Anlage mit einem Strömungskompressor. Die Erfindung betrifft eine Anlage mit einem Strömungskompressor zum Komprimie ren von elastischen Fluiden und mit Regulier mitteln, um den Betrieb der Anlage derart zu regulieren, dass der Kompressor auf einer vorbestimmten Betriebslinie arbeitend gehal ten wird. Sie kann Verwendung finden im Zusammenhang mit Gasturbinenkraftanlagen (z. B. bei Verwendung als Flugzeugmotoren), welche einen oder mehrere solcher Strömungs kompressoren besitzen. Solche Strömungskom pressoren sind die bekannten Axial- Lind Zen trifugalkompressoren. Es können auch zwei oder mehrere solcher Strömungskompressoren, die von verschiedenem Typus sein können, z.
B. vom Zentrifugal- und Axialtypus, in Serie auf derselben Welle arbeiten.
Bei der einen Strömungskompressor auf weisenden Anlage gemäss der Erfindung um fassen die Reguliermittel Vorrichtungen, durch welche die momentane Abweichung des Verhältnisses der Drehzahl zur Fluidumge- schwindigkeit von einem vorbestimmten Wert festgestellt wird, um auf Grund dieser Fest stellung durch die den Betrieb der Anlage regulierenden Mittel die Betriebsbedingungen des Kompressors so zu variieren, da.ss das Ver hältnis der Drehzahl zur Fluidumgeschwin- digkeit auf den vorbestimmten Wert auto matisch wieder eingestellt wird, wodurch der Kompressor auf der vorbestimmten Betriebs linie arbeitend gehalten wird.
Diese Reguliermittel können eine Vorrich tung aufweisen, welche auf die Drehzahl an spricht, und eine solche, welche auf die Luft geschwindigkeit anspricht, sowie eine Vorrich tung, um die von den beiden erstgenannten Vorrichtungen erhaltenen Angaben zu kombi nieren, um ein Resultat zu erhalten, das eine Abweichung des Verhältnisses der beiden Grössen (Drehzahl und Luftgeschwindigkeit) von einem bestimmten Wert und das Vor zeichen der Abweichung anzeigt.
Es ist nicht nötig, dass die die Angaben kombinierende Vorrichtung ein Resultat ergibt, welches das tatsächliche Verhältnis angibt, sofern sie nach einem Null -Verfahren arbeitet; so wird eine resultierende Angabe, welche die Differenz zweier Kräfte (und das Vorzeichen der Dif ferenz) anzeigt, das gewünschte Resultat er geben, vorausgesetzt, dass die beiden angege benen Kräfte einander gleich sind, wenn die untersuchten Grössen im vorgeschriebenen Verhältnis stehen.
Oder aber die Reguliermittel können eine einzige Vorrichtung aufweisen, die Änderun gen im Verhältnis von Drehzahl zur Luftge schwindigkeit indirekt feststellt. In diesem Zusammenhang kann von der Tatsache Ge brauch gemacht werden, da.ss an irgendeinem Punkt innerhalb eines Axialliompressors stromabwärts eines Kranzes der Rotorschau- feln die Drallgeschwindigkeit (mit V, bezeich net) ungefähr proportional zur Drehzahl N ist.
So wird jedes Abweichen von einem be- stimmten Wert des Verhältnisses von Dreh zahl zur effektiven Luftgeschwindigkeit durch eine Änderung des Verhältnisses der Drall geschwindigkeit (V",) zur Axialgeschwindig- keit (Va,), d. h.
in einer Änderung der Strö- mungsrichtung relativ zur stationären Schau- felung zum Ausdruck gebracht., Derartige Änderungen in der Strömungsrichtung kön nen durch ein Staudruckgerät in der üblichen Ausführung mit zwei Druckröhren, welche z.
B. mit einer Dosenvorrichtung verbunden sein können und deren offene Enden nahe beieinander und schräg unter gleichen, aber entgegengesetzten Neigungen (gewöhnlich 45 ) zur mittleren Strömungsrichtung angeordnet sind, festgestellt werden.
=Die . Charakteristik eines Strömungskom- pressörs ist in Fig. 1 der beiliegenden Zeich nung.- beispielsweise dargestellt. Fig. 1 zeigt ein Diagramm, in welchem das Kompressions verhältnis über--dein Massestrom aufgetragen ist. Bei einem bestimmten Kompressor ist irgendeine mögliehe Kombination dieser bei den Grössen durch einen Punkt im Diagramm, genannt der Betriebspunkt , dargestellt.
