DE1280010B

DE1280010B - Fuel control device for gas turbine systems

Info

Publication number: DE1280010B
Application number: DEB63474A
Authority: DE
Inventors: Howard L Mccombs Jun
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1960-08-08
Filing date: 1961-08-01
Publication date: 1968-10-10

Description

Brennstoffregeleinrichtung für Gasturbinenanlagen Die Erfindung betrifft eine Brennstoffregeleinrichtung für Gasturbinenanlagen, mit einem in der Hauptleitung zwischen einer von der Turbine mit proportionaler Drehzahl angetriebenen Brennstoffpumpe der Verdrängerbauartund den Br ennerdüsen angeordneten, mit einem Wählhebel versehenen Drehzahlregelventil und einem. die Pumpe überbrückenden, vom Druckanstieg im Verdichter gesteuerten Bypassventil.Fuel control device for gas turbine plants The invention relates to a fuel control device for gas turbine plants, with one in the main line between a fuel pump driven by the turbine at proportional speed the displacement type and the burner nozzles, provided with a selector lever Speed control valve and a. the pump bypassing the pressure rise in the compressor controlled bypass valve.

Bei Gasturbinenanlagen, die in der üblichen Weise mit einem von einem Drehzahlsignal gesteuerten Brennstoffregelventil versehen sind, müssen besondere Vorkehrungen getroffen werden, um bei Beschleunigungen, wenn das Drehzahlregelventil infolge des großen Unterschieds zwischen Soll- und Ist-Drehzahl weit geöffnet ist, eine übermäßige Brennstoffzufuhr zu verhindern, weil dadurch Betriebsstörungen, beispielsweise Pumpen des Verdichters, hervorgerufen werden können.In gas turbine systems, which in the usual way with one of one Speed signal controlled fuel control valve must be special Precautions should be taken to avoid accelerations when the speed control valve is wide open due to the large difference between the target and actual speed, to prevent excessive fuel supply, because this would cause operational disruptions, for example, pumping of the compressor can be caused.

Bei den bekannten Brennstoffregeleinrichtungen der eingangs angegebenen Art sorgt bei voll geöffnetem Drehzahlregelventil das vom Druckanstieg im Verdichter gesteuerte Bypassventil dafür, daß die zuführbare Brennstoffmenge bestimmte, vom Druckanstieg im Verdichter abhängige Grenzwerte nicht überschreiten kann. Diese bekannten Einrichtungen wie auch andere bekannte, beispielsweise mit in Abhängigkeit von der Verdichterleistung verstellten Anschlägen arbeitende Einrichtungen zur Begrenzung der Beschleunigungs-Brennstoffzufuhr haben den grundsätzlichen Nachteil, daß sie keine echte Regelung der Brennstoffzufuhr bei Beschleunigung ermöglichen; sie verstellen lediglich nach einem festen Zusammenhang das Bypassventil in Abhängigkeit vom Druckanstieg im Verdichter und wirken somit lediglich als Begrenzer, die auf den jeweils vorliegenden tatsächlichen Brennstoffdurchftuß nicht ansprechen. Wegen dieser starren Arbeitsweise ist es bei derartigen Brennstoffregeleinrichtungen erforderlich, zwischen der durch die Begrenzung festgelegten tatsächlichen Beschleunigungs-Brennstoffzufuhr und der auf Grund des Betriebsverhaltens der Gasturbine an sich möglichen Beschleunigung-Brennstoffzufuhr einen verhältnismäßig großen Sicherheitsabstand einzuhalten und somit die erzielbare Beschleunigung verhältnismäßig stark zu beschränken.In the case of the known fuel control devices specified at the outset Art takes care of the pressure increase in the compressor when the speed control valve is fully open Controlled bypass valve for the fact that the amount of fuel that can be supplied determined from Pressure rise in the compressor cannot exceed the limit values that are dependent on the These known facilities as well as other known, for example with a dependency Limiting devices that operate from the compressor output the acceleration fuel supply have the fundamental disadvantage that they do not allow real regulation of fuel supply during acceleration; they disguise only after a fixed relationship the bypass valve as a function of the pressure increase in the compressor and thus only act as a limiter that affects the current do not respond to actual fuel flow. Because of this rigid way of working it is necessary in such fuel control devices, between the by the actual acceleration fueling set limit and the Acceleration fuel supply possible due to the operating behavior of the gas turbine to maintain a relatively large safety distance and thus the achievable To restrict acceleration relatively strong.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Brennstoffregeleinrichtung zu schaffen, die bei möglichst einfachem Aufbau eine wirkliche Regelung der Brennstoffzufuhr auch bei Beschleunigungsvorgängen ergibt und dadurch nicht nur allgemein die Betriebssicherheit erhöht, sondern auch eine Verkleinerung des genannten Sicherheitsabstands ermöglicht.The invention is based on the object of a fuel control device to create a real control of the fuel supply with the simplest possible structure also results in acceleration processes and therefore not only in general the operational safety increased, but also allows a reduction of the safety distance mentioned.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe mit einer Brennstoffregeleinrichtung der eingangs angegebenen Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das Bypassventil eine zur auf den Druckanstieg im Verdichter ansprechenden Stelleinrichtung entgegengesetzt wirkende, auf den Brennstoffdruck vor dem Brennstoffregelventil ansprechende zweite Steheinrichtung aufweist.According to the invention, this object is achieved with a fuel control device solved of the type specified, which is characterized in that the bypass valve one opposite to the adjusting device responding to the pressure rise in the compressor acting second responsive to the fuel pressure upstream of the fuel control valve Has standing device.

Bei der erfindungsgemäßen Brennstoffregeleinrichtung wird die Tatsache ausgenutzt, daß der Druck in der Brennkammer im wesentlichen gleich dem Verdichterausgangsdruck ist, so daß die zwischen der Eingangsseite des Drehzahlregelventils und der Brennkammer liegende Druckdifferenz zusammen mit den dort vorliegenden Strömungswiderständen den Brennstoffzufluß zur Brennkammer bestimmt. Bei der erfindungsgemäßen Brennstoffregeleinrichtung wird der Brennstoffdruck vor dem Brennstoffregelventil als weiteres, dem Verdichter-Druckanstieg entgegenwirkendes Steuersignal für das Bypassventil verwendet, so daß letztlich das Bypassventil gerade vom genannten Druckabfall zwischen der Eingangsseite des Brennstoffregelventils und der Brennkammer gesteuert wird. Das bedeutet aber, daß das Bypassventil zwar nach wie vor vom Verdichter-Druckanstieg abhängig bleibt, jedoch in einer solchen Weise, daß das Gesamt-Steuersignal des Bypassventils einen unmittelbaren Zusammenhang mit dem tatsächlichen Brennstoffzustrom zu den Brennerdüsen hat. Dies gilt ganz besonders für Beschleunigungszustände, bei denen das Brennstoffregelventil weit geöffnet ist und nur einen vernachlässigbaren kleinen Strömungswiderstand aufweist, so daß der als Steuergröße für das Bypassventil verwendete Brennstoffdruck vor dem Brennstoffregelventil etwa gleich dem Brennstoffdruck vor den Brennerdüsen ist. Da bei Beschleunigung der Strömungswiderstand in der Brennstoffhauptleitung praktisch konstant, nämlich im wesentlichen nur vom Strömungswiderstand der Brennerdüsen bestimmt ist, erhält das Bypassventil als Stellgröße ein Signal, das direkt ein Maß für die Brennstoffzufuhr ist, so daß sich eine echte Regelung der Beschleunigung-Brennstoffzufuhr mit Hilfe des Bypassventils ergibt. Diese vorteilhaften Wirkungen werden bei der erfindungsgemäßen Brennstoffregeleinrichtung mit ersichtlich sehr einfachen Maßnahmen erzielt.In the fuel control device according to the invention, the fact becomes exploited that the pressure in the combustion chamber is essentially equal to the compressor outlet pressure is so that between the input side of the speed control valve and the combustion chamber lying pressure difference together with the flow resistances present there determines the fuel flow to the combustion chamber. In the fuel control device according to the invention the fuel pressure upstream of the fuel control valve becomes another, the compressor pressure increase counteracting control signal used for the bypass valve, so that ultimately the bypass valve just from the said pressure drop between the inlet side of the Fuel control valve and the combustion chamber is controlled. But that means that the bypass valve remains dependent on the compressor pressure increase, but in such a way that the overall control signal of the bypass valve a direct connection with the actual fuel flow to the burner nozzles Has. This is especially true for acceleration states in which the Fuel control valve is wide open and has only a negligibly small flow resistance, so that the fuel pressure used as a control variable for the bypass valve before Fuel control valve is approximately equal to the fuel pressure in front of the burner nozzles. As the flow resistance in the main fuel line is practical when accelerating constant, namely essentially only determined by the flow resistance of the burner nozzles is, the bypass valve receives a signal as a manipulated variable, which is a direct measure for the Fuel supply is so that there is a real regulation of the acceleration fuel supply with the help of the bypass valve. These beneficial effects are achieved in the Fuel control device according to the invention with obviously very simple measures achieved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous refinements of the invention are set out in the subclaims specified.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben, die in der Zeichnung dargestellt sind.The invention is described below on the basis of exemplary embodiments described in more detail, which are shown in the drawing.

