Steuervorrichtung, insbesondere für Antriebsanlagen von Fahrzeugen und \Scliffen. Bei vielen Arten von. Fahrzeugen und Schiffen bestehen oft Forderungen an Steuer- und Regelvorrichtungen, die erfüllt werden müssen, um z.
B. die Verkehrssicherheit und Betriebssicherheit zu gewährleisten. Es kann ,sich beispielsweise handeln um den erford.er- liehen Luftdruck in einem Bremssystem, um einen bestimmten Mindestdruck in einem Druekölsystem für Servomotoren oder für Schmierung,
um einen geeigneten Spülluft druck für eine Brennkxaftmaschine usw.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung, inssbesondiere für Antriebs- anlagen von Fährzeugen und Schiffen, die dadurch gekennzeichnet ist, d@ass leistungs- regelnde Organe unter dem Einfluss sowohl einer einstellbaxen Vorrichtung alsauch eines Druckmittels ,stehen, und zwar so,
dass ein Betätigen der .leistungsregelnden Organe nur möglich ist, wenn die einstellbare Vorrich tung eine bestimmte Lage einnimmt und. das Druckmittel einen Mindestdruck erreicht. Bei spielsweise bei Gasturbinenänlagen mit min- destens einem Motorgaserzeuger und minde- stens einer davon gespeisten Gasturbine kön nen die Einlassventile .der Turbine unter dem Einfluss sowohl einer
einstellbaren Vorrich- tung als auch eines Druckmittels stehen, des.- sen Druck in einem bestimmten Verhältnis zum Drucke des vom Eindassventil gesteuer ten Treibmittels steht, und zwar so, dass ein Offnen .des Einlassventils nur möglich ist, wenn,
die einstellbare Steuervorrichtung eine bestimmte Lage einnimmt und das Druck- mittel -einen Mindestdruck erreicht.
Die Erfindung ist im folgenden beispiels- weise beschrieben in Anwendung auf eine in der beiliegenden Zeichnung dargestellte An lage mit einer Turbine und mehreren Motor- gaserzeugern., obwohl die Erfindung natür lich auch bei Anlagen mit mehreren Turbinen Verwendung finden kann, wo jede Turbine nur von einem Mo@türgasexzeuger gespeist wird.
Fig. 1 zeigt im axialen Längssühnitt eine zu einer Gasturbinenanlage gemäss der Er findung gehörende Gasturbine.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1.
Fig. 3-6 veranschaulichen verschiedene Lagen einer Steuervorrichtung für die Ein lassventile für das Treibgas in .die Turbine.
Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Turbine bezeichnet 1 das Turbinengehäuse und 2 die Turbinenwelle. Die Turbinenwelle trägt zwei Turbinenräder 3 und 4 für Vor wärtsgang sowie ein Turbinenrad 5 für Rück wärtsgang.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist der ringförmige Einlassraum G für das Druck- mittel .der Vorwärtsstufen und vorzugsweise auch der entsprechende Einlassraum 7 für die Rückwärtsstufe in voneinander getrennte Segmente 8, 9, 1,0 und 11 aufgeteilt, von denen sich jedes über einen gleich grossen Teil des Umfanges erstreckt.
An jedes dieser Segmente ist ein eigenes Einlassventilgehäuse 12, 18, 14 bezw. 15 angeschlossen, und jedes dieser Einlassventilgehäuse weist Ventile auf, welche die Treibgaszufuhr zur Turbine von dem entsprechenden Motorgaserzeuger steuern. Jedes Einlassventilgehäuse ist als eine von den übrigen Gehäusen getrennte Einheit aus gebildet.
Jedes Einlassventilgehäuse ist somit beispielsweise mit einem Flansch 16 zum Festschrauben am Turbinengehäuse oder an mit diesem verbundenen Rohren 1'7 versehen.
Infolge des Umstandes, dass die Einlassventi'1- gehäuse voneinander getrennt sind, können Wärmespannungen, die beim Durchströmen des heissen Treibgases durch eines der Ein- lass.ventilgehäuse auftreten, nicht auf 'das oder die übrigen Finlassventilgehäuse übertragen werden,
wenn diese nicht Jeichzeitig vom Treibgas durchströmt werden.
Die erste Turbinenstufe ist zweckmässig als Gleichdruckstnfe ausgebildet, während die zweite Turbinenstufe eine Überdruckstufe ist. Selbstverständlich können .mehrere Gleich- druckatufen und mehrere Überdruckstufen vorgesehen, sein.
