JPH02233831A

JPH02233831A - 燃料供給装置

Info

Publication number: JPH02233831A
Application number: JP2028577A
Authority: JP
Inventors: Trevor S Smith; トレヴァー・スタンリー・スミス
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1989-02-10
Filing date: 1990-02-09
Publication date: 1990-09-17
Also published as: EP0382377A1; GB8903070D0; US5064357A; DE69002653D1; EP0382377B1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、燃料供給装五、とくに主および再熱ハーナを
有するガスタービンエンジンへの燃料供給袋置に関する
。

ガスタービンエンジンの燃料供給システムにおいて、主
圧力燃料源として遠心ポンプの使用が提案されてきた。

しかし、最大燃料流量に対する適切な力量の遠心ポンプ
では低流量において過大な熱を発生する。

また、Ｇ，Ｂ．特許第１４０６２４５号では、第１段お
よび第２段遠心ポンプをもつ燃料システムが提供され、
かつ燃料は計量された燃料流量の圧力要求に従って、第
１段ポンプによるか、第１段ポンプと第２段ポンプとを
直列に接続してその両方を用いるかによって供給される
ように配置されている。

２つのポンプが直列に作用するとき、第２段ポンプの入
口における高い燃料圧力は第１段ポンプ入Ｉ」における
よりも当該場所においては燃料速度を実質的に高くさせ
るであろう。従って、第１段ポンプの力量は第２段ポン
プのサイズよりも一般に大きくつくられる。主エンジン
燃料制御ンステムは最高圧力では比較的低い燃料流量を
必要とする。

しかし、エンジンが再熱ノステムを具０１　Ｌている場
合は、再熱システムは比較的低い圧力では高い燃料流量
を必要とするであろう。その場合、再熱燃料流量は第１
段ポンプから得られ、この第１段ポンプの力量はやはり
再熱ソステムを具備しないエンジンに対して要求される
よりも大きくなければならない。典型的エンジンは７．
５ｋｇ／ｓまでの総燃ネ４流量を必要とするが、高高度
巡航時には０．１５ｋｇ／ｓ未満の流量を必要とするに
過ぎないであろう。

低流量において、相対的に大きい力量の第１段ポンプは
不経済となり、燃料温度を不適切に上昇する。

本発明の目的は、上記課題が軽減もしくは克服される燃
料供給装置を提供することにある。

本発明による燃料供給装置は、第１遠心ポンプ、第１遠
心ポンプより小力量の第２遠心ポンプ、前記第１ポンプ
への供給通路、第１送出導管、前記送出導管内の流量計
量装置、および前記第１ポンプの出口が前記第２ポンプ
の入口通路と連通しかつ前記第１送出導管から絶縁され
ている第１状態および前記第１ポンプの出口が前記第２
ポンプの入口通路から絶縁されている第２状態になるよ
うに作用する弁装置を含み、前記弁装置は前記第２状態
にて作用して前記第１ポンプの入口を前記供給通路から
絶縁しかつ前記第２ポンプの入口通路を前記供給通路に
接続するように横成されている。

附図を参照して、本発明の一実施例を用いて以下に本発
明を説明する。

第１図に示されているように、燃料ライン１０１１．１
２はガスタービンエンジンｌ３の主バーナ、パイロット
バーナ、および再熱バーナそれぞれと連通している。燃
料は計量装置１５およびしゃ断弁装１ηｌ６を介してポ
ンプ装置１４によってラインｌＯに供給され、装置１５
および弁装置１６は電気制御装置ｌ７からの信号に応答
する。装置１５、弁装置１６および回路１７は当業界に
おいては公知であって本発明の部分を構成しない。燃料
は歯車ポンプ１８によってライン１１に供給され、該ポ
ンプはポンプ装置ｌ４を介して燃料を吸入しかつこの燃
料を流量制１コ■装置ｌ９によってラインｌ１に排出す
る。流量制御装置１９はエンジンの始動時にライン１ｌ
に燃料を供給するために回路ｌ７からの信号に応答する
。流星制御装置ｌ９もＶ通の形式のものであって本発明
の部分を構成しない。

