Gasturbinenanlage. Die vorliegende Eifindung bezieht sich auf Clastarbinenanlagen, z. B. Strahltriebwerke, die zum Antrieb des Kompressors eine Gxas- ttii-hine aufweisen.
Zum Anlassen einer Gasturbinenanlage wird üblicherweise ein Anlassmotor verwendet, mittels welchem der Rotor der Anlage auf eine gewisse Drehzahl gebraelit wird, die aber ini allgemeinen nicht sehr hoch ist, da die verfügbare Leistung eines solchen -Motors im Vergleich zur Turbinenleistung- nur gering ist.
Daraus geht hervor, dass die Anlage bei einer Drehzahl, mit welcher sie der Anla.ss- wotor antreiben kann, aus eigener Kraft muss ablaufen können. Der Verbrennungsprozess und die Kompressoreharakteristik sind bei einer Gasturbinenanlage aber derart, dass beim :
Nilassen der Anlage unproportionale Ände- rungen im Verhältnis zwischen Luft- und Brennstoffströmung auftreten können, was hohe Temperaturen bewirken kann, die zu Beschädigungen der Anla-e führen können.
Durch die erfindungsgemässe Ausbildung der C-fastttrbinenanla\;re sollen solch hohe Tem peraturen vermieden werden. Erfindungsge ist ztt diesem Zweck bei einer Gastur- liinenanlage mit einem Brennstoffsystem, das zni- Brennstoffspeisung der -Maschine eine 1 ti-iiekleitun\" besitzt, eine Anzapfleitunb vor- geselien, durch welche Brennstoff aus der 1)
i-uekleit.ung abgezapft werden kann, ferner eiti elektrisch betätigbares Ventil zum An und Abstellen der Anzapfunj von Brennstoff aus der Druckleitung in die Anzapfleitung, Stromzuführleitungen zur Betätigung des Ven tils, ein mittels Schwachstrom betätigbares Relais zur Steuerung der Stromzufuhr zum Ventil und eine thermoelektrisehe, auf Tem peraturänderungen im heissen Arbeitsgas der Maschine ansprechende Vorrichtung, die mit dem erwähnten Relais derart verbunden ist, dass,
wenn die Temperatur dieses heissen Arbeitsgases einen vorbestimmten Wert über schreitet, dem Ventil Strom zugeführt wird zum Öffnen dieses Ventils, um aus der Druck leitung Brennstoff abzuzapfen, wodurch die Temperatur .des heissen Gases gesenkt werden kann.
Diese Anordnung ermöglicht bei Anwen dung von Standard-Thermoelementen, die not wendigen baulichen Einrichtungen verhältnis mässig einfach und leicht bedienbar zu ge stalten. Bei Verwendung solcher Standard Thermoelemente als thermoelektrisehe Vor richtung kann auch die Verwendung von Ver- stärkerröhren vermieden werden. Das Relais ist zweckmässig ein polarisiertes Relais.
Die Anzapfung aus der Brennstoffdruelz- leitung geschieht zweckmässig durch eine kleine Öffnung von festem Querschnitt, so dass, wenn das Ventil offen ist, eine vorbe stimmte Brennstoffmenge aus der Brennstoff leitung abgezapft. werden kann.
An Hand der beiliegenden Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs- gegenstandes näher erläutert werden. Es zeigen Fig. 1 eine Seitenansicht eines Strahltrieb werkes, Fig. 2 in grösserem Massstab schematisch Teile eines Brennstoffsystems mit zugehöriger Steuerung und Fig. 3 eine Variante zu Fig. 2.
Das in Fig. 1 dargestellte Strahltriebwerk besitzt einen Kompressor 10 mit einem dop pelseitigen Lufteinlass 11, wobei der Kom- pressor 10 durch die Kanäle 12 zur Förde rung von verdichteter Luft. in ringförmig an geordnete Brennkammern 13 bestimmt ist, in welche aus einer Verteilleitung 14 mittels Zweigleitungen 15 und Einspritzdüsen 16 Brennstoff eingespritzt. werden kann.
Der Brennstoff wird in der Luft in den Brenn- kammern 13 verbrannt, und die Verbrennungs produkte werden mit der überschüssig vor handenen Luft mittels einer Düsenvorrich tung 18 einer Turbine 17, zwecks Antriebes derselben, zugeführt.
Zum Antrieb des Kom- pressors ist die Turbine 17 in bekannter Weise mittels einer Welle mit dem Kompressor 10 ver bunden und die von der Turbine 17 ausgestosse nen Abgase gelangen in eine Abgasleitung 19, die ein Strahlrohr 19a aufweist, durch welches diese Abgase zur Schuberzeugung mit hoher Geschwindigkeit in die Atmosphäre ausge stossen werden.
