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Einrichtung zum Zuführen von Brennstoff unter Druck ,zu mindestens
einem Brenner, insbesondere bei Gasturbinen Die Erfindung bezieht sich auf eine
Einrichtung zum Zuführen von Brennstoff unter Druck zu mindestens einem Brenner,
der einem wesentlichen Druck in seiner Verbrennungskammer ausgesetzt isst, insbesondere
bei einer Kompressorgasturbinenanlage, bei welcher der Brennstoff in dem Hochdruckluftauslaß
des Kompressors, verbrannt wird. Eine solche Einrichtung ist hauptsächlich für Drüsentriebwerke
von Flugzeugen, aber auch für stationäre Gasturbinenanlagen geeignet.
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Der Zweck der Erfindung besteht darin, eine Einrichtung zu schaffen,
welche die Zufuhr von Brennstoff zu dem bzw. den Brennern nur gestattet, wenn der
Brennstoffdruck einen bestimmten Wert überschreitet. Diese Wirkungsweise ist beim
Anlassen von Maschinen -von -wesentlichem- Wert; da; sie gewährleistet, daß nur
Brennstoff' von für eine zufriedenstellende Verbrennung ausreichendem Druck in die
Maschine gelangt: Gemäß der Erfindung ist in der Zuführungsleitung wenigstens ein
Ventil vorgesehen, welches einen einzelnen beweglichen Doppelsitzventilkärper aufweist,
der oberhalb eines bestimmten Brennstoffdruckes die Brennstoffquelle mit dem bzw.
den Brennern verbindet und den bzw. die Brenner gegen einen Aus- oder Ablag durch
den einen Sitz sperrt, und der unterhalb eines bestimmten Brennstoffdruckes den
oder die Brenner mit dem Auslag verbindet und die Brennstoffquelle.gegen den bzw.
die Brenner durch den andern.Sitz -sperrt, wobei der bestimmte Brennstoffdruck so
gewählt wird, daß er eine gute Zerstäubüng an den- Brennern ergibt,
und
wobei die Anordnung derart ist, daß beim Offnen des bzw. der Brenner zum Auslaß
der Druck in der Verbrennungseinrichtung durch den bzw. die Brenner zum Auslaß zuriickblasen
_und ein Abtropfen verhindern kann. ' -. . " . .f . _ In der Zeichnung sind zwei
Ausführungsbeispiele Aes. Erfinduzigsgegenstandes dargestellt.
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_ . -Fig. z--- ist eine schematische Darstellung der ersten Brennstofzufuhreinrichtung;
Fig. 2 ist eine ähnliche .schematische Darstellung einer abgeänderten Ausführungsform,
bei der zwei Abgabestellen vorhanden sind; Fig.3 ist ein senkrechter Schnitt einer
ersten Ausführungsform des Ventils in Schließlage, und Fig. 4 ist ein gleicher Schnitt
einer zweiten. Ausführungsform des Ventils in Offenlage.
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In den Fig. i und 2 stellen die vollen Linien die für das Ventil nach
Fig. 3 bestimmte Einrichtung und die gestrichelten Linien die zusätzlichen Leitungen
für das Ventil nach Fig. 4 dar, In Fig. i ist mit i eine Brennstoffpumpe bezeichnet,
welche in eine Druckzufuhrleitung 2 fördert. In dieser Leitung befinden sich die
erforderlichen, nicht gezeichneten Filter, Drosseln, Regler usw. Diese Leitung 2
führt den Brennstoff zu einem -Auslaßventil 3., _von welchem er durch eine Leitung
4 zur Abgabestelle 5 gelangt, an welche ein Verteilerrohr 6 angeschlossen ist, das
mit einer Reihe von.:Brennerxa_7 verbündeaist.: Vom Ventil 3 _ geht ferner ein Auslaßrohr
8 aus, durch welches_ eine kleine Brennstoffmenge j edesmal beim Aufhören der Brennstoffzufuhr
abgelassen wird.
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Gemäß Fig. 2 fördert die Pumpe i wie vorstehend in eine Zufuhrleitung
2. Diese Leitung 2 leitet den Brennstoff zu einem ersten Ablaßventil 9, von welchem
er durch eine Leitung io zur ersten Abgabestelle i i gelangt, an welche zwei Brenner
12 angeschlossen, sind, denen Zünder zugeordnet sind, damit sie sich als Anlaßbrenner
eignen. Von -der Leitung io führt eine Zweigleitung 13 zu einem zweiten Ablaßventil-r-4,
welches-durch-eine Leitung 15 die verbleibendenBrenner 16 beliefert.-Diebeiden Ventile
besitzen eine gemeinsame -Ablaß:leitung 17.
