JPH056019B2 - - Google Patents

Description

【図面の簡単な説明】

第１図は、タービンへの燃料の流れを制限する
機械構造ガバナーを備えた本発明に係るタービン
用燃料供給機構の概略図、第２図は、タービンの
回転速度に応じて付勢された機械構造ガバナー内
の比例バルブを備えた第１図に示す燃料供給機構
の概略図、第３図は、タービンの回転速度に応じ
て付勢された機械構造ガバナー内の求積バルブを
備えた第１図に示す燃料供給機構の概略図、第４
図は、タービンの回転速度に応じて付勢された機
械構造ガバナー内のフラツプバルブを備えた第１
図に示す燃料供給機構の概略図、第５図は比例バ
ルブの入口ポートを示す、第１図の５−５線にお
ける断面図、第６図は求積バルブの入口ポートを
示す、第１図の６−６線における断面図である。

【発明の詳細な説明】

第１図に示す従来のガスタービンエンジン１０
は吸気孔１２、空気コンプレツサ１４、複数の燃
焼室１６，１６Ｎ、軸２０を介してコンプレツサ
１４と連結しコンプレツサ１４を駆動するガスタ
ービン１８、燃焼物を大気に放出する排気ノズル
２２を備えている。燃料マニホールド２６に連結
した複数の燃料噴射ノズル２４は燃焼室１６，１
６Ｎ内に予め計測され加圧された燃料を噴射す
る。燃焼室１６，１６Ｎ内では、空気と燃料の混
合気が燃焼し、活性の高圧ガスを作り出し、この
高圧ガスはタービン１８を通過してコンプレツサ
１４を駆動し、推進動力を生み出し、ノズル２２
を通つて大気へ放出される。 計測された燃料は、エンジンが駆動する容量形
燃料ポンプ３０によつて、燃料タンク２８から燃
料マニホールド２６へ供給される。燃料供給機構
３２は流体力学的ガバナー制御部３４と電子検出
信号コンピユータ３６とを備えており、コンピユ
ータ３６は燃料マニホールド２６への燃料の流れ
を制御する。 電子検出及び信号処理部３６は構造的にも作動
的にも従来からあるものであり、エンジンの作動
状態に関する所定の変数、例えば、エンジン速度
Ｎ、コンプレツサが排出する空気の温度P_C、動
力レバー３５の位置PLA、コンプレツサ吸気温
度T_iその他のエンジン温度を表す電気入力信号を
受ける。電気入力信号は従来と同じ方法で電気的
に検出され、比較される。その結果、処理された
電気信号は、適当に増幅され、電気出力信号とし
て出力されて流体電気式サーボバルブ５００及び
レゾルバ４８を作動させ、サーボバルブ５００及
びレゾルバ４８は計測バルブ５０を駆動して導管
４６を介しての燃料マニホールド２６への燃料の
流れを制御する。 計測バルブ５０は平板５２を有する。平板５２
はステム５６の動きに対応して、レゾルバ４８へ
入力されたコンピユータ３６の作動によつて、三
角形ポート５４を介しての導管４６への燃料の流
れを制御する。 ポンプ３０から流れる燃料の一部は導管６１を
介してサーボレギユレータバルブ６０，６２に流
れ、ほぼ一定の圧力P_Cを有する作動流体を発生
させる。燃料が導管５８を経て計測バルブ５０に
達するときにはその流体圧力はP₁となる。三角
形ポート５４を経て燃料が流れを制限されると圧
力降下を生じ、燃料マニホールドに供給された燃
料の流体圧力はP₂となる。 タービン１０内部の軸２０の回転は計測バルブ
板５２の位置と計測バルブ板５２両側の圧力差
（P₁−P₂）との一次関数である。 ヘツドセンサ６４はベローズ６６を有し、ベロ
ーズ６６は可動部材６８上において作動し、計測
バルブ５０から流体圧力P₁を受ける。可動部材
６８は面７０を有し、面７０は調整可能スプリン
グ７４及び流体圧力P₂によつてシート７２の方
向に付勢されている。流体圧力P₂は、遮断シヤ
トルバルブ７６と連結した導管４７によつて導管
４６から導かれるものである。スプリング７４内
部で同心に配置されている一連のバイメタルデイ
スク７８によつて、燃料マニホールド２６に供給
された燃料の比重に影響を与えるような温度変化