An genommen, der Kompressor habe feste geo metrische Konstruktionsdaten, wie Schaufel- winkel, so- kann gezeigt werden, dass die Be-; triebspunkte auf Kurven (Charakteristiken' genannt) wie N,N=N"N" liegen, deren jede einer besonderen reduzierten Drehzahl ent spricht;
welche die effektive Drehzahl ist, di vidiert durch die Quadratwurzel aus dem Verhältnis der effektiven absoluten Tempera tur des Fluidums beim Eintritt zu einer standardabsoluten Temperatur (wie 288 K entsprechend 15 C).
In andern Worten: bei irgendeiner reduzierten Drehzahl sind Kom pressionsverhältnis und Massestrom in ein- deutig6rSeziehung. Die Charakteristik eines Strömungskompressors besitzt die in dem Dia gramm dargestellte allgemeine Form, und es ist ersichtlich, dass bei irgendeiner Drehzahl ein Ansteigen des Massestromes über einen bestimmten Punkt ein scharfes Abnehmen des Kompressionsverhältnisses verursacht;
bei fortgesetzter Abnahme des Massestromes be ginnt das Kompressionsverhältnis wieder ab- zunehmen. Wenn der Massestrom unter einen bestimmten Wert reduziert wird, so entsteht Pumpen; diese Punkte liegen auf einer Linie S, der Pumplinie; ein Betrieb des Kompressors auf Punkten links von dieser Linie ist durch Pumpen charakterisiert.
Der im vorangehen den Absatz angedeutete Zweck im Falle eines Kompressors mit variabler Drehzahl und festen geömetrisehen Konstruktionsdaten be steht darin, den Kompressor so zu regulieren, dass seine Betriebspunkte in dein günstigen Gebiet des charakteristischen Diagrammes liegen.
Gewöhnlich gibt es nur einen Betriebs- piuikt für jede reduzierte Drehzahl, und diese Pilnkte werden auf einer Linie wie a, b oder c in Fig.1-liegen; diese werden die . < tBetriebs- linien genannt, und es ist erwünscht, den Kompressor.. längs einer solchen Linie, wie z.
B. ä, arbeiten zu lassen, was einen guten Kompromiss zwischen Massestrom und Kom pressionsverhältnis bei jeder reduzierten Drehzahl innerhalb des Arbeitsbereiches des Kompressors ergibt.
Im Falle eines Kompressors mit unverän derlicher Drehzahl wird das Diagramm dem jenigen nach Fig.1 ähnlich sein, aber jeder der Charakteristiken NUN, usw. wird ein besonderer Wert eines variablen geometrischen Parameters des Kompressors zugeordnet sein, wie Schaufelwinkel, oder eine besondere Grösse der Einlasstemperatux bei konstanter effek tiver Drehzahl.
Der Betrieb des Kompressors soll so reguliert werden, dass seine Betriebs- linie eine günstige ist, im allgemeinen der Linie a in Fig.1 entsprechend.
Wie in Fig.1 dargestellt, kann die Linie a als ideale Betriebslinie betrachtet werden, da sie durch die Punkte hindurchgeht, in welchen die Charakteristiken<B>NN,</B> _usw. von den kon stanten reduzierten Leistungslinien P@PZP, usw. berührt werden, so dass also an diesen Punkten die höchsten Wirkungsgrade erreicht werden.
Es wird die Tatsache benützt, welche theo retisch festgestellt und experimentell bestä tigt wurde, dass bei einem Strömungskompres sor; wie vorbeschrieben definiert, der Betriebs punkt in eindeutiger Beziehung steht zu dem Verhältnis der effektiven Drehzahl zur abso luten Fluidumgesehwindigkeit an einem be stimmten Punkt des Kompressors oder der reduzierten Drehzahl zur reduzierten Flui- dumgeschwindigkeit, da beide Grössen dersel ben Korrektur wegen Temperatur unterliegen.
Die Art, in welcher das Verhältnis mit der. reduzierten Drehzahl variiert (oder im Falle eines Kompressors mit unveränderlicher Dreh zahl, mit einem geeigneten geometrischen variablen Parameter des Kompressors), be stimmt. die Betriebslinie des Kompressors. Der Verlauf dieser Betriebslinie variiert nicht nur mit der Art des Verhältnisses zwischen der Drehzahl N und der Fluidumgeschwindig- keit V, sondern auch mit dem Bereich im Kompressor, an welchem die Fluidumge- schwindigkeit festgestellt wurde.