燃料は再熱燃料制御装置２０を介してポンプ装置からラ
イン１２に供給され、該制御装置も回路１７からの信号
に応答する。制御装置２０もまた公知の形式のものであ
って本発明の部分を構成しない。

第２図に示され゜ζいるように、ポンプ装置１４は第１
遠心ポンプ３０と、これより小力量の遠心ボンプ３ｌを
含み、これらのポンプはそれぞれらせん状導入部および
羽根付きインベラを具備している。

ポンプ３０．３１はエンジン１３の軸によって駆動され
る共通軸３２に取り付けられている。供給通路３３は昇
圧ポンプ３４（第１図）によって燃料を供給される。ポ
ンプ３０の入口３５は、ライン３８内のサーボ圧力信号
によってばね３７に抗して作用する環状の弁閉じ要素３
６によって通路３３から絶縁可能である。

ポンプ３１用の入口通路３９は弁部材４１の位置に応し
て供給通路３３か、ポンプ３０の出口４０のいずれかと
連通ずる．弁部材４Ｉは、全体としてのポンプ装置ｌ４
の送出導管４３から送られるライン４２内の圧力によっ
て出口４０をしゃ断するように押勅される。弁部材４ｌ
は出口４０内の圧力によってライン４２内の圧力に抗し
て可動で、それにより供給通路３３を通路３９から絶縁
する。このようにして弁部材４１は弁閉じ要素３６がポ
ンプ３０の入口３５をしゃ断すると、出口４０をしゃ断
するように動いて通路３３と３９を連接する。弁部材４
１は貫通路５０をもち、この通路は出口４０がしゃ断さ
れるとドレン連結装置５ｌと連通する。出口４０と入口
通路３９とが連接されている弁部材４１の位置（図示）
において、ドレン連結装置５１は弁部材４Ｉによってし
ゃ断される。ボンプ３０の入１コ３５が弁閉し要素３６
によってしゃ断されると、それに伴ってポンプ３０は中
心孔５０および連結装置５１を介してドレンする。

ポンプ３ｌの出口５２は導管４３と連通している。滑り
式弁要素５３は、導管４３内の圧力を受けている差動面
積と、通路３９内の圧力を受けている実質的に大きい面
積とをもつ。滑り式弁要素５３のピストン部分は計量装
置１５からのサーボ戻りライン６８内の低圧を受けてい
る。通路３９とポンプ出口４０とが連接状態にあるとき
は、滑り式弁要素５３は、再熱制御装置２０（第１図）
に燃料が流通する別の送出導管５４と連通する位置（図
示）に移動する。弁部材４ｌによって出口４０をしゃ断
した状態では、通路３３および３９内の圧力は等しくな
り、滑り式弁要素５３は導管４３と５４を連接するよう
に移動する。

導管４３は直列に接続されたフィルタ６０、流量リスト
リクタ６ｌ、およびサーボ制御弁６２を介して通路３９
と接続される。サーボ圧力ライン３８はリストリクタ６
ｌと弁６２との間の区域に接続されている。

弁６２はばね６４によって全開位置に偏倚されている制
御要素６３をもつ。制御要素６３は、供給通路３３内の
圧力Ｐ１によりおよび導管４３内の圧力Ｐ３によって作
用されたプランジャ６５によってばね６４の偏倚力に抗
して動かされる。制御要素６３は、通路３９内の圧力Ｐ
２によりおよび計量装置ｌ５の下流の導管４３の部分６
６（第１図）内の圧力Ｐ４によって、ばね６４の偏倚力
を助長する方向に作用される，制御要素６３の移動距離は比較的小さ《、かつこの移動
距離以上では、ばね６４によって作用された力は９６６
　Ｘ　１０３Ｎ　／　ｍ”の計量圧力差Ｐ３　　Ｐａの
要求値Ｐ？ｌに対応する。一般に、この構造はもし圧力
Ｐ，とＰ，の和が圧力Ｐ２とＰ４および要求の計量圧力
差ＰＭの和よりも小さければ、制御要素６３は第２図に
おいて見られるように左方へ移動してライン３８内の圧
力を低減して、ポンプ３０への入口を開くように構成さ
れている。したがって、この状態は次式であらわされる
．Ｐ　３　−　Ｐ　Ｋ　＜　Ｐ　４Ｐ　Ｉ十団　−一−−
一・一・　　（１）すなわち、ボンプ３１に作用する圧
力差は、要求の圧力差ＰＭおよび計量装置ｌ５の下流の
圧力と通路３３内の圧力との間の差の和よりも小さい。