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Gemäß Fig. 3 weist das Ablaßventil ein Gehäuse 2o auf, dis an e#inein'
Ende- mit einein Leitüngsanschluß 21 für den Einlaß des Brennstoffes versehen ist.
Das Gehäuse besitzt einen seitlichen Leitungsanschluß 22,_ _welcher - zur Abgabestelle
führt.
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Im Gehäuse 2:o ist eine zylindrische Bohrung 23 vorhanden, in welcher
ein Ventilkörper 24. versehiebbar ist. Dieser Ventilkörper besitzt einen zylindrischen
Ansatz 24.A, der von einem Ring 24B aus= einer Legierung oder aus Kunstgummi umgeben
ist, welcher Ring auf dem Ventilsitz 25 des Gehäuses i sitzt und gegen diesen dichtet.
Er weist ferner einen zylindrischen, Teil auf, der in, der Bohrung 23 passend sitzt,
wen das Ventil für Brennstoffzuführung (Fig. 4) offen ist, und dessen Wandung in
Längsrichtung verlaufende Ausbuchtungen 24.0 besitzt, so daß dieser Teil in der
-Bohrung 23 gut geführt ist, aber Brennstoff durchl:äßt, wenn sich der Ventilkärper
-in der Lage nach Fig...3 befindet. In den hohlen Innenraum des Ventilkörpers 24
erstreckt sich eine Druckfeder 26, -welche mit dem einen Ende gegen den Ventilkörper
und mit dem andern Ende. gegen eine Ringscheibe 27 liegt, die du@ah .die- Feder-2,6
gehalten wird und in einer Schraubkappe 28 des Gehäuses 2.0 liegt, Diese Kappe ist
axial durchbohrt, um den Ablaß 29 zu bilden. Der Rand 24D des zylindrischen Ventilkörpers
kann gegen die den zweiten Sitz des Ventils bildende Scheibe 27 anliegen, wodurch
eine wirksame Dichtung gebildet wird, wenn das Ventil für Brennstoffzuführung (Fig.
4.) geöffnet isst. Die Angriffsfläche des Ventilkörpers. in seiner Lage auf dem
Sitz 25 ist. im wesentlichen diejenige des Ansatzes: 24A; diese wird kleiner gewählt
als die Qnerschn,iftsfläcre der Bohrung 23.
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Wenn kein oder ungenügend Preßdruck herrscht, befindet sich der Körper
24 in der Lage nach Fig. 3. Die Zuleitung ist durch den Sitz 25 gesperrt. Der Anschluß
22 ist durch die Bohrung 23 und die. Auskehlungen 24c mit dem Ablaß 29 verbunden.
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Wenn eingenügender Druck auf den. Ansatz 24A ausgeübt wird, wird der
Ventilkörper entgegen -dem Druck der Feder 26 zurückgestoßen, und sobald er vom
Sitz abgehoben ist, wirkt der Brennstoffdruck auf eine größere Fläche des Körpers,
wodurch dessen Bewegung entgegen dem Federdruck vervollständigt.-und er in. seiner
andern äußersten Lage (Fig. 4) stabil gehalten wird, in welcher der Rand 24D gegen
die Scheibe 27 dichtet und dadurch den Ablaß sperrt. Wenn der Brennstoffdruck unter
einen bestimmten Wert, sink(, wird durch die Feder der Körper 24 in die Lage nach
Fig, 3 zurückbewegt, wodurch ein. Brennstoffstrom von den Brennern zum Ablaß ermöglicht
wird. Da die Brenner in der Regel einem gewissen Luftüberdruck ausgesetzt sind;
beschleunigt dies das Ablassen und bewirkt nach dein -Herauspressen des Brennstoffes
noch ein Durchblasen der Brenner und der Leitung 4 (Fig: 1) --oder - der- Leitungen
i o, 15 (Fig. 2), - was nützlich sein kann. Das Ablassen verhindert das Abtropfen
von den Brennern beim Absperren, und das Durchblasen begünstigt so ein Reinigen
irgendwelcher Filter öder feiner ö@ffnungen im Brennstoffweg.
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Die Feder 26 kann einstellbar sein; ihr Druck und die Ventilfläche-stehen
natürlich-in solcher Beziehung zueinander, daß- die gewünschten Ergebniisse erzielt
werden.
