlich sein können es nicht beabsichtigt ist, die Verwendung auf ein Gasturbinentriebwerk oder irgendeine spezielle Form von Brennstoffzuführsystem zu beschränken, außer in dem Umfang, wie das ausdrücklich in den abhängigen Ansprüchen gegeben ist.
  • Es wird auf die 1 Bezug genommen. Die Brennstoffzumesseinheit 12 weist eine Gehäuseanordnung, die schematisch bei 14 gezeigt ist, eine Hauptbrennstoffeinlassöffnung 16, eine Zumessbrennstoffauslassöffnung 18, ein Zumessventil 20, welches eine Brennstoffströmung von der Brennstoffeinlassöffnung 16 zu der Brennstoffauslassöffnung 18 zumisst, ein Minimaldruck/Absperrventil (MPSOV – minimum Pressure/shutoff valve) 22, welches sicherstellt, dass es einen minimalen Betriebsdruck in der Brennstoffzumesseinheit 12 gibt, bevor eine Brennstoffströmung zu dem Triebwerk zugelassen ist, und die Brennstoffströmung zu dem Triebwerk unter bestimmten Betriebsmoden absperrt, ein Regeldruckventil 24, welches Brennstoff bei einem Regeldruckzumessventil 20 bereitstellt, um die Position des Zumessventils in Reaktion auf die Steuersignale von der EEC zu steuern, ein Druckregelventil (PRV – pressure regulating valve) 26, welches den Druckabfall über das Zumessventil 20 regelt, einen Servodruckregulator, dem Zumessventil 20 anderen Bauteilen der FMU 12 einen geregelten Druck (PR – regulated pressure) bereitstellt, ein Grobfiltersieb 30, welches Verunreinigungen der Brennstoffströmung zu einer Passage oder Leitung 32, welche Strömung zu dem Zumessventil 20 und dem PRV 26 lenkt, herausfiltert, und ein Feinfiltersieb 34, welches Verunreinigungen aus einer Brennstoffströmung zu einer Passage oder Leitung 36, welche eine Brennstoffströmung zu externen Triebwerksaktuatoren (nicht gezeigt), dem Servodruckregulator 28 und anderen Bauteilen der FMU 12 lenkt, herausfiltert.
  • Der Hauptbrennstoffeinlass 16 nimmt eine Hochdruckbrennstoffströmung von einer Hochdruckbrennstoffversorgung, beispielsweise einer Verdrängerdruckpumpe 40 auf, der druckbeaufschlagter Brennstoff von einer Brennstoffversorgung (nicht gezeigt) über eine Zuführ/Zusatzpumpe 42 zugeführt wird. Die Verdrängerdruckpumpe 40 ist von dem Triebwerk angetrieben, so dass die Menge an von der Pumpe 40 gelieferten Stoff eine Funktion der Maschinendrehzahl ist. Ein Hauptteil der Brennstoffströmung von der Pumpe wird dem Zumessventil 20 und dem PRV 26 durch die Passage 32 nach dem Passieren des Druckfiltersiebs 30 zugeführt. Ein Teil der Brennstoffströmung von der Pumpe 40 gelangt durch das Feinfiltersieb 34 zu der Passage 36. Die Brennstoffströmung der Passage 36 hat einen Feinfilterdruck PF (fine filtered pressure) der geringfügig niedriger als der Druck P1 des Brennstoffs in der Passage 32 und höher als der geregelte Druck PR ist, der durch den Servodruckregulator 28 bereitgestellt wird.
  • Das Zumessventil 20 hat einen Zumesszustand, in dem das Zumessventil die Brennstoffströmung zu dem Triebwerk zumisst, und einen Absperrzustand oder geschlossenen Zustand, in dem das Zumessventil die Brennstoffströmung zu dem Triebwerk von der Brennstoffeinlassöffnung 16 zu der Brennstoffauslassöffnung 18 blockiert. Das Zumessventil 20 weist eine Zumessventilspule 44 auf, welche sich zwischen einer in der 1 gezeigten Zumessposition und einer in 2 und 4 gezeigten Absperrposition oder geschlossenen Position bewegt, der die Ventilspule die Brennstoffströmung zu dem Triebwerk von der Brennstoffeinlassöffnung 16 zu der Brennstoffauslassöffnung 18 blockiert. In dem Zumesszustand bewegt sich die Zumessventilspule 44 zu der Zumessposition und verlagert sich in der Zumessventilbohrung 46, um die Fläche des Zumessventilfensters 48 zu verändern und so die Brennstoffströmungsrate zu dem Triebwerk während eines Normalbetriebsmodus zu kontrollieren. Insbesondere ist die Zumessbrennstoffströmungsrate von dem Zumessventil 20 proportional zu der Fläche des Zumessventilfensters 48 multipliziert mit der Quadratwurzel des Produkts der Druckdifferenz (P1-P2) über das Zumessventilfenster 48 und das spezifische Gewicht des Brennstoffs. Die Position der Spule 44 wird durch Druckdifferenz zwischen dem geregelten Druck PR, der einer Kammer 50 für geregelten Druck des Ventils 20 zugeführt wird und einem Regeldruck PM (modulated pressure) bestimmt, der einer Regeldruckkammer 52 an einem entgegengesetzten Ende der Ventilspule 44 durch das Regeldruckventil 24 in Reaktion auf Steuersignale von der EEC geführt wird. Die EEC bestimmt die geeignete Position für die Spule 44 basierend auf der gewünschten Triebwerksdrehzahl, und die Position der Spule wird durch einen Sensor 54 bereitgestellt, der als A LVDt gezeigt wird, der von der EEC überwacht wird. Die EEC kann die Spule 44 in die Sperrposition und geschlossene Position bewegen, indem sie einen Befehl an das Regeldruckventil 24 gibt, den Regeldruck PM gleich dem geregelten Druck PR einzustellen.
  • Das DRV 26 erfasst die Druckdifferenz (P1P2) über das Zumessventil 20 und bewirkt eine Bypassströmung eines Teils der Brennstoffströmung von der Passage 32 über Passagen 56 und 58, um die Druckdifferenz über das Zumessventil 20 gewünschten Einstellpunkt zu halten. Die Bypassströmung von der Passage 56 wird zurück zur Einlassseite der Pumpe 40 über ein Bypasssystem 60 gelenkt. Vorzugsweise wird die Bypassströmung zurück zu einem Zwischenstufeneinlass 59 der Pumpe 40 gelenkt, der einen Ablassdruck PD (drain pressure) hat und es wird ein gemeinsamer Ablass 61 bereitgestellt und mit einem Niederdruckpunkt in dem Brennstoffsystem, beispielsweise dem Zwischenstufeneinlass 59 der Pumpe 40 verbunden. Der Einfachheit halber werden die Ablasspassagen oder Ablassöffnungen, die mit dem gemeinsamen Ablass 61 verbunden sind, einfach hier als „der Ablass 61" bezeichnet und es wird davon ausgegangen, dass sie ein Druckniveau gleich dem Ablassdruck PD haben.