Die Rückwärtsstufe ist vor zugsweise als Gleichdruckotufe ausgebildet, und es können auchhier mehrere Stufen vor- ]landen sein. Mit 33 bezw. 34 ist der Leit- sohaufelkranz für die Gleiohdruekstufe der Vorwärtsstufe bezw. der Rückwärtsstufe be- zeilchnet.
Die erste Stufe ist derart ausgebildet, dass .das Druckgefälle im Leitrad kritisch ist, wenn die Erzeuger mit voller Belastung arbeiten.
Da im dargestellten Ausführungs beispiel die erste Druckstufe sowohl in der Vorwärtsstufe wie auch in der Rückwärts- stufe eine Gleichdruckstufe ist, ist demzufolge das Druckgefälle in den Leitschaufeln bei ,dem betreffenden Betriebszustand der Erzeu ger kritisch.
Hierdurch wird erreicht, dass der Gasstrom aus einem Gaserzeuger den Gas- strom aus einem andern Gaserzeuger niohtbe- einflussen kann.
Wie am besten aus Fig: 1 ersichtlich,. ist jedes Einlassventilgehäuse beim Ausführungs beispiel nit zwei Ventilen versehen, von denen das eine 18 die Treibgaszufuhr zu den Vor wärtsstufen und das andere 19 die Zufuhr zu,, Rückwärtsstufe steuert.
Da es für die Er- hwltung der günstigsten Leistung der Tur bine vorteilhaft ist, dass das Treibgas der Turbine nur dann. zugeführt wird, wenn es den für den Betrieb geeigneten Druck auf weist, sind die Einlassventile vorzugsweise so ausgebildet, dass sie einerseits durch eine einstellbare Steuervorrichtung und ander seits durch ein:
Druckmittel betätigbar sind, dessen Druck in einem bestimmten Verhält nis zum Druck des durch das Einlassventii gesteuerten Treibmittels steht, und zwar der art,, dass .diese Druckmittel einen bestimmten Druck aufweisen russ, ehe das Einlassventil durch Betätigung der einstellbaren Vorrich- tung geöffnet werden kann.
Da, die Treib- mittelquellen aus Motorgaserzeugern beste hen, kann als die Ventile betätigendes Druck mittel vorzugsweise die Spülluft des Motors verwendet werden, die den gleichen oder einen etwas höheren Druck hat als ,das vom Motor gelieferte Treibgas und die keine Ver- unreinigungen enthält,
welche die Betäti gungsorgane verstopfen können. Bim dar- stellten Ausführungsbeispiel besteht die einstellbare Vorrichtung paus einer über alle Einlassventilgehäuse sich erstreckenden Welle 20, die mit Nocken 21 für<I>jedes</I> :der Ventile 18 für die Vorwärtsstufen sowie mit Nocken 22 für die Ventile 19 der Rückwärtsetufe versehen ist.
Jedes der Ventile 18, 19 ist am Mittelteil eines zweiarmigen Hebels .hängend angelenkt, ,dessen einer Arm 23 durch die Nocken 21 b-ezw. 2.2 betätigbar ist, während,der andere Arm 24 mit der Stange 25 eines Kolbens 2,6 gelenkig verbunden ist, der in einem Zylinder 27 beweglich ist,
welcher an .der in der Schliessrichtung des Ventils liegenden Seite -des Kolbens durch einen Rohransehluss 28 in Verbindung mit .der Druckmittelquelle steht, z. B. mit der Zufuhrleitung des durch das betreffende Ventil gesteuerten Treibmittels.
Die Wirkungsweise der Steuervorrichtung sei unter Hinweis auf die Fig. 3-6 be schrieben, In der in: Fig. 3 gezeigten Ruhelage der ._Teile befindet sich das beispielsweise mit einer Laufrolle<B>30</B> versehene Ende des Hebel armes 23 in einem geringen, Abstand ober halb der Welle 20.
Im Zylinder 27 ist unter halb des Kolbens 26 kein Druckmittel vor Uanden, U. h. der Motorgaserzeuger ist nicht im Betrieb oder liefert aus irgendeinem Grunde kein Treibgas von erforderlichem Druck.
Wird nun die Welle 20 gemäss Fig. 4 so verstellt, dass der Nocken 21 in Eingriff mit dem Hebelarm 23 kommt und diesen so mit nach oben schwenkt, so wird daher das Ventil 18 nicht angehoben, vielmehr bloss der Kolben 26 gemäss Fig. 4 im Zylinder 27 abwärts bewegt, da in diesem kein- Druck mittel von solchem Druck vorhanden ist, dass es der Abwärtsbewegung des Hebelarmes 2'4 entgegenwirken könnte.