が検知される。 米国特許第3106934号に示されたタイプのバイ
パスバルブ８０はヘツドセンサ６４と結合してお
り、ボア８４に位置するスリーブ８２を有する。
スリーブ８２は前記米国特許第3106934号に示さ
れた求積及び比例タイプのものであり、P₂Ｐチ
エンバ９４をP_Xチエンバ９６から分離する求積
ピストン８６と結合している。スリーブ８２には
それぞれ端部が隣接している複数の開口８８，８
８′…８８^Nが設けられており、ボア８４から、リ
ザーバ２８と結合している戻り導管９５内のポー
ト９２への連通を制御している。P_Xチエンバ９
６内のスプリング９８及び流体圧P_sf（レギユレー
タ６０を通過する前に導管６１から来た流体）
は、チエンバ９４内の流体圧P₂Ｐの作用方向と
は反対方向であるチエンバ９４方向に求積ピスト
ン８６を付勢する。スリーブ８２内に位置する比
例ピストン１００はその一端に面１０２を有し、
他端にリツプ１０４を有する。スプリング１０６
は求積ピストン８６と比例ピストン１００との間
に位置する。チエンバ９４内の流体圧P₂Ｐは開
口１１０，１１２を介してスリーブ８２の内部と
連通している。スプリング１０６及び流体圧P₂
Ｐは比例ピストン１００に作用し、リツプ１０４
を導管５８内のポート９０における供給燃料の流
体圧P₁の作用方向とは反対方向、すなわちスリ
ーブ８２上のシヨルダー１０８方向に付勢する。
スリーブ８２は求積ピストン８６に作用する流体
圧P₂Ｐに応じて移動し、開口８８，８８′…８８^N
を介してボア８４とポート９２とを連通させる。
同時に、供給燃料の圧力P₁と比例ピストン１０
０に作用する流体圧P₂Ｐとの圧力差によつて面
１０２が移動し、複数の開口８８，８８′…８８^N
を形成する。燃料はそれらの開口を通つて戻り導
管９５へ流れる。 タービン１０に供給された燃料は軸２０を回転
させる。この回転は可撓性導管１１３を介して機
械式ガバナー１１６の軸１１４へ伝えられる。 機械式ガバナー１１６は軽量速度機構１１８、
カム１２０、比例バルブ１２２、求積ピストン１
２４、求積バルブ１２６及びフラツプバルブ１２
８を備えており、軸２０の回転に応答して計測バ
ルブ５０が作動している間においては、電子レゾ
ルバコンピユータ３６によつてオーバースピード
が生じるのを防止している。 軽量速度機構１１８は機械式ガバナー１１６に
対する作動速度の検知を行う。軸１１４はタービ
ン１０内の軸２０の回転の関数として回転し、重
り１３０を動かしてスライドバルブ１３２を制御
する。スライドバルブ１３２が移動すると、流体
圧P_C（レギユレータ６０からの流体）を有する作
動流体の流れ、すなわちカム１２０のチエンバ１
３８，１４０にそれぞれ連結した導管１３４また
は導管１３６のいずれかへの流れが制御される。 チエンバ１３８とチエンバ１４０とを分離する
付勢ピストン１４４は、ピストン１４８と係合し
て軸１５０を回転させるラツク１４６を備えてい
る。軸１５０と連結したシリンダ１５２は四つの
外形表面１５４，１５６，１５８，１６０を有す
る。作動流体の流体圧P_Cを受けてピストン１４
４が移動すると、ラツク１４６が移動して軸１５
０を回転させ、シリンダ１５２上の外形１５４，
１５６，１５８，１６０はタービン１０内の軸２
０の回転に対応する位置に位置する。 外形１５４はフイードバツクリンケージ１６２
を有する。リンケージ１６２はアーム１６６に作
用するローラー１６４を動かして、スライドバル
ブ１３２に作用する重り１３０の速度の均衡を保
つ。 外形１５６は比例バルブ１２２の軸１７０と連
結したリンケージ１６８を有する。 比例バルブ１２２はランド１７２を有する。ラ
ンド１７２は通過ポート１７４を移動させ、出口
ポート１７３を介してヘツドセンサ６４内のチエ
ンバ７５を制御部３４と結合させる。 第５図に最も良く示すように、ポート１７４は
長方形開口１７６と三角形開口１７８とを有す
る。長方形開口１７６は最初に開き、ヘツドセン