  • Bei der gezeigten Ausführungsform ist das Regeldruckventil 24 in der Form eines Ventils vom Doppeldüsenflappventil (double nozzle flapper type valve) vorgesehen, welches eine Brennstoffströmung bei dem Regeldruck PM zu der Regeldruckkammer 52 des Zumessventils 20 über einen Auslass 62 bereitstellt, in dem die Relativposition einer Klappe zwischen einem Auslass 64, der Brennstoff bei dem geregelten Druck PR aufnimmt, und einem Auslass 66 an dem Ablass 61 und Druck PD in Reaktion auf die Steuersignale von der EEC bereitstellt. Das Zumessventil 20 ist in der Form eines Ventils vom half area servo Typ vorgesehen.
  • Weil es viele geeignete Formen für die Bauteile und Merkmale 16 bis 54 gibt, welche den Normalbetriebsmodus der vorangehend beschriebenen FMU 12 zufriedenstellend ausführen können, und die speziellen Details dieser Bauteile und Merkmale in hohem Maße von einer jeden speziellen Anwendung, in der die FMU 12 verwendet wird, abhängig sein werden, werden mit der Ausnahme wie nachfolgend ausgeführt weitere Details dieser Bauteile und Merkmale nicht angegeben.
  • Nachdem die Bauteile und Merkmale beschrieben wurden, die unter Normalbetriebsbedingungen oder Normalarbeitsbedingungen von der FMU 12 verwendet werden, wird nun eine Beschreibung der Merkmale und Bauteile gegeben, welche das Absperren, dem Überdrehzahlschutz und die Richtungssteuerung einer Bypassströmung gemäß der Erfindung leisten.
  • Diesbezüglich weist die FMU 12 ein Absperrbetätigungsventil 70 auf, welches mit dem MPSOV 22 kooperiert, um einen Ventilsatz zu bilden, der durch die unterbrochene Linie bei 72 gezeigt ist, der Absperren, Überdrehzahlschutz von Sperr/Überdrehzahlschutz-Verifikation für die FMU 12 leistet und dabei eine ausreichende Betätigungsdruckströmung beibehält, die adäquat ist, eine Druckbeaufschlagung der externen Triebwerksaktuatoren während Windmühlendrehens des Triebwerks beizubehalten.
  • Wie man am besten in der 2 erkennt, weist das MPSOV 22 eine Brennstoffeinlassöffnung 74 zum Aufnehmen der zugemessenen Brennstoffströmung von dem Zumessventil 20, eine Brennstoffauslassöffnung 76 zum selektiven Aufnehmen der zugemessenen Brennstoffströmung von der Brennstoffeinlassöffnung 74 zum Transferieren der zugemessenen Brennstoffströmung zu dem Triebwerk, eine Betätigungsdrucköffnung 78 zum selektiven Aufnehmen von Brennstoff bei einem Betätigungsdruck, eine Referenzdruckeinlassöffnung 82 zum Aufnehmen von Brennstoffströmung bei dem Referenzdruck PR, eine Referenzdruckauslassöffnung 84 zum selektiven Aufnehmen der Brennstoffströmung bei dem Referenzdruck PR von der Referenzdruckeinlassöffnung 82 und eine Absperrventilspule 86 auf, die zwischen einer in der 1 gezeigten offenen Position und einer in den 2 bis 4 gezeigten geschlossenen Position in Reaktion auf eine Druckdifferenz zwischen der Betätigungsöffnung 78 und der Brennstoffeinlassöffnung 74 bewegbar ist. Eine geeignete Feder 88, beispielsweise eine Schraubendruckfeder ist vorgehen, um die Ventilspule 86 in Richtung auf die geschlossene Position vorzuspannen und sicherzustellen, dass die zugemessene Brennstoffströmung einen ausreichenden Minimaldruck hat. Geeignete Dichtungen, beispielsweise O-Ringe 90, sind in der MPSOV 22 vorgesehen, um eine unerwünschte Leckage zu verhindern. Die Ventilspule 86 weist einen Ringkanal 92 auf, der die Referenzdruckeinlassöffnung 82 und die Referenzdruckauslassöffnung 84 miteinander verbindet, wenn die Ventilspule 86 in der geschlossenen Position ist. In diesem Zusammenhang sollte man erkennen, dass die relative Beabstandung der Öffnungen 76, 82 und 84, des Kanals 92 und des Endes 94 der Ventilspule 86 derart sind, dass die Ventilspule 86 die Brennstoffauslassöffnung 76 blockiert, wenn die Referenzdruckeinlassöffnung 82 und die Referenzdruckauslassöffnung 84 verbunden sind.
  • Das Absperrbetätigungsventil 70 weist eine Betätigungsdruckeinlassöffnung 100, um eine Brennstoffströmung bei dem Betätigungsdruck aufzunehmen, eine Betätigungsdruckauslassöffnung 102, die mit der Betätigungsdrucköffnung 78 des MPSOV 22 verbunden ist, um die Brennstoffströmung von der Einlassöffnung 100 damit zu verbinden, eine Referenzdruckeinlassöffnung 104, die mit der Referenzdruckauslassöffnung 84 verbunden ist, um die Brennstoffströmung bei dem Referenzdruck PR von dort aufzunehmen, eine Referenzdruckauslassöffnung 106, die mit der Regeldruckkammer 52 verbunden ist, um die Brennstoffströmung bei dem Referenzdruck PR dorthin zu führen, eine Überdrehzahlbetätigungsöffnung 108, eine Absperrbetätigungsöffnung 110 und eine Absperrbetätigungsspule 112, die in einer Ventilbohrung 114 zwischen einer ersten in der 1 gezeigten Position einer zweiten in der 3 gezeigten Position und einer dritten in der 2 gezeigten Position in Reaktion auf eine Druckdifferenz zwischen der Betätigungsdruckeinlassöffnung 100 und der Überdrehzahlbetätigungsöffnung 108 bewegbar ist, auf. Eine geeignete Feder 116, beispielsweise eine Schraubendruckfeder, ist vorgesehen, um die Ventilspule 112 in Richtung auf die erste Position vorzuspannen, und ein geeigneter O-Ring 118 ist vorgesehen, um eine unerwünschte Leckage durch die Betätigungsdruckeinlassöffnung 100 zu verhindern, wenn die Ventilspule 112 in der ersten Position ist. Wie man in der 1 erkennt, ist dann wenn die Absperrbetätigungsventilspule 112 in der ersten Position ist, Brennstoffströmung zwischen der Betätigungsdruckeinlassöffnung 100 und der Betätigungsdruckauslassöffnung 102 und zwischen der Referenzdruckeinlassöffnung 104 und der Referenzdruckauslassöffnung 106 blockiert und in Überdrehzahlbetätigungsöffnung 108 und die Absperrbetätigungsöffnung 110 sind in Fluidverbindung. Wie man in der 3 erkennt, ist, wenn die Absperrbetätigungsventilspule 112 in der zweiten Position ist, Brennstoffströmung zwischen der Referenzdruckeinlassöffnung 104 und der Referenzdruckauslassöffnung 106 blockiert, Brennstoffströmung von der Überdrehzahlbetätigungsöffnung 108 zu der Absperrbetätigungsöffnung 110 ist geregelt und die Betätigungseinlassöffnung 100 ist in Fluidverbindung mit der Betätigungsdruckauslassöffnung 102, um die Brennstoffströmung bei dem Betätigungsdruck dort hin zu transferieren. Wie man in der 2 erkennt, ist, wenn die Ventilspule 112 in der dritten Position ist, die Referenzdruckeinlassöffnung 102 in Fluidverbindung mit der Referenzdruckauslassöffnung 106, um eine Brennstoffströmung dort hin zu transferieren. Die Betätigungsdruckeinlassöffnung 100 ist in Fluidverbindung mit der Betätigungsdruckauslassöffnung 102, um Brennstoffströmung dort hin zu transferieren und eine Strömung zwischen der Überdrehzahlbetätigungsöffnung 110 und der Absperrbetätigungsöffnung 108 ist blockiert.
