DE69109797T2

DE69109797T2 - Zirkulationssystem für einen kontinuierlichen Brennstoffstrom.

Info

Publication number: DE69109797T2
Application number: DE69109797T
Authority: DE
Inventors: Kevin Howard Kast; William Joseph Myers
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1990-10-17
Filing date: 1991-08-14
Publication date: 1996-02-08
Anticipated expiration: 2011-08-15
Also published as: EP0481592A1; CA2048837A1; JPH04279732A; EP0481592B1; JPH0672554B2; DE69109797D1; US5187936A

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft allgemein kontinuierliche Strömungssysteme für Schubverstärker und insbesondere ein kontinuierliches Strömungssystem mit Doppelblenden.

Hintergrund der Erfindung

Schubverstärker, auch als Nachbrenner bezeichnet, sind in dem Abgasabschnitt vieler Strahltriebwerke angeordnet. Schubverstuarker spritzen Brennstoff unmittelbar in Abgase des Triebwerks ein. Der eingespritzte und gezündete Brennstoff liefert einen zusätzlichen Schub. Da Schubverstärker normalerweise dazu benutzt werden, einen zusätzlichen Schub in Notfallsituationen bereitzustellen, ist es wünschenswert, Brennstoff unmittelbar nach dem Empfang des Schubverstärker-Defehls in die Abgase einzuspritzen. Es ist daher wünschenswert, die Schubverstärker-Verteiler voll mit Brennstoff gefüllt zu lassen, wenn die Schubverstärker-Düsen geschlossen sind. Da der Schubverstärker in dem Abgasabschnit des Triebwerks angeordnet ist, erwärmt sich dieser leider sehr stark, wodurch Brennstoff in dem Verteiler die Tendenz zeigt, zu verdampfen.
Wenn der Drennstoffstrahl verdampft, können Kohlenstoffschichten auf der Innenfläche des Schubverstärkers zurückbleiben. Diese Kohlenstoffablagerungen können die Düsen beschädigen oder moglicherweise verstopfen. Ein verdampfen kann dadurch vermieden werden, daß Brennstoff kontinuierlich durch den Schubverstärker-Verteiler zirkuliert.
Wenn ein Schubverstärker Brennstoff in die Abgase einsprüht, sagt man, daß er sich in dem aktiven Betriebszustand oder dem Aktiv-Modus befindet. Wenn ein Schubverstärker keinen Brennstoff in die Abgase einsprüht, sagt man, daß er sich in dem trockenen Betriebszustand oder dem Trocken-Modus befinden. Daher bezeichnet man einen umlaufenden Brennstoff, der ein Verdampfen verhindern soll, als Trockenströmung.
In einer bekannten Anordnung (s. US-PS 4,802,334) ist eine Anlage beschrieben, bei der der Schubverstärker nach jedem Einsatz entleert wird, um eine Kohlenstoffablagerung aufgrund einer Brennstoffverdampfung zu vermeiden (dies ist auch als Verkoken bekannt). Wenn Brennstoff benötigt wird, wird er mit einer ersten hohen Geschwindigkeit gepumpt, um den Schubverstarker-Verteiler zu füllen und mit einer zweiten, niedrigeren Geschwindigkeit gepumpt, wenn der Schubverstärker-Verteiler gefüllt ist.
In anderen bekannten Anordnungen kann eine umlaufende Strömung dadurch erzeugt werden, daß ein Ventil in dem Rücklaufweg benutzt wird, das geschlossen ist, wenn der Schubverstärker Brennstoff anfordert. Bei diesem Rücklaufventil kann es sich um ein einfaches Sperrventil oder alternativ um eine Strömungssicherung oder ein Druckauslaßventil handeln, das geschlossen wird, wenn der Brennstoffdruck in dem Schubverstärker einen vorbestimmten Pegel erreicht.
Schubverstärker-Düsen sprühen Brennstoff in Triebwerkabgase nach einem vorbestimmten Muster ein. Um die Anzahl von Steuerleitungen und das Maß an Steuerlogik zu begrenzen, ist es wünschenswert, druckbetätigte Ventile in den Düsen des Schubverstärkers zu benutzen. Die druckbetätigten Ventile öffnen sich, wenn der Brennstoffdruck in dem Betätigungselement einen vorbestimmten Pegel erreicht. Beispielsweise können Ventile benutzt werden, die als Crack- Ventile oder Auslöseventile bekannt sind. Auslöseventile werden durch den Druck des Brennstoffs in dem Schubverstärker-Verteiler geöffnet.
Es wäre daher wünschenswert, ein Brennstoff-Versorgungssystem für einen Schubverstärker zu entwickeln, das die erforderlichen Drücke erreicht, um die druckbetätigten Düsen des Schubverstärkers während des Betriebs des Schubverstärkers zu öffnen und gleichzeitig für eine Brennstoff- Dauerströmung durch den Schubverstärker-Verteiler während des Trockenbetriebs zu sorgen.