サ６４と結合したアキユムレータ１８０から流体
を流し始める。リンケージ１６８によるランド１
７２の移動量が大きい場合には、流れは両開口１
７６，１７８を介して生じ、流体圧の初期圧力降
下はP₂からP₂Ｐとなる。 外形１６０は求積ピストン１２４と求積バルブ
１２６の双方と結合しているリンケージ１８２を
備えている。求積ピストン１２４は第一チエンバ
１８５を第二チエンバ１８７から分離する。第一
チエンバ１８５は流体圧P_Cの作動流体を受け、
第二チエンバ１８７は流体圧P_CRの流体をレギユ
レータ６２から受ける。流体圧P_CRはほぼ一定で
あり、調整済の流体圧である。求積ピストン１２
４によるリンケージ１８２の移動量と求積バルブ
１２６の移動量の割合は約４：１である。バルブ
１２６はランド１８４を備えている。ランド１８
４は開口ポート１８６まで移動し（第６図参照）、
ボア１８８の出口ポート１９０を介してアキユム
レータ１８０から制御部３４まで流れる作動流体
の新たな流路を形成する。作動流体がポート１８
６を介してポート１９０へ流れると、流体圧の
P₂からP₂Ｐへの圧力降下は急速に進行する。 外形１５８はフラツプバルブ１２８と結合して
いるリンケージ１９２を有している。スプリング
１９４はチエンバ１８５と結合している導管２０
０上のシート１９８に対して面１９６を付勢す
る。リンケージ１９２が外形１５８内を移動する
と、面１９６はシート１９８から離れる方向に移
動してチエンバ１８５内の流体圧を低下させ、求
積ピストン１２４がチエンバ１８５方向に移動で
きるようにする。 操作者は動力レバー３５を操作することにより
コンピユータ３６に入力を与える。この入力は他
の作動パラメータ、例えば大気圧、コンプレツサ
排気圧、エンジン速度、吸気温度、エンジン温度
等とともに、コンピユータ３６に与えられる作動
信号により評価される。作動信号がコンピユータ
３６に与えられると、計測バルブ５０が動き、ポ
ート５４の開口を形成し、燃料は燃料マニホール
ド２６と結合した導管４６へ流れる。燃料マニホ
ールド２６に供給された燃料はチエンバ１６内に
おいて燃焼し、チエンバ１６内部のガス膨張を引
き起こし、軸２０を回転させる。軸２０の回転は
マニホールド２６に供給される燃料と一次比例す
る。ポート５４を介することによつて燃料の流れ
を制限すると、計測バルブ５０の両側にわたつて
圧力降下が起こり、導管５８内の燃料は流体圧
P₁となり、導管４６内の燃料は流体圧P₂となる。 流体圧P₁はベローズ６６の内部に通じ、流体
圧P₂Ｐは遮断バルブ７６及び導管４７を経てベ
ローズ６６に通じ、ヘツドセンサ６４内部のベロ
ーズ６６の外部に作用する。可動部材６８に作用
する圧力差によつて面７０はシート７２に対して
位置することになり、流体圧P_sfの作動流体がチ
エンバ７５に連通することを防ぐ。同時に、流体
圧P₂Ｐはバイパスバルブ８０内のチエンバ９４
に連通して求積ピストン８６と比例ピストン１０
０の双方に作用し、スリーブ８２とリツプ１０３
とをポート９２に関して配置し、戻り導管９５へ
の開口の大きさを調節する。センサ６４により制
御される求積ピストン８６はベローズ６６におけ
る圧力降下を一定に保つ。 軸２０の回転は可撓性軸１１３を介してガバナ
ー軽量速度機構１１８に伝えられる。重り１３０
は移動して回転スライドバルブ１３２を引張し、
ランド１３３はシート１３１を通り越して流体圧
P_Cの流体がチエンバ１３８に流れるようにする
とともに、ランド１３５はシート１３７を通り越
してチエンバ１４０を制御部圧力P_Bに対して開
放する。圧力差（P_C−P_B）はピストン１４４に
作用し、ラツク１４６を移動させるとともにカム
１２０を回転させ、第一外形１５４、第二外形１
５６、第三外形１５８及び第四外形１６０が軽量
速度機構１１８、比例バルブ１２２、フラツプバ
ルブ１２８及び求積ピストン１２４に入力を与え
るようにさせる。 第一外形１５４から軽量速度機構１１８へのフ
