DK169896B1

DK169896B1 - Spærre- og trykreguleringsventil

Info

Publication number: DK169896B1
Application number: DK579588A
Authority: DK
Inventors: Brian Gerard Donnelly; Gerald Joseph Gorneault; Charles F Stearns
Original assignee: United Technologies Corp
Priority date: 1987-10-22
Filing date: 1988-10-18
Publication date: 1995-03-27
Also published as: EP0313502A1; DK579588A; JPH01134029A; IL88012A; IL88012A0; DE313502T1; JP2610175B2; DK579588D0; US4825649A; CA1298755C; DE3866852D1; EP0313502B1

Description

DK 169896 B1

Den foreliggende opfindelse angår en anordning til regulering af brændstoftilførslen til flere enheder I en efterbrænder og omfattende en måleventil for samtidig udmåling af brændstof til hver af efterbrænderenhedeme, og et antal ventilorganer, hvorved hvert ventilorgan styrer det udmålte brændstof til en sammenhørende enhed, hvilke ventilorganer hver omfatter et første 5 ventilelement, der tilføres det udmålte brændstof, hvilket første ventilelement kan forskydes selektivt, således at det selektivt kan spærre eller åbne for brændstofstrømmen gennem ventilen til den pågældende efterbrænderenhed, og et andet ventilelement, hvilket andet ventilelement reagerer på forskelle i brændstoftryk opstrøms og nedstrøms måleventilen for at regulere trykfaldet over måleventilen ved at regulere brændstofstrømmen fra ventilen som en funktion 10 af nævnte trykforskelle. En sådan anordning kendes fra GB-A-2.125.110.

En måde at forøge drivtrykket fra en turbojet eller turbofan motor er anvendelse af en efterbrænder. Efterbrændere forøger drivtrykket ved at tilføre gasstrømmen varmeenergi. Brændstof indføres sædvanligvis i gasstrømmen af efterbrænderen i trin, således at varmeenergien 15 kan øges gradvist fra nul til den ønskede værdi. Ved gradvis forøgelse af varmeenergien giver efterbrænderen forøget styring, og muligheden for at motoren falder ud minimeres.

Den trinvise indsats styres af en brændstofregulator, som leder brændstoffet til successive efterbrænderenheder, således at blandingsforholdet i hvert trin eller enhed er omtrent støkio-20 metrisk. Den reguleringsanordning, som kendes fra GB-A-2.125.110, har en separat spærre og trykreguleringsventil for hver enhed. Da en efterbrænder typisk kan omfatte seksten enheder eller trin, indebærer de separate spærre- og trykreguleringsventiler forøgelse af såvel vægt som rumfang af en brændstofregulator.

25 Fra EP-A-0 105 017 kendes en strømningsreguleringsanordning omfattende måle- og trykregulerende ventilelementer anbragt inden i hinanden. US-A-3.538.707 viser en ventil til regulering af brændseltilførslen til en gasturbinemotors forbrændingskammer og med en trykreguleringsventil, en kombineret tryk-, afskærings- og aflastningsventil samt en måleventil, der alle er anbragt i serie i samme hus. Og US-A-3.465.778 viser en en trykreguleringsventil med et 30 trykaflastningsstempel indeholdt i et differenstrykregulerende stempel.

Formålet med den foreliggende opfindelse er at reducere såvel vægt som volumen af en efter-brænders brændstofregulator 35 Dette opnås ifølge opfindelsen ved den i krav 1 anviste udformning.

DK 169896 B1 2

Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere i forbindelse med tegningen, hvor fig. 1 viser en brændstofregulator skematisk og delvis gennemskåret og omfattende en spærre- og trykreguleringsventil ifølge opfindelsen, 5 fig. 2 et snit gennem den i fig. 1 viste ventil i åben stilling, fig. 2a samme, men med en indre og en ydre bøsning drejet indbyrdes, fig. 3 et snit gennem ventilen i lukket stilling, og fig. 3a samme, men med den indre og den ydre bøsning drejet indbyrdes.

10 Den i fig. 1 viste brændstofregulator er beregnet til at regulere brændstoftilførslen til ikke viste efterbrænderenheder for en turbofan eller turbojet motor. Brændstofregulatoren omfatter et hus 12, en måleventil 14 og et antal spærre- og trykreguleringsventiler 16. Måleventilen 14 regulerer mængden af brændstof til efterbrænderenhederne. Spærre- og trykreguleringsventi-lerne til- og frakobler enhederne samt regulerer trykfaldet over måleventilen.

15 Måleventilen 14 omfatter en stort set cylinderformet bøsning 18, som passer tæt for frem- og tilbagegående bevægelse i en cylinderformet foring 20 i huset 12. Bøsningen har flere åbninger 22, som modsvarer vinduer 24 i foringen. Hvert vindue står via- en udmålingsledning 26 i forbindelse med en spærre- og trykreguleringsventil 16. En cylinderformet flange 28 strækker 20 sig udad fra den i fig. 1 venstre ende af bøsningen inde i en del af et kammer 20 i foringen.

