DE942955C

DE942955C - Vorrichtung zur Regelung der Brennstoffzufuhr in die Brennkammer von Strahltriebwerken, Gasturbinen od. dgl.

Info

Publication number: DE942955C
Application number: DEL13620A
Authority: DE
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1952-10-16
Filing date: 1952-10-16
Publication date: 1956-05-09

Description

Vorrichtung zur Regelung der Brennstoffzufuhr in die Brennkammer von Strahltriebwerken, Gasturbinen od. dgl. Es sind Strahltriebwerke und Gasturbinen bekannt, bei denen die Möglichkeit vorgesehen ist, Wasser in die Brennkammer einzuspritzen. Dabei ist gleichzeitig eine Änderung in der Einstellung für die Brennstoffzufuhr erforderlich.
Beiden bekannten Vorrichtungen rnuß beim Einspritzen von Wasser in die Brennkammer von Strahltriebwerken oder Gasturbinen eine gleichzeitige Änderung in der Einstellung der Steuermittel für die Brennstoffzufuhr stattfinden, was mit der Erfindung wesentlich vereinfacht wird bei sehr betriebssicherer Arbeitsweise. Nach der Erfindung ist das einzige, was zur Durchführung der notwendigen Änderung in.der Einstellung der Brennstoffzufuhr nötig ist, daß ein Ventil von seiner äußersten Stellung in die andere Endstellung bewegt wird, ohne daß irgendeine weitere Betätigung erforderlich ist.
Das wird mit einer Vorrichtung nach der Erfindung zur Regelung der Brennstoffzufuhr in die Brennkammer von Strahltriebwerken, Gasturbinen od. dgl. mit Vorrichtung zum Wassereinspritzen einer Brennstoffpumpe und einem flüssigkeitsbetriebenen Servomotor erreicht, die gekennzeichnet ist durch eine flüssigkeitsbetriebene Steuervorrichtung, die auf einen Flüssigkeitsdruck anspricht, der von der Drehzahl der durch den Servomotor gesteuerten Brennstoffpumpe abhängt und von einer zwei Kammern bildenden Membran und -einem mittels der Membran betätigten Steuerventil des Servomotors gebildet wird, sowie einem Drosselventil zur Beeinflussung des von der Pumpendrehzahl abhängenden Flüssigkeitsdruckes; wobei das Drosselventil die Mernbransteuerkammer und die den drehzahlabhängigen Flüssigkeitsdruck erzeugende Vorrichtung in Serie hintereinander in einer zur Brennstoffpumpe parallelen Überströrnleitung angeordnet sind.
In der Zeichnung.sind in den Fig. i, 2 und 3 drei Ausführungsbeispiele dargestellt.
In Fig. i ist die Regelvorrichtung unmittelbar mit einer Brennstoffpumpe bekannter Bauart verbunden. Es handelt sich um eine Taumelscheibenpumpe mit einem Rotor a und der in ihrer Winkelstellung einstellbaren Taumelseheibe d in dem Pumpengehäuse b. In dem Rotor sind hin und her gehende Kolben c angeordnet, die mit ihren Stirnflächen an der Taumelscheibe anliegen. Die Ansaugleitung der Pumpe ist mit .e und die Förderleitung zu den Brennern mit f bezeichnet.
Das Pumpengehäuse'b bildet eine Kammer, die durch eine nachgiebige, von einer Zugfeder j belastete Membran i in die Membransteuerkammer g und die Membrankammer h geteilt ist. An Stelle der Membran kann auch ein in einem Zylinder gleitender Kolben vorgesehen sein. In der Membrankammer h ist ein Ventilhebel k - gelagert, dessen einer Hebelarm von der Feder m belastet wird und dessen anderer Arm ein Verschlußglied m für den. Kanal o trägt, der zu einem hydraulischen Servomechanismus führt. Letzterer steuert die dem Brenner in der Brennkammer -zugeführte. Brennstoffmenge.
