JPS5939631B2 - 絞り弁装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はガスタービン機関への燃料流を制御する絞り
弁装置に関する。

この発明の絞り弁装置は可変オリイフイスと固定オリイ
フイスに相当する部分をシリーズに並設Ｕ可動ＩＪイフ
イスに当る部分の開口面積を制御する部材としての制御
ピストンに燃料が通過する固定オリイフイスをあけ、こ
れによる圧力降下による圧力差によって制御ピストンを
均合バネと均合うよう上下させ、可変オリフイフイスを
制御するものにおいて、制御ピストンに肩部を設けて、
周囲の固定部材との間に環状室を形成し、その環状室に
可変オリイフイスの下流の圧力を導くようにしたもので
ある。

それで環状室においては、制御ピストンを、その肩部に
おいて、可変オリイフイスの下流における圧力で前記の
圧力差に加えてピストンをバネに抗して押し下げる作用
をしている。

それで固定オリイフイスにおける圧力降下が大きくなっ
て圧力差が増大し、ピストンが大きく下がろうとするほ
ど、可変オリイフイスの下流の圧力は下がっているので
、上記の環状室においてバネに抗してピストンを押し下
げようとする力は減少し、恰もバネのレートが増大して
いるような現象を生ずる。

そのため小さなバネで充分大きなバネを用いたと同じ効
果が生じ、低周波の圧力変動に対して絞り弁の作用の安
定を図ることができるものである。

図について説明すれば、この発明の絞り弁装置は本体１
０を有し、その中にスリーブ１１が取り付けられている
。

スリーブ１１はポート１２の列を有し、このポート１２
は制御ピストン１３と組み合はさって可変オリイフイス
を形成する。

制御ピストン１３はギヤ１４を有していて、作動中、他
からの動力によって回転させられる。

これはピストンと固定部分との摩擦を防ぎ、スムーズに
上下に動きうるようにするためである。

ピストン１３はスリーブ状をなし、上端の方が内径が大
きく、ベアリング１５によって回転可能に支承され、燃
料入口室１６内に位置している。

固定の差込部材１７は、本体１０に装着され、ピストン
１３の上端からその内部に延びており、その下端の自由
端に段付円筒形状のヘッド１９を有している。

段付ヘッド１９はピストン１３の内面において、ピスト
ンの肩部１８との間で環状室９を形成している。

差込部材１７は、管状であって、その壁に、孔２０及び
２１の列が図示の如く形成されていて、両者は固定オリ
イフイスを形成している。

燃料は入口室１６から孔２０又は孔２１を通って圧力降
下してポート１２の方に流れる。

本体１０は、ポート１２を取り囲む内方溝２２を有し、
この溝は、スリーブ１１およびベアリング２５における
きり孔２３．２４により、ピストン１３における外方溝
２６に接続されている。

そして外方溝２６は環状室９に接続されている。

そのためポート１２の外方の圧力が環状室に導入され、
肩部１８を押してピストン１３を押し下げる作用を行な
う。

燃料はガスタービン機関２８によって駆動されるギヤポ
ンプ２７及び遠心カブ−ストポンプ２９によって入口室
１６に送られる。

ブーストポンプ２９の出口はギヤポンプ２７の入口及び
ギヤ１４及びバネ３６を取りまく室３０の両方に接続さ
れる。

室３０には入口室１６からピストン１３とベアリング１
５との隙間を通って高圧の燃料が洩れて流入し、次第に
室３０中の圧力が上昇してピストン１３とベアリング２
５の間の隙間を通って更に下方に洩れて流れ、絞り弁の
作用に悪い影響を及ぼす惧がある。

そのため室３０は比較的圧力の低いブーストポンプ出口
と接続されて上記の悪影響を防ぐようになっている。

溝２２は、燃料計量システム３１および手動制御手段３
２を経由して、ガスタービン機関２８のバーナーへ接続
される。

燃料計量システム３１は、機関２８からの種々の入力信
号を受ける。

スリーブ１１の端部は還流弁３３に連通し、還流弁３３
は、計量システムの下流側からの圧力信号に従う。

燃料還流量は、固定及び可変のオリイフイスを形成する
孔２０，２１及びポート１２を通る全圧力降下および計
量システム３１により決められる。

そして還流弁の下方には図示の如く絞られて降下した燃
料圧がかかつているので、燃料がポート１２で絞られ燃
料圧が下がるほどその分還流弁は開き易くなり燃料が還
流きれる。