Zusammenfassung der Erfindung

Ein verbessertes Strömungs-Versorgungssystem für einen Schubverstärker enthält eine Brennstoffquelle, eine Pumpe, die den Brennstoff unter Druck setzz, eine Strömungssteuereinrichtung zum Steuern der Strömung und des Drucks des Brennstoffs zum Schubverstärker sowie einen Rücklaufweg zum Umwälzen des nicht verbrannten Brennstoffs. Gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung enthält die Strömungssteuereinrichtung eine Verengungseinrichtung, beispielsweise eine kleine Blende, parallel zu einem steuerbaren Ventil. Die Verengungseinrichtung ermöglicht eine Strömung des Brennstoffs zum Schubverstärker, wenn das steuerbare Ventil geschlossen ist. Erfindungsgemäß befindet sich eine zweite Verengungseinrichtung, beispielsweise eine kleine Blende, in dem Rücklaufweg. Letztlich befindet sich ein Sperrventil in dem Rücklaufweg, das sicherstellt, daß kein Brennstoff durch den Rücklaufweg zum Schubverstärker strömt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die neuen Merkmale der Erfindung sind insbesondere in den beigefügten Ansprüchen umschrieben. Die Erfindung selbst als auch ihr Aufbau und das Betriebsverfahren zusammen mit weiteren Zielen und Vorteilen kann man jedoch am besten unter Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen verstehen. Es zeigen:
Figur 1 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel,
Figur 2 eine alternative Ausführungsform nach der Erfindung.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform. Nach Figur 1 fördert eine Hauptbrennstoffpumpe 120 Brennstoff zu einer Brennstoffabgabeeinrichtung (z.B. einen Schubverstärker oder Brenner) durch eine Strömungssteuereinrichtung 130, die von einer logischen Schaltung gesteuert wird. Nicht genutzter Brennstoff strömt durch eine Verengungseinrichtung 150 und ein Sperrventil 160 zum System zuruck.
Insbesondere zeigt Figur 1 eine Brennstoffquelle 110, die mit dem Eingang der Hauptbrennstoffpumpe 120 verbunden ist. Der Ausgang der Hauptbrennstoffpumpe 120 ist mit dem Eingang der Strömungssteuereinrichtung 130 verbunden. Die Strömungssteuereinrichtung 130 kann eine erste Strömungs-Verengungseinrichtung 132 und ein steuerbares Ventil 134 aufweisen. Die Verengungseinrichtung 132 und das steuerbare Ventil 134 sind derart parallel geschaltet, daß uer Eingang der Strömungssteuereinrichtung 130 sowohl mit dem Eingang der ersten Verengungseinrichtung 132 als auch mit dem Eingang des steuerbaren Ventils 134 verbunden ist. Die Ausgänge der Verengungseinrichtung 132 und des steuerbaren Ventils 134 sind beide mit dem Ausgang der Strömungssteuereinrichtung 130 verbunden. Der Ausgang der Strömungssteuereinrichtung 130 ist mit der Brennstoffabgabeeinrichtung 140 verbunden. Die Brennstoffabgabeeinrichtung 140 enthält einen Hauptverteiler 144, der mit einer Vielzahl von Düsen 142 über druckbetätigte Ventile 146 verbunden ist. Die Brennstoffabgabeeinrichtung 140 ist mit einer zweiten Verengungseinrichtung 150 verbunden. Die zweite Verengungseinrichtung 150 ist mit dem Eingang des Rückschlagventils 160 verbunden. Der Ausgang des Rückschlagventils 160 ist mit dem Eingang der Hauptbrennstoffpumpe 120 verbunden.
