KR20170007446A - 개선된 연료 분사 아키텍쳐 - Google Patents

개선된 연료 분사 아키텍쳐 Download PDF

Info

Publication number
KR20170007446A
KR20170007446A KR1020167035387A KR20167035387A KR20170007446A KR 20170007446 A KR20170007446 A KR 20170007446A KR 1020167035387 A KR1020167035387 A KR 1020167035387A KR 20167035387 A KR20167035387 A KR 20167035387A KR 20170007446 A KR20170007446 A KR 20170007446A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
manifold
fuel
flow
pressure
turbine engine
Prior art date
Application number
KR1020167035387A
Other languages
English (en)
Inventor
파스칼 리쪼
필립페 장 르네 마리 베네제크
Original Assignee
사프란 헬리콥터 엔진스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 사프란 헬리콥터 엔진스 filed Critical 사프란 헬리콥터 엔진스
Publication of KR20170007446A publication Critical patent/KR20170007446A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/26—Control of fuel supply
    • F02C9/263—Control of fuel supply by means of fuel metering valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/22—Fuel supply systems
    • F02C7/228—Dividing fuel between various burners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/26—Control of fuel supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K5/00—Feeding or distributing other fuel to combustion apparatus
    • F23K5/02—Liquid fuel
    • F23K5/06—Liquid fuel from a central source to a plurality of burners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K5/00—Feeding or distributing other fuel to combustion apparatus
    • F23K5/02—Liquid fuel
    • F23K5/14—Details thereof
    • F23K5/16—Safety devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/34—Feeding into different combustion zones
    • F23R3/346—Feeding into different combustion zones for staged combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/35—Combustors or associated equipment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K2203/00—Feeding arrangements
    • F23K2203/10—Supply line fittings
    • F23K2203/105—Flow splitting devices to feed a plurality of burners

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

본 발명은, 2개의 연료 분사 매니폴드(30A, 30B) - 각 매니폴드는 적어도 하나의 관련된 인젝터로 연료 흐름을 분배하는데 적합함 - ; 적어도 두 개의 분사 매니폴드(30A, 30B)로 공급될 전체 연료 흐름(Q)을 계량하게 되어 있는 주 연료 프로포셔닝 장치(32); 및 주 연료 프로포셔닝 장치(32)와 상기 분사 매니폴드(30A, 30B) 사이에 위치되며 2개의 매니폴드 사이에서의 전체 연료 흐름의 적어도 일부를 분배하게 되어 있는 분배 프로포셔닝 장치(31)를 포함한다. 상기 구조는 제 1 매니폴드에서의 연료 과압의 경우에 제 1 매니폴드(30A, 30B)로부터 제 2 매니폴드(30B, 30A)로 흐름을 방출하기에 적합한 바이패스 밸브(35)를 또한 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 또한 상기 구조를 포함하는 터빈 엔진 연소 어셈블리에 관한 것이다.