還流燃料はポンプ２７を経て室１６に戻される。

圧力逃し弁３４はスリーブ１１の端と室１６の間に接続
されるが、これは弁３３が十分な燃料を還流することが
できないときのみ、例えば、しめ切りコック３７が閉じ
られたとき、弁３４が開く場合の圧力以下に、スリーブ
１１の端の圧力を減少する。

しめ切りコック３７は、システム３１の下流でそこから
弁３３へ接続する。

更に機関から出された１またはそれ以上の信号によって
制御される電気駆動の制限器３５が室１６とスリーブ１
１の間へ接続される。

制御ピストン１３は図示の如くバネ３６によって、上方
に常に付勢されている。

燃料が流れるとき、固定オリイフイスを形成される孔２
０，２１によって圧力降下が生じる。

この圧力降下はピストン１３の上端と下端にかかる圧力
差となって、ピストンをバネ３６に抗して下方に押圧し
、ポート１２を閉鎖する方向にピストンは動かされ、ピ
ストン１３とポート１２で可変オリイフイスを形成する
。

又ポート１２の出口部分を囲む内方溝２２の圧力はきり
孔２３．２４を経て外方溝に入り、ピストンにあけられ
た孔３８によって、環状室９に入り、肩部１８によって
ピストンを下方に押圧する力となっている。

例えば燃料流量が増加して、流速が増すと、固定オリイ
フイス２０ 、２１における圧力降下が増加してピスト
ンの上下端の圧力差が増大して、ピストン１３はバネ３
６に抗して下降し、ポート１２を一部閉鎖し、燃料流を
制限する。

−刃室９に作用する力はオリイフイス下流の圧力である
から逆に減少し、室９内で肩部１８を押してピストンを
押し下げる力は減少する。

このことはピストンを上方にもち上げようとするバネ３
６のレートが増大したのと同じ現象となる。

したがって、比較的小さなバネでレートの大きいバネを
使用したことと同じになり、低周波圧力変動に抗して絞
り弁の作用を安定化する効果を有する。

即ちピストン下端の水平面への投影面積は上端の面積と
肩部１８の面積の和となっているので、今ピストン上端
にかかる燃料圧力をＰ、オリイフイス２０．２１で圧力
降下した圧力をＰｌ、更にポート１２で圧力降下した圧
力をＰ２とすれば、ピストンを下向きに押す力はピスト
ン上端にかかる圧力Ｐと肩部にかかる圧力Ｐ２であり、
上向きに押し上げる力はピストン下端にかかる圧力Ｐ１
となる。

そこで流量が多くなってＰｌ、Ｐ２が下がり、ＰとＰｌ
、Ｐ２の圧力差が増大するほどピストンを下方に押し下
げる力の内Ｐ２の部分が小さくなるので、それだけピス
トンを押し下げる力の増加がへることとなり、恰もピス
トンを支えているバネの力が増加したのと同じ現象を呈
する。

そのためバネ３６はそれだけ小さいバネでよく、制御が
やわらかく、スムーズに行なわれることとなる。

この発明の装置では開口面積を変えられるポート１２と
、燃料計量システム３１とによってエンジンにゆく燃料
流量を決定している。

制御ピストン１３はその上下端にかかる圧力差によって
バネ３６と均合うごとく上下し、ポート１２はその開口
面積を変化させる。

そして部材１３′を下方に押す力はギアポンプの吐出圧
力Ｐと、固定オリフィス２０，２１によって圧力降下し
た部材１３下端の圧力Ｐ１との差になる。

（正確には圧力Ｐとポート１２下流の圧力Ｐ２との合成
圧力と圧力Ｐ１との差になる。

）燃料流量が多くなれば流れも早くなり、固定オリイフ
イス２０，２１における圧力降下も大きくなり、ＰとＰ
ｌの差は大きくなる。

一方燃料計量システム３１の方は、エンジンからの信号
又は手動操作装置３２によってその開度が決められると
、固定オリイフイスの如き作用をする。

したがって燃料の制御は面積可変オリイフイスとなるポ
ート１２と、固定オリイフイスとしての燃料計量システ
ム３１とのシリーズにならんだ２つのオリイフイスで行
なわれている。