F i g. 1 ist ein Schnitt durch eine erfindungsgemäße Brennstoffregeleinrichtung; F i g. 2 zeigt eine abgewandelte Form der Einrichtung; F i g. 3 zeigt eine zweite abgewandelte Form der Einrichtung; F i g. 4 zeigt eine dritte abgewandelte Form der Einrichtung.F i g. 1 is a section through a fuel control device according to the invention; F i g. Figure 2 shows a modified form of the device; F i g. 3 shows a second modified form of the facility; F i g. 4 shows a third modified form the facility.

Die F i g. 1 zeigt ein Gasturbinentriebwerk 20 mit Verdichter 22, Lufteinlaß 24, Brennkammern 26, Turbine 28 und Welle 30. Die aus der Turbine abströmenden Gase können durch eine Leitung 32 zur Atmosphäre hin expandiert werden, wobei die nicht verbrauchte Energie in Form eines Strahlschubs gewonnen oder als Wärmequelle in einer Dampferzeugungsanlage od. dgl. verwendet wird; in diesem Fall würde die Auslaßleitung 32 entsprechend abgewandelt werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Energie der Turbinenabgase in einer oder mehreren (nicht dargestellten) Arbeitsturbinen auszunutzen.The F i g. 1 shows a gas turbine engine 20 with compressor 22, Air inlet 24, combustion chambers 26, turbine 28 and shaft 30. Those flowing out of the turbine Gases can be expanded to the atmosphere through a line 32, the Unused energy obtained in the form of a jet thrust or as a heat source Used in a steam generating plant or the like; in this case the Outlet line 32 can be modified accordingly. There is another possibility in that the energy of the turbine exhaust gases in one or more (not shown) To take advantage of power turbines.

Die Brennstoffregeleinrichtung34 hat ein Gehäuse 36 mit einer Einlaßöffnung 38, die aus einer nicht gezeigten Quelle mit Brennstoff versorgt wird. Ferner hat das Gehäuse eine Auslaßöffnung 40, aus der der Brennstoff über eine Leitung 42 zu den Brennerdüsen 44 in die Brennkammern 26 abgegeben wird. Diese Düsen 44 sind schematisch als Einschnürungen dargestellt.The fuel regulator 34 has a housing 36 with an inlet port 38 which is supplied with fuel from a source not shown. Furthermore, the housing has an outlet opening 40, from which the fuel is discharged via a line 42 to the burner nozzles 44 in the combustion chambers 26. These nozzles 44 are shown schematically as constrictions.

Die Brennstoffeinlaßöffnung 38 ist über eine Leitung 46 mit dem Einlaß einer von dem Triebwerk angetriebenen Brennstoffpumpe 48 der Verdrängerbauart verbunden. Vom Ausgang der Brennstoffpumpe 48 zu den Brennerdüsen 44 verläuft die Brennstoffhauptleitung, die aus einem Kanal 50, einer Kammer 52, einem Drehzahlregelventi154, einem Kanal 56 und der Leitung 42 besteht und ein Rückschlagventil 60 aufweist. Eine Öffnung 62 verbindet den Kanal 50 mit einer Bypassleitung 64, die zum Einlaß der Brennstoffpumpe 46 führt und ein federbelastetes Rückschlagventil 66 enthält. Ein in dem Kanal 50 vor der Bypassleitung 64 angeordnetes Filter 68 dient zur Filterung des durch die Brennstoffpumpe 48 geförderten Brennstoffs. Die Brennstoffpumpe 48 wird vom Verdichter 22 über eine aus Welle und Getriebe bestehende Anordnung 70 angetrieben. Die Pumpe fördert Brennstoff in einer Menge, die eine Funktion der Verdichterdrehzahl ist. Ein Brennstoffdruckregler 72 bewirkt die Steuerung der wirksamen Durchflußfläche der Bypassöffnung 62 und somit des Drucks an der Öffnung 54 des Drehzahlregelventils, dem Rückschlagventil 60 und den Brennerdüsen 44 des Triebwerks. Der Regler 72 enthält zwei Steheinrichtungen in Form von auf Abstand gehaltenen Membranen 74 und 76 verschiedener Flächengröße, die an ihrer Mitte fest mit den beiden Enden einer Stange 78 verbunden sind. Der äußere Rand der Membran 74 ist zwischen dem Gehäuse 26 und einem ringförmigen Abstandkörper 80 eingeklemmt. Der äußere Rand der Membran 76 ist zwischen dem Abstandskörper 80 und einer Kappe 82 eingeklemmt. Die Membranen 74 und 76, der Abstandskörper 80 und die Kappe 82 bilden zusammen zwei Kammern 84 und 86, die über eine Öffnung 88 im Abstandskörper 80 mit dem atmosphärischen Druck oder Umgebungsdruck P" und über eine Öffnung 90 in der Kappe 82 bzw. einen Kanal 92 mit dem Verdichterausgangsdruck P, beaufschlagt werden. Ein auf dem Ende der Stange 78 gebildeter Ventilkörper 94 bildet zusammen mit der Bypassöffnung 62 ein Bypassventil, mit dem der Brennstoffdruck P, in der Leitung 50 und der Kammer 52 verändert werden kann. Der Ventilkörper 94 wird durch die Kraft einer zwischen der Membran 76 und der Kappe 82 angeordneten Feder 96 in Richtung auf die Bypassöffnung 62 gedrückt. Der Kraft der Feder wirkt die Differenz der Kräfte entgegen, die durch den an der Wirkfläche der Membran 74 herrschenden Druckunterschied P,-P" bzw. den an der Wirkfläche der größeren Membran 76 herrschenden Druckunterschied Pc-P" entstehen.The fuel inlet port 38 is connected by a conduit 46 to the inlet of an engine driven fuel pump 48 of the positive displacement type. The main fuel line, which consists of a channel 50, a chamber 52, a speed control valve 154, a channel 56 and the line 42 and has a check valve 60, runs from the outlet of the fuel pump 48 to the burner nozzles 44. An opening 62 connects the channel 50 with a bypass line 64, which leads to the inlet of the fuel pump 46 and contains a spring-loaded check valve 66. A filter 68 arranged in the channel 50 upstream of the bypass line 64 serves to filter the fuel conveyed by the fuel pump 48. The fuel pump 48 is driven by the compressor 22 via an arrangement 70 consisting of a shaft and gear. The pump delivers fuel in an amount that is a function of the compressor speed. A fuel pressure regulator 72 controls the effective flow area of the bypass opening 62 and thus the pressure at the opening 54 of the speed control valve, the check valve 60 and the burner nozzles 44 of the engine. The regulator 72 contains two standing devices in the form of spaced apart membranes 74 and 76 of different surface sizes, which are firmly connected at their center to the two ends of a rod 78. The outer edge of the diaphragm 74 is clamped between the housing 26 and an annular spacer body 80. The outer edge of the membrane 76 is clamped between the spacer 80 and a cap 82. The diaphragms 74 and 76, the spacer body 80 and the cap 82 together form two chambers 84 and 86 which are connected to atmospheric pressure or ambient pressure P ″ via an opening 88 in the spacer body 80 and via an opening 90 in the cap 82 or a channel 92 with the compressor outlet pressure P. A valve body 94 formed on the end of the rod 78 forms, together with the bypass opening 62, a bypass valve with which the fuel pressure P in the line 50 and the chamber 52 can be changed pressed by the force of a spring 96 arranged between the diaphragm 76 and the cap 82 in the direction of the bypass opening 62. The force of the spring is counteracted by the difference in the forces which are caused by the pressure difference P, -P "prevailing on the active surface of the diaphragm 74. or the pressure difference Pc-P ″ prevailing on the effective surface of the larger membrane 76 arise.