低流量状態で、Ｐ：ｌ　　Ｐａが門に達しないときは、
ポンプ３ｌのみが燃料を供給し、ｐ，＝ｐｚである。よ
って、弁装置５３は、導管４３と５４が連接された位置
にある。もし高い燃料流量が要求されれば、計量圧力降
下Ｐ３　　Ｐ４はその要求値ＰＭ末端に降下する。

従って、この状態は上記の等式（１）において示され、
弁要素３６は開き、ポンプ３０が燃料を送出する。弁４
１は開き、通路３９内の圧力増加の結果として弁要素５
３が通路３９を導管４３から絶縁させる。よって、ポン
プ３０からの流量は再熱システムに流通しかつボンプ３
ｌの入口に流入する。大きい方のポンプ３０は、これに
より、高い総流量が要求されるときにのみ作用される。

ここにおいてポンプ３０と３１は直列に作用する。

計量圧力差Ｐ３−Ｐ．がその要求値ＰＭに戻ると、ポン
プ３０の入口は閉じられ、その出口通路４０は絶縁され
て、ボンプ３ｌは通路３３から燃料を引き入れる。

ポンプ３０が作用しているとき、すあわち、圧力Ｐ２と
Ｐ４が等しくないとき、このシステムの不安定さ、その
結果としての振動を防止するために、弁６２の作用にヒ
ステリシス項Ｋ（ｐｇ　　ｐ＋）が導入されることが好
適で、従って等式（１）はつぎのようになり、Ｐ３　　
Ｐｔ＜ｈ−Ｐｌ＋ＰＭ　十Ｋ（Ｐｇ　　ＰＩ）　　−−
’−・（２）値Ｋ（ｈ　　Ｐ＋）は弁６２の適切な圧力
応答面積を選択することによって提供される。

始動時に供給通路３３およびボンプ３１に燃料の注入が
できるために、歯車ポンプ（１８）　（第１図）がその
期間中に選択的に付勢され、かつ同時にシステムの圧力
を強める。

計量装置ｌ５およびしゃ断弁装置１６からの低圧サーボ
戻りライン（第１図）は、弁６９によって、導入部のす
ぐ下流のボンプ３０または３１の区域と選択的に接続す
ることができる。弁６９は、ボンプ３１への接続ライン
６８へばねによって偏倚された制御要素をもつ。ボンプ
３０が運転中、ポンプ３Ｌの導入部の下流の圧力は十分
に上昇して、ばねの作用に抗して制御要素を動かして、
ライン６８をボンプ３０に接続する。