Im Betrieb wird Brennstoff von der Brennstoffquelle 110 mittels der Hauptbrennstoffpumpe 120 gepumpt. Die Brennstoffquelle 110 Kann irgendeine geeignete Brennstoffquelle sein, beispielsweise ein Brennstofftank für Strahlflugzeug. Dabei versteht sich, daß die Brennstoffquelle 110 eine zusätliche Pumpeinrichtung aufweisen kann, beispielsweise eine Zusatzpumpe oder einen sogenannten Booster. Die Hauptbrennstoffpumpe 120 kann beispielsweise eine Zentrifugalpumpe, eine Pumpe von Typ einer Zahnradpumpe oder ein anderer Pumpentyp sein, die Brennstoff von der Brennstoffquelle 110 unter Druck setzen können. Der unter Druck stehende Brennstoff kann zu einer bestimmten Abgabe- oder Steuereinrichtung geführt werden. Beispiele einer Abgabeeinrichtung enthalten die Brennkammer und den Schubverstärker von Gasturbinen-Triebwerken.
Bei der Ausführungsform nach Figur 1 enthält der dargestellte Brennstoffkreislauf nur eine einzige Abgabeeinricntung 140, weitere Brennstoffkreisläufe wurden der Klarheit wegen weggelassen. Allerdings ist es für einen Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet offensichtlich, daß die Hauptbrennstoffpumpe 120 in der Praxis dazu benutzt werden Kann, menrere Brennstoffkreisläufe (einschl. Brennstoffkreisläufe, die im wesentlichen den Brennstoffkreisläufen ähnlich sind, die sich von dem in Figur 1 dargestellten Kreislauf unterscheiden) zu versorgen. Ein Beispiel für eine Steureinrichtung, zu der unter Druck stehender Brennstoff durch eine pumpe 120 geleitet werden kann, sind hydraulische, brennstoffbetätigte Steuereinrichtungen, beispielsweise solche, die zum Steuern verstellbarer Statorschaufeln in einem Gasturbinen-Triebwerk benutzt werden.
Da die Abgabeeinrichtung nach Figur 1 eine konstante Brennstoffströmung erfordert, kann die Strömung des unter Druck stehenden brennstoffs durch die Strömungssteuereinrichtung 130 gesteuert werden. Wo es wünschenswert ist, eine begrenzte Brennstoffströmung zur Abgabeeinrichtung 140 zu ermöglichen, kann die Strömungssteuereinrichtung eine Verengungseinrichtung 132 aufweisen, die eine begrenzte Brennstoffmenge kontinuierlich durch die Strömungssteuereinrichtung 130 durchströmen lassen kann. Wenn der Brennstoffbedarf steigt, kann das steuerbare Ventil 134 geöffnet werden, um eine geeignete Brennstoffmenge bereitzustellen, so daß der Brennstoffbedarf gedeckt ist.
Das steuerbare Ventil 134 (auch als eine Schubverstärker-Brennstoffsteuereinrichtung bekannt) kann beispielsweise ein einstellbares Ventil 136 und eine Rückführeinrichtung 138 aufweisen. Das einstellbare Ventil 136 kann beispielsweise ein Ventil mit einem integrierten Drosselventil, beispielsweise ein Schieberventil oder ein flaches Plattenventil, sein. Die Rückführeinrichtung 138 kann beispielsweise ein linearer variabler Differentialwandler (LVDT von Linear Variable Differential Transducer) sein. Eine alternative Rückführeinrichtung 138 kann ein Strömungs-Steuermeßgerät sein, das die Strömung durch das einstellbare Ventil 136 messen kann. Die Strömung durch das steuerbare Ventil 134 kann beispielsweise durch eine Steuerlogik 170 gesteuert werden. Ausführungsformen für eine geeignete Steuerlogik sind in der gleichzeitig eingereichten parallelen Anmeldung mit dem Titel "Fuel circulation Control Systems", EP-A-0481593 beschrieben. Die Steuerlogik ist zum Ermitteln des Brennstoffbedarfs der Abgabeeinrichtung 140 ausgebildet, und zwar entweder durch Nachbildung (modellbildung) oder den Einsatz von Sensoren. Alternativ dazu können Kombinationen aus einer Nachbildung und Sensoren benutzt werden, um den Brennstoffbedarf der Abgabeeinrichtung 150 zu ermitteln. Auf der Grundlage des Brennstoffbedarfs für die Abgabeeinrichtung 150 und des Druck am Ausgang der Hauptbrennstoffpumpe 120 stellt die Steuerlogik 170 das Ventil 136 ein, um die richtige Strömung bereitstellen zu können. Die Rückführeinrichtung 138 sorgt für eine Anzeige der Position des Ventils 136 für die Steuerschaltung 170.