Der Durchflußquerschnitt des Drehzahlregelventils 54 und somit der Brennstoffzufluß zum Triebwerk ändert sich als Funktion der Verdichterzahl. Zu diesem Zweck sind Fliehgewichte 98 als Regler drehbar auf einem Halter 100 angeordnet. Dieser Halter wird in Abhängigkeit von der Verdichterdrehzahl durch eine mit der Antriebswelle fest verbundene Welle 102 gedreht. Die Reglerfliehgewichte 98 erzeugen eine Kraft, die sich als eine Funktion des Quadrats der Verdichterdrehzahl ändert. Diese Kraft wird durch Arme 104 auf einen mit einem Flansch versehenen Abschnitt 106 eines ringförmigen Körpers 108 übertragen, der gleitend auf einem an dem Halter 100 starr befestigten Schaft 110 aufgenommen wird. Der ringförmige Körper 108 ist in Abhängigkeit von der Ausgangskraft der Reglerfliehgewichte 98 und der ihnen entgegenwirkenden Kraft einer Einstellfeder 112 für die Reglerdrehzahl, die zwischen dem Abschnitt 106 und einem gleitend in dem Gehäuse 36 angeordneten rohrförmigen Körper 114 eingesetzt ist, in Richtung auf die Öffnung 54 zu und von ihr fort beweglich. Die wirksame Durchflußfläche der Öffnung 54 wird durch die Oberseite des ringförmigen Körpers 108 gesteuert. Eine Mittelöffnung 116 leitet den Brennstoffdruck P2 im Kanal 56 zu einer Bohrung 118, die im ringförmigen Körper 108 gebildet ist, in welcher der Schaft 110 gleitet, und bewirkt dadurch am ringförmigen Körper 108 einen Druckausgleich.The flow cross-section of the speed control valve 54 and thus the fuel flow to the engine changes as a function of the number of compressors. For this purpose, flyweights 98 are rotatably arranged as regulators on a holder 100. This holder is rotated as a function of the compressor speed by a shaft 102 firmly connected to the drive shaft. The governor flyweights 98 create a force that varies as a function of the square of the compressor speed. This force is transmitted through arms 104 to a flanged portion 106 of an annular body 108 which is slidably received on a shaft 110 rigidly attached to the holder 100 . The annular body 108 is depending on the output force of the governor flyweights 98 and the counteracting force of an adjusting spring 112 for the governor speed, which is inserted between the section 106 and a tubular body 114 slidably arranged in the housing 36, in the direction of the opening 54 movable to and from her. The effective flow area of the opening 54 is controlled by the top of the annular body 108. A central opening 116 directs fuel pressure P2 in passage 56 to a bore 118 formed in annular body 108 in which shaft 110 slides, thereby equalizing pressure on annular body 108.

Ein Mindestbrennstoffdurchfluß zum Triebwerk wird durch eine Öffnung 120 parallel zur Öffnung 54 vorgesehen, so daß bei einer Verminderung der Triebwerksdrehzahl, wenn die Öffnung 54 geschlossen ist, eine vorbestimmte Brennstoffmenge die Öffnung 54 umgehen kann, um dadurch eine ununterbrochene Verbrennung in den Kammern 26 aufrechtzuerhalten. Eine mit einem federbelasteten Überdruckventil 123 versehene Leitung 121 verbindet die Leitung 50 mit der Nebenleitung 64.A minimum flow of fuel to the engine is provided through an opening 120 parallel to opening 54 so that when the engine speed is reduced when opening 54 is closed, a predetermined amount of fuel can bypass opening 54 to thereby maintain uninterrupted combustion in chambers 26. A line 121 provided with a spring-loaded pressure relief valve 123 connects the line 50 to the secondary line 64.

Ein Absperrventil 58 ist über eine Stange 124 fest mit dem einen Drehzahlwählhebel 122 verbunden und drehbar in einer Bohrung 126 angeordnet. Die Öffnung 128 des Absperrventils 58 ist so geformt, daß sie bei Bewegung des Drehzahlwählhebels von der abgeschalteten zur Leerlaufstellung fortlaufend größer wird, so daß sich ein vorbestimmter Brennstoffdurchflußplan zum Anlassen des Triebwerks ergibt. Zwischen den Stellungen des Drehzahlwählhebels für Leerlauf-und Höchstdrehzahl bleibt der wirksame Querschnitt der Öffnung 128 konstant. Ein am Ende des Ventilkörpers des Absperrventils 58 vorgesehener Nocken 130 wirkt auf den rohrförmigen Körper 114. Wenn durch Drehung des Nockens 130 dieser Körper 114 nach unten bewegt wird, erhöht sich die Spannung der Reglerfeder 112 gemäß der zunehmenden Drehzahleinstellung des Drehzahlwählhebels 122. Der Nocken 130 ist so geformt, daß zwischen der abgeschalteten und der Leerlaufstellung des Drehzahlwählhebels 122 die Einstellung der Teile 112 und 114 konstant bleibt.A shut-off valve 58 is fixedly connected to the one speed selector lever 122 via a rod 124 and is arranged rotatably in a bore 126. The opening 128 of the shut-off valve 58 is shaped so that it increases continuously as the speed selector lever is moved from the deactivated to the idle position to provide a predetermined fuel flow schedule for starting the engine. The effective cross section of the opening 128 remains constant between the positions of the speed selector lever for idling and maximum speed. A cam 130 provided at the end of the valve body of the shut-off valve 58 acts on the tubular body 114. When this body 114 is moved downward by rotation of the cam 130, the tension of the governor spring 112 increases in accordance with the increasing speed setting of the speed selector lever 122. The cam 130 is shaped so that between the deactivated and the neutral position of the speed selector lever 122, the setting of the parts 112 and 114 remains constant.

Das Rückschlagventil 60 wird durch eine Feder 134 in Schließrichtung gegen die Mündung 132 gedrückt. Der Brennstoffbedarf eines Gasturbinentriebwerks schwankt gemäß Veränderungen im atmosphärischen Druck und der Temperatur; es ist üblich, diese Schwankungen durch eine entsprechende Einstellung der Brennstoffzufuhr auszugleichen. Zu diesem Zweck ist stromab der Leitung 42 ein nach Flughöhen kalibriertes einstellbares Ventil 136 vorgesehen.The check valve 60 is pressed in the closing direction against the opening 132 by a spring 134. The fuel demand of a gas turbine engine varies according to changes in atmospheric pressure and temperature; It is common practice to compensate for these fluctuations by adjusting the fuel supply accordingly. For this purpose, an adjustable valve 136 calibrated according to flight altitudes is provided downstream of the line 42.

Dieses von Hand betätigte Ventil 136 kann gegebenenfalls auch durch eine selbsttätige, auf Druck und/ oder Temperatur ansprechende Vorrichtung ersetzt werden, um eine selbsttätige Korrektur des Brennstoffdurchflusses zu bewirken.This manually operated valve 136 can optionally also be replaced by an automatic device that responds to pressure and / or temperature in order to effect an automatic correction of the fuel flow.

Bei Betrieb im Beharrungszustand mit einer Drehzahl entsprechend einer frei wählbaren Einstellung des Drehzahlwählhebels nehmen die verschiedenen Elemente die in der F i g. 1 gezeigten Stellungen ein. Der Durchfluß des Brennstoffs zu den Brennkammern ist eine Funktion der Querschnitte des Drehzahlregelventils 54 und der Brennstoffdüse 44 gemäß der Einstellung der Reglerfeder 112 und der entgegenwirkenden gleichen Kraft, die durch die Fliehgewichte 98 erzeugt wird, sowie der Druckdifferenz P,-P, die durch das Bypassventil 94 in Abhängigkeit vom Druckanstieg P,-P" im Verdichter am Drehzahlregelventil 54 und an der Brennerdüse 44 eingestellt wird.When operating in the steady state at a speed corresponding to a freely selectable setting of the speed selector lever, the various elements take the ones shown in FIG. 1 positions shown. The flow of fuel to the combustion chambers is a function of the cross sections of the speed control valve 54 and the fuel nozzle 44 according to the setting of the governor spring 112 and the counteracting equal force generated by the flyweights 98 and the pressure difference P, -P generated by the Bypass valve 94 is set as a function of the pressure increase P, -P ″ in the compressor at the speed control valve 54 and at the burner nozzle 44 .