Durch Beob achtung wurde festgestellt, dass im Falle eines Axialkompressors die Betriebslinie definiert durch die Beziehung
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einer idea len Betriebslinie angenähert werden kann durch angemessene Wahl des konstanten Wer tes und des Punktes, an welchem V gemessen wird.
Wenn dieser Punkt am Eintritt zum Kompressor liegt, so wird die Betriebslinie durch die Linie b in Fig.1 dargestellt und verläuft steiler als die Ideallinie a., während wenn der Punkt, an welchem V gemessen wird, an der Austrittsstelle liegt, so ist die Betriebslinie durch c in Fig.1 dargestellt und verläuft flacher als a. Eine Betriebslinie von der Art a wird angenähert erhalten, wenn N einen geeigneten konstanten Wert hat und V wenn V an einer Stelle etwa in der Mitte zwi schen Eintritts- und Austrittsende des Kom- pressors gemessen wird.
Ähnliche überlegungen gelten für Axial kompressoren mit unveränderlicher Drehzahl. Bei Zentrifugalkompressoren muss die Luft geschwindigkeit V am Eintritt gemessen wer den, und die Betriebslinie, welche dem kon stanten
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entspricht, wird etwas steiler ver laufen als die ideale, aber die ideale Linie kann wenigstens approximativ erreicht wer- den, indem eine geeignete variable Funktion
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(N) gewählt wird.
Ausführungsbeispiele von Anlagen gemäss der Erfindung sind auf beiliegender Zeich nung dargestellt., in welcher: Fig. 2 schematisch im Axialschnitt eine Gasturbinenkraftanlage zeigt, welche einen Propeller mit veränderlicher Steigung an treibt.
Fig. 3 zeigt in grösserem Massstab ein Detail von Fig. 2.
Fig. 4 ist ein Fig. 2 entsprechender Schnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform der Anlage.
Fig. 5 und 6 sind zwei rechtwinklig zuein ander stehende Teilansichten in grösserem Massstab eines Details der Fig. 4 und zeigen im Schnitt bzw. Draufsicht eine Kompressor statorschaufel, welche als Staudruckmesskopf wirken soll.
Fig. 7 zeigt in Endansicht und grösserem Massstab einen Teil einer Reihe von Kompres- sorstatorschaufeln nach Fig. 4, welche eine abgeänderte Ausführung eines StaLidruckmess- kopfes -darstellen.
Fig. 8 zeigt. in grösserem Massstab eine ab geänderte Ausführungsform eines Staudruck- messkopfes, wie er bei der Anlage in Fig.4 benützt werden kann.
Fig. 9 zeigt eine schematische Darstellung der wirksamen Verbindungen des Staudruck gerätes in Fig. 4.
Fig. 10, 11 und 12 zeigen schematisch Dar stellungen von Axialkompressoren, mit abge änderten Reguliermitteln.
Fig.13 ist eine schematische Darstellung einer Gasturbinenkraftanlage mit einer weite ren Abänderung der Kompressorregulierung.
Die Kraftanlage nach Fig. 2 weist einen Axialkompressor C, eine Verbrennungsein richtung<I>B,</I> eine Turbine<I>T</I> und einen Ver- stellpropeller P auf. Der Kompressor C be- sitzt einen Rotor 20 mit Rotorschaiüeln ' 21 und ein Statorgehäuse 23, welches Stator- schaufeln 22 trägt.
Der Kompressor liefert Luft durch Leitung 24 nach der Verbren- nungseinrichtung B, welche Verbrennungs- kammern 25 -Lind Brenner 26 aufweist, wel chen Brennstoff durch Leitungen 27 von einer Brennstoffhauptleitung 28 aus über ein sche matisch bei 29 angedeutetes Brennstoffregel ventil zugeführt wird. Dieses Ventil kann von üblicher Konstruktion sein, ist Fachleuten be kannt und daher nicht dargestellt.
Es wird durch die später beschriebene Welle 60 be tätigt. Die Turbine T weist einen stationären Schaufelkranz 30 auf und eine Laufschaufe- lung 31, welche auf der Turbinenrotorscheibe 32 montiert ist. Die Abgase gehen nach einer nicht dargestellten Vortriebsdüse. Die Strö- mungsrichtung der Luft und der Verbren- nungsprodukte ist durch Pfeile angedeutet.
