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Zufuhranlage für flüssigen Brennstoff Die Erfindung bezieht sich auf
eine Zufuhranlage für flüssigen Brennstoff mit einem oder mehreren Rücklaufbrennern,
einer Hauptpumpe, einem Regler für die von der Hauptpumpe geförderte Brennstoffmenge
und einer der Hauptpumpe nachgeschalteten Umwälzpumpe für den zurücklaufenden Brennstoff.
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Die Rücklaufbrenner können den Brennstoff entweder direkt in die Brennkammern
einspritzen oder ihn wahlweise in Leitungen abgeben, die in die Brennkammer führen.
Die Hauptvorteile dieser Rücklaufbrenner bestehen in ihrer Fähigkeit, den Brennstoff
über den ganzen Bereich der zum Verbrauch gelangenden Mengen gleichmäßig auf eine
Anzahl solcher Brenner zu verteilen. Ein Nachteil der in der oben beschriebenen
Weise angeordneten Rücklaufbrenner besteht darin, daß bei geringen von den Brennern
eingespritzten Brennstoffmengen große Brennstoffmengen umgewälzt werden müssen,
was dazu führen kann, daß der Brennstoff vor seiner Einspritzung aus den Brennern
übermäßig erwärmt wird. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die in der Umwälzanlage
angeordneten Leitungen für die Flüssigkeit verhältnismäßig groß ausgelegt sein müssen,
um die Umwälzung einer großen Brennstoffmenge ohne übermäßige Druckverluste zu gestatten.
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Die Erfindung erstrebt die Schaffung einer Brennstoffzufuhranlage
für Rücklaufbrenner der beschriebenen Art, die in einer Umwälzanlage angeordnet
sind, welche den Umwälzstrom bei geringen von dem Brenner bzw. den Brennern verbrauchten
Brennstoffmengen vermindert, um somit die Wärmeerzeugung in dem umgewälzten Brennstoff
herabzusetzen und,' oder eine Verminderung der Leitungsquerschnitte zu und von dem
Brenner bzw. den Brennern zu ermöglichen. Zur Lösung dieser Aufgabenstellung sieht
die Erfindung vor, daß Hauptpumpe und Umwälzpumpe derart bemessen sind, daß bei
hoher Brennstoffmengenabgabe aus dem Rücklaufbrenner bzw. den Brennern die von der
Hauptpumpe geförderte Brennstoffmenge größer ist als die von der Umwälzpumpe aufnehmbare
Brennstoffmenge, so daß Brennstoff sowohl durch die Zulaufleitung bzw. -leitungen
wie durch die Rücklaufleitung bzw. -leitungen in dem Brenner bzw. die Brenner eintritt.
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Auf diese Weise braucht bei geringem Brennstoffverbrauch keine große
Brenstoffmenge umgewälzt zu werden, wodurch die Wärmeentwicklung in dem umgewälzten
Brennstoff vermindert wird und/oder die Rücklauf- bzw. Zulaufleitungsquerschnitte
vermindert werden können.
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Es ist bei Brennstoffzufuhranlagen für Rücklaufbrenner, die in einem
Umwälzsystem angeordnet sind, bekannt, ein einfaches Rückschlagventil in der Rücklaufleitung
vorzusehen, um unter allen Umständen zu verhindern, daß beim Anlassen des Triebwerkes
Brennstoff durch die Rücklaufleitung bzw. -leitungen zu dem Brenner bzw. den Brennern
gelangt.
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Da der bzw. die Brenner gemäß der Erfindung bei großem Brennstoffverbrauch
sowohl durch die Zulauf- wie auch Rücklaufleitung bzw. -leitungen mit Brennstoff
gespeist wird, kann ein solches Rückschlagventil nicht verwendet werden, trotzdem
es unter Umständen, insbesondere bei Gasturbinentriebwerken für Flugzeuge, sehr
erwünscht ist, während des Anlassens des Triebwerkes eine Brennstoffzufuhr durch
die Rücklaufleitung zu unterbinden.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht daher darin, in die
Rücklaufleitung ein Rückschlagventil einzubauen, welches den Durehfluß durch die
Rücklaufleitung zum Brenner sperrt, sich bei steigendem Brennstoffbedarf jedoch
automatisch öffnet. Dann sind auf die Druckdifferenz zwischen der Einlaßleitung
bzw. den Zulaufleitungen und der Rücklaufleitung bzw. den Rücklaufleitungen ansprechende
Mittel vorgesehen, die das Rückschlagventil offenhalten, wenn diese Druckdifferenz
einen vorbestimmten
Wert überschreitet, so daß dem Brenner bzw.
den Brennern Brennstoff von der Hauptpumpe unter Umgehung der Umwälzpumpe zugeführt
wird. Dabei sind diese Mittel ein in einem Zylinder geführter, mit dem Rückschlagventilkörper
verbundener Kolben und eine entgegengesetzt wirkende Feder.
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' Es soll jetzt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Bezug auf
die schematische Zeichnung beschrieben werden. Dieses Beispiel zeigt die Brennstoffzufuhr
zu den Brennkammern eines Gasturbinentriebwerkes eines Luftfahrzeuges, wobei die
Rücklaufbrenner 1 den Brennstoff direkt in die Brennkammern versprühen. In der Zeichnung
ist nur ein Rücklaufbrenner gezeigt, welcher alle Brenner dieses Triebwerkes versinnbildlicht.
