DE942955C

DE942955C - Device for regulating the fuel supply into the combustion chamber of jet engines, gas turbines or the like.

Info

Publication number: DE942955C
Application number: DEL13620A
Authority: DE
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1952-10-16
Filing date: 1952-10-16
Publication date: 1956-05-09

Description

Vorrichtung zur Regelung der Brennstoffzufuhr in die Brennkammer von Strahltriebwerken, Gasturbinen od. dgl. Es sind Strahltriebwerke und Gasturbinen bekannt, bei denen die Möglichkeit vorgesehen ist, Wasser in die Brennkammer einzuspritzen. Dabei ist gleichzeitig eine Änderung in der Einstellung für die Brennstoffzufuhr erforderlich.Device for regulating the fuel supply into the combustion chamber of Jet engines, gas turbines or the like. There are jet engines and gas turbines known, in which the possibility is provided to inject water into the combustion chamber. At the same time, there is a change in the setting for the fuel supply necessary.

Beiden bekannten Vorrichtungen rnuß beim Einspritzen von Wasser in die Brennkammer von Strahltriebwerken oder Gasturbinen eine gleichzeitige Änderung in der Einstellung der Steuermittel für die Brennstoffzufuhr stattfinden, was mit der Erfindung wesentlich vereinfacht wird bei sehr betriebssicherer Arbeitsweise. Nach der Erfindung ist das einzige, was zur Durchführung der notwendigen Änderung in.der Einstellung der Brennstoffzufuhr nötig ist, daß ein Ventil von seiner äußersten Stellung in die andere Endstellung bewegt wird, ohne daß irgendeine weitere Betätigung erforderlich ist.In both known devices, water must be injected into the combustion chamber of jet engines or gas turbines a simultaneous change take place in the setting of the control means for the fuel supply, what with the invention is significantly simplified with a very reliable operation. According to the invention, the only thing is to make the necessary change in.der adjustment of the fuel supply is necessary that a valve from its outermost Position is moved into the other end position without any further actuation is required.

Das wird mit einer Vorrichtung nach der Erfindung zur Regelung der Brennstoffzufuhr in die Brennkammer von Strahltriebwerken, Gasturbinen od. dgl. mit Vorrichtung zum Wassereinspritzen einer Brennstoffpumpe und einem flüssigkeitsbetriebenen Servomotor erreicht, die gekennzeichnet ist durch eine flüssigkeitsbetriebene Steuervorrichtung, die auf einen Flüssigkeitsdruck anspricht, der von der Drehzahl der durch den Servomotor gesteuerten Brennstoffpumpe abhängt und von einer zwei Kammern bildenden Membran und -einem mittels der Membran betätigten Steuerventil des Servomotors gebildet wird, sowie einem Drosselventil zur Beeinflussung des von der Pumpendrehzahl abhängenden Flüssigkeitsdruckes; wobei das Drosselventil die Mernbransteuerkammer und die den drehzahlabhängigen Flüssigkeitsdruck erzeugende Vorrichtung in Serie hintereinander in einer zur Brennstoffpumpe parallelen Überströrnleitung angeordnet sind.That is with a device according to the invention for controlling the Fuel supply into the combustion chamber of jet engines, gas turbines or the like. with a device for injecting water from a fuel pump and a liquid-operated one Servomotor, which is characterized by a liquid-operated control device, which is responsive to a fluid pressure that depends on the speed of rotation of the servo motor controlled fuel pump and from a forming two chambers Membrane and a control valve of the servomotor actuated by means of the membrane is formed as well as a throttle valve to influence the pump speed dependent Fluid pressure; wherein the throttle valve the Mernbran control chamber and the Speed-dependent fluid pressure generating device in series one behind the other are arranged in an overflow line parallel to the fuel pump.

In der Zeichnung.sind in den Fig. i, 2 und 3 drei Ausführungsbeispiele dargestellt.In the drawing, FIGS. 1, 2 and 3 show three exemplary embodiments shown.

In Fig. i ist die Regelvorrichtung unmittelbar mit einer Brennstoffpumpe bekannter Bauart verbunden. Es handelt sich um eine Taumelscheibenpumpe mit einem Rotor a und der in ihrer Winkelstellung einstellbaren Taumelseheibe d in dem Pumpengehäuse b. In dem Rotor sind hin und her gehende Kolben c angeordnet, die mit ihren Stirnflächen an der Taumelscheibe anliegen. Die Ansaugleitung der Pumpe ist mit .e und die Förderleitung zu den Brennern mit f bezeichnet.In Fig. I the control device is directly connected to a fuel pump known design. It is a swash plate pump with a Rotor a and the swash plate d, adjustable in its angular position, in the pump housing b. In the rotor reciprocating pistons c are arranged with their end faces rest against the swash plate. The suction line of the pump is marked with .e and the delivery line denoted by f for the burners.