Der Verteilleitung 14 wird der Brennstoff mittels einer Brennstoffpumpe 20 zugeführt, die an der Maschine befestigt und derart. angeordnet ist, dass sie über ein in einem Gehäuse 21 untergebrachtes Getriebe durch die Maschine antreibbar ist. Die Brenn stoffzufuhr zur Verteilleitung 14 und damit zu den Einspritzdüsen 16 ist. mittels einer Drossel 22 steuerbar, wobei die Brennstoff pumpe 20 und die Drossel 22 zweckmässig auf bekannte Art als Einheit ausgebildet sind, -um ihre Montage am Maschinengehäuse zit erleichtern.
Das Getriebegehäuse 21 trägt einen Elek tromotor 23, der durch das im Gehäuse 21 angeordnete Getriebe mit der Maschine ver bunden ist. und zum Anlassen der letzteren dient. In Fig. 'ist das Brennstoffsystem und der Anlasserstromkreis schematisch darge stellt. Ersteres weist einen Brennstofftank 24 auf, aus welchem der Brennstoff mittels der Pumpe 20 durch eine Sangleitung 25 geför dert und nach Passieren der Drossel 22 durch eine Speiseleitung 26 den Einspritzdüsen 16 zugeführt wird.
Der Anlassermotor 23 ist zweckmässig ein Gleichstrommotor und wird über Leitungen 27 von einer entsprechenden Gleichstromquelle gespeist. Die Stromzufuhr zum Motor 23 ist durch einen Knopfschalter 28 steuerbar. Beim Anlassen der Maschine wird der Motor 23 zum Antrieb der Maschine benützt bis auf eine Drehzahl, die nicht be sonders hoch ist im Verhältnis zur Nenndreh zahl der Maschine. Dies kommt daher, dass die nutzbare Leistung des Motors 23 vergli- ehen mit der effektiven Leistung der Turbine 7.7 nur gering ist.
Die Maschine muss deshalb bei der niederen Drehzahl, auf welche sie vom Motor 23 antreibbar ist., aus eigener Kraft anlaufen können, Lind es hat sich gezeigt, dass beim Anlassen der Maschine unproportionale Änderungen des Brennstoff-Luft-Verhältnis- ses in den Brennkammern 13 und dadurch ernstliche Beschädigungen der Maschine auf treten können infolge eines Brennst.offüber- sehusses und dementsprechend hohen Tempe raturen in den Brennkammern, der Turbine und dem Abgasrohr.
Mittels der erfindungsgemässen Anord nung kann ein Überhitzen während des An lassens der Maschine auf einfache Weise ver mieden werden, wobei im dargestellten Bei spiel folgende Anordnung getroffen ist: In der Speiseleitung 26 stromabwärts der Drossel 22 ist ein Ventil 29 vorgesehen, dessen Ventilkörper 29a die Anzapfung von Brenn stoff aus der Speiseleitung 26 in die Anzapf- leitung 30 an- und abstellen kann, wobei die Anzapfleitung 30 vom Ventil 29 zurück zum Brennstofftank 24 führt.
Eine feste Einschnü- rung 31 ist in der Anzapfleitung 30 strom abwärts des Ventils 29 vorgesehen. Der Ven tilkörper 29a wird von einem Anker 32a einer Solenoidborriehtung <B>32</B> getragen, die über Leitungen 33, welche parallel zum Motor 23 mit den Leitungen 27 verbunden sind, mit Strom versorgt werden kann.
Ausser der Steuerung mittels des Knopfschalters 28 ist die Stromzufuhr zur Solenoidvorriehtung 32 auch mittels eines polarisierten Relais 3.1, 34a steuerbar, dessen Spule 34 durch Schwach strom betätigbar ist.
Die Spule 34 des Relais ist in einen Strom kreis eingeschaltet, der Relais-Schalterkon- takte 35a besitzt, deren Betätigungsspule 35 parallel zum Anlassermotor geschaltet ist, so dass ,sie Strom empfängt-, wenn dem Anlasser- inotor 23 Strom zugeführt wird;
ferner weist dieser Stromkreis mehrere Thermoelemente 3ss auf, die miteinander in Serie verbunden und in der Wandung des Strahlrohres 19a angebracht sind, so dass sie auf die Tempera tur des Gases im Strahlrohr ansprechen kön- iicn, arid ferner ist ein einstellbarer Wider stand 37 vorgesehen.
Ferner ist eine Vorrich tung 38 bekannter Bauart zum Kompensieren von Temperaturänderungen an den Kaltstellen der hintereinanderäeschalteten Thermoele- inente vorgesehen, damit Fehlanzeigen infolge Änderungen der Temperatur der Kaltstellen vermieden sind, sowie eine Vorrichtung 39 ebenfalls bekannter Art zum Konstanthalten der an die Vorrichtung 38 angelegten Span nung.