Description

개선된 연료 분사 아키텍쳐{IMPROVED FUEL INJECTION ARCHITECTURE}
본 발명은 터빈 엔진 연료 분사 아키텍쳐 그리고 이러한 아키텍쳐를 포함하는 연소 어셈블리에 관한 것이다.
도 1을 참조하면, 연료 분사 아키텍쳐는 관습적으로 적어도 2개의 연료 분사매니폴드(10A, 10B)를 포함하고, 각 매니폴드는 하나 또는 다수의 연료 인젝터(미도시)에 연료 흐름을 분배할 수 있다.
주어진 분사 매니폴드와 관련된 인젝터는 마찬가지로 특히 그의 투과성 또는 그의 분사 기술과 같은 특성에 따라 분류된다.
각 분사 매니폴드에는 주 연료 계량기(12)에 의해 배급되는 전체 연료 흐름(Q)의 일부(fraction)인 연료 흐름(QA, QB)이 공급되고, 이것은 항공기의 연료 탱크(R)로부터 비롯된 연료원으로부터의 이러한 흐름을 계량하고, 여기에 아키텍쳐가 셋업되고, 상기 아키텍쳐는 관습적으로는 엔진 상에 장착되며, 흐름은 하나 또는 다수의 펌프(미도시)에 의해 탱크로부터 추출된다. 실제로, 각 매니폴드(QAMax, QBMax)의 최대 허용 가능한 유속은 일반적으로 주 계량기(12)로부터 배급되는 최대 전체 연료 유속(QMax)보다 작다.
각각의 분사 매니폴드에서 분배되는 전체 흐름의 부분은 그것으로서 분배 계량기(11)에 의해 설정되고, 주 연료 계량기(12)와 매니폴드들(10A, 10B) 사이에 위치된다.
분배 계량기는 결정된 분배 법칙에 따라 2개 이상의 매니폴드 사이에서 전체 연료 흐름을 분배한다.
도 1의 예시에서, 아키텍쳐는 2개의 연료 분사 매니폴드만을 포함하며 분배 계량기는 2개의 계량된 유속(QA 및 QB)으로 2개의 매니폴드 사이에서 전체 흐름을 분배하여, QA+QB=Q이다.
도　2a에서, 예시적인 연료 분배 법칙은 주 계량기(12)로 보내진 전체 유속 설정 값에 따라 매니폴드들(10A 및 10B) 사이에서 설명된다.
비 제한적인 예시에서, 스레스홀드 값(Qs)보다 낮은 전체 유속에 있어서, 이는 바람직하게 매니폴드(10A)에서의 최대 허용가능한 유속(QAMax)보다 작거나 같고, 유속의 전체는 이러한 매니폴드를 우선으로 하기 위하여(예컨대, 매니폴드(A)와 관련된 인젝터의 타입의 사용을 촉진하기 위하여) 매니폴드(A)에 분배된다. 따라서, 이와 같은 관계를 갖는다: 0<Q<Qs에 있어서, QA=Q, QB=0이다.
전체 유속이 스레스홀드 유속 값과 동일할 때, 분배 계량기는 매니폴드들(A 및 B) 사이에서(도면에서 지점(O11)) 흐름을 분배한다. 이로써, 이와 같은 관계를 갖는다: QS<Q<QMax에 있어서, QA<QAMax 및 0<QB<QBMax이며 Q=QMax에 있어서, QB=QBMax 이다.
각 분사 매니폴드에서, 분사 매니폴드들(A 및 B)의 말단의 압력차는 유속에 의해 함께 실질적으로 상당히 증가하는데, 이는 압력차가 통상적으로 이하의 관계와 관련되기 때문이다:
업스트림 압력 - 다운스트림 압력 = 매니폴드(A)에 있어서 Ka'*Qa2,
업스트림 압력 - 다운스트림 압력 = 매니폴드(B)에 있어서 Kb'*Qb2이며,
Ka' 및 Kb'는 주어진 특정 중력의 유체에 대하여 인젝터의 그리고 매니폴드의 투수성에 따라 일정함.
계량 시스템은 최고 가능 분사 압력으로 동작할 수 있도록 설계되며, 이것은 통상적으로 각 매니폴드의 최대 유속에 상응한다.
이제, 이상 현상(abnormality)이 분배 계량기(11)의 동작에서 발생할 수 있어서, 제공된 유속 분배 법칙은 더는 준수되지 않는다. 예컨대, 분배 계량기는 이것이 매니폴드(A)를 향해 전체 흐름(Q)의 100%를 전달하는 위치에서 블로킹되는 것이 발견될 수 있고, 이러한 경우에, 매니폴드(A)의 유속(QA)은 최대 유속(QAMax)보다 더 클 수 있다.
이러한 경우에, 압력에 있어서의 증가가 매니폴드(A)에서 발생하고 이것은 분배 계량기(11)상에 그리고 이어서 주 계량기에 전달된다. 주 계량기는 통상적으로, 과압 밸브(13)와 같은 과압(overpressure)에 대한 보호 장치와 관련된다. 주 계량기(12)에서의 과압의 경우에, 밸브(13)는 계량 시스템의 업스트림의 유속를 다시 전송함으로써 개방된다. 주 계량기(12)를 벗어나는 흐름은 이로써 감소되고, 이것은 매니폴드에 의해 생성된 압력을 감소시킨다. 주 유속 법칙은 이로써 더는 준수되지 않는다.