Von der Strömungssteuereinrichtung 130 kommender Brennstoff strömt durch die Abgabeeinrichtung 140. Die Abgabeeinrichtung 140 enhält beispielsweise eine Düse 142 zum Einspritzen des Brennstoffs in die Kammer 148. Die Abgabeeinrichtung 140 kann beispielsweise ein Schubverstärker-Ring oder ein Brenner sein wie z.B. ein Doppelring- Brenner. Bei einer Ausführungsform nach der Erfindung ist die Abgabeeinrichtung 140 ein Schubverstärker-Ring, der Brennstoff in eine Abgasdüse einspritzen kann, wenn die druckbetätigten Ventile 146 geöffnet sind. Wenn die druckbetätigten Ventile 146 offen sind, strömt der Brennstoff durch die Düsen 142 zum Schubverstärker. Die druckbetätigten Ventile 146 können Auslöseventile oder Verteilerventile sein, die durch den Brennstoffdruck in dem Verteiler 144 der Abgabeeinrichtung 150 geöffnet werden. Bei einer Ausführungsform nach der Erfindung handelt es sich beispielsweise bei den druckbetätigten Ventilen 146 um Auslöseventile, die geöffnet werden, wenn der Brennstoffdruck in dem Verteiler 144 einen vorbestimmten Pegel erreicht. Der Brennstoffdruck in dew Verteiler 144 kann beispielsweise durch das Öffnen des steuerbaren Ventils 134 gesteuert werden. Wenn das steuerbare Ventil 134 geöffnet ist, stellt es den Hauptbrennstoff-Strömungsweg durch die Strömungssteuereinrichtung 130 dar. Daher baut sich im aktiven Betriebszustand, wenn es steuerbare Ventil 134 geöffnet ist, ein solcher Druck id den Veiteiler 144 auf, der die druckbetätigten Ventile 146 öffnet und der Brennstoff strömt in den Verreiler 144 und aus den Düsen 142 durch die druckbetätigten Ventile 146. Eine vergleichsweise geringe Brennstoffmenge strömt durch den Begrenzer 132. Der Brennstoff, der nicht durch die Düsen 142 strömt, strömt aus der Abgabeeinrichtung 140 durch den zweiten Begrenzer 150.
Wenn nie druckbetätigten Ventile 146 geöffnet sind, strömt im wesentlichen der gesamte Brennstoff in dem Verteiler 144 durch die Düsen 142. Wenn die druckbetätigten Ventile 146 geschlossen sind, wie z.B. durch das Schließen des steuerbaren Ventils 34, strömt der Brennstoff in dem Verteiler 144 durch die zweite Verengungseinrichtung 150. Wie oben beschrieben worden ist, verringert sich, wenn das steuerbare Ventil 134 geschlossen ist, der Brennstoffdruck in dem Verteiler 144 in ausreichendem Maße, um die druckbetätigten Ventile 146 schließen zu können, wodurch eine Brennstoffströmung durch die Düsen 142 beseitigt wird. Wenn das steuerbare Ventil 134 geschlossen ist, strömt der gesamte Brennstoff, der durch die Strömungssteuereinrichtung 130 durchgeht, durch die erste Verengungseinrichtung 132 der Strömungssteuereinrichtung 130.
Man erkennt, daß der Brennstoff kontinuierlich durch die erste Verengungseinrichtung 132 und die zweite Verengungseinrichtung 150 strömt. Der aus der zweiten Verengungseinrichtung 150 austretende Brennstoff strömt durch das Sperrventil 160 und in den Eingang der Hauptbrennstoffpumpe 120. Daher sorgt die erfindungsgemäße Anordnung für eine kontinuierliche Brennstoffströmung in dem Verteiler 144. Diese kontinuierliche Brennstoffströmung reicht aus, um ein Verdampfen des Brennstoffs in dem Verteiler 144 zu verhindern und daher ein Ablagern von Kohlenstoffabscheidungen in dem Verteiler 144 zu hemmen.