Wenn dann der Drehzahlwählhebel122 in eine Stellung für maximale Drehzahl gedreht wird, wird der Ventilkörper 58 entsprechend gedreht, so daß der Nocken 130 den rohrförmigen Körper 114 gegen die Reglerfeder 112 nach unten drückt. Dadurch werden der ringförmige Körper 108 und die Fliehgewichte 98 so stark belastet, daß sich das Drehzahlregelventil 54 voll öffnet und die Brennstoffzufuhr zu den Brennkammern 26 vorwiegend nur noch vom Durchflußquerschnitt der Brennerdüsen 44 und von der an ihnen stehenden Brennstoffdruckdifferenz P,-P, abs hängig ist. Da das Rückschlagventi160 und da-Ventil 136 den Brennstoffdurchfluß nur geringfügig behindern, kann der Brennstoffdruck P, als etwa gleich dem Brennstoffdruck P, angesehen werden, so daß der Druckabfall an den Brennerdüsen 44 etwa gleich P,-P, ist. Da das Triebwerk seine Drehzahl in Abhängigkeit von der Zunahme des Brennstoff durchflusses steigert, nehmen auch der Verdichterausgangsdruck P, und die Drehzahl der Brennstoffpumpe 48 entsprechend zu. Der Brennstoffdruck P, wirkt auf die Membran 74 und erzeugt dort eine Kraft, die das Bypassventil 94 von der Mündung 62 wegdrückt. Entgegengesetzt dazu wirkt die Kraft, die vom Verdichterausgangsdruck P, an der Membran 76 erzeugt wird. Der atmosphärische Druck Pa, der gleich dem Druck am Einlaß des Verdichters 22 ist, wird der Kammer 80 zugeführt, die infolge des Flächenunterschieds der Membranen 74 und 76 eine Kraft erzeugt, die der vom Druck P, erzeugten Kraft entgegenwirkt. Die Feder 96 dient zur Vorspannung der Membranen 74 und 76 und bei Nichtvorhandensein eines Druckunterschieds P,-P, zur Belastung des Bypassventils 94 in Schließrichtung. Bei einer Beschleunigung des Triebwerks und einer daraus folgenden Steigerung des Verdichterausgangsdrucks P, wird der freie Querschnitt der Mündung 62 und damit der Durchfluß des Brennstoffs durch die Bypassleitung 64 fortlaufend durch das Bypassventil94 so eingestellt, daß der Brennstoffdruck PI als Funktion des Verdichterdruckanstiegs Pe-Pa geregelt wird. Da die Düsen 44 eine konstante Durchflußfläche haben, wird der Brennstoffdurchfluß durch sie als Funktion des an ihnen stehenden Druckunterschieds P,-P, verändert. Somit wird während einer Triebwerksbeschleunigung ein vorbestimmter Brennstoffdurchfluß aufrechterhalten, der sich als Funktion des Verdichterdruckanstiegs P,-P" ändert.Then, when the speed selector lever 122 is rotated to a position for maximum speed, the valve body 58 is rotated accordingly, so that the cam 130 presses the tubular body 114 against the governor spring 112 downwards. As a result, the ring-shaped body 108 and the flyweights 98 are so heavily loaded that the speed control valve 54 opens fully and the fuel supply to the combustion chambers 26 mainly only depends on the flow cross-section of the burner nozzles 44 and the fuel pressure difference P, -P, abs on them is. Since the check valve 160 and da valve 136 impede the flow of fuel only slightly, the fuel pressure P can be regarded as approximately equal to the fuel pressure P, so that the pressure drop across the burner nozzles 44 is approximately equal to P, -P,. Since the engine increases its speed as a function of the increase in the fuel flow, the compressor output pressure P and the speed of the fuel pump 48 increase accordingly. The fuel pressure P i acts on the diaphragm 74 and generates a force there which pushes the bypass valve 94 away from the orifice 62. The force that is generated on the diaphragm 76 by the compressor outlet pressure P 1 acts in the opposite direction. The atmospheric pressure Pa, which is equal to the pressure at the inlet of the compressor 22, is fed to the chamber 80 which, due to the difference in area of the diaphragms 74 and 76, generates a force which counteracts the force generated by the pressure P i. The spring 96 serves to pretension the diaphragms 74 and 76 and, in the absence of a pressure difference P, -P, to load the bypass valve 94 in the closing direction. With an acceleration of the engine and a consequent increase in the compressor outlet pressure P, the free cross-section of the orifice 62 and thus the flow of fuel through the bypass line 64 is continuously adjusted by the bypass valve 94 so that the fuel pressure PI is regulated as a function of the compressor pressure increase Pe-Pa will. Since the nozzles 44 have a constant flow area, the fuel flow through them is changed as a function of the pressure difference P, -P, applied to them. Thus, during engine acceleration, a predetermined fuel flow rate is maintained which changes as a function of the compressor pressure increase P, -P ".

Beim Erreichen der gewählten Drehzahl gleicht die Kraft der Fliehgewichte 98 die Kraft der Reglerfeder 112 aus, und der ringförmige Ventilkörper 108 des Drehzahlreglerventils stabilisiert sich. Der Brennstoffzufluß zur Brennkammer 26 wird somit bei der gewünschten Drehzahl entsprechend der Einstellung des Drehzahlregelventils 54, 108, dem Querschnitt der Brennerdüsen 44 und dem Druckunterschied PI-P, geregelt. Der Druckunterschied P,-Pe wird bei der herrschenden gewählten Drehzahl durch den Druckregler 72 entsprechend dem Verdichterdruckanstieg P,-P" verhältnismäßig konstant gehalten. Das Rückschlagventil 66 im Kanal 64 dient zur Einstellung einer unteren Grenze des Brennstoffdrucks P, während der Triebwerksbeschleunigung bei in Öffnungsrichtung betätigtem Bypassventil94. Eine obere Grenze wird dem Brennstoffdruck P, durch das Überdruckventil 123 gesetzt, welches sich bei einem vorbestimmten Brennstoffdruck öffnet und Brennstoff von der Leitung 50 zur Bypassleitung 64 ableitet.When the selected speed is reached, the force of the flyweights 98 compensates for the force of the regulator spring 112 , and the annular valve body 108 of the speed regulator valve stabilizes. The fuel flow to the combustion chamber 26 is thus regulated at the desired speed in accordance with the setting of the speed control valve 54, 108, the cross section of the burner nozzles 44 and the pressure difference PI-P. The pressure difference P, -Pe is kept relatively constant at the prevailing selected speed by the pressure regulator 72 corresponding to the compressor pressure increase P, -P ". The check valve 66 in channel 64 is used to set a lower limit of the fuel pressure P, during the engine acceleration in the opening direction actuated bypass valve 94. An upper limit is set for the fuel pressure P 1 by the pressure relief valve 123 , which opens at a predetermined fuel pressure and diverts fuel from the line 50 to the bypass line 64 .

Beim Anlassen des Triebwerks ist der Verdichterdruckanstieg P,-P" etwa Null, und das Bypassventil 94 wird von der Feder 96 geschlossen gehalten. Ferner ist das Drehzahlregelventil 54 infolge der durch die Reglerfeder 112 entsprechend der Anlaßstellung des Drehzahlwählhebels 122 erzeugten Kraft voll geöffnet. Die Öffnung 128 im Ventilkörper 58 ist V-förmig, so daß ihr wirksamer Querschnitt von einem Mindestwert bei in Abschaltlage befindlichen Drehzahlwählhebel bis zu einem Maximalwert bei Leerlaufstellung des Drehzahlwählhebels zunimmt. Diese Anordnung sichert ein allmähliches Zunehmen des Brennstoffdurchflusses beim Vorschieben des Drosselhebels 122 von der Anlaßstelle zur Leerlaufstellung. Die Öffnung 128 ist in der Abschaltstellung des Drosselhebels geschlossen, um eine Brennstoffzufuhr zur Brennkammer 26 zu verhindert. Während einer Drehzahlabnahme des Triebwerks wird der Brennstoffdurchfluß durch die Öffnung 120 gesteuert, die eine Umgehung des dann geschlossenen Drehzahlregelventils 54, 108 darstellt und genügend Brennstoff durchläßt, um ein Erlöschen der Flammen in der Brennkammer zu verhindern.When the engine is started, the compressor pressure rise P, -P "is approximately zero, and the bypass valve 94 is held closed by the spring 96. Furthermore, the speed control valve 54 is fully open as a result of the force generated by the governor spring 112 in accordance with the starting position of the speed selector lever 122 opening 128 in the valve body 58 is V-shaped, so that its effective cross-section to a maximum value at the neutral position of the speed selector lever increases from a minimum value at present in switched-off speed selector lever. This arrangement ensures a gradual waxing of the fuel flow during the advancement of the throttle lever 122 from the rise point to The port 128 is closed in the shut-off position of the throttle lever to prevent fuel supply to the combustion chamber 26. During a decrease in engine speed, the fuel flow is controlled through the port 120 , which bypasses the then closed speed control valve ils 54, 108 is sufficient and passes fuel to extinction of the flame in the combustion chamber to prevent.

Die F i g. 2 zeigt eine gegenüber F i g. 1 abgewandelte Ausführungsform der Brennstoffregeleinrichtung mit hydraulischem Drehzahlregler. Die Teile der F i g. 2, welche ähnlichen Teilen der F i g. 1 entsprechen, sind mit den entsprechenden Bezugszeichen versehen.The F i g. 2 shows a comparison with FIG. 1 modified embodiment the fuel control device with hydraulic speed controller. The parts of the F i g. 2, which are similar to parts of FIG. 1 correspond to the corresponding Provided with reference numerals.

Die Brennstoffeinlaß- und -auslaßöffnungen stehen über die Leitung 46, eine vom Triebwerk angetriebene Brennstoffpumpe 48 der Verdrängerbauart, die Leitung 50, ein Ventil 164, 162, eine Kammer 166, ein zweites Ventil 178, 174, eine Leitung 170, ein Absperrventil in Form einer in dem Ventilkörper 164 des ersten Ventils gebildeten Öffnung 172 und ein federbeaufschlagtes Rückschlagventi160 miteinander in Verbindung. Der Brennstoffdruckregler 72, der wie bei der Ausführungsform nach F i g. 1 ein von zwei Stelleinrichtungen 74 und 76 gesteuertes Bypassventi194 aufweist, steuert den Durchfluß des Brennstoffs durch die Bypassleitung 64 in der in F i g. 1 dargestellten Weise.The fuel inlet and outlet ports are in the form of line 46, an engine driven positive displacement type fuel pump 48 , line 50, valve 164, 162, chamber 166, second valve 178, 174, line 170, check valve an opening 172 formed in the valve body 164 of the first valve and a spring-loaded check valve 160 in communication with one another. The fuel pressure regulator 72, which as in the embodiment of FIG. 1 has a bypass valve 194 controlled by two actuating devices 74 and 76, controls the flow of the fuel through the bypass line 64 in the manner shown in FIG. 1 illustrated way.

