DE1160239B

DE1160239B - Liquid fuel supply system

Info

Publication number: DE1160239B
Application number: DED33544A
Authority: DE
Inventors: Barrington Newman Battman; Stanley Ralph Tyler
Original assignee: Dowty Fuel Systems Ltd
Current assignee: Dowty Fuel Systems Ltd
Priority date: 1960-06-13
Filing date: 1960-06-13
Publication date: 1963-12-27

Description

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.Liquid fuel supply system The invention relates to a supply system for liquid fuel with one or more return burners, a main pump, a regulator for the amount of fuel delivered by the main pump and a circulation pump connected downstream of the main pump for the returning fuel.

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.The return burners can either direct the fuel into the combustion chambers inject it or, alternatively, dispense it into lines that lead into the combustion chamber. The main advantages of these return burners are their ability to handle the fuel over the entire range of quantities to be consumed evenly on one Number of such burners to be distributed. A disadvantage of the one described above Way arranged return burner is that at low of the burners injected fuel quantities have to be circulated large quantities of fuel, which can cause the fuel to come out of the burners prior to its injection is excessively heated. Another disadvantage is that in the circulation system arranged lines for the liquid must be designed to be relatively large, to allow a large amount of fuel to circulate without excessive pressure drops.

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.The invention seeks to create a fuel supply system for return burners of the type described, which are arranged in a circulation system are which consumed the circulating flow at low levels of the burner or burners Fuel quantities are reduced, thus reducing the heat generation in the circulated fuel reduce and, 'or a reduction in the line cross-sections to and from the To enable burner or the burners. To solve this problem, see the invention provides that the main pump and circulation pump are dimensioned such that at high fuel output from the return burner or the burners from the Main pump pumped amount of fuel is greater than that which can be absorbed by the circulation pump Amount of fuel, so that fuel both through the supply line or lines as enters the burner or burners through the return line or lines.

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.In this way, with low fuel consumption, there is no need for a large one Amount of fuel to be circulated, thereby generating heat in the circulated Fuel is reduced and / or the return or supply line cross-sections can be reduced.

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.It is used in fuel supply systems for return burners, which are in one Circulation system are arranged, known, a simple check valve in the return line to be provided in order to prevent under all circumstances that when starting the engine Fuel through the return line or lines to the burner or burners got.

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.Since the burner or burners according to the invention with high fuel consumption both through the inlet and return line or lines with fuel is fed, such a check valve cannot be used, anyway it can be a lot, especially in aircraft gas turbine engines it is desirable to have a fuel supply during the start-up of the engine to cut off the return line.

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.A further embodiment of the invention therefore consists in the Install a non-return valve in the return line, which reduces the flow through the The return line to the burner blocks, however, when the fuel requirement increases opens automatically. Then are on the pressure difference between the inlet pipe or the feed lines and the return line or the return lines responding Means are provided that keep the check valve open when this pressure difference a predetermined Value so that the burner resp. the burners are supplied with fuel from the main pump, bypassing the circulation pump will. These means are guided in a cylinder with the check valve body connected piston and an oppositely acting spring.

' 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.Let us now refer to an embodiment of the invention with reference to FIG the schematic drawing will be described. This example shows the fuel supply to the combustion chambers of a gas turbine engine of an aircraft, the Return burner 1 spray the fuel directly into the combustion chambers. In the drawing only one return burner is shown, which symbolizes all burners of this engine. Fuel is supplied by a positive displacement pump 4, the delivered Fuel amount is adjusted by a suitable control device 5. The feeding system contains the supply line 2 and the return line 3 as well as the centrifugal pump, which promotes as a circulation pump through a pipe 7 into the line 2, while the return line 3 is connected to the inlet 9 of the circulation pump 6 via a check valve 8. The fuel coming from the pump 4 also goes to the inlet 9 of the circulation pump 6 led.