In den Fig. 5 und 6 ist die Arbeitsweise der Steuervorrichtung veranschaulicht, wenn das erforderliche Druckmittel im Zylinder 27 unter dem. Kolben 26 vorhanden isst.
Gemäss Fig. 5 steht der Nocken 21 noch nicht in der Öffnungslage und der Hebelarm 24 ist unter dem Einfluss .des den KoZlben 26 anhebenden Druckmittels so. weit nach oben geschwenkt, bis der Hebelarm 23 mit der Rolle 310 auf der Welle 241 aufsitzt.
Das Ventil 18 bleibt dabei noch geschlossen. Wird dex Nocken 21 durch Drehen der Welle 20 aus der in Fig. 5 ge zeigten in die in Fig. 6 gezeigte Lage ge schwenkt bei dauernder Anwesenheit des Druckmittels von erforderlichem Druck unter dem Kolben 26, so schwenkt der Hebel um seinen Anlenkpunkt an der Kolbenstange, wodurch da Ventil 18 geöffnet wird.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind die Nok- ken 21 und 22 der zu einem Einlassventil- gehäuse gehörenden Ventile 18 und<B>19</B> für die Vorwärts- bezw. Rückwärtsstufen derart gegeneinander versetzt angeordnet, dass bei der Drehung,der We12e 20 in der einen oder andern Richtung wechselweise das eine Ven til geöffnet und das andere geschlossen wird.
Aus derselben Figur ergibt sich auch, dass eine oder mehrere der Rohrverbindungen 31, die von einem Einlassventilgehäuse zur Rück wärtsturbine führen, durch den Turbinen auslass 32 hinidurchgeführt werden können. Die Leistung der Anlage wird vorwiegend durch Ausschalten oder Einschalten eines oder mehrerer .der Motorgaserzeuger ver ändert.
Lässt man den Gasstrom aus einem Motorgaserzeuger zu zwei odermehr als zwei Einlassvorrichtungen strömen, so erhält man die Möglichkeit einer Feinregelung der Lei- stung durch Ausschaltung eines oder mehre rer dieser Einlassvorrichtungen unter Bei behaltung des gewünschten kritischen. Druck gefälles.
Control device, in particular for drive systems for vehicles and grinders. With many types of. Vehicles and ships often have requirements for control and regulation devices that must be met in order to, for.
B. to ensure road safety and operational safety. It can be, for example, the required air pressure in a brake system, a certain minimum pressure in a pressure oil system for servomotors or for lubrication,
a suitable purge air pressure for a fuel machine etc.
The present invention relates to a control device, in particular for propulsion systems of vehicles and ships, which is characterized in that power-regulating organs are under the influence of both an adjustable device and a pressure medium, namely as follows:
that an actuation of the power regulating organs is only possible if the adjustable device is in a certain position and. the pressure medium reaches a minimum pressure. For example, in gas turbine systems with at least one engine gas generator and at least one gas turbine fed by it, the inlet valves of the turbine can under the influence of both one
adjustable device as well as a pressure medium, the pressure of which is in a certain ratio to the pressure of the propellant controlled by the inlet valve, in such a way that opening of the inlet valve is only possible if,
the adjustable control device assumes a certain position and the pressure medium reaches a minimum pressure.
The invention is described below, for example, in application to a system with a turbine and several engine gas generators shown in the accompanying drawing, although the invention can of course also be used in systems with several turbines where each turbine can only be used a Mo @ Türgasex generator is fed.
Fig. 1 shows in the axial longitudinal section a gas turbine belonging to a gas turbine system according to the invention.
FIG. 2 shows a section along the line II-II in FIG. 1.
Fig. 3-6 illustrate different positions of a control device for the inlet valves for the propellant gas in .die turbine.
In the turbine shown in FIGS. 1 and 2, 1 designates the turbine housing and 2 the turbine shaft. The turbine shaft carries two turbine wheels 3 and 4 for forward gear and a turbine wheel 5 for reverse gear.
As can be seen from FIG. 2, the ring-shaped inlet space G for the pressure medium of the forward stages and preferably also the corresponding inlet space 7 for the reverse stage is divided into separate segments 8, 9, 1,0 and 11, each of which extends over extends an equal part of the circumference.
Each of these segments has its own inlet valve housing 12, 18, 14 respectively. 15 is connected, and each of these inlet valve housings has valves which control the supply of propellant gas to the turbine from the corresponding engine gas generator. Each inlet valve housing is formed as a separate unit from the other housings.
Each inlet valve housing is thus provided, for example, with a flange 16 for screwing tightly to the turbine housing or to pipes 1'7 connected to it.