Die Rotoren 32 und 20 von Turbine und Kompressor sind von einer gemeinsamen Welle 33 getragen, welche in nicht gezeigten Lagern abgestützt ist, und diese Welle er streckt sich auf dem Eintrittsende des Iloin- pressors in ein Gehäuse 34, das ein Reduk tionsgetriebe enthält für den Antrieb einer zur Welle 33 koaxialen Propelleiivelle 35 mit herabgesetzter Drehzahl. Der Propeller P, welcher Flügel 36 und eine Haube 37 auf weist, ist auf der Welle 35 befestigt, und die Flügel sind in der Haube drehverstellbar ge lagert.
Der Drehverstellungsmechanismus ist von gebräuchlicher Art und nicht dargestellt und wird z. B. durch einen Geschwindigkeits regulator von bekannter Konstruktion, sche matisch bei 38 dargestellt, betätigt, der auf dem Gehäuse des Reduktionsgetriebes 34 ge lagert und durch einen darin vorgesehenen Hilfstrieb angetrieben ist. Der Regulator 38 hat einen Drehzahlwählhebel 39, der durch eine Stange 40- mit dem vom Piloten zu betä- tigenden Einstellhebel 41 verbunden ist.
Das Gehäuse des Reduktionsgetriebes -34 enthält noch ein nicht gezeigtes Hilfsgetriebe, durch welches die Welle 35 eine Welle 42 an treibt, die über gegelradgetriebe 43, 44 eine weitere Welle 45 antreibt. Diese Vorrichtung spricht also auf die Drehzahl des Kompres- sors an.
Ungefähr in der halben Länge des Kompressors C ist ein Zwischenraum zwischen den Schaufelreihen vorgesehen, in welchem ein Anemometer untergebracht ist, das ein Windrad 47 (Fig.3) mit unveränderlicher Flügelsteigung aufweist, das ein Kegelrad 48 antreibt, das mit einem Kegelrad 49 auf einer Welle 50 in Eingriff ist, welch letztere eine weitere Welle 53 über Kegelräder 51,
52 an treibt und deren Drehzahl ein Mass für die Drehzahl des Windrades 47 und daher für die Luftgeschwindigkeit in dem Bereich des Kompressors, in welcher das Windrad sich befindet, bildet. Diese Vorrichtung spricht auf die Fluidiungeschwindigkeit an.
Welle 53 tritt in das Gehäuse 46 von der entgegengesetzten Seite, wie Welle 45. Dieses Gehäuse enthält ein Differential-gegelräder- getriebe mit Sonnenrädern 54, 55, welche auf den Wellen 45 bzw. 53 fest sind, und ein Planetengehäuse 57, welches die im Eingriff mit den-Sonnenrädern stehenden Planeten räder 56 trägt. Das Planetengehäuse ist dreh bar und trägt einen Zahnkranz 58, der mit einem auf der Welle 60 festen Zahnritzel 59 im Eingriff ist.
Die Übersetzungsverhältnisse der Getriebe und Drehrichtungen der Wellen 45 und 53 sind so vorbestimmt, dass gleichzeitige Ände rungen der Drehzahl des Kompressors und der Luftgeschwindigkeit von solcher Grösse, dass das .Verhältnis dieser Zahlen nicht ge ändert wird, gleiche und entgegengesetzte Drehungen der Wellen 45 und 53 verursachen, so dass das Planetengehäuse 57 sich nicht dreht.
Aber Änderungen der Drehzahl oder und der Luftgeschwindigkeit, welche das Ver hältnis dieser Zahlen ändern, drehen die Wellen 45 und 53 mit ungleichen entgegen gesetzten Drehzahlen, so dass der Planeten käfig mit einer Drehzahl gedreht wird, welche der algebraischen Differenz der Drehzahlen der Wellen 45 und 53 entspricht, wobei ent gegengesetzte Drehungen der Wellen 45 und 53 als das gleiche Vorzeichen habend ange nommen werden. Zunahme oder Abnahme des Verhältnisses zwischen Drehzahl zu Luftge schwindigkeit bedingt somit eine Drehung des Planetengehäuses 57 und daher der Welle 60 in der einen oder andern Richtung.
Diese Vor richtung kombiniert die Angaben der zwei erstgenannten Vorrichtungen. Die Welle 60 betätigt das Brennstoffregui- lierv entil 29 in dem Sinne, dass die Brenn stoffzufuhr vergrössert wird, wenn eine Ab nahme des Verhältnisses Drehzahl zu Luft geschwindigkeit
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auftritt.
