CH291306A - Method and device for controlling the flow conditions in a multistage axial compressor. - Google Patents

Method and device for controlling the flow conditions in a multistage axial compressor.

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CH291306A
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CH
Switzerland
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Limited Rolls-Royce
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Rolls Royce
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/02Surge control
    • F04D27/0246Surge control by varying geometry within the pumps, e.g. by adjusting vanes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K3/00Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan
    • F02K3/08Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan with supplementary heating of the working fluid; Control thereof
    • F02K3/10Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan with supplementary heating of the working fluid; Control thereof by after-burners

Description

  

  Verfahren und Einrichtung zur Steuerung der Strömungsverhältnisse  in einem mehrstufigen Axialkompressor.    Mehrstufige Axialkompressoren sind übli  cherweise derart gebaut, dass sie den besten  Wirkungsgrad bei einer bestimmten Drehzahl  oder einem bestimmten von der Drehzahl     ab-          längigen    Kennwert aufweisen. Dem müssen  die Schaufeln aller Stufen des Kompressors  durch Wahl der charakteristischen Schaufel  grössen, wie des Anströmwinkels und der Schau  felform, zum Beipiel so angepasst sein, dass  beim Betrieb mit der bestimmten Drehzahl  oder dem bestimmten, von der Drehzahl abhän  gigen Kennwert das zu komprimierende Flui  dum eine bestimmte, konstante Axialgeschwin  digkeit erhält.  



  Der Anströmwinkel, bei welchem die  Laufsehaufeln bei irgendeiner gegebenen  Drehzahl arbeiten, ist bestimmt durch die  Axialgeschwindigkeit des Fluidums und die  Austrittsrichtung der Statorschaufeln. Bei  kleineren Drehzahlen als der Nenndrehzahl  besteht, wenn der Druckanstieg pro Stufe  kleiner ist, als der Nenndruckanstieg, die Ten  denz zu einer Beschleunigung der     Strömung     vom Einlass zum Auslass des Kompressors,  und zwar, weil das Nennverhältnis der Ge  samtdichte nicht erreicht wird. Diese Be  schleunigung zeigt sieh in einer Reduktion  der Axialgeschwindigkeit der Strömung am  Einlass und in einer Zunahme der axialen  Strömungsgeschwindigkeit am     Auslass.     



  Wo die axiale Strömungsgeschwindigkeit  geringer wird als die axiale Nenngeschwindig-         keit,    wird der     Anströmwinkel    derart     gzoss,     dass die Strömung hier abreisst. Wo die axiale  Strömungsgeschwindigkeit dagegen grösser  wird als die axiale     Nenngeschwindigkeit,    wird  der     Anströmwinkel    der Schaufeln klein, even  tuell negativ, so dass die     Schaufeluz    nichts zum  Druckanstieg beitragen.

   Bei grösseren Dreh  zahlen als der Nenndrehzahl besteht, wenn der  Druckanstieg pro Stufe grösser ist als der  Nenndruckanstieg, die Tendenz zu einer Ver  zögerung der Strömung vom Einlass des     Kom-          pressors    zu dessen     Auslass,    und- zwar, weil das  Nennverhältnis der Gesamtdichte überschrit  ten wird.

   Diese Verzögerung zeigt. sich in  einem Ansteigen der axialen Strömungsge  schwindigkeit über die Nenngeschwindigkeit       hinaus    am Einlass und einer     Abnahme    der  selben am     Auslass.    Demzufolge bewirkt jedes  Abweichen von der Nenndrehzahl oder dem  von dieser Drehzahl abhängigen Kennwert  bei einem     Axialkompressor    eine Verschlechte  rung des     MTirkungsgrades.    Der von der Dreh  zahl abhängige     Kennwert    ist der Ausdruck       n          n    und wird als  korrigierte Drehzahl  be  zeichnet, wobei n die Drehzahl des Kompres  sors und I' die absolute 'Temperatur am Ein  lass des Kompressors bedeuten.  