Das Pumpengehäuse'b bildet eine Kammer, die durch eine nachgiebige, von einer Zugfeder j belastete Membran i in die Membransteuerkammer g und die Membrankammer h geteilt ist. An Stelle der Membran kann auch ein in einem Zylinder gleitender Kolben vorgesehen sein. In der Membrankammer h ist ein Ventilhebel k - gelagert, dessen einer Hebelarm von der Feder m belastet wird und dessen anderer Arm ein Verschlußglied m für den. Kanal o trägt, der zu einem hydraulischen Servomechanismus führt. Letzterer steuert die dem Brenner in der Brennkammer -zugeführte. Brennstoffmenge.The pump housing b forms a chamber which is divided into the diaphragm control chamber g and the diaphragm chamber h by a flexible diaphragm i loaded by a tension spring j. Instead of the membrane, a piston sliding in a cylinder can also be provided. In the diaphragm chamber h, a valve lever k - is mounted, one lever arm of which is loaded by the spring m and the other arm of which is a closure member m for the. Channel o carries, which leads to a hydraulic servo mechanism. The latter controls the one supplied to the burner in the combustion chamber. Amount of fuel.

In der Zeichnung besteht der Servomotor aus einem Zylinder p mit dem von einer Feder r belasteten Kolben q, dessen Kolbenstange s mit der Taumelscheibe d der Pumpe verbunden ist. Auf der einen Seite des Kolbens steht der Zylinder mit der Förderleitung f der Pumpe, auf der anderen Seite über eine Drosselstelle t ebenfalls mit der Förderleitung und außerdem mit dem Kanal o in Verbindung. Die Anordnung arbeitet derart, daß, wenn das Verschlußglied n den Kanal o schließt, sich der Kolben .q unter dem Druck der Feder r auf der Zeichnung nach, links bewegt -und so die Winkelstellung-der Taumelscheibe und damit die Förderleistung der Pumpe vergrößert. Wenn sich das Ventil n, o öffnet, bewegt der dann links vom Kolben überwiegende Flüssigkeitsdruck den Kolben gegen den Druck der Feder zurück, so daß sich die Fördermenge vermindert. Die durch das Ventil n, o abfließende Flüssigkeit kehrt auf die Ansaugseite der Pumpe zurück.In the drawing, the servomotor consists of a cylinder p with the piston q loaded by a spring r , the piston rod s of which is connected to the swash plate d of the pump. On one side of the piston, the cylinder is connected to the delivery line f of the pump, on the other side, via a throttle point t, likewise with the delivery line and also with the channel o. The arrangement works in such a way that when the closure member n closes the channel o, the piston .q moves to the left in the drawing under the pressure of the spring r -and so increases the angular position-of the swash plate and thus the delivery rate of the pump. When the valve n, o opens, the then predominant liquid pressure to the left of the piston moves the piston back against the pressure of the spring, so that the delivery rate is reduced. The liquid flowing out through valve n, o returns to the suction side of the pump.

Die Membransteuerkammer g steht mit dem Raum im Pumpengehäuse b in Verbindung, der mit Flüssigkeit von der Einla:ßseite der Pumpe durch radiale Bohrungen u im Rotor unter einem Druck gespeist wird, der von dessen Drehzahl abhängig ist. Diese Flüssigkeit tritt aus dem Gehäuse durch eine Drosselstelle v in die Membransteuerkammer g. Außerdem steht diese Kammer mit der Förderleitung f über eine Leitung in Verbindung; in der ein Drosselventil s und, in. .dem Stück zwischen diesem und der Förderleitung, eine Drosselstelle 3 angeordnet sind. Das Drosselventil e wird von Hand oder auf. andere Weise betätigt, sobald Wasser in die Brennkammer eingespritzt wird.The diaphragm control chamber g is in contact with the space in the pump housing b Connection with liquid from the inlet side of the pump through radial bores u is fed in the rotor under a pressure that depends on its speed. This liquid exits the housing through a throttle point v into the diaphragm control chamber G. In addition, this chamber is connected to the delivery line f via a line; in which a throttle valve s and, in ... the piece between this and the delivery line, a throttle point 3 are arranged. The throttle valve e is by hand or on. operated in another way as soon as water is injected into the combustion chamber.

