JP3948067B2 - Afterburner fuel shut-off device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空機用ガスタービン・エンジンのアフターバーナー・システムに係り、特にアフターバーナー燃料を簡単に遮断できるアフターバーナー燃料遮断装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
航空機用ガスタービン・エンジンやジェットエンジンにおいて、急加速など推力を一時的に増すためにアフターバーナーで再燃焼させ、推力を元に戻す際には、アフターバーナー燃料供給用のポンプからの燃料供給を遮断することにより、エンジンへのアフターバーナー燃料流出を停止していた。これを実現するため、ポンプ入口流路を遮断する機構を設けていた。
【0003】
図3は、この航空機用ガスタービン・エンジンのアフターバーナー・システムのブロック図を示したもので、エンジン燃料入口より、主燃料ポンプ10と燃料遮断用バルブ11を介してアフターバーナー燃料ポンプ12に分岐して燃料が供給され、主燃料ポンプ10から主燃料計量機構13にて燃料が計量された後エンジン主燃焼器に供給され、アフターバーナー燃料ポンプ12からの燃料は、アフターバーナー/ローカル燃料計量機構14,アフターバーナー/コア燃料計量機構15,アフターバーナー/ファン燃料計量機構16に分岐されて供給され、そこでそれぞれ別個に計量された後、アフターバーナー燃焼器へ供給される。
【0004】
このアフターバーナー燃料を遮断するためには、アフターバーナー燃料ポンプ12から燃料が吐出されないようにすると共に燃料遮断用バルブ11を閉じるようにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アフターバーナー燃料を遮断するためには、ポンプ供給燃料を停止しなければならないため、アフターバーナー専用の独立したアフターバーナー燃料ポンプ12以外は使用できなかった。またポンプ12の入口の燃料遮断用バルブ11で燃料を遮断するため、ポンプ後流の燃料は流出してしまう可能性もあった。
【0006】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、アフターバーナー燃料の供給と遮断を簡単に行えるアフターバーナー燃料遮断装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項1の発明は、アフターバーナー燃料の供給と遮断を行うアフターバーナー燃料遮断装置において、燃料ポンプに主燃焼器ラインとアフターバーナー燃焼器ラインを分岐して接続し、その主燃焼器ラインに、主燃料計量機構を接続し、アフターバーナー燃焼器ラインに、アフターバーナー/ローカル燃料計量機構、アフターバーナー/コア燃料計量機構、アフターバーナー/ファン燃料計量機構をそれぞれ接続し、そのアフターバーナー/ローカル燃料計量機構、アフターバーナー/コア燃料計量機構、アフターバーナー/ファン燃料計量機構の後流にアフターバーナー燃料遮断用バルブをそれぞれ接続すると共に、その各アフターバーナー燃料遮断用バルブに、これらアフターバーナー燃料遮断用バルブに制御用の燃料油を供給して開閉するノズルフラッパを有するサーボ弁を接続し、且つノズルフラッパは、燃料を噴射するノズルとそのノズルを塞ぐフラッパとからなり、フラッパのトルクモータに、アフターバーナ燃料供給と遮断の電気信号が入力されて、フラッパを揺動し、ノズルで、電気信号に応じた油圧信号に変換してサーボ弁を作動し、そのサーボ弁から制御用の燃料油を各アフターバーナー燃料遮断用バルブに供給して、その各アフターバーナー燃料遮断用バルブを同時に開閉するようにしたアフターバーナー燃料遮断装置である。
【0009】
請求項2の発明は、サーボ弁は、スプール弁を有し、ノズルフラッパでの油圧信号で、スプール弁を作動して各アフターバーナー燃料遮断用バルブの開閉を行う請求項1記載のアフターバーナー燃料遮断装置である。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【0011】
先ず、図2により航空機用ガスタービン・エンジンのアフターバーナー・システムを説明する。
【0012】
エンジン燃料入口よりの燃料が、燃料ポンプ20により、主燃焼器ライン21とアフターバーナー燃焼器ライン22に分岐され、主燃焼器ライン21に主燃料計量機構23が接続され、燃料が計量された後、エンジン主燃焼器へ供給されて燃焼される。