  • Die FMU 12 weist ferner ein Überdrehzahlsolenoidventil 120 mit einem offenen Zustand, in dem die Überdrehzahlbetätigungsöffnung 108 mit dem Ablass 61 verbunden ist, um Brennstoffströmung dort hin zu transferieren, und einem geschlossenen Zustand auf, in dem Brennstoffströmung von der Überdrehzahlbetätigungsöffnung 108 durch den Ablass 61 blockiert ist. Ein Absperrsolenoidventil 122 ist auch vorgesehen und hat einen offenen Zustand, in dem Absperrbetätigungsöffnung 110 mit dem Ablass 61 verbunden ist, um eine Brennstoffströmung dort hin zu transferieren, und einen geschlossenen Zustand, in dem Brennstoffströmung von der Absperrbetätigungsöffnung 110 durch den Ablass 61 blockiert ist. Beide Solenoidventile 120 und 122 sind mit dem EEC verbunden und bewegen sich aus deren offenen Zustand und deren geschlossenen Zustand in Reaktion auf Signale von der EEC.
  • Vorzugsweise sind beide Solenoidventile 120 und 122 in Richtung auf deren geschlossene Position oder deren geschlossenen Zustand vorgespannt, so dass die Ventile in deren geschlossener Position bleiben, wenn der Strom abgeschaltet ist, und sich in ihre offene Position und ihren offenen Zustand bewegen, wenn sie von der EEC energiebeaufschlagt werden. Weil es viele geeignete Formen von Solenoidventilen gibt, die präzisen Details derartiger Solenoidventile 120 und 122 im hohen Maße von den Bedürfnissen der speziellen Anwendung abhängig sind, werden weitere Details dieser Bauteile aus Gründen der Kürze nicht dargestellt.
  • Eine Passage 124 verbindet die Absperrbetätigungsöffnung 108 mit der Passage 36, um Brennstoffströmung bei dem fein gefilterten Druck PF von der Passage 36 strömungsabwärts des Feinsiebfilters 34 aufzunehmen. Das erlaubt die Druckbeaufschlagung der Überdrehzahlbetätigungsöffnung 108 mit dem fein gefilterten Druck PF unter bestimmten Bedingungen. Die Passage 124 weist eine Absperr/Überdrehzahl-Delta-Druck-P Drossel 126 auf, die einen Druckabfall erzeugt, der eine Verringerung des Drucks bei der Überdrehzahlbetätigungsöffnung 108 auf ein Niveau unter dem Feinfilterdruck PF unter bestimmten Bedingungen erlaubt.
  • Eine MPSOV Dämpfungsdrossel 128 ist zwischen dem Ablass 161 und der Betätigungs- und Betätigungsdruckauslassöffnung 78 und 102 vorgesehen. Wie nachfolgend detaillierter erläutert werden wird, erlaubt es die Drossel 128, den Druck an der Betätigungsdrucköffnung 78 auf den Ablassdruck PD zu verringern, wenn es keine Strömung durch die Drossel 128 gibt, und auf einen Druck zu erhöhen, der größer ist als der Ablassdruck PD, wenn es eine Strömung durch die Drossel 128 gibt.
  • Der Ventilsatz 72 hat einen Normalbetriebs- oder Normallaufzustand, der in der 1 gezeigt ist, einen Überdrehzahlzustand, der in der 2 gezeigt ist, und einen Absperrzustand, der in der 3 gezeigt ist. In dem Normalbetriebszustand ist die Strömung sowohl von der Überdrehzahlbetätigungsöffnung 108 als auch der Absperrbetätigungsöffnung 110 zu dem Ablass 61 durch das entsprechende Solenoidventil 120 und 122, wie man in der 1 sieht, blockiert. Ventilsatz 72 nimmt den Überdrehzahlzustand in Reaktion darauf an, dass die Überdrehzahlablassöffnung 108 in Fluidverbindung mit dem Ablass 61 gebracht wird, indem das Solenoidventil 120 sich dem in 2 gezeigten offenen Zustand bewegt. Der Ventilsatz 72 nimmt den Absperrzustand in Reaktion darauf ein, dass die Absperrbetätigungsöffnung 110 in Fluidverbindung mit dem Ablass gebracht wird, indem das Ventil 122 sich in dem offenen Zustand bewegt, während eine Strömung von der Überdrehzahlbetätigungsöffnung 108 zu dem Ablass 61 in dem Zustand durch das Solenoidventil 120 blockiert ist.
  • Die FMU 12 hat zusammen mit dem Ventilsatz 72 einen Normalbetriebs- oder Normallaufmodus, der in der 1 gezeigt ist, einen Überdrehzahlmodus, der in der 2 gezeigt ist, einen Absperrmodus, der in der 3 gezeigt ist, und einen Absperr-/Überdrehzahlverifikations-Testmodus, der in der 4 gezeigt ist. Der generelle Betrieb der FMU 12 in dem Normalbetriebs- oder Normallaufmodus wurde bereits beschrieben. In dem Normalbetriebsmodus befindet sich der Ventilsatz 72 in dem Normalbetriebszustand, wobei sowohl das Überdrehzahlsolenoidventil 120 als auch das Absperrsolenoidventil 122 ein Fließen zu dem Ablass von der Überdrehzahlbetätigungsöffnung 108 bzw. der Absperrbetätigungsöffnung 110 blockieren. Weil es keine Strömung von den Öffnungen 108 und 110 gibt, ist der Brennstoffdruck an den Öffnungen 108 und 110 mindestens nominell gleich dem Feinfilterdruck PF, was in Verbindung der Feder 116 ausreichend ist, die Ventilspule 112 in der geschlossenen Position in dem Druck an der Betätigungsdruckeinlassöffnung 100 zu halten, der im Wesentlichen gleich P2 ist. Somit blockiert die Ventilspule 112 die Strömung durch die Betätigungsdruckeinlassöffnung 100 zu der Betätigungsdruckauslassöffnung 102 und der Betätigungsöffnung 78 des MPSOV 22. Das schafft einen Brennstoffdruck an der Betätigungsöffnung 78, der gleich dem Ablassdruck PD ist, das es der Ventilspule 86 erlaubt, nach rechts in ihre offene Position gegen die Vorspannkraft der Feder 88 verlagert zu werden so Brennstoffeinlassöffnung 74 und die Brennstoffauslassöffnung 76 verbindet, so dass die zugemessene Fluidströmung von dem Zumessventil 22 zu dem Triebwerk strömen kann. Man sollte erkennen, dass, wenn der Ventilsatz 72 in den Normalbetriebszustand der Ventilspule 86 in der offenen Position und der Ventilspule 112 in der ersten Position ist, eine Strömung von der Referenzdruckeinlassöffnung 82 zu der Betätigungsauslassöffnung 116 durch die Ventilspulen 86 und 112 blockiert ist. Das führt zu einem Brennstoffdruck, der gleich ist zu dem Regelbrennstoffdruck PM der Referenzdruckauslassöffnung 106 und in der Regeldruckkammer 52 erlaubt so der EEC, die Position der Zumessventilspule 44 durch das Regeldruckventil 24 zu positionieren, um die Brennstoffströmung zu dem Triebwerk zuzumessen.