Die dadurch be wirkte vergrösserte Brennstoffzufuhr bedingt eine Vergrösserung des Gegendruckes des Kompressors, so dass der Massenstrom des Kompressors gedrosselt wird, dies hat die Wirkung, das Verhältnis
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zu vergrössern, was erforderlich ist, um den Kompressor auf seine vorgeschriebene Betriebslinie zuuückzu- bringen. Entsprechend hat eine Abnahme des Massenstromes eine Kompensationswirkung zur Vergrösserung des Massenstromes und Wiederherstellung des Verhältnisses auf seinen vorgeschriebenen Wert zur Folge.
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Das System ist stabil und wirkt in dem erforder lichen Masse, gleichgültig,
welches die Ursache des Abweichens des Kompressors von seiner vorgeschriebenen Betriebslinie ist.
Es ist auch verständlich, dass bei einer Störung, welche eine dauernde Änderung der äussern Umstände der Kraftanlage bedingen, z. B. eine Änderung in der Höhenlage mit den Begleitänderungen der Luftdichte und Temperatur, das System sich auf dem vor geschriebenen Wert von
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stabilisiert, aber bei verschiedenen Werten der Brennstoff zufuhr und der daraus folgenden Energie abgabe.
Das bis jetzt beschriebene System stabili siert den Kompressor auf einer Betriebslinie; für welche
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konstant ist. Bei höheren ein gestellten Drehzahlen kann es vorkommen, dass der Betriebspunkt (definiert als Schnittpunkt der Betriebslinie mit der Charakteristik der konstanten Drehzahl (siehe "Fig.1) nicht innerhalb der Kapazität der Turbine liegt oder die Betriebslinie (definiert durch
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kann zu stark von der idealen abwei- chen. Es ist daher Vorsorge getroffen, den Wert
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, auf welchen das System stabilisiert,
zu variieren, indem Mittel zum Ändern der Ausgangseinstellung der auf Drehzahl und auf Luftgeschwindigkeit ansprechenden Vor richtung (siehe Fig. 3) vorgesehen sind. Diese Mittel umfassen einen Kranz von ein stellbaren Leitschaufeln 61, stromaufwärts des Anemometerwindrades 47. Die Verände rung der Winkel dieser Leitschaufeln hat die gleiche Wirkung wie Ändern des Steigungs winkels der Schaufeln des Windrades 47, nämlich die Beziehung zwischen der Luft geschwindigkeit in der Gegend des Wind rades und der Drehzahl des Windrades und seiner getriebenen Welle 53 zu ändern. Dies wiederum ändert den Gleichgewichtswert von
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bei welchem das System stabilisiert ist.
Die Schaufeln 61 haben Zapfen 62 exzen trisch zu ihren Achsen 111, uun welche die Schaufeln zwecks Winkeländerung drehbar sind; mit diesen Zapfen ist ein genuteter Ring 63 im Eingriff, der in axialer Richtung zum Windrad sich verschieben kann und eine Zahnstange 64 trägt, mit welcher ein Ritzel 65 im Eingriff ist.
Bei der gezeichneten Anordnung ist das Ritzel 65 fest mit dem Hebel 66 verbunden, welcher mit dem Gestänge 40 verbunden ist, das den Handsteuerhebel 41 mit dem Dreh- zahlwählhebel 39 des Reglers 38 verbindet. Beim Verstellen des Steuerhebels 41 wird der Hebel 66 mitsamt dem Ritzel 65 um die Achse des Ritzels verschwenkt.
Bei der abgeänderten Anlage nach Fig. 4 sind der Kompressor C, die Verbrennungsein richtung<I>B,</I> die Turbine<I>T;</I> der Propeller P und ihre verschiedenen Teile inklusive Pro pellerregler und die Drehzahlwählmittel iden tisch mit denen nach Fig.2 und haben die gleichen Bezugszeichen. Die Regelung des Kompressors nach einer bestimmten Betriebs linie erfolgt jedoch in diesem Falle durch ein einziges Element in Gestalt eines Staudruck gerätes Y, bestehend aus einem nachstehend beschriebenen Staudruckmesskopf,
welcher ungefähr in der Längsmitte des Kompressor kanals stromabwärts von einer Reihe Rotor schaufeln angeordnet ist und Abweichungen in der Richtung der Luftströmung in jener Region durch die Differenz zweier Drücke registriert, welche durch den Staudruckmess- kopf festgestellt und durch zwei Röhren 70, 71 nach einer elektrischen Empfangsvorrich tung 72 (siehe Fig. 9) weitergeleitet werden. Die Vorrichtung 72 weist eine geschlossene Kammer 73 auf, mit deren Innerem das Rohr 70 kommuniziert und welche eine Balgkapsel 74 enthält.
