DE3223293A1

DE3223293A1 - Brennstoffanlage fuer ein gasturbinentriebwerk

Info

Publication number: DE3223293A1
Application number: DE19823223293
Authority: DE
Inventors: Edward Francis 06033 Glastonbury Conn. Cole jun.; Dean Henry 06029 Ellington Conn. Crombie
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: RTX Corp
Priority date: 1981-06-26
Filing date: 1982-06-22
Publication date: 1983-01-20
Also published as: US4449359A; IL66005A0; JPS5810125A; GB2101222B; IL66005A; FR2508547B1; JPH0333908B2; DE3223293C2; GB2101222A; FR2508547A1; IT8222042A0; IT1151666B

Description

Brennstoffanlage für ein Gasturbinentriebwerk

Die Erfindung bezieht sich auf einen Brennstoffregler für ein Gasturbinentriebwerk und betrifft insbesondere eine Brennstoffanlage mit einer Entlüftungsumgehungsleitungsdrosselstelle, die gestattet, die Hauptbrennstoffpumpe zum Ansaugen zu bringen, die immer dann trocken laufen kann, wenn andere Brennstofftanks zugeschaltet werden.

Ein potentielles Problem, das beim Umschalten von einem Brennstofftank auf einen anderen auftritt, besteht darin, daß es nicht möglich ist, einen ausreichenden Druck in der Hauptbrennstoffpumpe zu erreichen, wenn diese trocken läuft, In bekannten Brennstoffanlagen ist ein Uberbordentlüfter vorgesehen, der manuell geöffnet und geschlossen wird, um die Luft abzulassen, damit die Pumpe zum Ansaugen gebracht werden kann. Typischerweise wird der Entlüfter durch eine Bedienungsperson in dem Flugzeugcockpit geöffnet, wenn der Brennstofftank vor dem Umschalten auf den anderen Brenn-

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stofftank entleert worden ist. Das gestattet das Ablassen von in der Anlage eingeschlossener Luft, so daß die trocken laufende Pumpe Brennstoff aus dem anderen Tank entnehmen kann, um sich selbst zum Ansaugen zu bringen, so daß sie in der Lage ist, ausreichenden Druck zum Öffnen des Mindestdruck- und Absperrventils zu erzeugen, das herkömmlicherweise in dem Brennstoffregler vorhanden ist. Ohne das Entlüften würde die Pumpe nicht in der Lage sein, ausreichenden Druck zu erzeugen¹, der das öffnen dieses Ventils gestattet. Offenbar muß, nachdem die Pumpe zum Ai.saugen gebracht worden ist, der Entlüfter durch die Bedienungsperson geschlossen werden, damit nicht unbeabsichtigt Brennstoff über Bord geleitet wird, und aus demselben Grund muß der Entlüfter zu allen Zeiten geschlossen bleiben, sofern es nicht erneut erforderlich ist, die Pumpe zum Ansaugen zu bringen.

Aufgabe der Erfindung ist es, für ein Gasturbinentriebwerk eine verbesserte Entlüftungseinrichtung zu schaffen, die gestattet, die Hauptbrennstoffpumpe zum Ansaugen oder zum Wiederansaugen zu bringen, insbesondere wenn ein Brennstofftank geleert worden ist und ein anderer Brennstofftank zugeschaltet wird.

Gemäß der Erfindung wird eine Umgehungsleitung um das Mindestdruck- und Absperrventil eines herkömmlichen Brennstoff reglers eines Gasturbinentriebwerks vorgesehen, die gleichzeitig mit dem Brennstoffregler-"Ein"-Schalter betätigt wird, so daß die eingeschlossene Luft abgelassen und der trocken laufenden·Pumpe gestattet wird, Brennstoff aus dem Tank anzusaugen und einen zum öffnen des ansonsten geschlossenen Mindestdruck- und Absperrventils ausreichenden Druck aufzubauen.

Durch die Erfindung können die oben dargelegten Probleme und

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insbesondere die Notwendigkeit, daß eine Bedienungsperson das Entlüftungsventil manuell öffnet und schließt, beseitigt werden, indem ein automatisches Entlüftungsventil in dem Hauptbrennstoffregler vorgesehen wird. Das Entlüftungsventil wird zweckmäßig so angeordnet, daß es das Mindestdruck- und Absperrventil immer dann überbrückt, wenn der Brennstoffregler eingeschaltet wird, wobei dann eingeschlossene Luft in die Triebwerksbrenner statt über Bord abgelassen wird. Die erfindungsgemäße Anlage ist relativ einfach, weil es lediglich erforderlich ist, in einem herkömmlichen Brennstoffregler eine feste Drosselstelle und die richtigen Kanäle vorzusehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Die einzige Figur zeigt ein Teilschema eines herkömmlichen Brennstoffreglers für ein Gasturbinentriebwerk und Einzelheiten der Erfindung.