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.When the check valve 8 is a direct connection between the line 3 and the inlet 9 of the circulation pump 6, flows during normal operation of the system the fuel delivered by the pump 4 to the circulating pump 6, from where it goes to the feed line 2 the burner 1 is guided. The fuel flowing back in line 3 feeds the inlet 9 of the circulation pump 6 for further pumping. With high fuel consumption, in which the power of the pump 4 is not completely absorbed by the circulation pump 6 can be, the excess fuel located at the circulation pump inlet 9 flows through the line 3 in the return channels leading to the burners 1 to the to supplement fuel supplied to the burners through the inlet line 2. It is note that the circulation pump 6 must be designed so that it is either with With respect to the main pump 4 or has a limited volumetric delivery rate produces a limited increase in fuel pressure so that at maximum fuel consumption some of the fuel flow through the return line 3 directly to the burners got to.

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.This basic arrangement has the disadvantage that the fuel can pass through the return line 3 to the burners 1 while the engine is being started and can prevent atomization of the fuel. In order to avoid this, the check valve 8 is provided. This valve consists of two chambers 11 and 12 which are connected to the circulation pump inlet 9 and the return line 3, respectively. A valve seat 13, with which a cone valve 14 interacts, is provided between the chambers. A piston connected to the valve 14 is slidably received in a cylinder 15 located in the chamber 12, while the valve is slightly loaded in the closing direction by a spring 16. The outer end of the cylinder 15 is connected to the Umwälzpurrpenauslaß 7 by a line 17. When starting the engine, in which no significant pressure is generated by the circulation pump 6, the valve 14 remains on its seat 13 and inevitably prevents a flow of fuel from the pump 4 into the line 3. When the engine starts to run, it is through the Line 3 flowing return is able to open the valve 14 against the load of the spring in order to flow into the circulation pump inlet 9. When the engine has reached its speed, the pressure increase generated by the circulation pump, which acts on the outer end of the piston 15 of the valve 14 , is sufficient to lift the valve continuously from its seat and an unimpeded flow of fuel into the return line 3 independently from the direction of flow, ie regardless of whether the burners operate with normal or increased fuel consumption.

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.It can be seen that when the fuel consumption is high, both the supply and return lines serve to fuel the burners to feed. From a comparison with a normal return system in which the Supply takes place exclusively through the feed line, it can be seen that it is in accordance with the invention is possible to use smaller cable cross-sections. With the described The system is also the return flow rate when operating with low fuel consumption necessarily smaller than with normal fuel return systems, so that the amount of the fuel to be circulated and thus the heat generated by the pumping over is decreased.

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.In the example described, the circulation pump is a centrifugal pump and must be arranged in the application of the invention so that they only have a small Increase in fuel pressure generated. If the circulation pump is a positive displacement pump the amount of fuel delivered by the main pump must match the delivery rate of the Can exceed circulation pump. The check valve 8 forms in the described Kind of a simple means of preventing backflow through the return line 3 while starting the engine.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Feed system for liquid fuel with one or more return burners, a main pump, a controller for the amount of fuel delivered by the main pump and a circulation pump for the returning fuel, which is connected downstream of the main pump, characterized in that the main pump (4) and circulation pump (6) are dimensioned in such a way that when there is a high amount of fuel released from the return burner or the burners (1), the amount of fuel delivered by the main pump (4) is greater than the amount of fuel that can be absorbed by the circulating pump (6), so that fuel can flow both through the feed line or through the pass (2) as it enters the burner or burners (1) through the return line or return lines (3).

2. Plant according to claim 1 with a non-return valve built into the return line or -leitengen, which prevents the fuel supply through the return line or -leitengen to the burner or the burners, characterized in that the pressure difference between the supply line or the Supply lines (2) and the return line or the return lines (3) responsive means (15, 16) are provided which keep the check valve (14) open when this pressure difference exceeds a predetermined value, so that the burner or the burners fuel from the main pump (4) bypassing the circulation pump (6).

3. Plant according to claim 2, characterized in that the means in a cylinder (15) guided with the check valve body (14) connected piston and one opposite acting spring (16) are.