Die beiden in Reihe liegenden Ventile 162, 164 und 168, 174 bilden zusammen das Drehzahlregelventil. Der Ventilkörper 164 des ersten Ventils ist in eine Bohrung 173 des Gehäuses 36 gleitend eingesetzt und als Funktion der Stellung des Drehzahlwählhebels 122 drehbar. Die Ventilöffnung 172 bildet ein stromabwärts vom Drehzahlregelventil liegendes, ebenfalls mit dem Drehzahlwählhebel gekoppeltes Absperrventil, das bei der dargestellten Lage des Drehzahlwählhebels 122 geschlossen ist, und ist so ausgebildet, daß es sich zwischen der Anlaß- und der Leerlaufstellung des Drehzahlwählhebels allmählich öffnet. Zwischen der Leerlaufstellung und der Einstellung des Drehzahlwählhebels 122 auf maximale Drehzahl ist das Absperrventil 172 voll geöffnet.The two valves 162, 164 and 168, 174 lying in series together form the speed control valve. The valve body 164 of the first valve is slidably inserted into a bore 173 of the housing 36 and is rotatable as a function of the position of the speed selector lever 122. The valve opening 172 forms a downstream of the speed control valve, also coupled to the speed selector lever shut-off valve, which is closed in the illustrated position of the speed selector lever 122, and is designed so that it opens gradually between the start and the idle position of the speed selector lever. The shut-off valve 172 is fully open between the idling position and the setting of the speed selector lever 122 to maximum speed.

Der wirksame Querschnitt der Öffnung 168 des zweiten Ventils wird vom Druckabfall am ersten Ventil 162, 164 gesteuert. Zu diesem Zweck ist der Ventilkörper 174 des zweiten Ventils an einer Federhaltevorrichtung 176 befestigt; diese ist wiederum fest an einer zwischen der Federhaltevorrichtung 176 und einer Zwischenlegscheibe 180 eingeklemmten Membran 178 befestigt. Der äußere Rand der Membran 178 ist zwischen dem Gehäuse 36 und einer Kappe 182 eingespannt. Diese Kappe 182 ist am Gehäuse befestigt, beispielsweise mit einem Federring 184. Die Membran 178 ist durch eine Feder 186, die zwischen dem Gehäuse 36 und der Federhaltevorrichtung 176 eingesetzt ist, entgegen dem Brennstoff-Druckunterschied zwischen der Brennkammer 166 und einer Kammer 188, die auf der gegenüberliegenden Seite der Membran 178 angeordnet ist, belastet. Die Kammer 178 ist durch eine Leitung 190 mit der Leitung 50 vor dem ersten Ventil 162, 164 verbunden. Eine Leitung 192 mit einem durch eine Feder 196 belasteten Überdruckventil 94 verbindet die Leitung 50 mit der Kammer 166. Das Überdruckventil 194 schützt die Membran 178 bei einer Bewegung des Ventils 164 in Richtung auf die geschlossene Stellung zu wie auch bei einer Verminderung der Triebwerksdrehzahl vor einem übermäßigen Druckunterschied P,-P..The effective cross section of the opening 168 of the second valve is controlled by the pressure drop across the first valve 162, 164 . For this purpose, the valve body 174 of the second valve is attached to a spring retainer 176; this is in turn firmly attached to a membrane 178 clamped between the spring holding device 176 and an intermediate washer 180. The outer edge of the membrane 178 is clamped between the housing 36 and a cap 182. This cap 182 is attached to the housing, for example with a spring ring 184. The membrane 178 is by a spring 186, which is inserted between the housing 36 and the spring retainer 176, against the fuel pressure difference between the combustion chamber 166 and a chamber 188, the is arranged on the opposite side of the membrane 178 is loaded. The chamber 178 is connected by a line 190 to the line 50 upstream of the first valve 162, 164 . A line 192 with a pressure relief valve 94 loaded by a spring 196 connects the line 50 to the chamber 166. The pressure relief valve 194 protects the diaphragm 178 when the valve 164 is moved towards the closed position as well as when the engine speed is decreased excessive pressure difference P, -P ..

Das erste Ventil 162,168 liegt stromauf vom Bypassventil94 und wird vom gesamten, der Verdichterdrehzahl proportionalen Förderung der Brennstoffpumpe durchströmt. Bei einer gegebenen Größe der Öffnung 162 ändert sich somit der daran auftretende Druckabfall Pl-P2 mit dem Quadrat der Verdichterdrehzahl; es ist daher eine bestimmte Verdichterdrehzahl erforderlich, um an der gegebenen Durchflußfläche der Öffnung 162 einen bestimmten Druckabfall zu erzeugen.The first valve 162, 168 is upstream of the bypass valve 94 and is flowed through by the entire delivery of the fuel pump proportional to the compressor speed. For a given size of the opening 162, the pressure drop P1-P2 occurring across it changes with the square of the compressor speed; a certain compressor speed is therefore required in order to produce a certain pressure drop across the given flow area of the opening 162.

Wenn die Durchflußfläche der Öffnung 162 verändert wird, ist eine entsprechend veränderte Verdichterdrehzahl erforderlich, um einen bestimmten Druckabfall zu erhalten. Dabei ist die Verdichterdrehzahl der Durchflußfläche der Öffnung 162 direkt proportional. Die Öffnung 162 ist so geformt, daß ihre wirksame Fläche sich bei Drehung des Ventilkörpers 164 allmählich ändert, so daß beim Vorschieben des Drehzahlwählhebels 122 und entsprechendem Drehen des Ventilkörpers 164 ein entsprechend veränderter Brennstoffzufluß zum Triebwerk erzielt wird.If the flow area of the opening 162 is changed, a correspondingly changed compressor speed is required in order to obtain a certain pressure drop. The compressor speed is directly proportional to the flow area of the opening 162. The opening 162 is shaped so that its effective area changes gradually when the valve body 164 is rotated, so that when the speed selector lever 122 is advanced and the valve body 164 is rotated accordingly, a correspondingly changed fuel flow to the engine is achieved.

Parallel zur Ventilöffnung 168 ist eine Leerlauföffnung 198 vorgesehen. Ein durch eine Feder 202 belastetes Rückschlagventil 200 in der Bypassleitung 64 sorgt für die Regelung des Mindestdurchflusses für den der Beschleunigung dienenden Brennstoff. Eine zwischen den Kanälen 46 und 50 angeschlossene Leitung 204 enthält ein durch eine Feder 208 belastetes Kugelventil 206. Dieses öffnet sich bei einem vorbestimmten Maximalbrennstoffdruck P2 und begrenzt dadurch die Zufuhr von Brennstoff bei Beschleunigungen auf einen vorbestimmten Maximalwert.An idle opening 198 is provided parallel to the valve opening 168. A check valve 200, loaded by a spring 202, in the bypass line 64 regulates the minimum flow rate for the fuel used for acceleration. A line 204 connected between the channels 46 and 50 contains a ball valve 206 loaded by a spring 208. This opens at a predetermined maximum fuel pressure P2 and thereby limits the supply of fuel to a predetermined maximum value during acceleration.

Bei Betrieb im Beharrungszustand bei einer vorbestimmten Drehzahl nehmen die verschiedenen Elemente der Brennstoffregeleinrichtung 34 die in der F i g. 2 gezeigten Stellungen ein.When operating in the steady state at a predetermined speed take the various elements of the fuel control device 34 shown in FIG i g. 2 positions shown.