Die einzige Figur zeigt eine schematische Teilansicht eines insgesamt mit der Bezugszahl 10 bezeichneten Brennstoffreglers, der Brennstoff aus einem Tank 12 über eine Pumpe 14 einem Triebwerk 16 zumißt. Der Übersichtlichkeit und Einfachheit halber ist nur derjenige Teil des Brennstoffreglers und der Brennstoffanlage dargestellt, der für das Verständnis der Erfindung wesentlich ist, und bezüglich einer ausführlicheren Beschreibung eines herkömmlichen Brennstoffreglers für ein Gasturbinentriebwerk und das Triebwerk selbst wird auf die Brennstoffregler JFC-60 und JFC-68 sowie die Triebwerke JT-8D und JT-9D verwiesen, die von den Firmen Hamiton Standard bzw. Pratt & Whitney, Tochtergesellschaften der Anmelderin hergestellt werden.

Die Pumpe 14 führt dem Brennstoffregler unter Druck stehen-

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den Brennstoff über eine Leitung 18 zu, wo er durch ein ausgeklügeltes Regelsystem (nicht gezeigt) zugemessen wird, um die richtige und optimale Triebwerksleistung für die Triebwerksbetriebshüllkurve aufrecht zu erhalten. Der Brennstoffregler enthält ein Mindestdruck- und Absperrventil 20 und ein Windrad("windmill")-Umgehungsventil 22. Das Mindestdruck- und Absperrventil 20 gewährleistet, daß der Brennstoff erst zu dem Triebwerk fließt, wenn er einen vorbestimmten Mindestdruckwert hat. Dieser wird durch den Druck und „>ine Feder 24 in einer Kammer 26 gebildet, die auf die Rückseite eines Ventilkolbens 28 einwirken. In der gezeigten Stellung hat der Druck in der Leitung 30 ausgereicht, um das Ventil 20 zu öffnen, so daß der Brennstoff über eine Leitung 32 zu den Brennstoffdüsen (nicht dargestellt) des Triebwerks 16 fließen kann.

Die Figur zeigt die Brennstoffanlage in der normalen Betriebsart, in der das Mindestdruck- und Absperrventil 20 offen und das Umgehungsventil 22 geschlossen ist. Das Ventil 22 hat im wesentlichen denselben Aufbau wie das Ventil 20 und dient dazu, zugemessenen Brennstoff immer dann zu dem Pumpeneinlaß zurückzuleiten, wenn das Mindestdruck- und Absperrventil geschlossen wird. Das erfolgt durch Verstellen eines Wählventils 40 nach rechts, indem ein hoher Druck P auf einen Kolbenteil 46 eines Schieberkolbens 48 ausgeübt wird. Ein Steg 50 leitet Niederdruck P_. statt den Hochdruck P„ hinter den

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Ventilkolben 42 und Hochdruck P„ statt Niederdruck P_ hinter

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den Ventilkolben 28, wie es in der Figur gezeigt ist, was dem unter Druck stehenden Brennstoff in der Leitung 30 und in der Zweigleitung 44 gestattet, den Ventilkolben 42 nach oben zu drücken und eine Verbindung mit einer Umgehungsleitung 46 herzustellen, damit der Brennstoff um das Ventil 17 herum zu dem Pumpeneinlaß geleitet wird.

Wenn, wie dargelegt, die Triebwerksbrennstoffzufuhr durch Verstellen des Wechselventils 4 0 nach rechts durch Beaufschlagung des Kolbenteils 46 des Schieberkolbens 48 mit dem hohen Druck P„ abgesperrt wird, verbindet der Steg 50 die Kammer 52 mit dem Niederdruck P über eine Leitung 54 und die Kammer 26 mit dem hohen Druck P_p über eine Leitung 56. In diesem Fall wird dem Umgehungsventil 22 gestattet zu öffnen, und das Mindestdruck- und Absperrventil 20 wird geschlossen.

Wenn der Brennstofftank 12 geleert wird, bevor der Brennstofftank 60 durch Betätigen eines Ventils 62 zugeschaltet wird, kann die Pumpe 14 trocken laufen, und in dem Brennstoffregler und der übrigen Brennstoffanlage wird Luft eingeschlossen. Es ist, wie oben erwähnt, notwendig, die eingeschlossene Luft abzulassen, damit die Pumpe 14 Brennstoff aus dem Tank 60 ansaugen, die Leitung 30 unter Druck setzen und auf diese Weise das Mindestdruck- und Absperrventil öffnen kann.

Zu diesem Zweck wird gemäß der Erfindung ein Anlaufbetätigungsmagnet 64 durch manuelle Betätigung eines in dem Flugzeugcockpit angeordneten Steuerhebels 66 erregt. Das Einschalten der diesen Magnet enthaltenden Schaltung, die ein Relais enthalten kann, bewirkt, daß sich ein Stempel 68 naqh rechts bewegt, so daß sich eine Ventilkugel 70 von ihrem Sitz entfernen und die Leitung 30 mit der Leitung 32 verbinden kann, wobei das Ventil 20 über Leitungen 72 und 74 und eine Entlüftungsdrosselstelle 73 umgangen wird, um eingeschlossene Luft in die Triebwerksbrenner abzulassen.