Hydraulisk fluidum kan ledes til de to sider af flangen 28 via ledninger 32 og 34. En elektrohy-draulisk ventil 36 regulerer fluidumtrykket i de to ledninger 32,34, således at flangen og dermed bøsningen kan forskydes aksialt i foringen 20. Denne forskydning medfører ændring af gennemstrømningsarealet gennem åbningem 22 og de modsvarende vinduer 24 og dermed af 25 mængden af brændstof, som tilføres hver efterbraenderenhed.

Som nævnt i det foregående er en kombineret spærre- og trykreguleringsventil 16 anbragt i forbindelse med hver udmålingsledning 26. Hver af disse kombinationsventiler er anbragt i et stort set cylinderformet område 38 i huset 12 og har et antal til- og afgangsledninger, en indre 30 og en ydre bøsning, en trykreguleringsventil og en spærreventil, som det fremgår af det følgende.

Til- og afgange

Den kombinerede ventil 16 modtager vægtede strømme fra måleventilen 14 gennem en op-35 strøms del 40 af udmåiingsledningen 26. Ventilen 16 føler tryk opstrøms måleventilen via en ledning 42, som står i forbindelse med brændstoffet inde i bøsningen 18. Ventilen 16 føler højt t tryk for spærring og køling via en ledning 44. Vægtede brændstofstrømme passerer gennem ventilen 16 for at blive ført til motoren gennem en nedstrømsdel 46 af udmålingsledningen 26.

DK 169896 B1 3

En ledning 48 giver et hydraulisk signal fra en sekvensventil (ikke vist). En ledning 50 sender et hydraulisk signal til en ikke vist pumpe som senere omtalt.

Indre og ydre bøsning 5 Hver af de kombinerede ventiler 16 har en indre bøsning 52 og en ydre bøsning 54. Den ydre bøsning, som er stort set cylinderformet, er indpasset i åbningen 38 i huset 12. En fremstående skulder 56 på den ydre bøsning ligger an mod en del 58 af huset for at give en driftsikker placering.

10 Den ydre bøsning 54 har fem åbninger. En første åbning 60 leder brændstof til nedstrømsde-len 46 af udmålingsledningen. En anden åbning 62 (fig. 2a) leder brændstoftrykket til ned-strømsdelen 46. En tredje åbning 64 (fig. 2a) leder brændstoftrykket i nedstrømsdelen 46 til ledningen 50. Den fjerde åbning 66 (fig. 2), som indeholder et filterelement 68, leder opstrømstryk fra ledningen 42. Den femte åbning 70 (fig. 2a) leder kølestrøm og tryk fra en ikke 15 vist kilde via ledningen 44.

Den indre bøsning 52 har stort set cylinderform med en åben endedel 72 og en lukket endedel 74. Den lukkede endedel har en flange 76, der strækker sig radialt-indad og er beregnet til at modtage en aksel 78. Flangen har en cirkulær slids 80 med en O-Ring 82, således at akslen 20 78 kan fastholdes tætnende i flangen.

Den indre bøsning 52 har tre kanaler udformet i bøsningens ydre overflade og fire åbninger.

Den første åbning 84 står i forbindelse med den første åbning 60 i den ydre bøsning for at tillade afmålt strøm fra opstrømsdelen 40 til nedstrømsdelen 46 af udmålingsledningen. Den 25 første kanal 86 står i forbindelse med den ydre bøsnings femte åbning 70 for at lede kølestrøm og tryk til den anden og tredje åbning 88 og 90. Den anden kanal 92 skaber forbindelse mellem den ydre bøsnings anden og tredje åbning 62 og 64 for at overføre brændstoftrykket i nedstrømsdelen 46 til ledningen 50. Den tredje kanal 94 står I forbindelse med den ydre bøsnings fjerde åbning 66 for at lede opstrømstryk til den indre bøsnings indre via den fjerde åbning 96.

30

Den ydre bøsning 54 er fast forbundet til den indre bøsning 52 for samvirke med denne via en tap 98.

Trykregulering 35 En trykregulerende ventil 100 er anbragt frem- og tilbagebevægelig i den indre bøsning 52. Ventilen har en lukket konisk endedel 102 og en åben endedel 104. Den koniske endedel skråner udad mod venstre og går over i en skulder 106, som er udformet til at regulere strømmen gennem den indre bøsnings første åbning 84. Akslen 78 er anbragt i ventilen 100 og DK 169896 B1 4 forbundet til denne ved hjælp af en fjeder 108 og to bimetalliske varmekompenserende elementer 110, som strækker sig uden for akslen. Fjederen er i den ene ende fastgjort til elementerne 110 og i den anden (venstre, fig. 2) til en flange 112, der strækker sig udad fra ventilens åbne endedel 104.

5

Spærreventil

Spærreventilen 114 har en åben endedel 116, der omgiver den ydre bøsning 54, og en lukket endedel 118, i hvilken akslen 78 er fastgjort. Akslen er skruet ind i endedelen 118, således at trykreguleringsventilen kan kalibreres ved drejning.