Das Rohr 71 kommuniziert mit dem Innern der Kapsel; das freie Ende der Kapsel trägt eine bewegliche Kontaktschiene 75, welche, wie gezeigt, mit einer elektrischen Leitung 76 verbunden ist und welche mit einem der beiden festen Kontakte 77, 78 Kon takt machen kann, welch letztere durch Lei tungen 79 bzw. 80 mit den Vorwärts- bzw. Rüekwärtsfeldspulen 81, 82 eines Reversier- motors 83 verbunden sind, dessen Welle 84 die Welle 60 des Brennstoffventils 29 über ein nicht gezeigtes Übersetzungsgetriebe an treibt.
Eine Änderung der Richtung der Luft strömung am Staudrucknesskopf aus der Gleichgewichtsrichtung, entsprechend einem Abweichen von der bereits erwähnten Bezie hung
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und daher vom Verhältnis
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(wie vorstehend erklärt) verursacht eine Verschie bung des beweglichen Kontaktes 75, so dass er mit einem oder dem andern der festen Kontakte 77, 78 Kontakt macht, wodurch die eine oder andere Feldspule des Motors 83 er regt wird und der Motor die Wellen 84 und 60 im entsprechenden Drehsinn zum Öffnen oder Schliessen des Brennstoffregelventils 29 dreht,
wie erforderlich ist, um den Kompres sor auf seine vorgeschriebene Betriebslinie zurückzubringen, in welchem Falle der Kon takt 75 sich zwischen den festen Kontakten 77 und<B>78</B> befindet und der Motor unwirksam ist.
In diesem Falle ist noch eine weitere Re gulierung vorgesehen: die Welle 60 ist durch das Gehäuse des Ventils 29 hindurch verlän gert und setzt sich durch die Verlängerungs, welle 85, Universalgelenke 86, 87 und Ge triebe 112 fort, um eine Auspuffdüse mit veränderlicher Fläche zu betätigen.
Das Strahlrohr 88, welches die Auspuff gase von der Turbine T empfängt, endigt in einer Düse 89, deren effektive Querscbnitts- fläche veränderlich ist, mittels eines axial verschiebbaren Verschlusskörpers 90, dessen Schaft eine Schnecke 91 trägt, mit welcher eine Mutter zusammenwirkt, die an ihrem Umfang mit Kegelradzähnen 92 versehen ist, in welche ein am Ende der Welle 85 be festigtes Rad 93 eingreift. Die Drehrichtung der Wellen 60,
85 und die Steigung des Mut tergewindes und der Schnecke 91 sind derart, dass der Verschlusskörper 90 im Sinne einer Verkleinerung des Düsenquerschnittes bewegt wird, wenn das Ventil geöffnet wird.
Es kann durch Änderung des Düsenquer schnittes allein der Kompressor so geregelt werden, dass er auf der vorgeschriebenen Be triebslinie bleibt, während die Brennstoffzu fuhr unabhängig davon geregelt wird, in wel chem Falle die Einrichtung den Düsenquer schnitt verringert, wenn
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ansteigt, und den Düsenquerschnitt vergrössert, wenn -
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ab nimmt, um den vorgeschriebenen Wert von durch Drosselung wieder herzustellen.
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Da der Motor 83 eine verhältnismässig grosse Leistung zu liefern hat und die Ströme, welche durch die Kontakte 75, 77, 78 fliessen können, verhältnismässig schwach sind, kön nen den Feldspulen 81, 82 über Relaismittel bekannter Ausführung stärkere -Ströme zi1- geführt werden. Die Relaismittel sind in der Zeichnung nicht dar-gestellt, da ihre Kon struktion den Fachleuten bekannt ist.
Der bei dieser Ausbildung verwendete Staudruckmesskopf ist in den Fig.5 und 6 dargestellt. Eine der Statorschaufeln 22 des Kompressors ist mit zwei Öffnungen 94 bzw. 95 versehen, auf seiner obern bzw. untern Fläche und in der Nähe der vordern Kante. Diese Öffnungen sind durch Kanäle 96, 97 innerhalb der Schaufel mit Druckrohren 70 und 71 (Fig.9) verbunden.