도 2b에서, 분사 매니폴드들 사이의 흐름의 효율적인 분배는 주 계량기(12)에 보내진 전체 유속 설정 값에 따라 설명된다.
제어된 전체 흐름이 스레스홀드 흐름(QS)을 초과하고, 이것으로 인해 분배 계량기(11)가 분사 매니폴드(B)를 향해 흐름의 일부를 정상적으로 분배해야 할 때, 이러한 흐름의 전체는 매니폴드(A)를 향해 보내지고, 이것은 이러한 매니폴드에서의 과압을 유도하고, 이것은 주 계량기(12)까지 상승하여 이러한 매니폴드에서의 유속를 감소시키기 위한 과압 밸브(13)의 개방(opening)(O13)을 유도한다.
따라서, 분배 계량기(11)의 오작동은, 인젝터로 전달된 전체 흐름이 주 계량기로 보내진 전체 유속 설정 값보다 작은 것을 의미한다. 이러한 감소된 흐름은 터빈 엔진의 동력의 손실을 유도한다.
그러므로, 분배 계량기의 오작동의 경우에도 터빈 엔진의 동력을 유지할 가능성을 부여하는 시스템이 요구된다.
본 발명의 목적은, 분배 계량기의 오작동의 경우에도 터빈 엔진의 동력을 유지하는 가능성을 부여하는 터빈 엔진 연료 분사 아키텍쳐를 제안하는 것이다.
이와 관련하여, 본 발명의 목적은 터빈 엔진 연료 분사 아키텍쳐이며, 이러한 아키텍쳐는:
- 2개의 연료 분사 매니폴드 - 각 매니폴드는 적어도 하나의 관련된 인젝터에 연료 흐름을 분배하게 되어 있음 - ,
- 적어도 2개의 분사 매니폴드로 배급될 전체 연료 흐름을 계량하게 되어 있는 주 연료 계량기,
- 주 계량기와 분사 매니폴드 사이에 위치되며 2개의 매니폴드 사이에서의 전체 연료 흐름의 적어도 일부를 분배하게 되어 있는 분배 계량기를 포함하고,
- 상기 아키텍쳐는, 제 1 매니폴드에서의 연료 과압의 경우에 제 1 매니폴드로부터 제 2 매니폴드로 흐름을 방출하게 되어 있는 바이패스 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
유리하게, 그러나 선택적으로, 본 발명에 따른 아키텍쳐는 이하의 특징들 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다:
- 상기 아키텍쳐는 제 2 매니폴드에서의 연료 과압의 경우에 제 2 매니폴드에서 제 1 매니폴드로 흐름을 방출하게 되어 있는 제 2 바이패스 밸브를 더 포함한다.
- 분배 계량기는 분배 법칙에 따라 2개의 매니폴드 사이에서 전체 연료 흐름의 부분을 분배하게 되고, 미리 결정된 스레스홀드 유속보다 낮은 유속에 있어서는, 상기 흐름의 전체가 상기 제 1 분사 매니폴드에 전달된다.
- 제 1 바이패스 밸브는, 제 1 매니폴드의 압력이 스레스홀드 유속의 매니폴드에서 흐르는 동안 도달하는 압력보다 크거나 같을 때 제 1 매니폴드에서 제 2 매니폴드에 연료 흐름을 방출한다.
- 바이패스 밸브는 유체 역학적 과압 밸브이다.
- 바이패스 밸브는 전기 기계식이다.
- 상기 아키텍쳐는, 2개의 매니폴드 사이의 압력차, 터빈 엔진의 회전 속도, 대기압, 터빈 엔진의 하나 또는 다수의 압축기 스테이지의 유출구에서의 기압, 터빈 엔진의 저압 펌프의 유출구의 연료 압력, 터빈 엔진의 고압 펌프의 유입구에서의 연료 압력, 주 연료 계량기의 실제 위치 및 분배 계량기의 실제 위치를 포함하는 그룹 중에서의 적어도 하나의 파라미터에 따라 밸브를 제어하게 되어 있는 처리 유닛을 더 포함한다.
- 상기 아키텍쳐는 각각의 제 1 매니폴드 및 제 2 매니폴드에서의 압력 센서 또는 제 1 매니폴드와 제 2 매니폴드 사이의 압력차를 측정하게 되어 있는 차동 센서를 더 포함하며, 처리 유닛은 상기 압력차에 따라 밸브를 제어하게 되어 있다.
- 상기 아키텍쳐는 주 연료 계량기와 분배 계량기 사이의 과압의 경우에 연료 흐름에 관하여 주 연료 계량기의 업스트림 측을 향하여 흐름을 방출하게 되어 있는, 주 연료 계량기와 관련된 과압 밸브를 더 포함한다.
본 발명의 목적은 또한 터빈 엔진의 연료 연소 어셈블리이고, 상기 어셈블리는:
- 연료 탱크,
- 주 연료 계량기가 탱크의 전체 흐름을 샘플링하는, 상기 기재에 따른 연료 아키텍쳐,
- 연료 연소 챔버 및