Das Erregen des Anlaufbetätigungsmagnets 64 leitet eine Folge von Ereignissen ein. Außer dem Verbinden der Brennstoffleitungen

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und der Kanäle stromaufwärts des Ventils 20 direkt mit den Brennern bewirkt es, daß eine Kammer 76 am rechten Ende des Schieberkolbens 48 über eine Leitung 78 mit dem Druck P beaufschlagt wird, wodurch der Schieberkolben 48 nach links bewegt wird. Dabei wird der Druck P_ in die Kammer

52 eingelassen und das Umgehungsventil 22 geschlossen. Die Kammer 26 wird mit dem Druck P-. beaufschlagt, so daß durch das Ventil 17 zugemessener Brennstoff zu den Brennern fliessen kann. Ein in dem Schieberkolben 48 gebildeter Kanal 80 ist unbedeckt und läßt den Druck F_n, zur rechten Seite des Kolbenteils 46 durch, wodurch das Ventil 40 in der Betriebsstellung hydraulisch verriegelt wird. Das gestattet, bei Bedarf den Anlaufbetätigungsmagnet 64 zu entregen und den Druck auf der kleinen Kolbenteilfläche des Ventils 4 0 zu reduzieren, damit er etwas abnimmt, und zwar auf den Druck stromabwärts des Mindestdruck- und Absperrventils 20. Der Anlaufbetätigungsmagnet 64 braucht nicht entregt zu werden, da der Brennstoffregler genau auf dieselbe Weise ungeachtet dessen arbeitet, ob der Anlaufbetätigungsmagnet 64 entregt ist oder nicht.

Beim Abschalten laufen folgende Ereignisse ab: ein Abschaltbetätigungsmagnet 84 wird erregt, wodurch eine Kammer 86 des Kolbenteils 4 6 mit dem Druck P„ beaufschlagt wird, was wiederum bewirkt, daß der Schieberkolben 48 des Ventils 40 sich nach rechts bewegt und die Kammer 26 des Ventils 20 mit dem Druck P_ verbindet, der es schließt, die Brenn-

stoffzufuhr zu den Triebwerksbrennern stoppt und die Kammer 52 des Ventils 22 mit dem Druck Ρ_β verbindet, so daß das Ventil 22 öffnen und zugemessenen Brennstoff zurück zu dem Pumpeneinlaß leiten kann. Der Anlaufbetätigungsmagnet 6 4 muß zu dieser Zeit entregt werden, falls er nicht bereits entregt worden ist, um die Brennstoffzufuhr über die Entlüftungsdrosselstelle 73 zu den Triebwerksbrennern zu stoppen.

Claims

Patentansprüche :

/ 1.)Brennstoffanlage für ein Gasturbinentriebwerk, mit einem Brenner und einer Brennstoffzuführeinrichtung, die eine Brennstoffleitung enthält, welche den Brennstoffregler und den Brenner miteinander verbindet, mit wenigstens einem Brennstofftank, mit wenigstens einem weiteren Brennstofftank, mit einer Einrichtung, die nacheinander den einen und den weiteren Brennstofftank zuschaltet, so daß er mit dem Brennstoffregler verbunden wird, und mit einer Brennstoffpumpe in der Brennstoffleitung, die entweder mit dem einen oder mit dem weiteren Brennstofftank verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß in Kombination mit dem Brennstoffregler (10), der ein Mindestdruck- und Absperrventil (20) zwischen seiner Brennstoffzumeßeinrichtung (17) und dem Brenner hat, so daß Brennstoff dem Brenner nur beim Erreichen eines vorbestimmten Mindestdruckes zugeführt wird, eine Einrichtung (72, 73, 74) zum Ablassen von in der Brennstoffzuführeinrichtung eingeschlossener Luft mit einer Umgehungsleitung (72, 74),

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die einen Teil des durch die Brennstoffzumeßeinrichtung zugemessenen Brennstoffes um das Mindestdruck- und Absperrventil (20) herumleitet, eine Einrichtung (64, 66) zum Betätigen des Brennstoffreglers (10) und eine Einrichtung (70) in der Umgehungsleitung (72, 74), die auf die Betätigungseinrichtung (64, 66) anspricht und die Umgehungseinrichtung automatisch anschließt, um Luft um das Mindestdruck- und Absperrventil (20) herum zu dem Brenner zu leiten, vorgesehen sind.
2. Brennstoffanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine feste Drosselstelle (73) und ein bewegliches Ventil (70) in der Umgehungsleitung (72, 74), wobei das bewegliche Ventil (70) auf die Betätigungseinrichtung (64, 66) anspricht.
3. Brennstoffanlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine weitere Umgehungsleitung (44, 46), die den Brennstoff stromabwärts der Brennstoffzumeßeinrichtung (17) zu dem Einlaß der Pumpe (14) leitet und parallel zu dem Mindestdruck- und Absperrventil (20) angeordnet ist, und daß ein Wählventil (40) ebenfalls auf die Betätigungseinrichtung (64, 66) anspricht, um die weitere Umgehungsleitung (44, 46) immer dann wirksam zu machen, wenn das Mindestdruck- und Absperrventil (20) geschlossen und die erste Umgehungsleitung (72, 74) geöffnet ist, um Luft zu dem Brenner zu leiten.