  • Um in den Überdrehzahlabsperrmodus zu gelangen, sendet die EEC ein Überdrehzahlsignal an das Überdrehzahlsolenoidventil und energiebeaufschlagt so das Ventil 120 und bewegt das Ventil 120 zu der offenen Position, um die Überdrehzahlbetätigungsöffnung 108 mit dem Ablass 61 zu verbinden. Die sich ergebende Strömung durch die Passage 124 erzeugt einen Druckabfall über die Absperr-/Überdrehzahl-P-Drossel 126, der den Druck an der Überdrehzahlbetätigungsöffnung 108 auf ein Niveau verringert, welches niedriger ist als der Feinfilterdruck PF, und es so erlaubt, dass der Druck an der Betätigungseinlassöffnung 100 die Ventilspule 112 zu der in 2 gezeigten dritten Position verlagert. Das erlaubt ein Strömen durch die Betätigungsdruckeinlassöffnung 100 zu der Betätigungsöffnung 78 und dem Ablass 61 über die Betätigungsdruckauslassöffnung 102. Eine Brennstoffströmung von der Betätigungsdruckeinlassöffnung 100 durch die MPSOV Dämpfungsdrossel 128 ist ausreichend, um an der Betätigungsöffnung 78 einen Rückdruck aufrecht zu erhalten, der die Ventilspule 86 in die geschlossene Position gegen den Druck P2 an der Brennstoffeinlassöffnung 74 verlagert, und so die zugemessene Brennstoffströmung von der Brennstoffeinlassöffnung 74 zu der Brennstoffauslassöffnung 76 blockiert, um die zugemessene Brennstoffströmung zu dem Triebwerk abzusperren. Wenn die Ventilspule 86 in der geschlossenen Position ist und die Ventilspule 112 in der dritten Position ist, ist die Referenzdruckeinlassöffnung 82 mit der Referenzdruckauslassöffnung 102 über die Referenzdruckauslassöffnung 84 und die Referenzdruckeinlassöffnung 104 verbunden. Das erlaubt es dem Ventilsatz 72, in dem Überdrehzahlzustand eine Brennstoffströmung bei dem Referenzdruck PR zu der Regeldruckkammer 52 des Brennstoffzumessventils 20 zu lenken und so die Zumessventilspule 44 in die geschlossene Position zu zwingen. In diesem Zusammenhang sollte man erkennen, dass die Brennstoffströmung bei dem Referenzdruck PR die Brennstoffströmung von dem Regeldruckventil 24 überwindet, weil der Referenzdruck PR immer größer oder gleich Regeldruck PM ist. Damit ist das Zumessventil 20 in seinem geschlossenen Zustand unabhängig dem Steuersignal zu dem Regeldruckventil 24 von der EEC möglicherweise weiterhin Steuersignale basierend auf der Brennstoffvorgabe für das Triebwerk sendet. Zusätzlich zum Verlagern des MPSOV 22 in den geschlossenen Zustand bildet die Betätigungsdruckströmung durch die Betätigungsdruckeinlassöffnung 100 eine Strömung von der Passage 36 durch eine Windmühlen-Strömungsöffnung 30, eine PRV-P-Drossel 132 und die MPSOV Dämpfungsdrossel 128, wie durch Pfeile A gezeigt. Diese Strömung hat einen ausreichenden Deltadruck über die MPSOV Dämpfungsdrossel 128, um den Feinfilterdruck PF auf einem Niveau zu halten, das adäquat ist, die externen Aktuatoren zu positionieren, wenn das Triebwerk in der Folge der Unterbrechung der Brennstoffströmung zu dem Triebwerk eine Windmühle bewegt.
  • Um den Absperrmodus zu initiieren, sendet die EEC ein angeordnetes Absperrsignal an das Absperrsolenoidventil 122 und führt so zu einer Energiebeaufschlagung des Absperrventils 122 in die offene Position und verbindet die Absperrbetätigungsöffnung 110 mit dem Ablass 61, während das Überdrehzahlsolenoidventil 120 nicht energiebeaufschlagt ist und in der geschlossenen Position ist, um einen Strömung von der Überdrehzahlbetätigungsöffnung zu dem Ablass 61 zu blockieren. Das erzeugt eine Strömung von der Passage 126 durch die Überdrehzahlbetätigungsöffnung 108 der Absperrbetätigungsöffnung 110 und dann zu dem Ablass 61. Der sich ergebende Druckabfall über die Absperr/Überdrehzahl-P-Drossel 126 verringert den Druck an der Überdrehzahlbetätigungsöffnung 108 auf ein Niveau, welches erlaubt, dass der Druck an der Betätigungsdruckeinlassöffnung 100 die Ventilspule 112 in die in der 3 gezeigte zweite Position verlagert. Die Ventilspule 112 ist daran gehindert, sich in die dritte Position zu bewegen, weil, wenn das Überdrehzahlsolenoidventil 120 in der offenen Position ist, eine Bewegung der Ventilspule 112 in Richtung zu der dritten Position die Absperrbetätigungsöffnung 110 schließt und so die Brennstoffströmung über die Absperr/Überdrehzahl-P-Drossel 126 verringert und den Druck an der Überdrehzahlbetätigungsöffnung 108 erhöht, was einer weiteren Bewegung der Spule 112 in Richtung auf die dritte Position entgegenwirkt. Folglich ist, wenn der Ventilsatz 72 in dem Absperrzustand ist, die Brennstoffströmung durch die Absperrbetätigungsöffnung 110 geregelt, um ein Kräftegleichgewicht an der Ventilspule 112 zwischen dem Druck an der Betätigungsdruckeinlassöffnung 110, der auf eine Seite der Ventilspule 112 wirkt, und der Feder 116 und dem Druck an der Überdrehzahlbetätigungsöffnung 108, das andere Ende der Ventilspule 112 wirken, beizubehalten. Das hält die Ventilspule 112 in ihrer zweiten Position, wenn die Betätigungsdruckeinlassöffnung 100 ist, um eine Strömung hindurch aufzunehmen, um die Strömung zu der Betätigungsdrucköffnung 78 durch die Betätigungsdruckauslassöffnung 102 zu lenken. In dem Überdrehzahlmodus und Überdrehzahlzustand ist die Rate der Brennstoffströmung durch die Betätigungsdruckeinlassöffnung 100 und über die MPSOV Dämpfungsdrossel 128 ausreichend, ein adäquates Druckniveau an der Betätigungsöffnung 78 zu bilden, um die Ventilspule 86 in die geschlossene Position zu verlagern und so die zugemessene Brennstoffströmung von der Brennstoffeinlassöfffnung 74 zu der Brennstoffauslassöff nung 