Die Lage der Öffnungen 94, 95 ist so gewählt, dass bei einer bestimmten Schaufelanströmung entsprechend dem vorgeschriebenen Wert von
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an den Öffnungen gleiche Drücke herrschen, wäh rend durch kleine Abweichungen von dieser Schaufelanströmung im einen oder andern Sinne Druckdifferenzen mit entgegengesetz ten Vorzeichen an den Öffnungen erzeugt werden.
Eine abgeänderte Ausführungsform ist in Fig. 7 dargestellt, in welcher die Öffnung 94 auf der obern Fläche in einer Schaufel 22a. eines Kranzes von Statorschaufeln gebildet ist und die Öffnung 95 auf der untern Fläche einer andern Schaufel 22b des gleichen Kran zes. Da die Schaufeln in ihrer Form identisch sind und in bezug auf den Luftstrom gleich angeordnet sind, so sind die Drücke an ent sprechenden Punkten jeder Schaufel die gleichen.
Anstatt des vorbeschriebenen Staudruek- messkopfes könnte auch der in Fig. 8 gezeigte übliche Messkopf benützt werden.
Bei dieser Anordnung sind die Rohre 70, 71 in einem Zwischenraum zwischen benachbarten Kom- pressorschaufelkränzen 21, 22 angeordnet und sind so gebogen, dass ihre offenen Enden nahe beieinanderliegen und gegeneinander und gegen den Luftstrom schräg gerichtet sind, wobei sie gleiche Winkel (gewöhnlich 45 ) mit der mittleren Richtung des Luftstromes einschliessen; unter dieser Bedingung sind die von den Röhren 70, 71 festgestellten Drücke gleich, und der Motor ist ausgeschaltet.
Ab weichungen der mittleren Strömungsrichtung von dieser Richtung verursachen an den offe nen Enden der Röhren Druckdifferenzen, deren Vorzeichen dem Sinn der Abweichung entspricht, und welche durch die Rohre wei tergeleitet werden, um den Motor, wie früher beschrieben, zu erregen.
Dieser Typus eines Staudruckgerätes hat Vorteile, wenn Mittel zur Änderung der Grundeinstellung des vorgeschriebenen Wer tes von
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vorgesehen sind, unter welchem der Kompressor zu arbeiten hat. In diesem Falle wird die in Fig.2 und 3 gezeigte und mit Bezug auf diese beschriebene Einrichtung zum Ändern der Leitsehaufelstellung der Anometervorrichtung beibehalten, aber die beweglichen Leitschaufeln werden ersetzt durch eine einzige drehbare Stütze 67, welche bei 68 drehbar gelagert ist und einen exzen trischen Zapfen 69 (entsprechend dem Zap fen 62 in Fig.3) besitzt,
der in den genute ten verschiebbaren Ring 63 eingreift. Dadurch kann mit Verstellung des Einstellhebels 41 die Winkelstellung des Staudrucl,-messkopfes 67, 70, 71 relativ zur Strömung, wie in Fig.8 gezeigt, verändert werden. Die Wirkung der Änderung dieser Winkelstelhing ist, die Strö mungsrichtung, für welche eine Nullangabe vom Staudruekmesskopf erhalten wurde, zu ändern, und dies ist, wie bereits erklärt, äqui valent zur Änderung des Wertes von :
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bei welchem eine Nullangabe vom Staudruckgerät erhalten und das System stabilisiert wird.
Um die Winkelverstellung des StaudrLtckmesskop- fes zu gestatten, können die Rohre 70, 71 flexible Teile in der Nähe des Staudruckmess- kopfes aufweisen.
Die Vorrichtung, welche die Angaben der auf Drehzahl und auf Fluidumgesehwindig- keit ansprechenden Vorrichtungen kombi niert, wie mit Bezug auf Fig.2-9 beschrie ben, können die Kompressorbetriebslinie auf andere Art regeln als durch Verändern der Brennstoffzufuhr oder des Düsenquerschnit tes. Einige dieser andern Möglichkeiten sind in den Fig.10-13 dargestellt.
Fig. 10 stellt einen Fig. 2 ähnlichen Axial kompressor schematisch dar, welcher eine Welle 45, die mit einer zur Drehzahl des Kompressors proportionalen Drehzahl rotiert, antreibt. Eine Welle 53 wird von einem Ane- moineter 47 über ein Getriebe angetrieben. Ein Differentialgetriebe im Gehäuse 46 treibt eine Welle 60 mit einer Drehzahl, welche pro portional der Differenz der Drehzahlen der Wellen 45 und 53 ist, an (gleich wie in Fig. 2).