- 분사 매니폴드들 중 어느 하나에 의해 각각 공급되고 상기 연소 챔버내로 연료를 분사하게 되어있는 복수의 연료 인젝터를 포함한다.
본 발명은 최종적으로 상기 기재에 따른 연소 어셈블리를 포함하는 터빈 엔진에 관한 것이다.
하나의 매니폴드에서 다른 매니폴드로 흐름을 방출하는 바이패스 밸브의 존재는 분배 계량기의 고장과 관련된 제 1 매니폴드에서 과압의 경우로 흐름이 2개의 매니폴드 사이에서 동시에 분배될 수 있는 것을 보장하는 가능성을 부여하며, 이것은 주 계량기에 의해 계량되는 전체 흐름과 동일하게 연소 챔버 내로 분사되는 전체 흐름을 얻는 가능성을 부여한다.
따라서, 2개의 매니폴드 사이에서 잘못 분배되더라도, 터빈 엔진의 동력은 유지된다.
본 발명의 다른 특성, 목적 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 이하의 상세한 설명을 읽음으로서 명백해질 것이며, 비 한정적인 예시로 주어진다.
- 상기 기재된 도　1은 선행 기술에 따른 연료 분사 아키텍쳐를 개략적으로 도시한다.
- 상기 기재된 도　2a는 2개의 분사 매니폴드 사이의 연료 분배 법칙의 예시를 도시한다.
- 상기 기재된 도　2b는 분배 계량기의 오작동의 경우 매니폴드들 사이에서의 분배 예시를 도시한다.
- 도　3a은 본 발명의 실시예에 따른 연료 분사 아키텍쳐를 개략적으로 도시한다.
- 도　3b 및 도 3c는 상이한 타입의 밸브를 갖는, 대안적인 실시예에 따른 연료 분사 아키텍쳐를 개략적으로 도시한다.
- 도　3d는 다른 실시예에 따른 연료 분사 아키텍쳐를 개략적으로 도시한다.
- 도　4는 본 발명의 실시예에 따른 아키텍쳐를 갖는 분배 계량기의 오작동의 경우의 2개의 분사 매니폴드 사이에서의 연료의 분배 예시를 도시한다.
- 도　5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 분사 아키텍쳐를 포함하는 터빈 엔진 및 연소 어셈블리를 개략적으로 도시한다.
도 5a를 참조하면, 터빈 엔진(1)의 예시가 도시되고, 이것은 도　5b에서 구체화되는 연소 어셈블리(2)를 포함한다.
연소 어셈블리(2)는 연료 연소 챔버(20) 뿐만 아니라 터빈 엔진을 구동하기 위하여 요구되는 연료 흐름을 분사하기 위하여 연료 연소 챔버내로 개방하는 복수의 인젝터(21A, 21B (도　5b)를 포함한다.
연소 어셈블리는 연료 탱크(R) 및 터빈 엔진의 적절한 작동을 위하여 요구되는 흐름 분배로 연료를 인젝터에 공급하기 위한 연료 분사 아키텍쳐(3)를 더 포함한다.
연료 분사 아키텍쳐(3)는 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 이하에서 더욱 상세하게 기재된다.
이것은 탱크(R)로부터 연료(연료는 도시되지 않은 하나 또는 다수의 펌프에 의해 탱크로부터 샘플링되고(sample) 계량기로 보내짐)를 수용하고 그리고 인젝터로 분배될 전체 흐름(Q)을 수용하게 되어 있는 주 계량기(32)를 포함한다.
아키텍쳐(3)는 도 3a 및 도 3b에서 구체적으로 도시되는 적어도 2개의 연료 분사 매니폴드(30A, 30B)를 더 포함하고 제 3 매니폴드(30C)는 또한 도 3c에서 예시로서 도시된다.
각각의 연료 분사 매니폴드(30A, 30B, 30C)는 연료 흐름(QA, QB, QC)을 하나 또는 다수의 인젝터(도　3a 내지 도 3b에서 미도시)로 전달하고, 인젝터는 그 특성, 예컨대 그 투수성 또는 그 분사 기술에 따라 결정된 매니폴드와 관련되어서, 동일한 매니폴드와 관련된 인젝터 전체는 연소 챔버의 요구를 충족하는 분사를 보장한다.
따라서, 비 한정적인 예시로서, 터빈 엔진은 점화 플러그(spark plug)와 관련되고 챔버에서의 연소 시작 가능성을 부여하는 시작 인젝터의 어셈블리, 및 더 큰 투수성을 갖고 시작 인젝터의 어셈블리가 시작되면 챔버의 연소를 유지시키도록 의도되는 주 인젝터의 어셈블리를 포함할 수 있다.
이러한 예시에 있어서, 제 1 연료 분사 매니폴드(30A)는 시작 인젝터의 전체에 연료 흐름을 분배할 수 있으며 제 2 분사 매니폴드(30B)는 주 인젝터의 전체에 연료 흐름을 분배할 수 있다.