In der Zeichnung besteht der Servomotor aus einem Zylinder p mit dem von einer Feder r belasteten Kolben q, dessen Kolbenstange s mit der Taumelscheibe d der Pumpe verbunden ist. Auf der einen Seite des Kolbens steht der Zylinder mit der Förderleitung f der Pumpe, auf der anderen Seite über eine Drosselstelle t ebenfalls mit der Förderleitung und außerdem mit dem Kanal o in Verbindung. Die Anordnung arbeitet derart, daß, wenn das Verschlußglied n den Kanal o schließt, sich der Kolben .q unter dem Druck der Feder r auf der Zeichnung nach, links bewegt -und so die Winkelstellung-der Taumelscheibe und damit die Förderleistung der Pumpe vergrößert. Wenn sich das Ventil n, o öffnet, bewegt der dann links vom Kolben überwiegende Flüssigkeitsdruck den Kolben gegen den Druck der Feder zurück, so daß sich die Fördermenge vermindert. Die durch das Ventil n, o abfließende Flüssigkeit kehrt auf die Ansaugseite der Pumpe zurück.
Die Membransteuerkammer g steht mit dem Raum im Pumpengehäuse b in Verbindung, der mit Flüssigkeit von der Einla:ßseite der Pumpe durch radiale Bohrungen u im Rotor unter einem Druck gespeist wird, der von dessen Drehzahl abhängig ist. Diese Flüssigkeit tritt aus dem Gehäuse durch eine Drosselstelle v in die Membransteuerkammer g. Außerdem steht diese Kammer mit der Förderleitung f über eine Leitung in Verbindung; in der ein Drosselventil s und, in. .dem Stück zwischen diesem und der Förderleitung, eine Drosselstelle 3 angeordnet sind. Das Drosselventil e wird von Hand oder auf. andere Weise betätigt, sobald Wasser in die Brennkammer eingespritzt wird.
Unter Zugrundelegung der Fig. i und in der Voraussetzung, daß das Ventile geöffnet ist, hat der Brennstoff aus der Förderleitung f durch das Drosselventil 2 Zugang zur Membransteuerkammer g oberhalb der Membran i. Die Kammer g steht über eine Drosselstelle v mit dem Raum des Pumpengehäuses b in Verbindung, in der ein von der Drehzahl der Pumpe abhängiger Druck herrscht.
Da dieser Druck geringer ist als der Förderdruck der Pumpe, kann- der von der Förderleitung f in die Membransteuerkammer g geförderte Brennstoff über die Drosselstelle v abfließen: Die Ausflußmenge ist jedoch abhängig von dem Flüssigkeitsdruck im Pumpengehäuse b und ändert sich mit diesem.
Dabei ist bei .offenem Drosselventil2 der Flüssigkeitsdruck in der Kammer g größer als der Flüssigkeitsdruck innerhalb des Pumpengehäuses b, aber veränderlich mit Bezug auf die Druckänderungen .im Pumpengehäuse b und der Förderleitung f. ' Da außerdem die Membrankammer h unterhalb der Membran i mit der Ansaugleitung e in Verbindung steht, in der gleichmäßiger geringer Flüssigkeitsdruck herrscht, folgt, daß die Druckverhältnisse in der Kammer g die Membran i in der Richtung beeinflussen, daß der Ventilhebel k betätigt wird. Wenn dieser Druck die auf die Membran i und den Ventilhebel k wirkenden Kräfte der Federn j; m übersteigt, wird der Hebel k betätigt und öffnet die Leitung o, wodurch über die Servoeinrichtung die Pumpenleistung herabgesetzt wird. - Wie ausgeführt, ist der Flüssigkeitsdruck in der Kammer g bei geöffnetem Ventil 2 größer als im Pumpengehäuse b. Diese Bedingungen sind vorherrschend, wenn kein Wässer in die Verbrennungskammer eingespritzt wird.
Wenn aber Wasser eingespritzt wird, ist die Zufuhr einer größeren Brennstoffmenge erforderlich. Das wird durch Schließen des Ventils 2 bewirkt. Dadurch wird die Membransteuerkammer g von der Förderleitung f abgesperrt, so daß der Flüssigkeitsdruck in der Kammer auf den im Pumpengehäuse b herrschenden niedrigeren Druck herabsinkt mit der Folge, daß bei einer gegebenen Drehzahl der Pumpe die Membran i eine Bewegung des Ventilhebels k auf- Grund der Feder m ermöglicht, wodurch dieLeitung o verschlossen und dieFördermenge vergrößert wird.