76 zu unterbinden, um die zugemessene Brennstoffströmung zu den Triebwerk abzusperren. Jedoch blockiert, anders als in dem Überdrehzahlmodus und Überdrehzahlzustand, die Ventilspule 112 in dem Absperrmodus und Absperrzustand eine Brennstoffströmung zwischen der Referenzdruckeinlassöffnung 104 und der Referenzdruckauslassöffnung 106 statt die Referenzdruckeinlassöffnung 104 und die Referenzdruckauslassöffnung 106 zu verbinden. Das erlaubt es dem Regeldruckventil 24 Regelbrennstoffdruck PM an der Betätigungsdruckauslassöffnung 102 und in der Regeldruckkammer 52 beizubehalten. Folglich kann in dem Absperrmodus und Absperrzustand die EEC die Position der Zumessventilspule 44 steuern, indem sie Befehlssignale durch das Regeldruckventil 24 sendet. Weil jedoch die Ventilspule 86 des MPSOV 22 in der geschlossenen Position ist, gibt es keine Brennstoffströmung zu dem Triebwerk, selbst wenn die Zumessventilspule 44 in eine Position basierend auf der Brennstoffvorgabe für das Triebwerk befohlen wird. Wie in dem Überdrehzahlmodus und Überdrehzahlzustand erzeugt, wenn sich die Zumessventilspule 44 in die geschlossene Position bewegt, die Rate an Brennstoffströmung durch die Betätigungsdruckeinlassöffnung 100 eine Brennstoffströmung über die PRV-P-Drossel und die Windmühlenströmungsdrossel 130 und 132 und die MPSOV Dämpfungsdrossel 128, was es dem PRV Ventil 26 erlaubt, den Feinfilterdruck PF auf einem Niveau zu betreiben und zu halten, das adäquat ist, um die externen Aktuatoren zu positionieren, wenn das Triebwerk in der Folge des Abschaltens der zugemessenen Brennstoffströmung zu dem Triebwerk windmühlenartig mitdreht.
  • Um die FMU 12 in den Absperr/Überdrehzahlverifikations-Testmodus zu bringen, setzt die EEC den Überdrehzahleinstellpunkt auf eine ausgewählte Unterleerlauftriebwerksdrehzahl, nachdem die EEC das angeordnete Abschaltsignal übertragen hat, um den Absperrmodus zu initiieren. Man sollte erkennen, dass, falls as Triebwerk nicht herunterfahren sollte, die EEC als eine Option konfiguriert sein kann, zu erkennen, dass ein Fehler bei dem Absperrmodus der FMU 12 aufgetreten ist, und ein Abschalten des Triebwerks initiieren kann, in dem das Regeldruckventil 24 verwendet wird, die Zumessventilspule 44 in ihre geschlossene Position zu befehlen und so die zugemessene Brennstoffströmung zu dem Triebwerk abzusperren. In dieser Hinsicht kann die EEC auch ein Signal an die Flugzeugzelle initiieren, welches einen Fehler bei den Absperrbauteilen der FMU 12 anzeigt. Wenn die Triebwerksdrehzahl die ausgewählte Unterleerlaufdrehzahl erreicht, vermittelt die EEC das Überdrehzahlsignal an das Überdrehzahlsolenoidventil und die beaufschlagt das Ventil 120 in die offene Position und verbindet die Überdrehzahlbetätigungsöffnung 108 mit dem Ablass 61, wie in 4 gezeigt. Wie in dem Überdrehzahlmodus erlaubt das der Strömung durch die Absperr/Überdrehzahl-P-Drossel 126 zu dem Ablass 61 durch das Überdrehzahlsolenoidventil 120 zu strömen und erlaubt so ein Verlagern der Ventilspule 112 in die dritte Position, ohne die Brennstoffströmung durch die Absperr/Überdrehzahl-P-Drossel 126 abzusperren. Weil die Ventilspule 86 des MPSOV 22 bereits in der geschlossenen Position ist, dient die Bewegung der Ventilspule 112 zu der dritten Position dem Verbinden der Referenzdruckeinlassöffnung 82 mit der Referenzdruckauslassöffnung 106 über die Referenzdruckauslassöffnung 84 und die Referenzdruckeinlassöffnung 104. Das bringt den Ventilsatz 72 in den Überdrehzahlzustand und erlaubt es dem Ventilsatz 72, eine Brennstoffströmung zu der Regeldruckkammer 52 mit dem Referenzdruck PR zu lenken und so Steuerung der Zumessventilspule 44 durch das Regeldruckventil 24 zu überfahren und die Zumessventilspule 44 in die geschlossene Position zu verlagern. Die EEC sendet Befehlssignale an das Regeldruckventil 24, um die Zumessventilspule 44 in ihren Regelzustand zu positionieren, während die EEC die Position der Zumessventilspule 44 basierend auf dem Signal von der LVDT 54 überwacht, festzustellen, ob die Zumessventilspule 44 bei ihrer angeordneten Position oder der geschlossenen Position ist. Ein korrekter Betrieb der Überdrehzahl- und Abschalt-Bauteile der FMU 12 wird durch die EEC verifiziert, wenn sie erfasst, dass die Zumessventilspule 44 in der geschlossenen Position und nicht in der Position ist, die von der EEC durch das Regeldruckventil 24 momentan befohlen wurde. Andererseits erfasst die EEC eine Fehler der Überdrehzahl- und Abschalt-Bauteile, wenn die EEC erfasst, dass die Zumessventilspule 44 nicht in die geschlossene Position bewegt wurde und so anzeigt, dass das Regeldruckventil 24 nicht überfahren wurde und dass mindestens einer der folgenden Fehler aufgetreten sein kann:
    • 1. Das Überdrehzahlsolenoidventil hat:
    • a) geschlossen versagt (failed closed) oder
    • b) das Überdrehzahlsignal nicht erhalten;
    • 2. Die Absperrbetätigungsventilspule 112 hat es nicht geschafft, in die dritte Position zu verlagern; oder
    • 3. Die MPSOV Ventilspule 86 hat es nicht geschafft, die geschlossene Position zu verlagern.
  • In Reaktion auf eine Anzeige, dass die Zumessventilspule 44 nicht in die geschlossene Position bewegt wurde, gibt die EEC ein Fehlersignal, welches eine Wartung der FMU 12 erzwingen wird. Außerdem sendet die EEC kein Signal an das Cockpit, dass ein vollständiges Absperren erreicht wurde, das Fehlersignal abgegeben wurde. Das zeigt dem Pilot an, dass FMU 12 möglicherweise weiterhin eine Strömung an das Triebwerk liefert.