  Um den Betrieb eines mehrstufigen     Axial-          strömungskompr        essors    innerhalb eines weiten  Drehzahlbereiches bei gutem Wirkungsgrad  zu ermöglichen, wurde vorgeschlagen, minde-           stens    einen Kranz einstellbarer Leitschaufeln  vorzusehen. Ein solcher Axialkompressor mit  einstellbaren Leitschaufeln ist beispielsweise  in der schweizerischen Patentschrift Nr. 287975  näher beschrieben.  



  Die vorliegende Erfindung bezweckt, ein  Verfahren und eine Einrichtung zur Steue  rung der Strömungsverhältnisse in solchen  Kompressoren vorzusehen, um die Aufrecht  erhaltung eines guten Kompressionswirkungs  grades über einen weiten Drehzahlbereich zu  ermöglichen.  



  Gemäss dem erfindungsgemässen Verfah  ren zur Steuerung der Strömungsverhältnisse  in einem mehrstufigen     Axialkompressor    mit  mindestens einem Kranz einstellbarer     Leit-          sehaufeln    wird wenigstens über einen Teil des  Drehzahlbereichs des Kompressors der Ein  stellwinkel der Leitschaufeln automatisch in  Abhängigkeit von mindestens der innerhalb  des Regulierbereiels sieh ändernden Drehzahl  des     Kompressors    geändert.  



  Die ebenfalls Erfindungsgegenstand bil  dende Steuereinrichtung zur Durchführung  des genannten Verfahrens weistMittel auf zum  automatischen Verändern des Einstellwinkels  der einstellbaren Leitschaufeln innerhalb we  nigstens eines Teils des Drehzahl-Betriebs  bereiches des Kompressors, in Abhängigkeit  von Änderungen der Kompressorendrehzahl.  



  Die erfindungsgemässe Steuereinrichtung  eignet sich besonders zur     Steuerung    der Strö  mungsverhältnisse in mehrstufigen Axialkom  pressoren von Gasturbinenanlagen. Solche An  lagen besitzen oft eine Sehrägscheibenpumpe  mit variabler Fördermenge, deren Rotor der  art ausgebildet ist, dass die Pumpe als Zentri  fugalpumpe wirken kann, zwecks Förderung  von Druckfluidum zu einer Steuervorrichtung,  welche als Maximal-Begrenzungsregler für die  Brennstoffzufuhr und damit auch für die  Drehzahl der Anlage wirkt.  



  Einige Ausführungsbeispiele der erfin  dungsgemässen Steuereinrichtung in Anwen  dung auf eine Gasturbinenanlage mit mehr  stufigem Axialkompressor sind in der beilie  genden Zeichnung dargestellt. An Hand die-         ser    Zeichnung soll auch das     erfindungsgemässe     Verfahren beispielsweise erläutert werden.  



  Fig.1 zeigt schematisch einen Axialkom  pressor mit einstellbaren Leitschaufeln.  Fig. 2 ist ein Schnitt durch ein erstes Bei  spiel der Steuereinrichtung für den Kom  pressor gemäss Fig.1.  



  Fig. 3 zeigt ein zweites Beispiel der Steuer  einrichtung.  



  Fig. 4 zeigt im Schnitt ein drittes Beispiel  der     Steuereinrichtung,    und  Fig.5 zeigt im Schnitt ein weiteres Bei  spiel der Steuereinrichtung.  



  In Fig. 1 ist eine Gasturbinenanlage darge  stellt, die einen mehrstufigen Axialkompressor  10 besitzt, eine Verbrennungseinrichtung 11  zur     Aufnahme    komprimierter Luft aus dem  Kompressor 10 und eine Verbrennungsgase  aus der Einrichtung 10 empfangende Turbine  12, die mittels einer Welle 10 den Kompres  sor 10 antreibt.  