Wenn dann zur Einleitung einer Beschleunigung der Drehzahlwählhebel122 und damit der Ventilkörper 164 in die Stellung für die Höchstdrehzahl verstellt wird, laufen nacheinander die folgenden Vorgänge ab: Durch die Vergrößerung der Öffnung 162 verringert sich der Brennstoffdruck P1 und damit auch die Druckdifferenz P,-P2, an der Öffnung 162. Dies bringt die Membran 178 in Richtung auf eine Kammer 188 zu aus dem Gleichgewicht und bewegt den Ventilkörper 174 von der Öffnung 168 weg. Der dadurch entstehende erhöhte Brennstoffdurchfluß durch die Öffnung 168 zu den Brennkammern 26 ruft die Beschleunigung des Triebwerkes hervor; dies ergibt eine Erhöhung des Verdichterausgangsdruckes P, und der Drehzahl der Brennstoffpumpe 48. Da die gesamte Fördermenge der Pumpe 48 durch die Öffnung 162 strömt und die Öffnung 168 auf ihre größte Fläche eingestellt ist, muß der Brennstoffdurchfluß in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Triebwerks begrenzt sein, damit das Triebwerk während einer Beschleunigung nicht zu große Brennstoffmengen erhält. Aus diesem Grund steuert während einer Beschleunigung des Triebwerks der Brennstoffdruckregler 72 den Brennstoffdruck P2 als Funktion des Verdichterausgangsdrucks P, Die Membran 76 der ersten Stelleinrichtung, die auf den Druckanstieg Pe-P" im Verdichter anspricht, wird durch die zunehmende Verdichterleistung entgegen dem auf die Membran 74 wirkenden Brennstoffdruck P2 betätigt, und der Ventilkörper 94 des Bypassventils wird demgemäß weiter geöffnet. Dadurch wird der Brennstoffdurchfluß durch die Öffnung 168 des zweiten Ventils entsprechend vermindert. Es ist zu beachten, daß die Brennerdüsen 44 der Öffnung 168 nachgeschaltet sind; so daß bei Einstellung der Öffnung 168 auf ihre maximale Durchflußfläche während einer Triebwerksbeschleunigung der Durchflußquerschnitt der Brennerdüsen für die Brennstoffdosierung maßgebend ist. Da sich der Brennstoff von den Brennerdüsen unter etwa dem Druck P, befindet (das aus den Ventilen 162, 164 und 168, 174 bestehende Brennstoffregelventil ist voll geöffnet), wird während der Beschleunigung der Druckabfall P,-P, an den Brennerdüsen als Funktion des Druckanstiegs Pe-P. im Verdichter durch die Tätigkeit des Druckreglers 72 gesteuert. Während der Beschleunigung wird durch das Rückschlagventil 200, welches bei nahezu voller Öffnung 62 dem Druck Ps eine untere Grenze setzt, ein Brennstoffdurchfluß für eine Mindestbeschleunigung aufrechterhalten. Wenn sich der Verdichter der gewählten Drehzahl nähert, nähert sich der Druckunterschied P,-P, an der Öffnung 162 dem vorbestimmten Wert, woraufhin sich die Reglermembran 178 und das Ventil 174 auf die Öffnung 168 zu bewegen und dadurch eine entsprechende Abnahme der Brennstoffzufuhr zum Triebwerk verursachen. Diese Tätigkeit entspricht der Arbeitsweise der Fliehgewichte 98 bei derAusführungsform nach F i g. 1. Bei der gewählten Verdichterdrehzahl wird der vorbestimmte Druckunterschied P,-P2 erreicht, woraufhin sich die Reglermembran 178 stabilisiert und der Brennstoffdurchfluß zum Triebwerk so geregelt wird, daß die gewählte Verdichterdrehzahl aufrechterhalten wird. Der Druckregler 72 hält dann den Brennstoffdruckunterschied P.-Pe gemäß dem auf ihn übertragenen Druckunterschied P,-Pa auf einem bestimmten Wert.If the speed selector lever 122 and thus the valve body 164 are then adjusted to the position for the maximum speed in order to initiate an acceleration, the following processes take place one after the other: The enlargement of the opening 162 reduces the fuel pressure P1 and thus also the pressure difference P, -P2, at port 162. This unbalances diaphragm 178 toward chamber 188 and moves valve body 174 away from port 168. The resulting increased fuel flow through the opening 168 to the combustion chambers 26 causes the engine to accelerate; this results in an increase in the compressor outlet pressure P and the speed of the fuel pump 48. Since the entire delivery rate of the pump 48 flows through the opening 162 and the opening 168 is set to its largest area, the fuel flow must be limited depending on the operating state of the engine, so that the engine does not receive too much fuel during acceleration. For this reason, while the engine is accelerating, the fuel pressure regulator 72 controls the fuel pressure P2 as a function of the compressor outlet pressure P. 74 acting fuel pressure P2 is actuated and the valve body 94 of the bypass valve is accordingly opened further. This reduces the fuel flow through the opening 168 of the second valve accordingly of the opening 168 to its maximum flow area during an engine acceleration, the flow cross-section of the burner nozzles is decisive for the fuel metering. Since the fuel from the burner nozzles is under approximately the pressure P, (the fuel control valve consisting of the valves 162, 164 and 168, 174 is full opened), the pressure drop P, -P, at the burner nozzles as a function of the pressure increase Pe-P. controlled in the compressor by the action of the pressure regulator 72. During the acceleration, a fuel flow rate for a minimum acceleration is maintained by the check valve 200, which sets a lower limit to the pressure Ps when the opening 62 is nearly full. As the compressor approaches the selected speed, the pressure differential P, -P, at port 162 approaches the predetermined value, causing the regulator diaphragm 178 and valve 174 to move toward port 168 and thereby a corresponding decrease in the fuel supply to the engine cause. This activity corresponds to the mode of operation of the flyweights 98 in the embodiment according to FIG. 1. At the selected compressor speed, the predetermined pressure difference P, -P2 is reached, whereupon the regulator diaphragm 178 stabilizes and the fuel flow to the engine is regulated so that the selected compressor speed is maintained. The pressure regulator 72 then keeps the fuel pressure difference P.-Pe according to the pressure difference P, -Pa transmitted to it at a certain value.

Während einer Drehzahlabnahme des Triebwerks wird das zweite Ventil 174, 168 in Abhängigkeit vom Druckunterschied P,-P, an der Reglermembran 178 geschlossen. Die parallel zum zweiten Ventil liegende Leerlauföffnung 198 sorgt für die Aufrechterhaltung mindestens der Leerlaufdrehzahl des Triebwerks und verhindert ein Verlöschen der Flammen in den Brennkammern.While the engine speed is decreasing, the second valve 174, 168 is closed as a function of the pressure difference P, -P, on the regulator diaphragm 178 . The idle opening 198 lying parallel to the second valve ensures that at least the idling speed of the engine is maintained and prevents the flames in the combustion chambers from going out.

Das von Hand betätigte Ventil 136 (nach F i g. 1) oder entsprechende, selbsttätig auf Druck oder Temperatur ansprechende Vorrichtungen können auch bei der Brennstoffregeleinrichtung nach F i g. 2 verwendet werden, um eine entsprechende Korrektur des Brennstoffdurchflusses zu erzielen.The manually operated valve 136 (according to FIG. 1) or corresponding, Devices that automatically respond to pressure or temperature can also be used with the fuel control device according to FIG. 2 used to be a corresponding To achieve correction of the fuel flow.

Die F i g. 3 zeigt die in der F i g. 2 dargestellte Brennstoffregeleinrichtung teilweise im Schnitt und in einer abgewandelten Ausführungsform, die darin besteht, daß zur Regelung der Drehzahl einer der Verdichterantriebsturbine nachgeschalteten (nicht gezeigten) freien Arbeitsturbine eine zweite Regeleinrichtung hinzugefügt ist. Die Elemente der F i g. 3, die gleichen Elementen der F i g. 2 entsprechen, sind entsprechend bezeichnet.The F i g. 3 shows the in FIG. 2 shown fuel control device partly in section and in a modified embodiment, which consists in that to control the speed of one of the compressor drive turbine downstream (not shown) free power turbine added a second control device is. The elements of FIG. 3, the same elements of FIG. 2 correspond, are labeled accordingly.