  • Bei manchen Anwendungen kann die Zeit, die das Triebwerk benötigt, um die ausgewählte Unterleerlaufdrehzahl zu erreichen, die Zeitdauer überschreiten, für die Strom an das Absperrsolenoidventil 122 geliefert wird. In dieser Situation befiehlt die EEC die Zumessventilspule 44 in deren geschlossene Position bevor der Strom dem Absperrsolenoidventil 122 abgeschalten wird. Das stellt sicher, dass der Absperrzustand erreicht wird, wenn der Strom zu dem Ventil 122 abgeschalten wird. Dann wenn die Triebwerksdrehzahl eine Unterleerlaufdrehzahl erreicht und das Überdrehzahlsignal abgegeben wird, um das Überdrehzahlsolenoid 122 energiezubeaufschlagen, versucht die EEC, die Zumessventilspule 44 in ihren Regelzustand über Befehlssignale an das Regeldruckventil 24 zu befehlen, während sie kontinuierlich die Position der Zumessventilspule über 44 die LVDT 54 überwacht. Wie vorangehend gilt, wenn sich die Zumessventilspule 44 nicht aus der geschlossenen Position bewegt, ist der Test bestanden. Wenn sich andererseits die Zumessventilspule 44 bewegt, ist das ein Anzeichen für ein Versagen der Überdrehzahl- und Abschalt-Bauteile der FMU 12.
  • Wie man am besten in der 4 erkennt, weist die FMU 12 auch eine Absperrverriegelungsöffnung 136 auf, die mit der Absperrbetätigungsöffnung 110 durch eine Passage 138 verbunden ist. Wenn die Zumessventilspule 44 in die geschlossene Position bewegt ist, verbindet die Zumessventilspule die Absperröffnung 126 mit dem Ablass 61 und erlaubt so ein Strömen über die Absperr/Überdrehzahl-P-Drossel 126 durch die Überdrehzahlbetätigungsöff nung 108 und die Absperrbetätigungsöffnung 110 im Ablass 61 durch die Absperrverriegelungsöffnung 136, selbst wenn das Absperrsolenoidventil 122 stromlos ist und in die geschlossene Position bewegt ist. Wenn das Regeldruckventil 24 keine Vorspannung hat, so dass das Ventil 24 den Regeldruck PM gleich dem Referenzdruck PR einstellt, wenn es keinen Strom zu dem Regeldruckventil 24 gibt, dient die Strömung durch die Absperröffnung 136 dem Verriegeln der FMU 12 in dem Absperrmodus, wenn die Ventilspule 86 in ihrer geschlossenen Position ist und die Zumessventilspule 44 in der geschlossenen Position ist, selbst wenn kein Strom an den Ventilen 24, 120 und 122 anliegt.
  • Zu Zwecken dieser Beschreibung beinhalten Bezugnahmen auf den Regeldruck PM (modulated pressure), den Referenzdruck PR (reference pressure), den Ablassdruck PD (drain pressure), den Feinfilterdruck PF (fine filter pressure), den Druck PI, den Druck P2 und den Betätigungsdruck Druckverluste durch die verschiedenen Passagen und komplett geöffneten und verbundenen Ventilöffnungen der FMU 12, wobei diese Druckverluste typischerweise vernachlässigbar sind. Beispielsweise werden die Drücke an der Referenzdruckeinlassöffnung und der Referenzdruckauslassöffnung 82, 84, 104 und 106 alle als bei dem Referenzdruck PR angesehen, wenn die Ventilspule 86 in der geschlossenen Position ist und die Ventilspule 112 in der dritten Position ist, wie in der 2 gezeigt, obwohl es gewisse Druckverluste, typischerweise vernachlässigbar, geben wird, wenn der Brennstoff von der Einlassöffnung 82 durch zu der Auslassöffnung 106 fließt.
  • Eine Modifikation der FMU 12, die ein Bypassrichtungssteuerventil 150 aufweist, ist in der 5 gezeigt. Diese Ausführungsform der Erfindung 12 ist identisch zu der in den 1 bis 4 gezeigten Ausführungsform mit der Ausnahme, dass zusätzlich das Bypassrichtungssteuerventil (BDCV – bypass direction control valve) 150, eine Steuerdrucköffnung 152 zu der Referenzdruckkammer 50 des Zumessventils 20 und eine Passage 154, welche die Steuerdrucköffnung 152 mit dem BDCV 150 verbindet, vorhanden ist. Das BDCV 150 weist eine Bypassströmungseinlassöffnung 156, die mit der Passage 58 verbunden ist, um die Bypassströmung von der strömungsaufwärtigen Seite des Zumessventils 20 zu empfangen, eine erste Bypassabgabeöffnung 158 zum selektiven Empfangen der Bypassströmung von der Bypasseinlassöffnung 156, eine zwei te Bypassströmungsabgabeöffnung 160 zum selektiven Empfangen der Bypassströmung von der Bypassströmungseinlassöffnung 156, eine Steuerdruckkammer 162, die mit der Steuerdrucköffnung 152 verbunden ist, um selektiv Brennstoff bei dem Referenzdruck PR zu empfangen, um den Druck in der Steuerdruckkammer 162 zu variieren, und eine Ventilspule 164 auf, die in Reaktion auf den Druck in der Steuerdruckkammer 162 zwischen einer ersten und einer zweiten Position beweglich ist. Eine geeignete Feder 167, beispielsweise eine Schraubendruckfeder, ist vorgesehen, um die Ventilspule in Richtung auf die erste Position vorzuspannen. In der ersten Position verbindet die Ventilspule 164 die erste Bypassströmungsabgabeöffnung mit der Bypassströmungseinlassöffnung 156, um die Bypassströmung davon zu empfangen und die Bypassströmung zu einem (nicht gezeigten) Wärmetauscher, beispielsweise einem Brennstoff/Ölwärmetauscher, bei einem integrated drive generator (IDG) der zu dem Triebwerk gehört, zu lenken. In der zweiten Position verbindet die Ventilspule 164 die zweite Bypassströmungsabgabeöffnung 160 mit der Bypassströmungseinlassöffnung, um die Strömung davon zu empfangen und die Strömung zu einem anderen Wärmetauscher, beispielsweise einem Brennstoff/Ölwärmetauscher für das Triebwerksöl, zu lenken. Das der Steuerdruckkammer 162 entgegengesetzte Ende der Ventilspule 164 wird von einer Ablassöffnung 166 bei dem Ablassdruck PD gehalten. Wenn die Zumessventilspule 44 positioniert ist, die Steuerdrucköffnung 152 zu blockieren, wird der Brennstoffdruck in der Drucksteuerkammer 162 auf den Ablassdruck PD über die Ablassöffnung 168 verringert, die mit der Steuerdrucköffnung 162 durch eine Drossel 170 verbunden ist. Das gleicht den Druck an beiden Seiten der Ventilspule 164 aus und erlaubt es so der Feder 167, die Ventilspule 164 in die erste Position zu verlagern. Wenn sich die Zumessventilspule 44 in eine zweite Position bewegt, die die Steuerdrucköffnung 152 zu der Referenzdruckkammer 50 öffnet, strömt Brennstoff bei dem Referenzdruck PR durch die Steuerdrucköffnung 152 und die Passage 154 zu der Steuerdruckkammer 162. Die Drossel 170 hat einen ausreichenden Widerstand, um den Druck in der Steuerdruckkammer 162 auf einem Niveau zu halten, das adäquat ist, um die Ventilspule 164 in die zweite Position zu verlagern. Man sollte erkennen, dass, weil die Steuerdrucköffnung 152 basierend auf der Position der Zumessventilspule 44 geöffnet und geschlossen wird, die Richtungssteuerung der Bypassströmung über das BDCV 150 direkt bezogen ist auf die Brennstoffströmungsrate zu dem Triebwerk. Das erlaubt die Verwendung der Bypassströmung zum Kühlen ausgewählter Bauteile bei ausgewählten Triebwerksbedingungen, beispielsweise der IDG bei niedrigen Triebwerksleistungsbedingungen, wie Leerlauf am Boden, und dann das Kühlen des Triebwerksölkühlers für andere Leistungsbedingungen, beispielsweise mittlere Leistungsbedingungen bis Hochleistungsbedingungen, die während des Starts freien Flug auftreten.