イードバツクにより、スライドバルブ１３２上の
重り１３０の力と釣り合う反発力が生じる。この
フイードバツクによる力が重り１３０の力と等し
い場合には、ランド１３３，１３５はポート１３
１，１３７を閉じ、流体圧P_Cがチエンバ１３８
へ通じないようにする。 タービンの通常の作動中において、軸２０の回
転がある一定値以下の場合には外形１５６，１５
８，１６０は比例バルブ１２２、求積バルブ１２
６、求積ピストン１２４及びフラツプバルブ１２
８をほぼ一定の位置に保つようになつている。 軸２０の回転が予め定めた値以下である限り
は、機械構造ガバナー１１６は燃料の燃料マニホ
ールド２６への流れには影響を与えない。電子検
出手段すなわちコンピユータ３６に故障が起きた
場合には、電気流体式サーボバルブ５００は平板
５２まで移動し、タービン１０を作動させるため
に供給された燃料は回転速度を上げて予め定めた
値以上にし、機械構造ガバナー１１６はスライド
バルブ１３２に作用する重り１３０の回転及びカ
ム１２０の移動により付勢される。 軸２０の回転が予め定めた第一制限速度、すな
わち10％もしくは他の値以上である場合には、オ
ーバースピードガバナー１１６は第２図に示すよ
うに反応する。比例バルブ１２２は速度に対して
反応し、第二外形１５６により作動に移される。
ランド１７２は引き続いて開口１７６，１７８を
通り越し（第５図参照）、流体がリザーバ１８０
からポート１７３を介して制御部３４まで流れる
ようにする。バイパスバルブ８０内の比例ピスト
ン１００の面１０２に作用する流体圧P₁は、ピ
ストン１００を求積ピストン８６の方向に移動さ
せ開口８８，８８′…８８^Nに晒し、それによつて
導管５８内のより多くの燃料を戻り導管９５へ流
れ込ませる。このように、タービン１０へ供給さ
れた燃料の容量または重量が減少すると軸２０の
回転速度も落ちることになる。 軸２０の回転が予め定めた第二制限速度、13％
もしくは他の所望の値以上となつた場合には、オ
ーバースピードガバナー１１８は第３図に示すよ
うに反応する。 比例バルブ１２２は十分に開き、外形１５８は
フラツプバルブ１２８を移動させ、フラツプバル
ブ１２８は求積ピストン１２４を動かして求積バ
ルブ１２６を開口させる。ピストン１８４がポー
ト１８６を通り越すと、リザーバ１８０からの新
たな流体によつてチエンバ９４内の流体圧はさら
に減少し、流体圧はP₂Ｐとなる。この流体圧の
減少によつて比例ピストン１００はさらに開き、
それに対応して導管９５に戻る燃料を増加させ
る。 ノズルに供給され、軸２０を回転させる燃料の
量がタービンの許容作動状態すなわち許容動力限
度を超えると、ケーブル１１３によつて機械構造
ガバナー１１６に伝えられる回転は第４図に示す
ような状態をつくり出す。この状態においては、
比例バルブ１２２と求積バルブ１２６とは十分に
開いている。低速度（０％〜50％の速度）におけ
る検査の間においては、外形１６０は求積ガバナ
ーバルブ１２６をその開口位置から離れさせ、求
積ピストンの検査がガバナーの作動なしに生じる
ようにする。外形１５８はリンケージ１９２に作
用し、面１９６を移動させてシート１９８から離
れさせ、チエンバ１８５内の作動流体が制御部３
４内へ流れ込むようにする。フラツプバルブ１２
８が開くと、チエンバ１８７内の流体圧P_CR（レギ
ユレータ６２からの流体）によつて求積ピストン
１８９が移動し、ピストン１８９はセンサ２９２
と結合している固定カバー１９１と係合する。セ
ンサ２９２からの信号がコンピユータ３６へ伝え
られ、この作動状態を指標する。 要約すれば、本発明の要旨は次の通りである。
ヘツドセンサ６４における圧力差（P₂−P₂Ｐ）
が増加すると、計測バルブ５０における圧力差
（P₁−P₂）は減少する。そして、エンジン１０へ
計測された燃料が流れることによつて、タービン
軸２０の回転が減少し、回転速度を所定の値以下
に維持する。