  In der komprimierten Luft zu verbren  nender Brennstoff wird der Verbrennungs  einrichtung 11 durch eine     Brennstoffzufüh-          rungseinriehtung    bekannter Bauart zugeführt.  Letztere besitzt eine durch die Anlage     antreib-          bare    Schrägscheibenpumpe 14 (Fig. 1 und 2),  welche Pumpe einen Rotor 15 mit einer An  zahl Zylinder oder Bohrungen aufweist, in  welchen Kolben 16 angeordnet sind. Letztere  werden beim Rotieren des Pumpenrotors 15  entgegen der Wirkung von Federn 17 hin  und her bewegt und saugen in der Folge  Brennstoff aus der     Kaufeitung    18 der Pumpe  14 an und fördern diesen durch eine Speise  leitung 19 zur Anlage.

   Der     Pumpenantrieb     durch die Maschine ist. in     Fif,_-.    1 mit 20 be  zeichnet..  



  Der     Pumpenrotor,    15     besitzt.    eine     zentrale     Bohrung 21, welche von der     Saugleitun-,    l  der Pumpe zu einer Anzahl von     Schrägboh-          rungen        ??    führt, welche die zentrale     Bohrung     21 mit einer Kammer     ''3    verbinden, in     welcher     der     Pumpenrotor    15 angeordnet ist. Der Rotor  15 wirkt dabei als     Zentrifugalpumpe,    und der  Druck in der Kammer 23 \ist     eine    Funktion  der Maschinendrehzahl und somit der Dreh  zahl des Kompressors 10.

   Der mehrstufige      Axialkompressor 10 besitzt einen oder meh  rere Schaufelkränze einstellbarer     Leitschau-          feln.    Dargestellt sind zwei Kränze mit Schau  feln 24a bzw. 24b. Die den entsprechenden  Kranz bildenden Schaufeln sind so unterein  ander verbunden, dass sie gleichzeitig verstellt  werden können. Jede Leitschaufel ist mit  einem     Betätigungsarm    25 versehen, die mit  einem Einkerbungen aufweisenden Ring 26  in Eingriff sind, welcher Ring im Stator  gehäuse des Kompressors 10 drehbar angeord  net ist, um die Arme 25 eines Schaufelkran  zes gleichzeitig verschwenken zu können.  



  Damit der Kompressor in einem grossen  Drehzahlbereich mit gutem Wirkungsgrad ar  beiten kann, ist es erwünscht, dass der Ein  stellwinkel der Leitschaufeln 24a,     24b    so ver  ändert werden kann, dass er bei jeder Kom  pressordrehzahl einen guten Kompressorwir  kungsgrad ergibt. Die Anordnung ist deshalb  derart, dass, wenn sieh die Kompressordreh  zahl ändert, sieh der Einstellwinkel der     Leit-          schaufeln    24a, 24b ebenfalls ändert.

   Zu diesem  Zweck kann beispielsweise die folgende Aus  bildung des Einstellmechanismus für die     Leit-          schaufeln    vorgesehen sein:  Eine einstellbare Leitschaufel 24a bzw. 24b  jedes Schaufelkranzes ist mit einer hy     drau-          lischen    Servovorrichtung 30 (Fig.1 und 2)  verbunden. Diese Vorrichtung besitzt einen  Zylinder 31, einen im Zylinder 31 angeord  neten     Betätigungskolben    32 und eine     Steuer-          vorriehtung    33, wobei die Stellung des Kolbens  32 im Zylinder 31 durch die Drehzahl der Ma  i  sehine bestimmt ist.

   Da die Lage des Kolbens  32 im Zylinder 31 den Einstellwinkel der ent  sprechenden Leitschaufeln 24a, 24b bestimmt,  entspricht der Einstellwinkel dieser     Leitschau-          feln    24u, 24b der Maschinendrehzahl.  