  • Obwohl es bevorzugt ist, sämtliche Ventile 20, 22, 24, 26, 28, 70, 120, 122 und 150 in eine einzige Gehäuseanordnung 14 zu integrieren, kann es bei manchen Anwendungen vorteilhaft sein, eines oder mehrere dieser Ventile in einem separaten Gehäuse unterzubringen, welches mit der Gehäuseanordnung 14 mit geeigneten Brennstoffleitungen oder -rohren verbunden ist.
  • Man sollte erkennen, dass gemäß einem Aspekt das Brennstoffzuführsystem 10 durch die Verwendung des Signals von dem Sensor 54 die Betriebsintegrität der Überdrehzahlbauteile während des Abschaltens des Triebwerks verifizieren kann, ohne zusätzliche Hardware, sei es hydromechanischer oder elektromechanischer, für dieses Merkmal zu benötigen, außerdem kann das Brennstoffzuführsystem 10 gemäß einem anderen Aspekt durch die Verwendung des Rückkopplungssignals von dem Sensor 54 eine positive Brennstoffabsperrung für eine Absperranzeige an das Cockpit verifizieren, ohne zusätzliche Hardware, sei es hydromechanische oder elektromechanische, zu benötigen. Außerdem kann die Brennstoffzumesseinheit 12 gemäß einem weiteren Aspekt durch das Vorsehen der Absperrverriegelungsöffnung 136 zwischen dem Ventilsatz 72 und dem Brennstoffzumessventil 20 eine Absperrverriegelung erreichen, ohne zusätzliche Hardware, sei es hydromechanische oder elektromechanische, zu benötigen. Als ein weitere Vorteil wird gemäß einem Aspekt durch das Vorsehen des Strömungswegs durch die Windmühlendrossel 130, die PRV Drossel 132 und die MPSOV Dämpfungsdrossel 128, wenn die Zumessventilspule 44 in ihrer geschlossenen Position während eines Absperrmodus und/oder eines Überdrehzahlmodus ist, eine Windmühlendruckbeaufschlagung der externen Aktuatoren erreicht, ohne zusätzliche Hardware, sei es hydromechanische oder elektromechanische, zu benötigen. Schließlich kann gemäß einem weiteren Aspekt durch das Vorsehen eines Hydrauliksignals von dem Brennstoffzumessventil 20 zu dem Bypassrichtungssteuerventil 150 die Brennstoffzumesseinheit 12 eine automatische Bypassrichtungssteuerumschaltung als eine Funktion der zugemessenen Brennstoffströmungsrate leisten. Man sollte erkennen, dass, obwohl die beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen die vorangehend explizit angegebenen Vorteile möglich machen, diese Vorteil nicht erforderlich sind, und es möglich sein kann, die Erfindung auszuführen, ohne sämtliche oder einen Teil der vorangehend explizit angegebenen Vorteile zu erreichen.

Claims (6)

  1. Ventilsatz (72) zur Verwendung in einem Brennstoffzuführsystem (10) zum Bereitstellen einer gewünschten Brennstoffströmung zu einem Triebwerk, wobei das Brennstoffzuführsystem ein Zumessventil (20) mit einem Zumesszustand, in dem das Zumessventil (20) eine zugemessene Brennstoffströmung zu dem Triebwerk in Reaktion auf eine Druckdifferenz zwischen einer Referenzdruckkammer (50) und einer Regeldruckkammer (52) des Ventils liefert, und einem Absperrzustand, in dem das Zumessventil (20) Brennstoffströmung zu dem Triebwerk in Reaktion auf eine Druckdifferenz zwischen der Referenzdruckkammer und der Regeldruckkammer (50, 52) liefert, wobei der Ventilsatz (72) aufweist: eine Brennstoffeinlassöffnung (74) zum Aufnehmen einer zugemessenen Brennstoffströmung von dem Brennstoffzumessventil (20); und eine Brennstoffauslassöffnung (76) zum selektiven Aufnehmen der zugemessenen Brennstoffströmung von der Brennstoffeinlassöffnung (74), um die zugemessene Brennstoffströmung zu dem Triebwerk zu lenken; gekennzeichnet durch eine Betätigungsdruckeinlassöffnung (100), die selektiv mit einem Ablass (61) verbunden ist, um eine Betätigungsbrennstoffströmung zu dem Ablass (61) zu transferieren; eine Referenzdruckeinlassöffnung (82) zum Aufnehmen von Brennstoffströmung bei einem Referenzdruck; eine Referenzdruckauslassöffnung (84) zum selektiven Aufnehmen der Brennstoffströmung bei dem Referenzdruck von der Referenzdruckeinlassöffnung (82), um die Brennstoffströmung zu der Regeldruckkammer (52) des Brennstoffzumessventils (20) zu transferieren; eine Überdrehzahl-Betätigungsöffnung (108); und eine Absperrbetätigungsöffnung (110); wobei der Ventilsatz einen Überdrehzahlzustand in Reaktion darauf, dass die Überdrehzahl-Betätigungsöffnung (108) in Fluidverbindung mit einem Ablass (61) gebracht ist, einen Absperrzustand in Reaktion darauf, dass die Absperrbetätigungsöffnung (110) in Fluidverbindung mit einem Ablass (61) gebracht ist und ein Fließen von der Überdrehzahl-Betätigungsöffnung (108) zu dem Ablass (61) blockiert ist, und einen Normalbetriebszustand hat, wenn eine Strömung sowohl von der Überdrehzahl-Betätigungsöffnung als auch der Absperrbetätigungsöffnung (108, 110) zu dem Ablass (61) blockiert ist; wobei, wenn der Ventilsatz (72) in dem Überdrehzahlzustand ist, die Referenzdruckeinlassöffnung (82) mit der Referenzdruckauslassöffnung (84) verbunden ist, um Brennstoffströmung bei dem Referenzdruck von der Referenzdruckeinlassöffnung (82) zu der Regeldruckkammer (52) des Brennstoffzumessventils (20) zu lenken, die Betätigungsdruckeinlassöffnung (100) geöffnet ist, um eine Brennstoffströmung aufzunehmen, und ein Strömen von der Brennstoffeinlassöffnung (74) zu der Brennstoffauslassöffnung (76) blockiert ist, um die zugemessene Brennstoffströmung zu dem Triebwerk abzusperren; wobei, wenn der Ventilsatz (72) in dem Absperrzustand ist, die Betätigungsdruckeinlassöffnung (100) geöffnet ist, um eine Brennstoffströmung aufzunehmen, eine Brennstoffströmung von der Referenzdruckeinlassöffnung (52) zu der Referenzdruckauslassöffnung (84) blockiert ist und Brennstoffströmung von der Brennstoffeinlassöffnung (74) zu der Brennstoffauslassöffnung (76) blockiert ist, um die zugemessene Brennstoffströmung zu dem Triebwerk abzusperren; wobei, wenn der Ventilsatz (72) in dem Normalbetriebszustand ist, die Brennstoffeinlassöffnung (74) mit der Brennstoffauslassöffnung (76) verbunden ist, um die zugemessene Brennstoffströmung von der Brennstoffeinlassöffnung (74) zu dem Triebwerk zu lenken, Brennstoffströmung von der Referenzdruckeinlassöffnung (82) zu der Referenzdruckauslassöffnung (84) blockiert ist und die Betätigungsdruckeinlassöffnung (100) geschlossen ist.