그러나, 이러한 예시는 한정적인 것을 의미하지 않으며 분사 매니폴드와 인젝터의 기타 관련성이 제공될 수 있다.
분사 아키텍쳐는 주 계량기(32)와 분사 매니폴드(30A, 30B) 사이에 위치된, 즉, 연료 흐름에 관하여 주 계량기로부터 다운스트림에 그리고 상기 흐름에 관하여 분사 매니폴드로부터 업스트림에 위치된 분배 계량기(31)를 더 포함한다. 주 계량기에 의해 계량된 전체 흐름(Q)은 매니폴드(30A 및 30B)에 각각 배급되는 2개의 흐름(QA 및 QB) 내로 분배 계량기에 의해 분배된다.
분배 계량기의 오작동의 경우에, 그리고 터빈 엔진에서의 동력 손실을 회피하기 위하여, 아키텍쳐(3)는 2개의 매니폴드(30A 및 30B)를 함께 연결하는 적어도 하나의 바이패스 밸브(35)를 더 포함한다.
도 3a에 도시된 제 1 실시예에 있어서, 아키텍쳐는 단일 바이패스 밸브(35)를 포함하고, 이것은 제 1 매니폴드의 과압(overpressure)의 경우에 제 1 매니폴드로부터 제 2 매니폴드로 흐름을 방출하게 되어 있어서, 과압을 제한하기 위하여 제 1 매니폴드에서의 압력을 한정할 가능성을 부여한다.
밸브의 작동 방향은 분배 계량기(31)에 의해 일반적으로 차용되는 분배 법칙에 따라 유리하게 선택되는데, 이는 이러한 법칙이 어떠한 매니폴드가 연료의 분사에 선호되는지 그리고 따라서 어떠한 매니폴드가 분배 계량기의 오작동의 경우 과압에서 발견되는 것의 최대 가능성을 갖는지 결정하기 때문이다.
따라서, 도 2a를 참조하여 먼저 주어진 예시를 다시 이어가는 것이 가능하다. 이러한 비한정적인 예시에서, 분배 계량기(31)는, 흐름이 결정된 스레스홀드(Qs)에 이를 때까지, 전체 흐름(Q)이 이러한 매니폴드로 보내진다는 개념에 있어서 매니폴드(30A)를 선호한다. 다른 분배 법칙이 고려될 수 있고, 여기서, 예컨대 분배 계량기는 흐름이 매니폴드들 중 하나에서의 주어진 임계값에 도달하기 전에 2개의 매니폴드 사이에서 흐름을 나눈다.
분배 계량기에 장애가 발생하여, 이것이 예컨대 그 위치를 변경하는 것을 방해할 경우, 상응하는 인젝터(21A)의 전역 투수성은 최대 허용가능한 압력을 초과하지 않고 이들이 수용한 전체 흐름의 분사를 허용하지 않으므로, 이것은 과압에서 즉시 발견될 수 있는 매니폴드(30A)이다.
바이패스 밸브(35)는 이러한 경우에 유리하게 위치되어서 매니폴드에서의 과압의 경우에 매니폴드(30A)를 향하여 매니폴드(30B)를 방출한다.
밸브(35)는, 매니폴드(30A)의 흐름이 이러한 매니폴드에서의 압력을 유발할 때 개방되어서, 매니폴드(30A)와 매니폴드(30B)사이에서의 압력차는 결정된 스레스홀드를 초과한다. 상응하는 유속은 Qthreshold로 표시된다. 바람직하게, 이러한 스레스홀드는 최대 전체 유속(QMax)보다 낮게 선택되고 그리고 매니폴드에서의 최대 유속(QAMax)보다 높거나 동일하다.
바이패스 밸브(35)에 의한 매니폴드들(30A 및 30B) 사이에서의 흐름의 분배는 도 4에서 도시된다. 분배 계량기(31)에서의 장애에도 불구하고, 전체 흐름은 2개의 매니폴드 사이에서 분배되되 연소 챔버내로 분사될 최대 전체 유속(QMax)에 도달하여 터빈 엔진의 동력 보존의 가능성을 부여하는 것이 확인된다.
도 4에서, 더욱 구체적으로, 전체 제어 흐름은 밸브(35)의 개방(O35)에 상응하는 스레스홀드 흐름(Qthreshold)에 도달할 때, 밸브는 매니폴드(B)를 향하여 흐름의 일부를 분배하기 위하여 개방된다.
추가적인 안전 조치로서, 분사 아키텍쳐는 특히 주 계량기(32)와 분배 계량기(31) 사이의 연료 과압의 경우에 주 계량기(32)와 관련되고 상기 계량기의 업스트림 측을 향해 상당한 흐름을 다시 보내는 가능성을 부여하는 과압 밸브(33)를 또한 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 밸브(35)를 개방하기 위한 스레스홀드는 유리하게 선택되어서, 후자는 밸브(33)를 개방하기 전에 열리며: 도 4에 도시되는 바와 같이, 밸브(35)의 개방은 과압 밸브(33)의 개방(O33)을 유발할 수 있는 압력에 상응하는 매니폴드(A)에서의 흐름 레벨에 도달하기 전에 발생한다.