  Der Zylinder 31 besitzt ein Paar innerer  Büchsen 34, 35, die mit der Kolbenstange 32u  in Eingriff sind, so dass die Kolbenstange in  diesen Büchsen geführt ist. Der Kolben 3  selbst ist in halber Länge der Kolbenstange       32a    und zwischen den Büchsen 34 und 35 an  geordnet, so dass die Büchsen als Hubbegren  zungen für den Kolben wirken. Die Kolben  stange 32a ist hohl und steht durch die Boh-         rung    36 mit der Zylinderkammer 37 auf der  einen Seite des Kolbens 32 in Verbindung.  Auf diese Weise ist die dem Zylinderraum 37  zugekehrte Stirnfläche des     Kolbens    32 grösser  als die Kolbenstirnfläche der dem Zylinder  raum 38     zugekehrten    Kolbenseite.

   Der Zylin  der 31 besitzt eine     Zuführungsleitung    39 für       Druckfluidum,    die beim vorliegenden Beispiel  mit der Förderleitung 19 der maschinengetrie  benen     Schrägscheibenpumpe    14 verbunden ist.  Bohrungen 40, 41 führen von der     Leitung    39  zu den     Rätunen    37, 38, auf jeder Seite des  Kolbens 32, wobei die     Bohrung    40 in den  Raum 37 mündet., welcher auf der Kolbenseite  mit grösserer Stirnfläche liegt, und eine Strö  mungsdrossel 42 besitzt, deren Zweck im fol  genden näher beschrieben ist.  



  An dem auf der Kolbenseite mit grösserer  Stirnfläche liegenden Zylinderende ist die  Steuervorrichtung 33 des Kolbens 32 angeord  net. Diese Steuervorrichtung besitzt eine durch  eine Membran 45 in zwei Abteile 43, 44 unter  teilte Kammer. Das Abteil 43, das dem Zy  linder 31 näher liegt, ist durch eine Leitung  46 mit. der Saugleitung 18 der Brennstoff  pumpe 14 verbunden. Das Abteil 44 ist durch  eine Leitung 47 mit der Kammer 23 der Brenn  stoffpumpe 14     verbunden,.    in welche Kammer  Druckfluidum durch die durch den Pumpen  rotor gebildete     Zentrifuga.lpumpe    gefördert  wird.

   Die biegsame Membran 45 ist demzu  folge in der einen Richtung (in Richtung ge  gen den Zylinder 31) durch einen Druck be  lastet, der eine     Funktion    der momentanen  Drehzahl der Maschine     ist.     



  Die biegsame     Membran    45 ist. ferner durch  eine Feder 50 belastet, die in der hohlen Kol  benstange     32a    des Kolbens 32 angeordnet ist.  Zu diesem Zweck besitzt die Endwand des  Zylinders 31 einen sich axial erstreckenden  Vorsprung 51, welcher eine Bohrung besitzt,  in der eine Büchse 52 angeordnet ist. In der  Büchse 52 ist eine     gleitbare    Stossstange 53  angeordnet, deren eines Ende sich an einem  Anschlag     45a    der Membran 45 und deren an  deres Ende sich an einem Anschlag 54 für die  Feder 50 abstützt. Die Feder 50 ist     anderends     an einer innern Querwand der hohlen Kol-      benstange 32a abgestützt.

   Die Stossstange 53  gleitet in der Büchse 52 und geeignete     Fluid-          dichtungen    53a dienen dazu, Leckverluste an  Druckfluidum aus dem Zylinder 31 in das  Abteil 43, in der Zeichnung     links    von der  Membran 45, zu verhindern. Es versteht sich,  dass, wenn der Kolben 32 sich im Zylinder  31 gegen die Steuervorrichtung 33 hin bewegt,  die Belastung der Membran 45, die als Folge  der Wirkung der Feder 50 auftritt, zunimmt,  wobei die Belastung von der Lage des Kol  bens 32 im Zylinder 31 abhängt.  



  Ferner ist zu bemerken, dass die Feder  belastung der Membran 45 der     Fluiddruck-          belastung    entgegenwirkt.  



  Die biegsame Membran 45 ist ferner durch  eine     zweite    Feder 55 im gleichen Sinne wie  durch die Feder 50 belastet. Die zweite Feder  55 stützt sich einerends am Anschlag 45a ab,  der von der Membran 45 getragen wird und  anderseits an einer Schulter 56, welche im  Vorsprung 51 angeordnet ist, der die Büchse  52 für die Stossstange 53 trägt.  