Die Welle 60 treibt ein Kegelrad 98 an, das mit einem Kegelrad 99 kämmt, welches einen Zahnkranz 100 trägt, der im Eingriff mit einer Zahnstange 101 ist, die auf einer Hülse 102 ausgebildet ist, welche die Auslassleitung 24 des Kompressors C -umgibt. Die Hülse 102 besitzt eine innere Ringnut 103, welche mit den Enden der Hebel 104 zusammenwirkt, die an bei 106 drehbar in Leitung 24 gelagerten Drosselklappen 105 befestigt sind.
Eine Dre hung der Welle 60 infolge von Differenzen der Drehzahlen der Wellen 45 und 53, welche Veränderungen in dem Verhältnis
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an deuten, bewegt die Hülse 102 axial und öff net oder schliesst die Drosselli:lappen 105, wie erforderlich.
Fig.11 unterscheidet sich von Fig. 10 nur daduxch, dass die Hebel 104, anstatt Drossel klappen 105 in der Kompressorauslassleitimg zu betätigen, Klappen 107 betätigen, welche als Abblaseventile für die Kompressorluft dienen.
In Fig.12, welche in der gleichen schema tischen Art einen Kompressor nach Fig.10 darstellt, sind die Drosselklappen 105 in, die Ansaugleitung des Kompressors verlegt; alle andern Teile sind denjenigen in Fig. 10 ent sprechend und sind durch- die gleichen Be zugszeichen bezeichnet.
In -einer Gasturbinenanlage mit von der Turbine angetriebenem Kompressor können die Mittel zum Regulieren der Betriebslinie des Kompressors auch auf die Turbine zum .Ändern ihres Betriebszustandes und dadurch der Fluidumströmung einwirken. Die durch den Kompressor komprimierte Luft wird durch Verbrennung von Brennstoff erhitzt, und diese Luft mit den Verbrennungsproduk- ten expandiert in den Turbinen.
Wenn die Reguliermittel eine Änderung des in der Tur bine auftretenden Druckabfalles bewirken, so wird der Gegendruck am Kompressor und dadurch die Fluidumströmung geändert.
Im folgenden Beispiel sind Mittel vor gesehen zur -Änderung des Druckabfalles in der # Turbine.
In Fig.13, in weleher -der Kompressor C Teil einer Gasturbinenkraftanlage bildet, ist die Nut 103 der Hülse 102 im Eingriff mit Zapfen 108, welche auf verstellbaren Schau feln 109 des Leitschaufelkranzes der Turbine T vorgesehen sind. Die Schaufeln sind um ihre Längsachsen verschwenkbar gelagert, und ihre Zapfen 108, welche durch Schlitze des Gehäuses hindurchragen, sind exzentrisch zu den Drehachsen der Schaufeln,
so dass eine axiale Verstellung des Ringes 102 eine gleich zeitige und gleichmässige Änderung des Schaufelwinkels verursacht, wodurch die Querschnittsfläche der Leitkanäle und der Anströmwinkel der Turbinenlaufschaufeln geändert wird.
Bei allen schematisch in den Fig.10-13 gezeigten Ausführungsformen sind die Dreh richtungen der verschiedenen Wellen und die Bewegungsrichtung von Zahnstange und Hülse so gewählt, dass<B>-</B>eine Abnahme von
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eine vermehrte Drosselung des Kompressors durch Schliessen der Drosselklappen 105 oder der Klappen 107 oder eine Verkleinerung des Turbinendüsenquerschnittes verursacht, wäh rend eine Zunahme von
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sich in einer ent sprechenden Abnahme der Drosselung aus wirkt.
Es ist ersichtlich, dass die beiliegenden Zeichnungen schematisch gehalten sind und die dargestellten Reguliermittel in ihrer ein fachsten Form gezeigt sind. In -der Praxis werden natürlich verschiedene Verfeinerun gen eingeführt, wie die Anordnung von Servo motoren, welche die nötige Kraft für die ver schiedenen Regelungen vorsehen. Die Anord nung solcher Verfeinerungen beeinträchtigt die mechanischen und aerodynamischen Prin zipien der Arbeitsweise der mit Bezug auf die Zeichnungen beschriebenen Reguliermittel nicht; die Konstruktion solcher Hilfsvorrich tungen, wie Servomotoren und dergleichen, liegt innerhalb der Kenntnis der Fachleute.