Unter Zugrundelegung der Fig. i und in der Voraussetzung, daß das Ventile geöffnet ist, hat der Brennstoff aus der Förderleitung f durch das Drosselventil 2 Zugang zur Membransteuerkammer g oberhalb der Membran i. Die Kammer g steht über eine Drosselstelle v mit dem Raum des Pumpengehäuses b in Verbindung, in der ein von der Drehzahl der Pumpe abhängiger Druck herrscht.On the basis of Fig. I and provided that the Valves is open, has the fuel from the delivery line f through the throttle valve 2 Access to the diaphragm control chamber g above the diaphragm i. The chamber g protrudes a throttle point v with the space of the pump housing b in connection, in which a the pressure depends on the speed of the pump.

Da dieser Druck geringer ist als der Förderdruck der Pumpe, kann- der von der Förderleitung f in die Membransteuerkammer g geförderte Brennstoff über die Drosselstelle v abfließen: Die Ausflußmenge ist jedoch abhängig von dem Flüssigkeitsdruck im Pumpengehäuse b und ändert sich mit diesem.Since this pressure is lower than the delivery pressure of the pump, the fuel delivered from the delivery line f into the membrane control chamber g the throttle point v flow off: The flow rate is, however, dependent on the fluid pressure in the pump housing b and changes with it.

Dabei ist bei .offenem Drosselventil2 der Flüssigkeitsdruck in der Kammer g größer als der Flüssigkeitsdruck innerhalb des Pumpengehäuses b, aber veränderlich mit Bezug auf die Druckänderungen .im Pumpengehäuse b und der Förderleitung f. ' Da außerdem die Membrankammer h unterhalb der Membran i mit der Ansaugleitung e in Verbindung steht, in der gleichmäßiger geringer Flüssigkeitsdruck herrscht, folgt, daß die Druckverhältnisse in der Kammer g die Membran i in der Richtung beeinflussen, daß der Ventilhebel k betätigt wird. Wenn dieser Druck die auf die Membran i und den Ventilhebel k wirkenden Kräfte der Federn j; m übersteigt, wird der Hebel k betätigt und öffnet die Leitung o, wodurch über die Servoeinrichtung die Pumpenleistung herabgesetzt wird. - Wie ausgeführt, ist der Flüssigkeitsdruck in der Kammer g bei geöffnetem Ventil 2 größer als im Pumpengehäuse b. Diese Bedingungen sind vorherrschend, wenn kein Wässer in die Verbrennungskammer eingespritzt wird.When the throttle valve 2 is open, the fluid pressure in chamber g is greater than the fluid pressure within pump housing b, but is variable with regard to the pressure changes in pump housing b and delivery line f e is connected, in which there is a steady, low liquid pressure, it follows that the pressure conditions in the chamber g influence the diaphragm i in the direction that the valve lever k is actuated. If this pressure acts on the diaphragm i and the valve lever k forces of the springs j; m , the lever k is actuated and opens the line o, whereby the pump output is reduced via the servo device. - As stated, the liquid pressure in the chamber g when the valve 2 is open is greater than in the pump housing b. These conditions are prevalent when water is not being injected into the combustion chamber.

Wenn aber Wasser eingespritzt wird, ist die Zufuhr einer größeren Brennstoffmenge erforderlich. Das wird durch Schließen des Ventils 2 bewirkt. Dadurch wird die Membransteuerkammer g von der Förderleitung f abgesperrt, so daß der Flüssigkeitsdruck in der Kammer auf den im Pumpengehäuse b herrschenden niedrigeren Druck herabsinkt mit der Folge, daß bei einer gegebenen Drehzahl der Pumpe die Membran i eine Bewegung des Ventilhebels k auf- Grund der Feder m ermöglicht, wodurch dieLeitung o verschlossen und dieFördermenge vergrößert wird.However, when water is injected, a larger amount of fuel must be supplied. This is done by closing valve 2. As a result, the diaphragm control chamber g is shut off from the delivery line f, so that the liquid pressure in the chamber drops to the lower pressure prevailing in the pump housing b, with the result that, at a given speed of the pump, the diaphragm i causes the valve lever k to move due to the Spring m allows, whereby the line o is closed and the flow rate is increased.