In der Vorrichtung 38 ist eine vier armige Brücke vorgesehen, von welcher der Arm 38a. derart temperaturempfindlich ist, (lass das Verhältnis der an den die Thermo- eleinente enthaltenden Stromkreis angelegten Spannung zu der durch die Vorrichtung 39 gelieferten konstanten Spannung so geändert wird, dass Temperaturänderungen an den Kaltstellen der Thermoelemente ausgeglichen werden. Der bewegliche Kontakt der Kontakte 35a ist. durch eine Feder 40 federbelastet und wird dadurch von dein zum Zusammenwirken mit diesem bestimmten Kontakt. entfernt ge halten, über welchen der Stromkreis der Re laisspule 34 geschlossen werden kann.
Der Widerstand 37 dient, zum E,instellen der Tem peratur, welche die Fleissstellen der Thermo- elemente 36 erreichen müssen, bevor die Kon takte 34a des scliwaehstrombetätigbaren, pola risierten Relais 34 .geschlossen werden.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Ein richtung ist folgende: Beim Anlassen ist der Knopfschalter 28 geschlossen, wodurch Strom durch den Star termotor 23 und die Relaisspule 35 fliesst, so dass die Kontakte 35a geschlossen werden und so den Stromkreis der Thermoelemente 36, des Widerstandes 37 und der Relaisspule 34 schliessen.
Wenn nun der Maschine ein überschuss an Brennstoff zugeführt wird und die Tem peratur im Strahlrohr, auf welche die Thermo- elemente 36 ansprechen, einen bestimmten Wert überschreitet, z. B. 550 C, bewirkt der von den Thermoelementen 36 durch die Re laisspule 34 fliessende Strom ein Schliessen der Kontakte 34a, so dass das Solenoid 32 erregt wird und sich das Ventil 29 öffnet., um ein Ab zapfen von. Brennstoff aus der Speiseleitung 26 zu ermöglichen, welcher Brennstoff zum Tank 24 zurückgeführt wird.
Dadurch wird die Brennstoffzufuhr zur Maschine herabgesetzt und demzufolge die Temperatur, welcher die Thermoelemente 36 ausgesetzt sind. Wenn diese Temperatur, der die Thermoelemente 36 ausgesetzt sind, unter den gewählten Wert fällt, öffnen sich die Kontakte 34a, und das Ventil 29 wird geschlossen, wodurch die normale Brennstoffzufuhr wieder hergestellt ist.
Die an der Leitung 22 abgezapfte Brenn stoffmenge ist. bestimmt durch den Quer schnitt der Verengung 31 in der Anzapf- leitung 30 und ist proportional dem Förder druck der Brennstoffpumpe 20. Im gezeich neten Beispiel sind die Thermoelemente 36 derart angeordnet, dass sie während des Nor inalbetriebes der Maschine an die Tempera tur-Anzeigevorriclitung 41 im Pilotensitz an geschlossen werden können; zu diesem Zweck ist. der bewegliche Kontakt 35a des Relais 35, 35a derart angeordnet, dass er, wenn kein.
Strom durch die Spule 35 fliesst, gegen einen festen Kontakt 35b anliegt, um einen Stromkreis zu schliessen, an welchen die Tem- peratur-Anzeigevorrichtung 41 und die Thermoelemente 36 angeschlossen sind. Da durch ist diese Vorrichtung 41 beim Anlassen nicht mit den Thernioelementen 36 verbunden, dagegen sind, wenn der Knopfschalter 28 offen ist, die Thermoelemente 36 mit der Vor richtung 41 verbunden, die dadurch wirksam wird.
Es ist ersichtlich, dass beim beschriebe nen Beispiel das Relais 34, 34a derart ver bunden. ist, dass es nur beim Anlassen wirk sam ist. Wenn dagegen der Temperaturwert, bei welchem das Relais<I>34,</I> 34ca wirksam ist, höher gewählt ist. als die im Normalbetrieb höchstzulässige Temperatur der Maschine, kann das Relais 34, 34a. derart an die Leitun gen 27 angeschlossen sein, dass es immer dann erregt wird, wenn die Normalbetriebstempera- tur der Maschine überschritten wird. Ein sol ches Brennstoffsystem mit. Anlasserstromkreis ist schematisch in Fig. 3 dargestellt.
Es ist zu bemerken, dass die Erfindung einfache Mittel zur Verhinderung einer un zulässigen Temperatursteigerung in der Ma schine beim Anlassen vorsieht, wobei kompli zierte Bauteile, wie Röhrenverstärker, zur Be tätigung eines Anzapfventils mittels eines relativ schwachen Stromes oder Ausgangs Spannung eines Standard-Tliermoelemeiites vermieden werden.