Bei der in der F i g. 3 gezeigten Ausführungsform ist der Ventilkörper 174 fest an einem Hebel 210 befestigt. Der Hebel 210 ist drehbar an einem Ansatz 212 des Gehäuses 36 gelagert und wird durch eine mit der Membran 178 verbundene Stange 214 gemäß dem an der Membran wirksamen Brennstoffdruckunterschied P,-P, betätigt. Der Hebel 210 wird durch eine Feder 216 leicht gegen die Stange 214 gedrückt. Der Hebel 210 wird ferner in Abhängigkeit von der Stellung des Drehzahlwählhebels 218 der freien Arbeitsturbine und deren Drehzahl betätigt. Zu diesem Zweck ist im Gehäuse 36 eine Stange 220 drehbar gelagert, an deren einem Ende ein Hebel 222 starr befestigt ist, der auf den Hebel 210 einwirkt; ein am entgegengesetzten Ende befestigter Hebel 224 wirkt auf eine Membran 226 ein. Der Hebel 224 ist durch eine zwischen dem Hebel 224 und einer in das Gehäuse 36 eingeschraubten einstellbaren Federhalterung 230 eingesetzte Feder 228 in Richtung auf die Membran 226 vorgespannt. Die Membran 226 ist einerseits dem in einer Kammer 232 herrschenden atmosphärischen Druck P6 und andererseits einem in einer Kammer 234 herrschenden hydraulischen Steuerdruck PH ausgesetzt. Eine Leitung 236 verbindet die Kammer 234 mit einer Flüssigkeitsquelle, z. B. einem Ölbehälter 238, und enthält eine Flüssigkeitspumpe 240 der Verdrängerbauart, die der Brennstoffpumpe 48 ähnelt. Die Flüssigkeitspumpe wird in nicht dargestellter Weise durch die Arbeitsturbine mit einer der Drehzahl der Arbeitsturbine proportionalen Drehzahl angetrieben. Der hydraulische Steuerdruck in der Leitung 236 und somit in der Kammer 234 wird in Abhängigkeit von der Stellung des Drehzahlwählhebels 218 der Arbeitsturbine durch ein Steuerventil 242 verändert, welches in einer hinter der Pumpe 240 zwischen der Quelle 238 und der Leitung 236 angeschlossenen Leitung 244 angeordnet ist. Wie bei der Öffnung 162 des Ventilkörpers 164 ändert sich auch hier die Druckdifferenz PH-P6 an der Öffnung 246 des Steuerventils 242 mit dem Quadrat der Drehzahl der Pumpe 240 bzw. der Drehzahl der Leistungsturbine. Zur Erzeugung eines bestimmten Druckabfalls an einer gegebenen Durchflußfläche der Öffnung 246 ist eine bestimmte Drehzahl der Arbeitsturbine erforderlich. Größere oder kleinere Durchflußflächen der Öffnung 246 erfordern entsprechend höhere und niedrigere Drehzahlen der Pumpe 240, um an der Öffnung 246 einen bestimmten Druckabfall aufrechtzuerhalten. Wenn daher der Drehzahlwählhebe1218 im Sinn einer Erhöhung der Drehzahl bewegt wird, vergrößert sich die Durchflußfläche der Öffnung 246 entsprechend, so daß zur Erzeugung des erforderlichen konstanten Druckabfalls Px-P" eine entsprechend höhere Drehzahl erforderlich ist.In the case of the FIG. In the embodiment shown in FIG. 3, the valve body 174 is firmly attached to a lever 210. The lever 210 is rotatably mounted on an extension 212 of the housing 36 and is actuated by a rod 214 connected to the diaphragm 178 in accordance with the fuel pressure difference P, -P, effective at the diaphragm. The lever 210 is pressed lightly against the rod 214 by a spring 216. The lever 210 is also operated as a function of the position of the speed selector lever 218 of the free power turbine and its speed. For this purpose, a rod 220 is rotatably mounted in the housing 36, at one end of which a lever 222 is rigidly attached, which acts on the lever 210; a lever 224 attached to the opposite end acts on a membrane 226 . The lever 224 is pretensioned in the direction of the diaphragm 226 by a spring 228 inserted between the lever 224 and an adjustable spring holder 230 screwed into the housing 36. The membrane 226 is exposed on the one hand to the atmospheric pressure P6 prevailing in a chamber 232 and on the other hand to a hydraulic control pressure PH prevailing in a chamber 234. A conduit 236 connects the chamber 234 to a source of liquid, e.g. An oil reservoir 238, and contains a positive displacement type liquid pump 240 which is similar to the fuel pump 48. The liquid pump is driven in a manner not shown by the power turbine at a speed proportional to the speed of the power turbine. The hydraulic control pressure in the line 236 and thus in the chamber 234 is changed depending on the position of the speed selector lever 218 of the power turbine by a control valve 242 , which is arranged in a line 244 connected behind the pump 240 between the source 238 and the line 236 . As with the opening 162 of the valve body 164 , the pressure difference PH-P6 at the opening 246 of the control valve 242 also changes here with the square of the speed of the pump 240 or the speed of the power turbine. In order to generate a certain pressure drop at a given flow area of the opening 246 , a certain speed of the power turbine is required. Larger or smaller flow areas of the opening 246 require correspondingly higher and lower speeds of the pump 240 in order to maintain a certain pressure drop at the opening 246. Therefore, if the speed selector lever 1218 is moved in the sense of increasing the speed, the flow area of the opening 246 increases accordingly, so that a correspondingly higher speed is required to generate the required constant pressure drop Px-P ".

Die Drehzahlwählhebel 122 und 218 sind unabhängig voneinander bedienbar und erzeugen Drehzahl-Sollwertsignale, die sich gegenseitig überspielen können, d. h. die Drehzahleinstellung, die die geringste Brennstoffmenge erfordert, ist maßgebend, und der andere Drehzahl-Sollwert bleibt unberücksichtigt. Beispielsweise nimmt unter der Annahme, daß die Drehzahlwählhebel122 und 218 sich in ihren der Höchstdrehzahl entsprechenden Stellungen befinden, der Ventilkörper 174 eine Stellung entsprechend der Kraft ein, die durch den vorbestimmten Druckunterschied P,-P, an der über die Stange 214 und den Hebel 210 auf den Ventilkörper 174 einwirkenden Membran 1.78 wirksam ist. Auf diese Weise wird die wirksame Durchflußfläche der Öffnung 168 so geregelt, daß sie den richtigen Brennstoffzufluß zu den Brennkammern 26 entsprechend der gewählten Höchstdrehzahl des Verdichters 22 aufrechterhält. Der Hebel 222 wirkt in Abhängigkeit von dem Druckunterschied PH-P", welcher an der Membran 226 wirksam ist, leicht auf den Hebel 210 ein, so daß die Stellung des Ventilkörpers 174 auch der gewählten Höchstdrehzahl der Arbeitsturbine entspricht.The speed selector levers 122 and 218 can be operated independently of one another and generate speed setpoint signals that can be played over each other, ie the speed setting that requires the least amount of fuel is decisive, and the other speed setpoint is not taken into account. For example, assuming that the speed selector levers 122 and 218 are in their positions corresponding to the maximum speed, the valve body 174 assumes a position corresponding to the force exerted by the predetermined pressure difference P, -P on the rod 214 and the lever 210 on the valve body 174 acting membrane 1.78 is effective. In this way, the effective flow area of the opening 168 is regulated so that it maintains the correct flow of fuel to the combustion chambers 26 in accordance with the selected maximum speed of the compressor 22 . The lever 222 acts slightly on the lever 210 as a function of the pressure difference PH-P "which is effective at the membrane 226, so that the position of the valve body 174 also corresponds to the selected maximum speed of the power turbine.

Es sei jetzt angenommen, daß, ausgehend von einem Beharrungszustand mit konstanter Drehzahl des Verdichters 22, der Drehzahlwählhebel 218 in eine Stellung bewegt wird, die einer geringeren Drehzahl der Arbeitsturbine entspricht. Der Ventilkörper 242 wird entsprechend gedreht und die wirksame Durchflußfläche der Öffnung 246 vermindert, was wiederum einen Anstieg des Druckunterschieds PH-P" an der Membran 226 hervorruft. Die Hebel 222 und 224 werden dann durch die Membran 226 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, wobei der Hebel222 den Hebel 210 im Uhrzeigersinn von der Stange 214 fort drückt und damit die Tätigkeit der Membran 178 übers_pielt. Der Ventilkörper 174 wird in Richtung auf die Öffnung 168 zu beaufschlagt, und die Abnahme der wirksamen Durchflußfläche dieser Öffnung vermindert den Brennstoffzufluß zu den Brennkammern 26, was wiederum eine Verminderung der Drehzahl des Verdichters und der Arbeitsturbine nach sich zieht. Mit der Abnahme der Drehzahl der Arbeitsturbine nimmt auch die Drehzahl der Pumpe 240 ab, was eine Verminderung des Druckunterschieds PH-P" an der Öffnung 246 und der Membran 226 zur Folge hat, woraufhin der erforderliche Druckunterschied PH-Pa wiederhergestellt und die Membran 226 entsprechend stabilisiert wird, was zu einer Stabilisierung des Ventilkörpers 174 führt. Der Brennstoffzüfluß zu den Brennkammern 26 wird entsprechend geregelt, und die Arbeitsturbine wird bei der gewünschten Drehzahl betrieben, während die Verdichterdrehzahl sich in Abhängigkeit von der Verminderung der Brennstoffzufuhr auf einen Zwischenwert einspielt. Solange der Drehzahlwählhebel 122 in seiner der Höchstdrehzahl entsprechenden Stellung gehalten wird, kann mit dem Drehzahlwählhebel218 die Drehzahl der Arbeitsturbine auf jeden beliebigen Wert innerhalb des Drehzahlbereichs der Arbeitsturbine eingestellt werden. Der Drehzahlwählhebel122 kann jedoch auch auf eine mittlere Verdichterdrehzahl eingestellt sein. Dann wird die Drehzahl der Arbeitsturbine entsprechend begrenzt, auch wenn sich ihr Drehzahlwählhebe1218 in einer Stellung befindet, der einer höheren Drehzahl der Arbeitsturbine entspricht. In einem solchen Fall ist zu beachten, daß der Hebel 210 von der Membran 178 gemäß dem an ihr anliegenden Druckabfall PI-P2 beaufschlagt und dadurch die Drehzahl des Verdichters und der Arbeitsturbine entsprechend der mit dem Drehzahlwählhebel 122 gewählten Drehzahl begrenzt wird. Eine Einstellung des Drehzahlwählhebels 218 auf eine höhere Drehzahl, als sie mit der durch die Einstellung des Drehzahlwählhebels 122 bestimmten Brennstoffmenge erreicht werden kann, führt zu einer Beaufschlagung der Hebel 222 und 224 durch die Membran 226 im Uhrzeigersinn, so daß der Hebel 222 sich aus seinem Eingriff mit dem Hebel 210 löst und dadurch die Einstellung des Drehzahlwählhebels 218 unwirksam macht.It is now assumed that, starting from a steady state with constant speed of the compressor 22, the speed selector lever 218 is moved into a position which corresponds to a lower speed of the power turbine. The valve body 242 is correspondingly rotated and reduces the effective flow area of the opening 246, which in turn causes an increase of the pressure difference PH-P "at the membrane 226th The levers 222 and 224 are then rotated by the diaphragm 226 in the counterclockwise direction, the Hebel222 pushes the lever 210 in a clockwise direction away from the rod 214, thereby overplaying the action of the diaphragm 178. The valve body 174 is urged in the direction of the opening 168 , and the decrease in the effective flow area of this opening reduces the flow of fuel to the combustion chambers 26, which As the speed of the power turbine decreases, the speed of the pump 240 also decreases, which results in a decrease in the pressure difference PH-P ″ at the opening 246 and the diaphragm 226 , whereupon the required pressure difference PH-Pa is restored and the membrane 226 corresponds is stabilized computationally, which leads to a stabilization of the valve body 174 . The fuel flow to the combustion chambers 26 is regulated accordingly, and the power turbine is operated at the desired speed, while the compressor speed settles down to an intermediate value as a function of the reduction in the fuel supply. As long as the speed selector lever 122 is held in its position corresponding to the maximum speed, the speed selector lever 218 can be used to set the speed of the power turbine to any value within the speed range of the power turbine. However, the speed selector lever 122 can also be set to an intermediate compressor speed. The speed of the power turbine is then limited accordingly, even if its speed selector lever 1218 is in a position which corresponds to a higher speed of the power turbine. In such a case, it should be noted that the lever 210 is acted upon by the diaphragm 178 according to the pressure drop PI-P2 applied to it, thereby limiting the speed of the compressor and the power turbine according to the speed selected with the speed selector lever 122. Setting the speed selector lever 218 to a higher speed than can be achieved with the amount of fuel determined by the setting of the speed selector lever 122 causes the levers 222 and 224 to be acted on by the diaphragm 226 in a clockwise direction, so that the lever 222 moves out of its Loosen engagement with the lever 210 and thereby makes the setting of the speed selector lever 218 ineffective.