Das durch den Hebel k betätigte Steuerventil n dient in bekannter Weise dem "einzigen Zweck, Brennstoff unter dem Druck des Servozylinders p freizugeben, der durch den in der Kammer h herrschenden niedrigen Druck in die Ansaugleitung e zurückgelangt: Die Vorrichtung nach Fig. 2 unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen insofern, als die Membrankammer h mit der Förderleitung f verbunden und das Drosselventile in der Normalstellung geschlossen ist. Ebenso fehlt die Drosselstelle v in der Verbindung zwischen Gehäuse b und Kammer g. Statt dessen ist eine Drosselstelle 4 in der Verbindung der Kammer h mit der Ansaugleitung e vorgesehen. Solange das Drosselventile geschlossen ist, wird der Servomotor nur von der auf die federbelastete Membran i wirkenden Flüssigkeit gesteuert, deren Druck von der Drehzahl der Pumpe abhängig ist. Sobald Wasser in die Brennkammer eingespritzt wird, wird das Ventil 2 geöffnet. Infolgedessen drückt Flüssigkeit aus der Förderleitung f in die Kammer h, das Steuerventil n schließt sich, und Uler Servomotor steuert die Taumelscheibe auf erhöhte Förderleistung.The control valve n actuated by the lever k is used in a known manner for the "sole purpose of releasing fuel under the pressure of the servo cylinder p which is returned to the intake line e due to the low pressure prevailing in the chamber h: The device according to FIG. 2 differs from the one described above in that the diaphragm chamber h is connected to the delivery line f and the throttle valve is closed in the normal position. The throttle point v in the connection between housing b and chamber g is also missing. Instead, there is a throttle point 4 in the connection of the chamber h with the suction line e. As long as the throttle valve is closed, the servomotor is only controlled by the liquid acting on the spring-loaded diaphragm i, the pressure of which depends on the speed of the pump. As soon as water is injected into the combustion chamber, valve 2 As a result, liquid presses from the delivery line f into the chamber h, the St eu valve n closes and Uler servomotor controls the swash plate to increase the delivery rate.

Die Vorrichtung nach Fig. 3 unterscheidet sich von der in Fig. i dargestellten wiederum dadurch, daß .das Drosselventil 2 in einer Leitung zwischen der Ansaugleitung e und der Membransteuerkammer g und die Drosselstelle zwischen dem Drosselventil und dieserKammer liegt. DasVenti12 ist wieder in seiner Normalstellung geschlossen. Auf die Membran i wirkt nur der Druck der Flüssigkeit im Pumpengehäuse. Wenn Wasser eingespritzt wird, wird Ventil ,2 geöffnet, der Druck in der Kammer g fällt, und das Steuerventil ra schließt sich. Wieder erhöht der Servomechanismus die Förderleistung.The device according to FIG. 3 differs from that shown in FIG again in that .das throttle valve 2 in a line between the intake line e and the diaphragm control chamber g and the throttle point between the throttle valve and this chamber lies. TheVenti12 is closed again in its normal position. Only the pressure of the liquid in the pump housing acts on the diaphragm i. When water is injected, valve, 2 is opened, the pressure in chamber g drops, and the control valve ra closes. Again, the servomechanism increases the delivery rate.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Auch kann die Vorrichtung die in die Brennkammer geförderte Brennstoffmenge auf andere Weise als durch Einwirkung auf die Brennstoffpumpe steuern, z. B. über ein Drosselventil oder über einen Nebenschlußweg im Brennstoffördersystem.The invention is not restricted to the embodiments described. The device can also increase the amount of fuel delivered into the combustion chamber control other than by acting on the fuel pump, e.g. B. over a Throttle valve or via a bypass path in the fuel delivery system.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for regulating the fuel supply into the combustion chamber of jet engines, gas turbines or the like with device for water injection, a fuel pump and a liquid-operated servomotor which controls the fuel pump, characterized by a liquid-operated control device (i, n) which responds to a liquid pressure, which depends on the speed of the fuel pump (a to d) controlled by the servomotor (p, q, s) and of a diaphragm (i) forming two chambers (g, h) and a control valve (k, m , n) of the servo motor (p, q; s) is formed, as well as a throttle valve (2) for influencing the fluid pressure, which depends on the pump speed, the throttle valve (2), the diaphragm control chamber (g) and the device generating the speed-dependent fluid pressure (u) are arranged in series one behind the other in an overflow line parallel to the fuel pump (a to d).

2. Device after spoke i, characterized in that the throttle valve (2) between the, delivery line (f) and the diaphragm control chamber (g) is arranged, which has a throttle point (V) with the interior of the pump housing (b) in communication, in which a Generates fluid pressure dependent on the pump speed. will.

3. Device according to claim i, characterized in that the throttle valve (2) between the Delivery line (f) and the other membrane chamber (h) is arranged.

4. Apparatus according to claim i, characterized in that the throttle valve (2) is arranged between the suction line (e) and the diaphragm control chamber (g). Attached publications: Swiss patents No. 250738, - 248309, 243692.