  2. Ventilsatz (72) nach Anspruch 1, ferner aufweisend: eine erste Ventilspule (86), die in dem Ventilsatz (72) positioniert ist, um Brennstoffströmung von der Brennstoffeinlassöffnung (74) zu der Brenn stoffauslassöffnung (76) zu blockieren, wenn der Ventilsatz (72) in dem Überdrehzahlzustand ist und wenn der Ventilsatz (72) in dem Absperrzustand ist; und eine zweite Ventilspule (112), die in dem Ventilsatz (72) angeordnet ist, um Brennstoffströmung durch die Betätigungsdruckeinlassöffnung (100) zu blockieren, wenn der Ventilsatz (72) in dem Normalbetriebszustand ist.
  3. Ventilsatz (72) nach Anspruch 2, wobei die erste und die zweite Ventilspule (86, 112) in dem Ventilsatz (72) positioniert sind, um die Referenzdruckeinlassöffnung und die Referenzdruckauslassöffnung (82, 84) zu verbinden, wenn der Ventilsatz (72) in dem Überdrehzahlzustand ist, wobei die erste Ventilspule (86) in dem Ventilsatz (72) positioniert ist, um Brennstoffströmung von der Referenzdruckeinlassöffnung (82) zu der Referenzdruckauslassöffnung (84) zu blockieren, wenn der Ventilsatz (72) in dem Normalbetriebszustand ist, und die zweite Ventilspule (112) in dem Ventilsatz (72) positioniert ist, um Brennstoffströmung von der Referenzdruckeinlassöffnung (82) zu der Referenzdruckauslassöffnung (84) zu blockieren, wenn der Ventilsatz (72) in dem Absperrzustand ist und wenn der Ventilsatz (72) in dem Normalbetriebszustand ist.
  4. Ventilsatz (72) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend eine zusätzliche Öffnung (136), die mit der Absperrbetätigungsöffnung (110) zum selektiven Transferieren einer Brennstoffströmung von der Absperrbetätigungsöffnung (110) zu einem Ablass (61) verbunden ist, wenn das Zumessventil (20) in dem Absperrzustand ist.
  5. Verfahren zum Leisten eines angeordneten Abschaltmodus, eines Überdrehzahl-Absperrmodus und eines Überdrehzahl-Testmodus in einem Brennstoffzuführsystem zum Bereitstellen einer gewünschten Brennstoffströmung an ein Triebwerk, wobei das Brennstoffzuführsystem ein Zumessventil (20) und ein Absperrventil (22) aufweist, wobei das Zumessventil (20) einen Absperrzustand hat, in dem das Zumessventil (20) Brennstoffströmung zu dem Triebwerk in Reaktion auf einen Schließdruck in einer Regeldruckkammer (52) des Zumessventils (20) blockiert, und einen Zumesszustand hat, in dem das Ventil eine zugemessene Brennstoffströmung dem Triebwerk in Reaktion auf einen Regeldruck in der Regeldruckkammer (52) bereitstellt, wobei das Absperrventil (22) einen offenen Zustand, in dem das Absperrventil (22) eine Brennstoffströmung zu dem Triebwerk von dem Zumessventil (20) erlaubt, und einen geschlossenen Zustand hat, in dem Ventil ein Strömen zu dem Triebwerk von dem Zumessventil (20) blockiert, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: in Reaktion auf ein Überdrehzahlsignal von dem System zum Initiieren des Überdrehzahl-Absperrmodus, Verbringen des Absperrventils (22) in seinen geschlossenen Zustand und Lenken des Schließdrucks zu der Regeldruckkammer (52) und dabei auch Versuchen, den Regeldruck der Regeldruckkammer (52) bereitzustellen, wobei der Schließdruck größer als der Regeldruck ist; in Reaktion auf ein angeordnetes Abschaltsignal von dem System zum Initiieren des angeordneten Abschaltmodus, Verbringen des Absperrventils (22) in seinen geschlossenen Zustand und dabei Bereitstellen des Regeldrucks an die Regeldruckkammer (52); und in Reaktion auf eine Drehzahl des Triebwerks, die unter eine ausgewählte Unterleerlaufdrehzahl nach dem Initiieren des angeordneten Abschaltmodus fällt, Übermitteln eines Überdrehzahlsignals von dem System und Überprüfen des Zustands des Zumessventils (20), um zu bestimmen, ob das Zumessventil (20) in dem Regelzustand oder dem Absperrzustand ist und dabei Versuchen, den Regeldruck bereitzustellen, der der Regeldruckkammer (52) bereitgestellt wird.
  6. Brennstoffzuführsystem (10) zum Bereitstellen einer gewünschten Brennstoffströmung von einer Pumpe (40) an ein Triebwerk, wobei das System aufweist: ein Zumessventil (20), welches eine Referenzdruckkammer (50), eine Regeldruckkammer (52) zum Aufnehmen eines Regeldrucks aufweist, wobei das Ventil (20) einen Zumesszustand, in dem das Ventil (20) eine zugemessene Brennstoffströmung dem Triebwerk in Reaktion auf einen Druckunterschied zwischen der Refernzdruckkammer und der Regeldruckkammer (50, 52) bereitstellt, und einen Absperrzustand hat, in dem das Zumessventil (20) Brennstoffströmung zu dem Triebwerk in Reaktion auf eine Druckdifferenz zwischen der Referenzdruckkammer und der Regeldruckkammer (50, 52) blockiert; ferner aufweisend den Ventilsatz (72) nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
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