【0013】
燃料ポンプ20からアフターバーナー燃焼器ライン22へ供給された燃料は、アフターバーナー/ローカル燃料計量機構24,アフターバーナー/コア燃料計量機構25,アフターバーナー/ファン燃料計量機構26に供給され、それぞれ別個に計量された後、それぞれ燃料遮断用バルブ27,28,29を介してアフターバーナー燃焼器へ供給される。
【0014】
燃料遮断用バルブ27,28,29は、1個のサーボバルブ30にて開閉動されるようになっており、そのサーボバルブ30に、開閉の電気信号32を入力することで、燃料遮断用バルブ27,28,29を開閉するようになっている。
【0015】
この燃料遮断用バルブ27,28,29とサーボバルブ30の詳細を図1により説明する。
【0016】
図1は、サーボバルブ30と燃料遮断用バルブ27,28,29としての圧力制御バルブ31を示している。
【0017】
サーボバルブ30は、電気信号32を油圧信号に変換するもので、入力される電気信号32を油圧信号に変換するノズルフラッパ33と、そのノズルフラッパ33の変換された油圧信号で回路を切り換えるスプール弁34とから構成される。
【0018】
ノズルフラッパ33は、燃料の高圧ライン35からオリフィス36を介して接続され、オリフィス36で減圧された燃料を噴射するノズル37と、直流電磁コイル等のトルクモータ38にて揺動され、そのノズル37に位置してノズル口を閉じるフラッパ39とからなっている。
【0019】
スプール弁34は、スリーブ40内にスプール41が摺動自在に設けられ、そのスプール41の一方に高圧ライン35に接続された高圧室42が形成され、他方が、オリフィス36の下流側のノズルライン43に接続された圧力調整室44が形成される。この圧力調整室44には、スプール41を受けるスプール座45が設けられると共にスプール41を高圧室42側に付勢するスプリング46が設けられる。
【0020】
スリーブ40には、高圧ライン35に連なる高圧ポートhと、低圧ライン47に連なる低圧ポートlと、出力ポートoとが形成され、その出力ポートoと圧力制御バルブ31とが制御ライン48で接続される。
【0021】
スプール41の高圧室42側の端部には、高圧ポートhと低圧ポートlとを仕切る弁部41aが形成され、その途中には導入部41bが形成される。
【0022】
圧力制御バルブ31は、図ではアフターバーナーローカル燃料遮断用バルブ27のみを示しているが、コア、ファン用の燃料遮断用バルブ28,29も構造は同じである。また3系統に分岐しているのは燃料計量量がそれぞれ相違するためである。
【0023】
圧力制御バルブ31は、燃料計量機構からの燃料が導入される導入口49を有するバルブスリーブ50と、そのバルブスリーブ50に摺動自在に設けられ、バルブスリーブ50に形成された燃料出口ポート51を開閉するスロットリングピストン52と、そのスロットリングピストン52内に挿入され、スロットリングピストン52を駆動するためのリセットピストン53とからなり、スロットリングピストン52とリセットピストン53間にコイルスプリング54が設けられ、またリセットピストン53に、リセットピストン53をスロットリングピストン52側に付勢するコイルスプリング55が設けられる。
【0024】
バルブスリーブ50には、制御ライン48からの燃料油をリセットピストン53の背面側の室56に導入する制御ポート57、アフターバーナ作動時にスロットリングピストン52の開閉を行う制御用の燃料油を導入するポート58、高圧ライン35の燃料油と略同圧の燃料油を導入する高圧ポート59が設けられ、スロットリングピストン52には、リセットピストン53とで形成される圧力室60に開口する導入ポート61が形成される。
【0025】
なお、63は、バルブスリーブ50のキャップ、62は、リセットピストン53の背面側の室56に設けたスプリングシートである。
【0026】
次に本発明の作用を述べる。
【0027】
先ず、図2に示すように、エンジン燃料入口よりJP−4等の燃料が燃料ポンプ20にて昇圧され、主燃焼器ライン21より主燃料計量機構23で燃料が計量された後、エンジン主燃焼器へ供給されて燃焼される。
【0028】
また、残りはアフターバーナー燃焼器ライン22より、アフターバーナー/ローカル燃料計量機構24,アフターバーナー/コア燃料計量機構25,アフターバーナー/ファン燃料計量機構26に供給され、それぞれ別個に計量された後、それぞれ燃料遮断用バルブ27,28,29を介してアフターバーナー燃焼器へ供給される。
【0029】