도　3b을 참조하면, 대안적인 실시예가 도시되고, 이것은 분사 매니폴드(30A, 30B) 둘 사이에서 위치되고 엇갈리는(staggered) 2개의 바이패스 밸브(35, 35')를 포함하고, 즉, 하나의 밸브는 매니폴드(30A)에서의 과압의 경우에 매니폴드(30A)로부터 매니폴드(30B)에 연료 흐름을 방출하게 되어 있고, 다른 밸브(35')는 매니폴드(30B)에서의 과압의 경우에 매니폴드(30B)에서 매니폴드(30A)로 흐름을 방출하게 되어 있다. 본 단락에서, "매니폴드에서의 과압"이라는 용어는 관련 매니폴드와 다른 매니폴드 사이에 결정된 스레스홀드를 초과하는 압력차를 의미한다.
이러한 구조는, 계량기가 주로 예컨대 매니폴드(30A)에 공급하고 이것은 매니폴드(30B)에만 공급하는 위치에서 블로킹되어 남아있는 드문 경우에서조차 분배 계량기(31)의 모든 오작동의 타입을 극복할 가능성을 부여한다.
이러한 경우에, 제 2 바이패스 밸브(35')는 매니폴드(30A)를 향한 흐름의 방출을 허용하므로 터빈 엔진의 동력 레벨을 유지하기 위하여 연소 챔버에서의 충분한 전체 흐름을 보존한다.
도 3b에서 도시된 바와 같이, 바이패스 밸브(들)(35')는 유리하게 유체역학적인 밸브이고, 즉, 이러한 밸브로 인하여, 작동은 순전히 기계적이고 그러므로 압력차가 결정된 스레스홀드에 도달할 때에만 개방되는 이동 소자에 가해지는 압력차에 의해서 일어난다. 이러한 타입의 밸브는 상당한 신뢰도를 갖는다.
도 3c에 도시된 대안적인 실시예에 따르면, 2개의 바이패스 밸브(35, 35')가 존재할 경우 - 또한 둘 중 오직 하나만 적용가능함 - 에, 사용된 밸브의 전체 또는 일부는 전기 기계식 수 있다. 이로써, 가능 분사 아키텍쳐는 각 매니폴드에서의 연료 압력을 측정하게 되어 있는 각 매니폴드(30A, 30B)에 위치되는 압력 센서(36) 및 센서 및 밸브에 연결되고 센서에 의해 제공되는 압력 값에 따라 각각의 밸브의 개방을 제어하도록 구성되는 처리 유닛(36)을 포함한다.
대안적으로, 아키텍쳐는 압력 센서 대신에, 매니폴드들 사이에서 압력차를 직접적으로 측정하게 되어 있는 차동 압력 센서를 포함할 수 있고, 처리 유닛은 이러한 압력차로부터 밸브의 개방을 제어한다.
대안적으로, 처리 유닛(37)은 선택적으로 압력차와 함께 누적된 기타 파라미터로부터 밸브의 개방을 제어할 수 있고, 이러한 파라미터는: 터빈 엔진의 회전의 하나 또는 다수의 속도, 터빈 엔진 외부의 대기압, 터빈 엔진의 하나 또는 다수의 압축기 스테이지의 유출구에서의 기압, 터빈 엔진의 저기압 펌프의 유출구에서의 연료 압력, 터빈 엔진의 고압 펌프의 유입구에서의 연료 압력, 주 연료 계량기의 실제 위치 및 분배 계량기의 실제 위치를 포함하는 그룹으로부터 유리하게 선택된다. 다른 대안에 있어서, 처리 유닛은 엔진의 제어에 관련된 기타 신호를 사용하고 엔진을 제어하기 위한 시스템에 통합될 수 있다.
비한정적인 예시로서, 도 3a의 밸브 및 도 3b의 밸브는 유체역학적 밸브이되 도 3c의 밸브는 전자 기계식 밸브이다.
분사 아키텍쳐가 2개 이상의 연료 분사 매니폴드를 포함하는 경우에, 이것은 2개의 분사 매니폴드 모두에, 또는 2개의 분배 계량기에 또는 추가로 분배 계량기와 분사 매니폴드에 분배되는, 2개의 하위 흐름으로의 업스트림 흐름을 각각의 단계에서 분배하기 위한 하나의 다른 또는 다수의 다른 분배 계량기(31')를 포함할 수 있다.
2개 이상의 매니폴드를 갖는 구성의 예시가 도 3d에 도시되며, 여기서, 분배 계량기(31)는 분사 매니폴드(30A)와 제 2 분배 계량기(31') 사이에서 전체 흐름(Q)을 분배하고, 이것의 그 자체는 분사 매니폴드(30B 및 30C) 사이에서 수용되는 흐름 일부를 분배한다.
이러한 경우에, 아키텍쳐(3)는 상기 기재된 바와 같이 각각의 계량기의 분배 법칙에 따라 하나 또는 다수의 분배 계량기로부터의 다운스트림에서 하나 또는 다수의 바이패스 밸브(35)를 포함할 수 있다. 도 3d에서, 단일 바이패스 밸브(35)는 제 1 분배 계량기(31)로부터 다운스트림에서 도시된다.
제안된 아키텍쳐는, 따라서, 연료 분사 매니폴드에서의 가능 과압을 억제하면서 터빈 엔진의 동력을 유지하는 가능성을 부여한다.