Man hat erkannt, daß, da die druckbetätigten Ventile 146 nur offen sind, wenn der Druck in dem Verteiler 44 einen vorbestimmten Pegel erreicht, der Druckabfall über der ersten Verengungseinrichtung 132 geeignet sein muß, um sicherzustellen, daß, wenn das steuerbare Ventil 134 geschlossen ist, der Druck in dem Verteiler 144 niedriger ist als der Druck, der zum Öffnen der druckbetätigten Ventile 146 erforderlich ist. Wenn das steuerbare Ventil 134 geschlossen ist, muß außerdem der Druckabfall über der Verengungseinrichtung 150 niedrig genug sein, um sicherzustellen, daß die druckbetätigten Ventile 146 geschlossen bleiben. Wenn das steuerbare Ventil 134 geschlossen ist, muß daher der Druckabfall über der ersten Verengungseinrichtung 132 plus dem Druckabfall über der zweiten Verengungseinrichtung 150 niedriger sein als der Brennstoffdruck, der zum Öffnen der druckbetätigten Ventile 146 erforderlich ist.
Wenn nas steuerbare Ventil 134 offen ist, steuert der Druckabfall über diesem Ventil den Druckabfall über der Strömungssteuereinrichtung 130 wodurch die Wirkung der ersten Verengungseinrichtung 132 beseitigt wird. Allerdings muß der Druckabfall über der zweiten Verengungseinrichtung 150 ausreichend sein, und sicherzustellen, daß der Brennstoffdruck in dem Verteiler 144 der Abgabeeinrichtung 140 hoch genug ist, um die druckbetätigten Ventile 146 zu öffnen.
Man hat erkannt, daß es wünschenswert ist, die Brennstoffströmung durch den Verteiler 144 während der Trockenperioden zu maximieren. Für eine Brennstoffzirkulation wäre es daher vorteilhaft, die Größe der Öffnungen der Verengungseinrichtungen zu maximieren. Allerdings ist es notwendig, sicherzustellen, daß die Öffnung der ersten Verengungsernrichtung klein genug ist, um sicherzustellen, daß die druckbetätigten Ventile 146 sich nicht aufgrund des Druckes von der Brennstoffzirkulation in dem Trocken-Betriebszustand öffnen. Umgekehrt muß die Öffnung der zweiten Verengungseinrichtung 150 klein genug sein, um sicherzustellen, daß der Druck tu Verteiler 144 den Druck übersteigt der zum Öffnen der druckbetätigten Ventile 146 während des aktiven Betriebszustandes erforderlich ist (d.h. wenn das steuerbare Ventil 134 geöffnet ist).
Bei einer Ausführungsform nach der Erfindung weisen die erste Verengungseinrichtung 132 und die zweite Verengungseinrichtung 150 geeichte Blenden auf. Die erste Verengungseinrichtung ist eine erste geeichte Blende, die höchst beschränkend wirkt und lediglich eine geringe Menge des Brennstoffs von der Hauptpumpe 120 durch die Strömungssteuereinrichtung 130 durchströmen läßt wenn das steuerbare Ventil 134 geschlossen ist. Wenn das steuerbare Ventil 134 geschlossen ist, bleibt daher der Druck in dem Verteiler 144 der Abgabeeinrichtung 140 niedrig. Die zweite Verengungseinrichtung ist ebenfalls eine geeichte Blende, die zwar weniger beschränkend ist, aber doch ausreichend beschränkend wirkt namit der Druck in dem Verteiler 144 die druckbetätigten ventile 146 öffnen kann, wenn das steuerbare ventil 134 geöffnet ist.
Normalerweise sind Blenden dieses Typs durch ihren strömungskoeffizienten gekennzeichnet. Der Strömungskoeffizient einer bestimmten Blende ist ein Maß für den Strömungswiderstand dieser Blende. Strömungskoeffizienten werden in der Einheit Lohm (eine Begrenzung von 1 Lohm ermöglicht eine Strömung von 454 Litern (100 Gallonen) pro Minute für Wasser mit einem Druckabfall von 172 kNm&supmin;² (25 psi) bei einer Temperatur von 27ºC (80ºF)) festgelegt.
Der optimale Strömungskoeffizient L&sub1; für die erste Verengungseinrichtung eines bestimmten Systems entspricht einem Strömungskoeffizienten, der klein genug ist, um eine kontinuierliche Versorgung mit brennstoff zum Verteiler 144 sicherzustellen, während er gleichzeitig groß genug ist, um sicherzustellen, daß der Druck in dem Verteiler 144 nicht ausreicht, um die druckbetätigten Ventile 146 in dem Trocken-Modus zu öffnen. Der minimale Strömungskoeffizient (L&sub1;) für die erste Verengungseinrichtung 132 könnte durch die Gleichung berechnet werden:
L&sub1; = 10,000 [(P&sub1; - P&sub2;) * SG] / WFR&sub1;
Es wurde erkannt, daß L&sub1; um einen ausreichenden Betrag größer werden sollte, um sicherzustellen, daß die Ventile 146 nicht zufällig geöffnet werden, und zwar unter Berücksichtigung von Schwankungen in dem Brennstoffdruck des Systems, dem Ausgangsdruck der Pumpe usw.
Der optimale Strömungskoeffizient (L&sub2;) für die zweite Verengungseinrichtung ist ein Strömungskoeffizienten, der klein genug ist, um den kontinuierlichen Brennstoffrücklauf während nes Trocken-Modus zu gewährleisten, während er gleichzeitig groß genug ist, um sicherzustellen, daß die druckbetätigten Ventile 146 im Aktiv-Modus geöffnet werden. Der maximale Strömmungskoeffizient (L&sub2;) für die zweite Verengungseinrichtung 150 kann durch die Gleichung berechnet werden:
L&sub2; = 10,000 [(P&sub2; - P&sub3;) * SG] / WFR&sub2;
Man hat erkannt, daß L&sub2; um einen ausreichenden Betrag vergrößert werden sollte, um sicherzustellen, daß die Ventile 146 geöffnet werden und während des Aktiv-Modus geöffnet bleiben, und zwar unter Berücksichtigung von Schwankungen des Brennstoffdrucks des Systems, des Ausgangsdrucks der Pumpe usw.
In diesen beiden Gleichungen ist P&sub1; der Eingangsdruck zur ersten Verengungseinrichtung (normalerweise der Ausgangsdruck der Hauptströmungspumpe 120). P&sub2; ist der Druck (Auslösedruck), der zum Öffnen der Ventile 146 benötigt wird. P&sub3; ist der Druck am Auslaß der zweiten Verengungseinrichtung (normalerweise der Druck am Einlaß der Hauptströmungspumpe 120). WFR&sub1; ist die Strömung durch die erste Verengungseinricntung und WFR&sub2; ist die Strömung durch die zweite Verengungseinrichtung gemessen in kg (Pfund) pro Stunde. Die Drücke werden normalerweise in kNm&supmin;² (Pfund pro Quadratzoll) angegeben. SG ist das spezifische Gewicht für Brennstoff. Dies sind die allgemeinen Entwurfs-Spezifikationen. Daher werden die tatsächlichen Werte von System zu System schwanken. Allerdings dann die Definitionsgleichung für jedes beliebige Brennstoff-Versorgungssystem benutzt werden, das dem System ähnlich ist, welches in Figur 1 dargestellt und hierin beschrieben wird.
Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung können nicht alle Ventile 146 durch den gleichen Brennstoffdruck geöffnet werden. Ein derartiges System kann verwendet werden, wenn die Schubverstärker-Düsen stufenweise angeordnet sind. Alternativ dazu könnte es sich bei neu Brennstoffverteiler 140 um einen Mehrdüsen-Brenner handeln, wie z.B. erne Doppelring-Brenneranordnung, bei der die Brennstoffdüsen stufenweise angeordnet sind, um bei einem ersten und einem zweiten Brennstoffdruck geöffnet zu werden. Wenn die druckbetätigten Ventile 146 bei unterschiedlichen Drücken geöffnet werden, wäre der Druck (P&sub2;), der zum Berechnen des optimalen Strömungskoeffizienten (L&sub2;) der wetten Verengungseinrichtung 150 verwendet wird, der niedrigste Druck, der zum Öffnen jedes Ventil 146 erforderlich ist.
In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung kann der erste Begrenzer 132 weggelassen werden und das steuerbare Ventil 134 zum Bereitstellen der Trockenströmung benutzt werden. Das heißt, in dem Trocken-Modus könnte die Strömung durch die Strömungs-Steuereinrichtung 130 dadurch beschränkt werden, daß das einstellbare Ventil 136 teilweise offengelassen wird, anstatt es die gesamte Zeit zu schließen. Bei dieser Ausführungsform könnte das Ventil 136 ausreichend geöffnet bleiben, um sicherzustellen, daß der Strömungskoeffizient etwa gleich L&sub1; ist, wie dies oben berechnet worden ist. Alternativ dazu könnte eine Öffnung mit einem Strömungskoeffizienten von L&sub1; in dem einstellbaren Ventil 136 vorhanden sein.