図1は、アフターバーナー燃焼が行われている状態を示し、この状態で、圧力制御バルブ31は、そのリセットピストン53が図示の位置にあり、導入口49からの燃料を燃料出口ポート51に流してアフターバーナー燃焼器に供給する。
【0030】
この際、サーボバルブ30は、高圧ライン35からの高圧の燃料油がオリフィス36を通って減圧され、ノズル37から燃料油を噴射している。スプール弁34は、高圧ライン35からの高圧燃料油が高圧室42に導入され、スプール41は、スプール座45に着座した位置にあり、この状態で、低圧ライン47からの低圧燃料油は低圧ポートlからスプール41の導入部41bを通し、出力ポートoを介して制御ライン48に流れ、圧力制御バルブ31の制御ポート57よりリセットピストン53の背面側の室56に導入される。この室56に導入される燃料油の圧力は、導入口58より導入される燃料の圧力より充分低いため、リセットピストン53は、図示の位置に保持されてアフターバーナー燃焼が行われる。
【0031】
アフターバーナー燃焼を遮断する時には、電気信号32をノズルフラッパ33のトルクモータ38に送ることで、フラッパ39がノズル37のノズル口を閉じるように揺動する。これにより高圧ライン35からオリフィス36を通る燃料油の流れが遮断され、オリフィス36の下流側のノズルライン43が、高圧ライン35の圧力と同じになり、その圧力が圧力調整室44に作用し、スプール41の両端には同じ高圧が作用するため、スプリング46の力によってスプール41が図でみて左側に移動され、この結果、低圧ポートlが閉じ、高圧ライン35に連なる高圧ポートhと出力ポートoとが導入部41bを介してつながり、高圧の燃料油が制御ライン48に流入する。
【0032】
制御ライン48に流入した高圧の燃料油は、制御ポート57からリセットピストン53の背面側の室56に導入され、この結果、リセットピストン53は、左側に移動すると共にスロットリングピストン52を左方に移動する。スロットリングピストン52の移動により、燃料出口ポート51は閉じられる。
【0033】
このように、トルクモータ38に電気信号32を入力し、これを油圧信号に変換し、この油圧信号でスプール弁34を作動することで、アフターバーナー燃料計量バルブの後流の圧力制御バルブ31をサーボバルブ30への電気指令に応じて閉め切ることにより、アフターバーナー燃焼器への燃料供給を遮断することが可能である。
【0034】
また、サーボバルブ30の1個で、燃料遮断用バルブ27,28,29を遮断するため、エンジン運転中の不具合発生時等に、ローカル、コア、ファンのセグメントへの燃料を同時に遮断可能である。
【0035】
燃料遮断後、アフターバーナー燃焼器への燃料供給を再度行う場合は、サーボバルブ30に電気信号32を送り、ノズル37から再度燃料油が噴出するようフラッパ37を戻すことで、スプール弁34と圧力制御バルブ31は、再度図1の状態に戻り、燃料をアフターバーナー燃焼器へ供給することができる。
【0036】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、サーボバルブに電気信号を入力して油圧信号に変換し、この信号でアフターバーナー燃料計量バルブの後流の燃料遮断用バルブを遮断することで、油圧機構の高い信頼性を充分生かした機構とすることができる。また、アフターバーナー専用のポンプでなく、メインも兼ねた燃料ポンプで、アフターバーナー燃焼を停止でき、ポンプシステムの構成の自由度を増大できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示す要部の回路図である。
【図2】本発明におけるアフターバーナー・システムの全体概略図である。
【図3】従来のアフターバーナー・システムの概略図である。
【符号の説明】
20 燃料ポンプ
21 主燃焼器ライン
22 アフターバーナー燃焼器ライン
23 主燃料供給機構
24,25,26 アフターバーナー燃料供給機構
27,28,29 アフターバーナー燃料遮断用バルブ
30 サーボバルブ
33 ノズルフラッパ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an afterburner system for an aircraft gas turbine engine, and more particularly to an afterburner fuel cutoff device that can easily shut off afterburner fuel.