第３図は、第２図に開示されたポンプ装置と一般に類似
するポンプ装置７０を示し、従って、前者と対応する部
品には同一の参照記号が付けられている。この装置と第
２図に示された装置との本質的な相違は、通路３９とボ
ンプ３ｌとの間に燃料注入用リザーバ７１が配設されて
いる。このリザーバは流量リストリクタ７２および弁７
３を介してポンプ３０の入口区域と連通ずる。弁７３は
ばね７４によって開き状態に偏倚されており、かつ導管
４３内の圧力によってばね７４の作用力に抗して押動さ
れる。よって、しゃ断時でかつボンプ３ｌからの送出圧
力が導管４３内に存在しないときは、ポンプ３０はリザ
ーハ７ｌから注入され、ポンプ３０は弁３６によって入
口通路３３に接続されている。ボンプ３０および３ｌの
配設向きは通路３９が実質的な燃料量を保持するように
定められている。リザーバ７ｌのサイズは、通路３９の
内容量と合わせてその内容量がポンプ３０および供給通
路３３に燃料を注大するのに十分であるように定められ
ている。導管４３内にボンプ送出圧力が存在しない場合
には、弁要素４ｌは偏倚ばね７５によって開き状態に保
たれ、それにより通路の内容量を注入させることになる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はガスタービンエンジンの主および再熱バーナ用
の燃料制御システムのブロック図、第２図は、第１図の
部分を構成する燃料ポンプ装置の線図、および第３図は、第２図のポンプ装置の別の実施例の線図であ
る。図中の符号：　　　　　１０，１１．１２・・・燃料ラ
イン、ｌ３・・・ガスタービンエンジン、１４・・・ポ
ンプ装置、ｌ５・・・計量装置、　　　　ｌ６・・・し
ゃ断弁装置、１７・・・電気制御装置（回路）、　ｌ８
・・・歯車ポンプ、ｌ９・・・流量制御装置、　　２０
・・・再熱燃料制御装置、３０・・・第１遠心ポンプ、
　３ｌ・・・小遠心ポンプ、３２・・・共通軸、　　　
　　３３・・・供給通路、３４・・・昇圧ボンプ、　　
　３５・・・入口、３６・・・弁閉じ要素、　　　３７
・・・ばね、３８・・・ライン、　　　　　３９・・・
入口通路、４０・・・出口、　　　　　　４ｌ・・・弁
部材、４２・・・ライン、　　　　　　４３・・・送出
導管、５０・・・中心孔、　　　　　５１・・・連結装
置、５２・・・出口、　　　　　　５３・・・滑り式弁
要素、５４・・・送出導管、　　　　６０・・・フィル
タ、６１・・・リストリクク、　　６２・・・弁、６３
・・・制御要素、　　　　６４・・・ばね、６５・・・
プランジャ、　　　゛６６・・・導管部分、６８・・・
ライン、　　　　　　６９・・・弁、７０・・・ポンプ
装置、　　　７ｌ・・・注入用リザーハ、７２・・・流
量リストリクタ、７３・・・弁、７４・・・ばね、　　
　　　　７５・・・偏倚ばね、を示す。

Claims

【特許請求の範囲】１、第１遠心ポンプ、前記第１遠心ポンプより小力量の
第２遠心ポンプ、前記第１遠心ポンプへの供給通路、第
１送出導管、前記送出導管内の流量計量装置、および前
記第１遠心ポンプが前記第２遠心ポンプの入口通路と連
通しかつ前記第１送出導管から絶縁されている第１状態
と前記第１遠心ポンプの出口が前記第２遠心ポンプの入
口通路から絶縁されている第２状態に作用される弁装置
を含み、前記弁装置が、前記第２状態に作用されて前記供給通路
から前記第１遠心ポンプの入口を絶縁して、前記第２遠
心ポンプの入口通路を前記供給通路に接続するように構
成されていることを特徴とする燃料供給装置。２、前記弁装置が、前記流量計量装置に作用する要求さ
れた計量圧力差および前記計量装置の下流の前記送出導
管の部分内の圧力と前記供給通路内の圧力との差の和に
対して前記第２遠心ポンプに作用する圧力差の増加に応
答する第１弁、および前記第１遠心ポンプの出口におけ
る圧力の増加に応答して前記第１遠心ポンプの出口を前
記第２遠心ポンプの入口に接続して、前記供給通路を前
記第２遠心ポンプの入口から絶縁する第２弁を含む請求
項１記載の装置。３、前記第１弁がサーボ圧力信号によって作用され、か
つ前記サーボ圧力信号を送出する第３弁が提供され、前
記第３弁が前記圧力差の増加および計量圧力差と前記計
量装置の下流側と前記供給通路間の圧力差との前記和に
応答する請求項２記載の装置。４、第２送出導管、および前記第１送出導管と第２送出
導管とを選択的に連接しまたは互いに絶縁するため前記
第１送出導管内および前記第２遠心ポンプの前記入口通
路内の圧力に応答する第４弁を含む上記請求項のいずれ
か一項に記載の装置。５、前記第２遠心ポンプの入口通路が別の弁を介して前
記第１遠心ポンプの入口区域と連通するリザーバを含み
、前記別の弁が前記第１送出導管内の圧力増加に応答さ
れて前記リザーバと前記第１遠心ポンプとの間の流量を
助長するように構成されている上記請求項のいずれか一
項に記載の装置。