Claims (10)

  1. 터빈 엔진 연료 분사 아키텍쳐(3)로서,
    - 2개의 연료 분사 매니폴드(30A, 30B) - 각 매니폴드는 적어도 하나의 관련된 인젝터(21A, 21B)에 연료 흐름을 분배(dispensing)하게 되어 있음 - ,
    - 적어도 2개의 분사 매니폴드(30A, 30B)에 배급될 전체 연료 흐름(Q)을 계량(metering)하게 되어 있는 주 연료 계량기(32),
    - 상기 주 연료 계량기(32)와 상기 분사 매니폴드들(30A, 30B) 사이에 위치되며 2개의 매니폴드 사이에서 전체 연료 흐름의 적어도 일부를 분배하게 되어 있는 분배 계량기(distribution meter)(31)를 포함하고,
    상기 연료 분사 아키텍쳐는, 제 1 매니폴드에서의 연료 과압(overpressure)의 경우에 제 1 매니폴드(30A, 30B)로부터 제 2 매니폴드(30B, 30A)로 흐름을 방출하게 되어 있는 바이패스 밸브(35), 및 제 2 매니폴드에서의 연료 과압의 경우에 제 2 매니폴드(30B, 30A)로부터 제 1 매니폴드(30A, 30B)로 흐름을 방출하게 되어 있는 제 2 바이패스 밸브(35')를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈 엔진 연료 분사 아키텍쳐(3).
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 분배 계량기(31)는 분배 법칙(distribution law)에 따라 2개의 매니폴드 사이에서 전체 연료 흐름의 일부를 분배하게 되어 있으며, 미리 결정된 스레스홀드 유속(Qs)보다 낮은 유속에 있어서는, 상기 흐름 전체가 제 1 분사 매니폴드에 배급되는, 터빈 엔진 연료 분사 아키텍쳐(3).
  3. 청구항 2에 있어서, 제 1 바이패스 밸브(35)는, 상기 제 1 매니폴드의 압력이 스레스홀드 유속의 매니폴드의 흐름 동안 도달하는 압력보다 크거나 같을 때, 상기 제 1 매니폴드로부터 상기 제 2 매니폴드로 연료 흐름을 방출하는, 터빈 엔진 연료 분사 아키텍쳐(3).
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 바이패스 밸브는 유체 역학적(hydromechanical) 과압 밸브인, 터빈 엔진 연료 분사 아키텍쳐(3).
  5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 바이패스 밸브는 전기 기계식인, 터빈 엔진 연료 분사 아키텍쳐(3).
  6. 청구항 5에 있어서, 2개의 매니폴드 사이의 압력차, 터빈 엔진의 회전 속도, 대기압, 터빈 엔진의 하나 또는 다수의 압축기 스테이지의 유출구에서의 기압, 터빈 엔진의 저압 펌프의 유출구에서의 연료 압력, 터빈 엔진의 고압 펌프의 유입구에서의 연료 압력, 상기 주 연료 계량기의 실제 위치 및 상기 분배 계량기의 실제 위치를 포함하는 그룹 중에서의 적어도 하나의 파라미터에 따라 밸브를 제어하게 되어 있는 처리 유닛(37)을 더 포함하는, 터빈 엔진 연료 분사 아키텍쳐(3).
  7. 청구항 6에 있어서, 각각의 상기 제 1 매니폴드 및 상기 제 2 매니폴드 내의 압력 센서(36) 또는 상기 제 1 매니폴드와 상기 제 2 매니폴드 사이의 압력차를 측정하게 되어 있는 차동 센서를 더 포함하며, 상기 처리 유닛(37)은 상기 압력차에 따라 밸브를 제어하게 되어 있는, 터빈 엔진 연료 분사 아키텍쳐(3).
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주 연료 계량기(32)와 상기 분배 계량기(31) 사이에서의 과압의 경우에 상기 연료 흐름에 관하여 상기 주 연료 계량기(32)의 업스트림 측 쪽으로 흐름을 방출하게 되어 있는, 상기 주 연료 계량기(32)와 관련된 과압 밸브(33)를 더 포함하는, 터빈 엔진 연료 분사 아키텍쳐(3).
  9. 터빈 엔진의 연료 연소 어셈블리(2)로서,
    - 연료 탱크(R),
    - 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 기재된 연료 아키텍쳐(3)로서, 주 연료 계량기가 상기 탱크 내의 전체 흐름을 샘플링하는(sample) 연료 아키텍쳐(3),
    - 연료 연소 챔버(20) 및
    - 각각 상기 분사 매니폴드 중 어느 하나에 의해 공급받아서 상기 연소 챔버(20)내로 연료를 분사하게 되어있는 복수의 연료 인젝터(21A, 21B)를 포함하는, 터빈 엔진의 연료 연소 어셈블리(2).
  10. 청구항 9에 기재된 연소 어셈블리(2)를 포함하는, 터빈 엔진(1).
KR1020167035387A 2014-05-19 2015-05-18 개선된 연료 분사 아키텍쳐 KR20170007446A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1454472A FR3021073B1 (fr) 2014-05-19 2014-05-19 Architecture d'injection de carburant amelioree.
FR1454472 2014-05-19
PCT/FR2015/051282 WO2015177442A1 (fr) 2014-05-19 2015-05-18 Architecture d'injection de carburant améliorée