Das in Figur 1 dargestellte System enthält eine erste Verengungseinrichtung 132 mit einem Strömungskoeffizienten L&sub1; und elne zweite Verengungseinrichtung 150 mit einem Strömungskoeffizienten von L&sub2;. Wenn das steuerbare Ventil 134 geschlossen wird, werden die druckbetätigten Ventile 146 geschlossen und Brennstoff strömt durch die erste Verengungseinrichtung 132 und durch die zweite Verengungseinrichtung 150. Im Trocken-Modus strömt Brennstoff mit einem spezifischen Gewicht SG durch die erste und zweite Verengungseinrichtung mit einer Geschwindigkeit von:
10,000 * [(P&sub1; - P&sub3;) * SG] / [L&sub1;² + L&sub2;²]
In dieser Gleichung bedeutet P&sub1; den Druck am Eingang zur ersten Verengungseinrichtung 132 (der normalerweise im wesentlizhen gleich den Druck am Auslaß der Pumpe 120 ist). P&sub3; ist der Druck außerhalb der zweiten Verengungseinrichtung (der normalerweise im wesentlichen gleich dem Einlaßdruck an der Pumpe 120 ist).
Im Aktiv-Modus strömt, wenn das steuerbare Ventil 134 und die druckbetätigten Ventile 146 offen sind, Brennstoff durch nas steuerbare Ventil mit einer Geschwindigkeit von:
WFE + 10,000 [(P&sub2; - P&sub3;)*SG]/L&sub2; - 10,000 [(P&sub1; - P&sub2;)*SG]/L&sub1;
In dieser Gleichung ist P&sub2; der Druck in dem Verteiler 144 und WFE die Brennstoffströmung durch die Düsen der Brennstoff-Abgabeeinrichtung.
Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform nach der Erfindung, in der ein einstellbares Ventil 236 offengehalten werden kann, um eine kontinuierliche Brennstoffströmung zu ermöglichen. In dem "Aktiv"-Modus kann, wenn der Brennstoff von der Brennstoffabgabeeinrichtung 240 angefordert wird, das einstellbare Ventil 236 geöffnet werden, um der Anforderung nachzukommen (z.B. der Brennstoffdruck, der zum Öffnen der druckbetätigten Ventile 246 notwendig ist). In Figur 1 und 2 zeigen Elemente mit Bezugsnummern, die in der zweiten und dritten ziffer übereinstimmen, ähnliche Betriebseigenschaften und Strukturen (beispielsweise besitzt die Hauptbrennstoffpumpe 120 die gleiche Struktur und Funktion wie die Hauptbrennstoffpumpe 220).
Bei einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung kann die Verengungseinrichtung 132 ein Ventil aufweisen, um die Brernstoffströmung durch die Verengungseinrichtung 132 zu unterbinden, wenn das Brennstoffsystem sich im "Aktiv"-Modus befand, d.h. wenn der Brennstoff durch das steuerbare Ventil 134 strömte.
Man erkennt, daß durch Zirkulation von Brennstoff durch den Verteiler 144 die Erfindung eine Verdampfung und damit ein Verkoken der Abgabeeinrichtung 140 im wesentlichen beseitigt. Man erkennt weiter, daß durch Zirkulation von Brennstoff durch den Verteiler 140 die Erfindung einen Wärmeaufbau in der Abgabeeinrichtung 140 verringert. Durch Verringerung des Wärmeaufbaues werden die maximalen Temperaturen, die in der Abgabeeinrichtung 140 angetroffen werden, verringert.
Zwar wurden bevorzugte Ausführungsformen gemäß der Erfindung gezeigt und hierin beschrieben, doch ist es für einen Durchschnittsfachmann offensichtlich, daß derartige Ausführungsformen lediglich Beispiele darstellen. Zahlreiche Variationen, Änderungen und Austauschmittel fallen nunmehr den Durchschnittsfachmann ein, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen, der in den Ansprüchen definiert ist.