Brennstoff wird durch eine Verdrängerpumpe 4 herangeführt, wobei die abgegebene
Brennstoffmenge durch eine geeignete Regelvorrichtung 5 eingestellt wird. Die Zufuhranlage
enthält die Zulaufleitung 2 und die Rücklaufleitung 3 sowie die Zentrifugalpumpe,
die als Umwälzpumpe durch ein Rohr 7 in die Leitung 2 fördert, während die Rücklaufleitung
3 über ein Rückschlagventil 8 mit dem Einlaß 9 der Umwälzpumpe 6 verbunden ist.
Der von der Pumpe 4 kommende Brennstoff wird ebenfalls zum Einlaß 9 der Umwälzpumpe
6 geführt.
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Wenn das Rückschlagventil 8 eine direkte Verbindung zwischen der Leitung
3 und dem Einlaß 9 der Umwälzpumpe 6 bildet, fließt bei normalem Betrieb der Anlage
der von der Pumpe 4 geförderte Brennstoff zur Umwälzpumpe 6, von wo er zur Zulaufleitung
2 der Brenner 1 geführt wird. Der in der Leitung 3 zurückfließende Brennstoff speist
den Einlaß 9 der Umwälzpumpe 6 zum weiteren Umpumpen. Bei hohem Brennstoffverbrauch,
bei dem die Leistung der Pumpe 4 nicht völlig von der Umwälzpumpe 6 aufgenommen
werden kann, fließt der an dem Umwälzpumpeneinlaß 9 befindliche überschüssige Brennstoff
durch die Leitung 3 in die Rücklaufkanäle, die zu den Brennern 1 hinführen, um den
durch die Einlaßleitung 2 den Brennern zugeführten Brennstoff zu ergänzen. Es ist
zu beachten, daß die Umwälzpumpe 6 so ausgelegt werden muß, daß sie entweder mit
Bezug auf die Hauptpumpe 4 eine begrenzte volumetrische Förderleistung hat oder
eine begrenzte Erhöhung des Brennstoffdrucks erzeugt, so daß beim maximalen Brennstoffverbrauch
ein Teil des Brennstoffes durch die Rücklaufleitung 3 direkt zu den Brennern strömen
muß.
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Diese grundsätzliche Anordnung hat den Nachteil, daß der Brennstoff
während des Anlassens des Triebwerkes durch die Rücklaufleitung 3 zu den Brennern
1 gelangen und eine Zerstäubung des Brennstoffes verhindern kann. Um dies zu vermeiden,
ist das Rückschlagventil 8 vorgesehen. Dieses Ventil besteht aus zwei Kammern 11
und 12, die an den Umwälzpumpeneinlaß 9 bzw. die Rücklaufleitung 3 angeschlossen
sind. Zwischen den Kammern ist ein Ventilsitz 13 vorgesehen, mit welchem ein Kegelventil
14 zusammenwirkt. Ein mit dem Ventil 14 verbundener Kolben wird in einem
in der Kammer 12 befindlichen Zylinder 15 gleitend aufgenommen, während das Ventil
in Schließrichtung durch eine Feder 16 leicht belastet ist. Das äußere Ende des
Zylinders 15 ist durch eine Leitung 17 mit dem Umwälzpurrpenauslaß 7 verbunden.
Beim Anlassen des Triebwerkes, bei dem durch die Umwälzpumpe 6 kein wesentlicher
Druck erzeugt wird, bleibt das Ventil 14 auf seinem Sitz 13 und verhindert zwangläufig
einen Brennstoffdurchfluß von der Pumpe 4 in die Leitung 3. Wenn das Triebwerk zu
laufen beginnt, ist der durch die Leitung 3 fließende Rücklauf imstande, das Ventil
14 gegen die Belastung der Feder zu öffnen, um in den Umwälzpumpeneinlaß 9 einzuströmen.
Wenn das Triebwerk seine Drehzahl erreicht hat, reicht die durch die Umwälzpumpe
erzeugte Druckerhöhung, welche auf das äußere Ende des Kolbens 15 des Ventils
14 einwirkt, aus, um das Ventil dauernd von seinem Sitz abzuheben und einen
ungehinderten Durchfluß des Brennstoffs in die Rücklaufleitung 3 unabhängig von
der Durchflußrichtung zu gestatten, d. h. unabhängig davon, ob die Brenner mit normalem
oder verstärktem Brennstoffverbrauch arbeiten.
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Es ist ersichtlich, daß bei einem starken Brennstoffverbrauch sowohl
die Zulauf- als auch die Rücklaufleitungen dazu dienen, Brennstoff den Brennern
zuzuführen. Aus einem Vergleich mit einem normalen Rücklaufsystem, bei welchem die
Zufuhr ausschließlich durch die Zulaufleitung stattfindet, geht hervor, daß es gemäß
der Erfindung möglich ist, kleinere Leitungsquerschnitte zu verwenden. Bei der beschriebenen
Anlage ist außerdem beim Betrieb mit geringem Brennstoffverbrauch die Rücklaufmenge
zwangläufig kleiner als bei normalen Brennstoffrücklaufanlagen, so daß die Menge
des umzuwälzenden Brennstoffs und somit die durch das Umpumpen hervorgerufene Wärmeentwicklung
vermindert wird.
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In dem beschriebenen Beispiel ist die Umwälzpumpe eine Zentrifugalpumpe
und muß bei der Anwendung der Erfindung so angeordnet werden, daß sie nur eine geringe
Erhöhung des Brennstoffdruckes erzeugt. Wenn die Umwälzpumpe eine Verdrängerpumpe
ist, muß die von der Hauptpumpe gelieferte Brennstoffmenge die Förderleistung der
Umwälzpumpe übersteigen können. Das Rückschlagventil8 bildet in der beschriebenen
Art ein einfaches Mittel zur Verhinderung des Rückflusses durch die Rücklaufleitung
3 während des Anlassens des Triebwerkes.