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Bei der Einrichtung nach Fig.2 öffnet zuerst das Ablaßventil 9 für
die Zufuhr zu den Brennern 12, wonach es auch Brennstoff zum Ablaßventil.14 zutreten
läßt, welches; wenn der Druck genügend hoch ist, sich seinerseits öffnet, um die
Brenner 16 zu beliefern. Das Ventil 14 ist so eingestellt, -daß es unter einem ein
wenig höheren Druck als. das Ventil 9 betätigt wird. Die die Beschleunigung der
Maschine ergebende Erhöhung des Brennstoffdruckes bewirkt dann, daß die Ventile-
in der passenden Reihenfolge betätigt werden.
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Das Ventil nach Fig. 4 ist für die Anwendung mit Brennern bestimmt,
welche ihrerseits einen Ablaß
aufweisen. Solche Brenner sind z.
B. mit einer Wirbelkammer versehen, in welcher der Bremsstoff verwirbelt wird, bevor
er durch die Brennerdüsen herausgespritzt wird. An der Wirbelkammer befindet sich
ein Ablaß, durch welchen überflüssiger Brennstoff zur Quelle zurückgeführt wird,
und zwar über eine gesteuerte Drossel, derart, da.ß bei einer Verringerung der Drosselung
der Brenner seine Leistung herabsetzt und umgekehrt, wenn die Drosselung erhöht
wird, sich die Brennerleistung entsprechend erhöht.
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Für derartige Brenner ist das Ablaßventil gemäß Fig. 4 mit einem weiteren
seitlichen Anschluß 30 versehen, welcher durch eine Leitung 3 1 mit einem
Sammelrohr 32 (Fig. i) und einem Drosselventil 33 verbunden ist.
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Bei der in Fig. i gezeigten abgeänderten Einrichtung tritt dann der
Brennstoff durch die Leitung 6 in die Brenner 7 ein und läuft von den Ablässen durch
die Leitung 32 zurück, wobei die Menge durch die Öffnung des Drosselventils 33 bestimmt
ist. Während der normalen Arbeitsbedingungen fließt der Brennstoff, wie vorstehend
beschrieben, durch die Leitungsanschlüsse 2i, 22 zur Abgabestelle, wobei keine Verbindung
zwischen dem Anschluß 22 oder 30 mit dem Auslaß 29 besteht. Wenn hingegen
der Brennstoffdruck unter einen bestimmten Wert sinkt, wird der Ventilkörper 24
nach links bewegt, und in dieser Lage ist der Leitungsanschluß 30 mit dem
Ablaß 29 über die Kammer 34 und die Auskehlungen 24c Verbunden. In dieser Lage sind
somit das Auslaßsammelrohr 32 und die Leitung 3 i auch finit dem Aus.laß verbunden.
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Bei der abgeänderten Einrichtung nach Fig.2 stellen die Leitungen
35 und 36 die -,#£uslaßsammelrohre dar, welche durch die Leitungen 37 und 38 mit
den Auslässen an den Ventilen 9 und 14 verbunden sind, wobei die Leitung 37 durch
die Leitungen 39 und 40 mit dem Drosselventil 33 und über das Rückschlagventil 41
mit der Leitung 38 verbunden ist.
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Wenn nur das Ventil 9 für den Durchlaß von Brennstoff offen ist und
nur die Brenner i2 in Betrieb sind, fließt der Brennstoff durch die Leitung io zu
den Brennern 12, wobei der Überfluß durch die Leitungen 37, 39, 40 zum Drosiselventil
33 und von diesem zurück zum Zufuhrbehälter läuft. Das Ventil 41 verhindert, daß
Brennstoff in diesem Stadium durch die Leitung 38- in die Brenner .16 eintritt.
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Wenn der Brennstoffdruck zunimmt und das Ventil 14 öffnet, fließt
Brennstoff durch die Leitung 15 zu den Brennern 16, und der Überfluß läuft durch
die Leitungen 35, 38 und 40 zum Drosselventil 33 zurück, welches dann die Zufuhr
zu allen Brennern steuert.
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Wenn der Brennstoffdruck unter einen vorbestimmten Wert fällt, werden
je nach der Größe dieses Druckes entweder das Ventil 14 allein oder beide Ventile
14 und 9 gegen die Abgabestellen hin geschlossen, und der verbleibende Brennstoff
an den Abgabestellen gelangt über alle möglichen Leitungen zur gemeinsamen Auslaßleitung
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