Das durch den Hebel k betätigte Steuerventil n dient in bekannter Weise dem "einzigen Zweck, Brennstoff unter dem Druck des Servozylinders p freizugeben, der durch den in der Kammer h herrschenden niedrigen Druck in die Ansaugleitung e zurückgelangt: Die Vorrichtung nach Fig. 2 unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen insofern, als die Membrankammer h mit der Förderleitung f verbunden und das Drosselventile in der Normalstellung geschlossen ist. Ebenso fehlt die Drosselstelle v in der Verbindung zwischen Gehäuse b und Kammer g. Statt dessen ist eine Drosselstelle 4 in der Verbindung der Kammer h mit der Ansaugleitung e vorgesehen. Solange das Drosselventile geschlossen ist, wird der Servomotor nur von der auf die federbelastete Membran i wirkenden Flüssigkeit gesteuert, deren Druck von der Drehzahl der Pumpe abhängig ist. Sobald Wasser in die Brennkammer eingespritzt wird, wird das Ventil 2 geöffnet. Infolgedessen drückt Flüssigkeit aus der Förderleitung f in die Kammer h, das Steuerventil n schließt sich, und Uler Servomotor steuert die Taumelscheibe auf erhöhte Förderleistung.
Die Vorrichtung nach Fig. 3 unterscheidet sich von der in Fig. i dargestellten wiederum dadurch, daß .das Drosselventil 2 in einer Leitung zwischen der Ansaugleitung e und der Membransteuerkammer g und die Drosselstelle zwischen dem Drosselventil und dieserKammer liegt. DasVenti12 ist wieder in seiner Normalstellung geschlossen. Auf die Membran i wirkt nur der Druck der Flüssigkeit im Pumpengehäuse. Wenn Wasser eingespritzt wird, wird Ventil ,2 geöffnet, der Druck in der Kammer g fällt, und das Steuerventil ra schließt sich. Wieder erhöht der Servomechanismus die Förderleistung.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Auch kann die Vorrichtung die in die Brennkammer geförderte Brennstoffmenge auf andere Weise als durch Einwirkung auf die Brennstoffpumpe steuern, z. B. über ein Drosselventil oder über einen Nebenschlußweg im Brennstoffördersystem.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zur Regelung der Brennstoffzufuhr in die Brennkammer von Strahltriebwerken, Gasturbinen od. dgl. mit Vorrichtung zum Wassereinspritzen, einer Brennstoffpumpe und einem flüssigkeitsbetriebenen Servomotor, der die Brennstoffpumpe steuert, gekennzeichnet durch eine flüssigkeitsbetriebene Steuervorrichtung (i, n), die auf einen Flüssigkeitsdruck anspricht, der von der Drehzahl der durch den Servomotor (p, q, s) gesteuerten Brennstoffpumpe-(a bis d) abhängt und von einer zwei Kammern (g, h) bildenden Membran (i) und einem mittels der Membran betätigten Steuerventil (k, m, n) des Servomotors (p, q; s) ge- bildet wird, sowie einem Drosselventil (2) zur Beeinflussung des von der Pumpendrehzahl abhängenden Flüssigkeitsdruckes, wobei das Drosselventil (2) die Membransteuerkammer (g) und die den drehzahlabhängigen Flüssigkeitsdruck erzeugende Vorrichtung (u) in Serie hintereinander in einer zur Brennstoffpumpe(a bis d) parallelen Überströmleitung angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Ansprach i, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil (2) zwischen der ,Förderleitung (f) lind der Membransteuerkammer (g) angeordnet ist, die über eine Drosselstelle (v) mit dem Innenraum des Pumpengehäuses (b) in Verbindung steht, in welchem ein von der Pumpendrehzahl abhängiger Flüssigkeitsdruck erzeugt. wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil (2) zwischen der Förderleitung (f) und der anderen Membrankammer (h) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil (2) zwischen der Ansaugleitung (e) und der Membransteuerkammer (g) angeordnet ist. Angezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschriften Nr. 250738,- 248309, 243692.