しかして制御ピストン１３の下流の圧力Ｐ１と燃料計量
システム３１の下流の圧力Ｐ３との圧力差は、その両圧
力が上下にかかつている還流弁３３の存在のため、殆ん
ど一定に保たれる。

又燃料の供給は容積型ポンプであるギアポンプで行なわ
れるので、吐出量はポンプ回転数に比例する。

そしてギアポンプはエンジンによって駆動されているの
で、結局ポンプ吐出量はエンジンスピードに比例する。

そのためエンジンスピードが上がれば燃量吐出量も増加
し、固定オリイフイス２０．２１における圧力降下も増
大し、ＰとＰｌの差が大きくなり、部材１３を押し下げ
、エンジンへゆく燃料を絞る作用を行う。

このように燃料量制御を、固定オリフィスに当る燃料計
量システム３１と、その上流の可変オリフィスに当るポ
ート１２とをシリーズにならべて設け、エンジンスピー
ドが変化した場合、ポート１２の開閉で吸収しようとす
るもので、前述の如くバネ３６が比較的小さくてやわら
かく作用することと相まって、エンジンのスピード制御
をきわ・めで精密にスムーズに行なうことができるよう
になったものである。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の絞り弁装置の要部の断面図を示す。 〔図中符号〕１０・・・・・・本体、１１・・・・・・
スリーブ、１２・・・・・・ポート、１３・・・・・・
制御ピストン、１４・・・・・・ギヤ、１５・・・・・
・ベアリング、１６・・・・・・燃料入口室、１７・・
・・・・差込部材、１８・・・・・・肩部、１９・・・
・・・ヘッド、２０，２１・・・・・・固定オリイフイ
ス、２２・・・・・・内方溝、２３ 、２４・・・・・
・きり孔、２５・・・・・・ベアリング、２６・・・・
・・外方溝、２８・・・・・・ガスタービン機関、２７
，２９・・・・・・ポンプ、３０・・・・・・室、３１
・・・・・・燃料計量システム、３３・・・・・・還流
弁を夫夫示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ポンプにより燃料を燃料計量システムを介してガス
   タービン機関のバーナーへ送給するために前記ポンプと
   前記計量システムとの間の燃料系に配設した弁装置であ
   って、本体１０と、該本体内に画成された燃料入口室１
   ６において固定され該入口室内に開口する固定オリフィ
   ス２０．２１を上部と中央部に夫々有し且つ下部自由端
   に段付円筒形状のヘッド１９を有する差込部材１７と、
   前記本体下方において穿設され前記燃料計量システム３
   １に連通ずる開口を有する内方溝２２に開口するポート
   １２とその上方にきり孔２３を穿設されたスリーブ１１
   と、前記きり孔２３と常時連通するきり孔２４を周囲に
   穿設し、且つ前記スＩＪ−ブ内に収容されたベアリング
   ２５と、前記差込部材１７を取り囲み前記ヘッド１９を
   内部で軸方向に摺動可能に収容し前記ベアリング２５内
   に本体との間に配設されたピストンバネ３６により弾性
   的に出入可能に配設された制御ピストン１３と該制御ピ
   ストン１３を前記ベアリング２５との間で回転可能とす
   る該ピストン上部に取付けられ、且つ前記ピストンバネ
   ３６の上端が押接されたギヤ１４とから構成され、前記
   制御ピストン１３の上端が前記燃料入口室１６内に開口
   し、その下端が前記ポート１２と共働して可変オリフィ
   スを形成しており、更に該ピストンの下方内部において
   前記ヘッド１９の下方とで環状室９を形成すべく内部へ
   突出した肩部１８を有し、且つその外周において前記き
   り孔２４と連通ずる外方溝２６が穿設され、前記環状室
   ９と前記外方溝２６とが該ピストンの周囲に穿けられた
   孔３８に依って連通している事を特徴とするガスタービ
   ン機関への燃料流を制御する絞り弁装置。