10

Et kammer 120 findes mellem den lukkede endedel 118 og den indre bøsnings 52 lukkede endedel 74. En cylinderformet indsats 122, som er beregnet til at blive skruet ind i huset 12 via gevind 124, har en åbning 126, som står i forbindelse med ledningen 48. En hætte 128 har en gænget cylinderformet del 130, som er beregnet til at blive skruet i en indvendig gænget del 15 132 af indsatsen 122. Et hulrum 134 er udformet i hætten 128 og ventilens 114 endedel 118.

En fjeder 136 udøver et tryk mod ventilens lukkede endedel 118 med sin ene ende liggende an mod en skulder 138 på ventilen 114 og sin anden ende liggende an mod hætten 128.

Virkemåde 20 Under drift ledes et højt tryk gennem den femte åbning 70 i den ydre bøsning 54, den første kanal 86 og den tredje åbning 90 i den indre bøsning til kammeret 120. Det høje tryk i kammeret 120 overvinder fjederens 136 kraft og bevæger ventilen 114 mod venstre (se fig. 2 og 2a), således at brændstof kan strømme gennem den første åbning 60 i den ydre bøsning og den første åbning 84 i den indre bøsning via en rundtgående kanal 140 i huset til nedstrømsdelen 25 46. Når brændstof ledes til motoren, føles trykket nedstrøms måleventilen 14 af regulerings- . ventilen 100 på dennes koniske del 102 via udmålingsledningens 26 opstrømsdel 40. Trykket opstrøms måleventilen afføles af reguleringsventilen via den fjerde åbning 66 i den ydre bøsning fra ledningen 42, den tredje kanal 94 og den fjerde åbning 96 i den indre bøsning 52. Ventilen 100 reagerer på forskellen mellem disse to tryk (under hensyntagen til fjederen 108 og 30 de temperaturkompenserende elementer 110) for at regulere trykfaldet over måleventilen, idet ventilens skulder 106 ved forskydning af ventilen ændrer gennemstrømningsarealet af den første åbning.

I den spærreventil 114, som åbnes først af sekvensventilen (ved tryk fra rummet 134), ledes 35 tryk fra brændstof i nedstrømsdelen 46 via den anden åbning 62 i den ydre bøsning 54, den anden kanal 92 i den indre bøsning 52 og den tredje åbning 64 i den ydre bøsning til ledningen 50. Ledningen 50 overfører brændstoftrykket til en ikke vist ventil, som regulerer en ikke vist pumpes tryk for at tilpasse udmålt strøm gennem de kombinerede ventiler til motoren.

DK 169896 B1 5

For at lukke ventilen ledes højt tryk gennem ledningen 48 af sekvensventilen til rummet 134.

Den kombinerede kraft af det høje tryk og fjederen 136 vil bevæge spærreventilen 114 mod højre (fig. 3 og 3a), således at strømmen gennem de første åbninger 64 og 80 afbrydes. Ventilen 114 afbryder også strømmen gennem den anden åbning 62, den anden kanal 92 og den 5 tredje åbning 64 i den ydre bøsning til yderligere regulering af pumpetrykket.

Claims

1. Anordning til regulering af brændstoftilførslen til flere enheder i en efterbrænder og omfattende en måleventil (14) for samtidig udmåling af brændstof til hver af efterbrænderenhederne, 5 og et antal ventilorganer, hvorved hvert ventilorgan styrer det udmålte brændstof til en sammenhørende enhed, hvilke ventilorganer hvert omfatter et første ventilelement (114), der tilføres det udmålte brændstof, hvilket første ventilelement kan forskydes selektivt, således at det selektivt kan spærre eller åbne for brændstofstrømmen gennem ventilen til den pågældende efterbrænderenhed, og et andet ventilelement (100), hvilket andet ventilelement (100) reagerer 10 på forskelle i brændstoftryk opstrøms og nedstrøms måleventilen (14) for at regulere trykfaldet over måleventilen ved at regulere brændstofstrømmen fra ventilen som en funktion af nævnte trykforskelle, kendetegnet ved, at det andet ventilelement (100) er anbragt i det første ventilelement (114), således at der dannes en Integral spærre- og trykreguleringsventil (16).

2. Anordning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det andet ventilelement (100) er an bragt koaksialt i det første ventilelement (114).

3. Anordning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det første ventilelement (114) har en åben endedel (116), som modtager den nævnte brændstofstrøm og selektivt spærrer eller 20 åbner for brændstofstrømmen gennem ventilen, og en lukket endedel (118), som reagerer på et hydraulisk signal forforskydning af det første ventilelement (114).

4. Anordning ifølge krav 3, kendetegnet ved, at det andet ventilelement (100) har en lukket endedel (102), der føler trykket nedstrøms måleventilen (14) og regulerer brændstof- 25 strømmen, og en åben endedel (104), der føler trykket opstrøms måleventilen (14).

5. Anordning ifølge krav 4, kendetegnet ved at omfatte organer (42,66,68,94,96) til overførsel af opstrømstrykket til det andet ventilelement (100). 30