Die F i g. 4 zeigt im- Schnitt einen Teil der Brennstoffregeleinrichtung nach F i g. 2 in einer Abwandlung, die in der Hinzufügung eines auf die Drehzahl einer nicht gezeigten Ueien Arbeitsturbine ansprechenden Drehzahlgrenzregters 248 besteht. Diejenigen Elemente der F i g. 4, welche ähnlichen Elementen der F i g. 2 entsprechen, sind entsprechend numeriert.The F i g. 4 shows in section a part of the fuel control device according to FIG. 2 in a modification which consists in the addition of a speed limit controller 248 which is responsive to the speed of a power turbine (not shown). Those elements of FIG. 4, which similar elements of FIG. 2 are numbered accordingly.

Der Drehzahlregler 248 hat ein Gehäuse 250, in welchem Fliehgewichte 252 schwenkbar auf einem Halter 254 gelagert sind. Dieser wird gemäß der Drehzahl der Arbeitsturbine über eine Welle 256 in Drehung versetzt. Die Fliehgewichte 252 wirken mit ihren Armen 258 der Kraft einer zwischen einem ringförmigen Körper 260 und einer in dem Gehäuse 250 eingeschraubten einstellbaren Federhalterung 264 angeordneten Feder 262 entgegen. Ein durch einen Stift 268 drehbar am Gehäuse 250 befestigter U-förmiger Hebel steht an seinem einen Ende mit dem ringförmigen Körper 260 im Eingriff und trägt an seinem anderen Ende eine Ventilklappe 270. Das Innere des Gehäuses 250 ist durch eine Öffnung 278 zum atmosphärischen Luftdruck P. geöffnet. Die Ventilklappe 270 wirkt mit einer Öffnung 276 zusammen, die über eine Leitung 274 und eine Drossel 272 mit der vom Verdichterausgang kommenden Leitung 92 verbunden ist, und wird normalerweise durch einen federbelasteten Hebel 266 schließend auf die Öffnung 276 gedrückt. Solange die Öffnung 278 durch die Ventilklappe 270 verschlossen ist, wird der jeweils vom Verdichter erzeugte Luftdruck P, über die Leitung 92 zur Kammer 86 geleitet und die Membran 76 in Abhängigkeit vom Druckanstieg P,-P. im Verdichter betätigt, wie bereits in Verbindung mit F i g. 1 beschrieben. Wenn jedoch die Arbeitsturbine eine vorbestimmte höchstzulässige Drehzahl erreicht, übersteigt die Kraft der Fliehgewichte 252 die Kraft der Feder 262, so daß der ringförmige Körper 260 sich entgegen der Feder 262 nach oben bewegt, der U-förmige Hebel 266 sich entgegen dem Uhrzeigersinn um den Stift 268 dreht, die Ventilklappe 270 sich öffnet und die vom Verdichter gelieferte Luft durch die Öffnung 276 zur Atmosphäre (Druck Pa) entweichen kann. Dadurch fällt der Druck Pc in der Kammer 86, der Druckunterschied Po-Pa an der Membran 76 vermindert sich, der Ventilkörper 94 bewegt sich von der Mündung 62 fort, der Bypass-Brennstoffstrom durch die Öffnung 62 erhöht sich, und der Brennstoffzufluß zu den Brennkammern vermindert sich entsprechend, so daß die Drehzahl der Arbeitsturbine in der gewünschten Weise begrenzt wird.The speed controller 248 has a housing 250 in which centrifugal weights 252 are pivotably mounted on a holder 254. This is set in rotation via a shaft 256 in accordance with the speed of the power turbine. The flyweights 252 counteract with their arms 258 the force of a spring 262 arranged between an annular body 260 and an adjustable spring holder 264 screwed into the housing 250. A U-shaped lever rotatably attached to the housing 250 by a pin 268 engages the annular body 260 at one end and supports a valve flap 270 at the other end . opened. The valve flap 270 cooperates with an opening 276, which is connected to the line 92 coming from the compressor outlet via a line 274 and a throttle 272, and is normally pressed to close the opening 276 by a spring-loaded lever 266. As long as the opening 278 is closed by the valve flap 270, the respective air pressure P, generated by the compressor, is passed via the line 92 to the chamber 86 and the diaphragm 76 as a function of the pressure increase P, -P. actuated in the compressor, as already described in connection with FIG. 1 described. However, when the power turbine reaches a predetermined maximum permissible speed, the force of the flyweights 252 exceeds the force of the spring 262, so that the annular body 260 moves up against the spring 262, the U-shaped lever 266 counterclockwise around the pin 268 rotates, the valve flap 270 opens and the air supplied by the compressor can escape through the opening 276 to the atmosphere (pressure Pa). As a result, the pressure Pc in the chamber 86 falls, the pressure difference Po-Pa across the diaphragm 76 decreases, the valve body 94 moves away from the orifice 62 , the bypass fuel flow through the opening 62 increases, and the fuel flow to the combustion chambers decreases accordingly, so that the speed of the power turbine is limited in the desired manner.

Claims

Claims: 1. Fuel control device for gas turbine systems, with a in the main line between a fuel pump of the displacement type driven by the turbine at proportional speed and the burner nozzles, arranged with a selector lever and a bypass valve that bridges the pump and is controlled by the pressure rise in the compressor, characterized that this bypass valve (94) has a second standing device (74) which responds to the fuel pressure (P1; P.) upstream of the fuel control valve (54, 108; 168, 174) and which acts in the opposite direction to the adjusting device (76) which responds to the pressure rise in the compressor . z. Fuel control device according to Claim 1, characterized in that a shut-off valve (58, 128; 172) actuatable by the speed selector lever (122) is arranged in the main line (50, 56, 42) downstream of the speed control valve (54, 108; 168, 174) . 3. Fuel control device according to claim 1 or 2, characterized in that a check valve (66; 200) is arranged in the bypass line (64) leading from the bypass valve (94) to the pump inlet (46). 4. Fuel control device according to one of claims 1 to 3, characterized in that it has a second check valve (60) at the outlet of the main line (42). 5. Fuel control device according to one of claims 1 to 4, characterized in that a pressure relief valve (123) is connected to the main line (50) upstream of the bypass valve (94) and communicates with the bypass line (64) leading to the pump inlet (46) stands. 6. Fuel control device according to one of claims l to 5, characterized in that the speed control valve has two valves in series in the main line (50), of which the first valve (164, 162) is upstream of the bypass valve (94) and with the Speed selector lever (122) is coupled and the second valve (168, 174) is downstream of the bypass valve (94) and is controlled by the pressure drop at the first valve (FIG. 2). 7. Fuel control device according to one of claims 1 to 6 for a gas turbine system with a turbine driving the compressor and a downstream free power turbine, characterized in that the speed control valve can also be actuated by a hydraulic control pressure (PH) generated by one of the power turbine proportional speed driven liquid pump of the displacement type (240) and this bridging, with the speed selector lever (218) of the power turbine coupled control valve (242, 246) can be set (Fig. 3). B. fuel control device according to claim 7, characterized in that the speed control valve has a valve body (210) which is pressed by a biasing force (spring 216) against two movable stops (214, 222) , the position of which depends on the speed of the compressor drive turbine or the free power turbine is dependent, so that the most advanced to the valve body (210) stop determines the setting of the valve body. 9. Fuel control device according to one of claims 1 to 6, characterized in that in the supply line (90, 92) between the compressor outlet and the adjusting device (76) responsive to the pressure rise in the compressor, a throttle (272) and downstream of this one when exceeded A drain valve (270, 276) of a speed limit controller (248) which opens a predetermined speed is provided (FIG. 4). Considered publications: German Patent Specifications Nos. 1075 896, 1050 126, 1044 526, 1041737, 1004 867, 954 752, 954 656.