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170007446A true KR20170007446A (ko) 2017-01-18

Family

ID=52003884

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167035387A KR20170007446A (ko) 2014-05-19 2015-05-18 개선된 연료 분사 아키텍쳐

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20170096946A1 (ko)
EP (1) EP3146268A1 (ko)
JP (1) JP2017524087A (ko)
KR (1) KR20170007446A (ko)
CN (1) CN106460672A (ko)
CA (1) CA2948278A1 (ko)
FR (1) FR3021073B1 (ko)
RU (1) RU2016149624A (ko)
WO (1) WO2015177442A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210047629A (ko) * 2019-10-22 2021-04-30 한국전기연구원 확장된 슬라이딩 모드 관측기를 이용한 spmsm 구동 시스템 기계 파라미터 추정 장치 및 방법

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10815893B2 (en) * 2018-01-04 2020-10-27 Woodward, Inc. Combustor assembly with primary and auxiliary injector fuel control
US20210025333A1 (en) * 2019-07-24 2021-01-28 Pratt & Whitney Canada Corp. Fuel delivery system and method
US11555456B2 (en) 2019-07-24 2023-01-17 Pratt & Whitney Canada Corp. Fuel delivery system and method
FR3114617B1 (fr) 2020-09-25 2022-09-30 Safran Aircraft Engines Clapet de surpression et circuit de carburant pour une turbomachine d’aeronef
CN114704387B (zh) * 2022-05-10 2023-04-25 南京国电南自维美德自动化有限公司 一种燃气轮机燃料控制方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4337616A (en) * 1980-04-14 1982-07-06 General Motors Corporation Fuel air ratio controlled fuel splitter
US4449359A (en) * 1981-06-26 1984-05-22 United Technologies Corporation Automatic vent for fuel control
FR2528950A1 (fr) * 1982-06-18 1983-12-23 Alsthom Atlantique Dispositif de dosage et de repartition de liquide combustible sous pression entre plusieurs bruleurs
CN1020206C (zh) * 1988-11-28 1993-03-31 通用电气公司 燃气轮机燃烧室用的气体燃料分流装置
US5167122A (en) * 1991-04-30 1992-12-01 Sundstrand Corporation Fuel system for a turbo machine
DE59710054D1 (de) * 1997-11-10 2003-06-12 Alstom Switzerland Ltd Verfahren zur Überwachung des Versorgungssystems einer Gasturbine mit Mehrbrennersystem sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
US6145294A (en) * 1998-04-09 2000-11-14 General Electric Co. Liquid fuel and water injection purge system for a gas turbine
SE521293C2 (sv) * 2001-02-06 2003-10-21 Volvo Aero Corp Förfarande och anordning för tillförsel av bränsle till en brännkammare
EP1524423A1 (de) * 2003-10-13 2005-04-20 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichung zum Ausgleichen von Schwankungen der Brennstoffzusammensetzung in einer Gasturbinenanlage
JP4959523B2 (ja) * 2007-11-29 2012-06-27 株式会社日立製作所 燃焼装置，燃焼装置の改造方法及び燃焼装置の燃料噴射方法
FR2996288B1 (fr) * 2012-10-01 2014-09-12 Turbomeca Injecteur a double circuit de chambre de combustion de turbomachine.
US9353691B2 (en) * 2012-12-18 2016-05-31 General Electric Company Fuel routing system of a gas turbine engine and method of routing fuel

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210047629A (ko) * 2019-10-22 2021-04-30 한국전기연구원 확장된 슬라이딩 모드 관측기를 이용한 spmsm 구동 시스템 기계 파라미터 추정 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN106460672A (zh) 2017-02-22
EP3146268A1 (fr) 2017-03-29
WO2015177442A1 (fr) 2015-11-26
CA2948278A1 (fr) 2015-11-26
FR3021073A1 (fr) 2015-11-20
US20170096946A1 (en) 2017-04-06
FR3021073B1 (fr) 2019-06-07
JP2017524087A (ja) 2017-08-24
RU2016149624A (ru) 2018-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20170007446A (ko) 개선된 연료 분사 아키텍쳐
CN102713235B (zh) 使用于喷射燃料到内燃机燃烧室里面的喷射装置的喷射器恒温的方法
CN102203405B (zh) 用于内燃机的喷射设备
CN105556097B (zh) 用于涡轮机的多点式燃料喷射系统以及相关的调节方法
EP2800896B1 (en) Fuel system and corresponding method
CN102203400B (zh) 用于运行内燃机的喷射设备的方法和装置
US10450961B2 (en) Windmill bypass with shutoff signal
JPS6112096B2 (ko)
KR20120029445A (ko) 내연 기관용 연료 시스템
US7200985B2 (en) Fuel delivery system having an ecology valve
RU2664900C1 (ru) Многоколлекторное устройство подачи топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя
JP2007205316A (ja) 燃料供給装置
CN105189982A (zh) 阻止燃料调节故障
CN106246424B (zh) 高压油泵、发动机燃油系统及发动机
JP6412138B2 (ja) ハイブリッド燃料噴射装置
CN110578625A (zh) 具有喷水装置的内燃机以及用于运行内燃机的方法
CN113795663A (zh) 用于确定空气质量的方法和水直接喷射系统
CN110566375A (zh) 用于内燃机的水喷射装置和机动车内燃机
JPH07259688A (ja) 直接噴射式ディーゼルエンジン用燃料噴射装置
RU2555427C1 (ru) Способ заполнения топливных коллекторов камер сгорания газотурбинного двигателя
RU2487259C1 (ru) Устройство для управления газотурбинным двигателем
CN109690038B (zh) 用于大型低速运行内燃机的汽缸的润滑安全系统
CN113167196A (zh) 用于内燃机的喷射系统
CN110230554A (zh) 具有至少两个箱的水喷射设备
CN110578621A (zh) 具有水喷射系统的内燃机