Claims

1. Dauerströmungs-Brennstoffsystem entnaltend eine Brennstoffquelle (110, 210), eine Hauptbrennstoffpumpe (120, 220), die mit der Brennstoffquelle (110, 210) verbunden ist, eine Strömungssteuereinrichtung (130, 230), die mit der Hauptbrennstoffpumpe (120, 220) verbunden ist, eine Brennstoffabgabeeinrichtung (140, 240), die mit der Strömungssteuereinrichtung (130, 230) verbunden ist und mehrere Brennstoffdüsen (142, 242) aufweist, die mit einem Hauptverteiler (144, 244) der Brennstoffabgabeeinrichtung (140, 240) über druckbetätigte Ventile (146, 246) verbunden sind, und gekennzeichnet durch eine Strömungsverengungseinrichtung (150), die zwischen die Brennstoffabgabeeinrichtung (140) und einen Einlaß der Hauptbrennstoffpumpe (120) verbunden ist.

2. Dauerströmungs-Brennstoffsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch erste und zweite Strömungsverengungseinrichtungen, wobei die Strömungssteuereinrichtung (130) ein steuerbares Ventil (136) parallel mit einer ersten Strömungsverengungseinrichtung (132) aufweist und die Strömungsverengungseinrichtung, die zwischen die Brennstoffabgabeeinrichtung (140) und einen Einlaß der Hauptbrennstoffpumpe (120) verbunden ist, die zweite Strömungsverengungseinrichtung ist.

3. Dauerströmungs-Brennstoff system nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten (132) und zweiten (150) Strömungsverengungseinrichtungen Blenden aufweisen, die die Brennstoffströmung einschränken.

4. Dauerströmungs-Brennstoffsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strömungs-Koeffizient L&sub1; der ersten Blende größer ist als

10,000 [(P&sub1; - P&sub2;) SG] / WFR&sub1;

wobei P&sub1; der Eingangsdruck zur ersten Blende ist, P&sub2; der erforderliche Druck ist, um die druckbetätigten Ventile (146) zu öffnen, WFR&sub1; die maximale Trockenströmung durch die erste Verengungseinrichtung (132) ist und SG das spezifische Gewicht des Brennstoffes ist.

5. Dauerströmungs-Brennstoffsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strömungs-Koeffizient L&sub2; der zweiten Blende kleiner ist als:

10,000 [(P&sub2; - P&sub3;) SG] / WFR&sub2;

wobei WFR&sub2; die maximale Trockenströmung durch die zweite Blende ist und P&sub3; der Druck am Auslaß der zweiten Verengungseinrichtung (150) ist.