[0002]
[Prior art]
In aircraft gas turbine engines and jet engines, refuel with an afterburner to temporarily increase thrust, such as sudden acceleration, and shut off the fuel supply from the afterburner fuel supply pump when restoring the thrust. As a result, the outflow of the afterburner fuel to the engine was stopped. In order to realize this, a mechanism for blocking the pump inlet channel has been provided.
[0003]
FIG. 3 is a block diagram of the afterburner system of this aircraft gas turbine engine, which branches from the engine fuel inlet to the afterburner fuel pump 12 via the main fuel pump 10 and the fuel shutoff valve 11. After the fuel is supplied and fuel is metered by the main
[0004]
In order to shut off the afterburner fuel, the fuel is not discharged from the afterburner fuel pump 12 and the fuel shutoff valve 11 is closed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to shut off the afterburner fuel, the fuel supplied to the pump must be stopped. Therefore, it was not possible to use other than the independent afterburner fuel pump 12 dedicated to the afterburner. Further, since the fuel is shut off by the fuel shut-off valve 11 at the inlet of the pump 12, the fuel downstream of the pump may flow out.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an afterburner fuel shut-off device that solves the above-described problems and can easily supply and shut off afterburner fuel.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the invention according to
[0009]
According to a second aspect of the invention, the servo valve has a spool valve, hydraulic signal at the nozzle flapper, with afterburner fuel cutoff apparatus according to
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0011]
First, an afterburner system for an aircraft gas turbine engine will be described with reference to FIG.
[0012]
The fuel from the engine fuel inlet is branched by the
[0013]
The fuel supplied from the
[0014]
The
[0015]
Details of the
[0016]
FIG. 1 shows a
[0017]
The
[0018]
The nozzle flapper 33 is connected from a high-
[0019]
In the spool valve 34, a spool 41 is slidably provided in a sleeve 40, a high pressure chamber 42 connected to a
[0020]
The sleeve 40 has a high pressure port h connected to the
[0021]
A valve portion 41a that partitions the high pressure port h and the
[0022]
The pressure control valve 31 shows only the afterburner local
[0023]
The pressure control valve 31 includes a valve sleeve 50 having an
[0024]
A control port 57 that introduces fuel oil from the control line 48 into the chamber 56 on the back side of the
[0025]
Reference numeral 63 denotes a cap of the valve sleeve 50, and 62 denotes a spring seat provided in the chamber 56 on the back side of the
[0026]
Next, the operation of the present invention will be described.
[0027]
First, as shown in FIG. 2, the fuel such as JP-4 is boosted by the
[0028]
The remainder is supplied from an afterburner combustor line 22 to an afterburner / local
[0029]
FIG. 1 shows a state in which afterburner combustion is being performed. In this state, the pressure control valve 31 has its
[0030]
At this time, in the
[0031]
When shutting off the afterburner combustion, the
[0032]
The high-pressure fuel oil that has flowed into the control line 48 is introduced from the control port 57 into the chamber 56 on the back side of the
[0033]
In this way, the
[0034]
In addition, since one of the
[0035]
When the fuel supply to the afterburner combustor is performed again after the fuel is shut off, an
[0036]
【The invention's effect】
In short, according to the present invention, an electric signal is input to the servo valve and converted into a hydraulic signal, and the fuel shut-off valve downstream of the afterburner fuel metering valve is shut off with this signal, so that the hydraulic mechanism has high reliability. The mechanism can make full use of In addition, afterburner combustion can be stopped by a fuel pump that also serves as a main, not a pump dedicated to the afterburner, and the degree of freedom in the configuration of the pump system can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a main part showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an overall schematic view of an afterburner system according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram of a conventional afterburner system.
[Explanation of symbols]
20
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JPH1172043A JPH1172043A (en) | 1999-03-16 |
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- 1997-08-29 JP JP23447497A patent/JP3948067B2/en not_active Expired - Fee Related
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