As a result of the fact that the inlet valve housings are separated from one another, thermal stresses that occur when the hot propellant gas flows through one of the inlet valve housings cannot be transferred to the other inlet valve housing or housings,
if these are not always flowed through by the propellant gas.
The first turbine stage is expediently designed as a constant pressure stage, while the second turbine stage is an overpressure stage. Of course, several equal pressure levels and several overpressure levels can be provided.
The reverse stage is preferably designed as a constant pressure stage, and several stages can also be present here. At 33 and 34 is the Leit- sohaufelkranz for the Gleiohdruekstufe or the forward stage. the reverse stage.
The first stage is designed in such a way that the pressure gradient in the stator is critical when the generator is working at full load.
Since in the illustrated embodiment, for example, the first pressure stage in both the forward stage and in the reverse stage is a constant pressure stage, the pressure gradient in the guide vanes is therefore critical in the relevant operating state of the generator.
This ensures that the gas flow from one gas generator cannot influence the gas flow from another gas generator.
As best seen in Figure 1. each inlet valve housing in the embodiment example is provided with two valves, one of which 18 controls the supply of propellant gas to the forward stages and the other 19 controls the supply to the reverse stage.
Since it is advantageous for maintaining the most favorable performance of the turbine that the propellant gas of the turbine only then. is supplied when it has the appropriate pressure for operation, the inlet valves are preferably designed so that they are on the one hand by an adjustable control device and on the other hand by a:
Pressure means can be actuated, the pressure of which is in a certain ratio to the pressure of the propellant controlled by the inlet valve, namely such that these pressure means have a certain pressure before the inlet valve can be opened by actuating the adjustable device .
Since the propellant sources consist of engine gas generators, the engine's scavenging air can preferably be used as the pressure medium actuating the valves, which has the same or a slightly higher pressure than the propellant gas supplied by the engine and which does not contain any impurities.
which can clog the Actuating organs. In the exemplary embodiment shown, the adjustable device p consists of a shaft 20 which extends over all inlet valve housings and which is provided with cams 21 for each of the valves 18 for the forward stages and with cams 22 for the valves 19 of the reverse stage is.
Each of the valves 18, 19 is hinged to the middle part of a two-armed lever, one arm 23 of which by the cams 21 b-ezw. 2.2 can be actuated, while the other arm 24 is articulated to the rod 25 of a piston 2, 6, which is movable in a cylinder 27,
which on .der lying in the closing direction of the valve side of the piston through a pipe connection 28 is in connection with .the pressure medium source, z. B. with the supply line of the propellant controlled by the valve in question.
The mode of operation of the control device will be described with reference to FIGS. 3-6. In the rest position of the parts shown in: FIG. 3, the end of the lever arm 23 provided, for example, with a roller <B> 30 </B> is located at a small distance above the shaft 20.
In the cylinder 27 there is no pressure medium under half of the piston 26 in front of Uanden, U. h. the engine gas generator is not in operation or for some reason is not supplying propellant gas at the required pressure.
If the shaft 20 according to FIG. 4 is now adjusted so that the cam 21 comes into engagement with the lever arm 23 and thus swivels it upwards with it, the valve 18 is therefore not lifted, but rather only the piston 26 according to FIG Cylinder 27 moved downwards, since there is no pressure medium in it of such pressure that it could counteract the downward movement of the lever arm 2'4.
In FIGS. 5 and 6, the operation of the control device is illustrated when the required pressure medium in the cylinder 27 is below the. Piston 26 eats present.
According to FIG. 5, the cam 21 is not yet in the open position and the lever arm 24 is under the influence of the pressure medium lifting the piston 26. Pivoted far upwards until the lever arm 23 rests with the roller 310 on the shaft 241.
The valve 18 remains closed. If dex cam 21 by rotating the shaft 20 from the ge in Fig. 5 showed ge in the position shown in Fig. 6 pivots with the permanent presence of the pressure medium of the required pressure under the piston 26, the lever pivots about its pivot point on the piston rod , whereby the valve 18 is opened.
As can be seen from FIG. 1, the cams 21 and 22 of the valves 18 and 19, which belong to an inlet valve housing, are for the forward and backward movement. Reverse stages are arranged offset from one another in such a way that when rotating the shaft 20 in one direction or the other, one valve is alternately opened and the other closed.
The same figure also shows that one or more of the pipe connections 31, which lead from an inlet valve housing to the reverse turbine, can be passed through the turbine outlet 32. The performance of the system is mainly changed by switching one or more of the engine gas generators off or on.
If the gas flow from an engine gas generator is allowed to flow to two or more than two inlet devices, then there is the possibility of fine control of the output by switching off one or more of these inlet devices while maintaining the desired critical value. Pressure fell.