  Die unter der Einwirkung der     Fluiddruek-          und    Federbelastungen erfolgenden Bewegun  gen der Membran 45 werden durch eine zweite  Stossstange 57 übertragen, die verschiebbar in  der Wand des Abteils 44 angeordnet ist. Die  Bewegungen dieser Stossstange 57 werden  ihrerseits auf einen Träger 59 eines Halb  kugelventilkörpers 62 übertragen, der einen  Teil eines Ventilmechanismus bildet. Die  zweite Stossstange 57 besitzt Bundringe 57a,  welche mit der Wandung der Bohrung des  Vorsprungs 58 zusammenwirken, um eine  Fluiddiehtung zwischen dem Abteil 44 und  der Kammer 61 zu bilden. Diese Kammer 61  ist durch eine Leitung 65 mit der Sauglei  tung 18 der Brennstoffpumpe 14 verbunden.

    Der Träger 59 und die zweite Stossstange 57  sind durch eine Feder 66 im Sinne des Ein  griffs mit der biegsamen Membran 45 leicht  belastet.  



  Die Wirkungsweise der beschriebenen  Steuereinrichtung ist im übrigen folgende  Angenommen, die Maschine befinde sich       ausser    Betrieb. In diesem Fall liegt der Halb  kugelventilkörper 62 auf einem Sitz rund um    die     Öffnung    63 und der Kolben 32 befindet  sich an der von der Steuerv orriehtung 33 ab  gekehrten Seite des Zylinders 31, in welcher  Stellung er durch die Hauptfeder 50 gehal  ten wird. Wird nun die Maschine angelassen,  steigt der Druck beidseits des Kolbens 32;  da jedoch kein Abfluss aus der Kammer 3 7  erfolgt, bleibt der Kolben 32 stationär, gleich  zeitig steigt der Fluiddruck in der Pumpen  kammer 23 und demzufolge der auf die Mem  bran 45 wirkende Fluiddruck zufolge des  Ansteigens der Maschinendrehzahl.  



  Wenn der auf die Membran 45 wirkende  Fluiddruck genügend gestiegen ist, um die  Wirkung der Feder 55 zu überwinden und  damit das Halbkugelventil 62 zu öffnen,  strömt Druckfluidum aus der Zylinderkam  mer 37 auf der die grössere Stirnfläche auf  weisenden Kolbenseite und der Druck wird  zufolge der Wirkung der     Strömungsdrossel     42 in dessen Zufuhrbohrung 40 sinken. Wenn  der Fluiddruck auf der genannten Kolben  seite genügend gesunken ist, überwindet die  resultierende     Druckbelastung-    des Kolbens 3\?  die Wirkung der Feder     50,@        und    der Kolben  32     beginnt    sich im     Zylinder    31     ztt    verschieben,  und zwar so lange, als die.

   Drehzahlzunahme  andauert, bis der Kolben 32 gegen den An  schlag 35 anschlägt.  



  Es ist zu bemerken, dass die Hilfsfeder 55  die untere     Clreitze    des Drehzahlbereichs fest  legt, in welchem die     Servovorrichtung    30     deii     Einstellwinkel der     Leitschaufeln        24a,,        241)     ändert.  



  Nun sei angenommen,     daf.),    ausgehend von  einem     stationären    Zustand, innerhalb des ge  nannten     Drelizahlbereiehs,    in dem. die Ein  stellung der Leitschaufeln     24n,,        24b    erfolgt, die  Drehzahl der Maschine auf eine andere Dreh  zahl des Bereichs gebracht     werde.    In diesem  Fall steigt der an der     -Membran    45     angreifende     Druck und bewirkt ein Öffnen des Halbkugel  ventils 6 2 und ein Abströmen von Fluidum  durch den Kanal 60 aus der Kammer 37,  welche an die eine grössere Stirnfläche auf  weisende Kolbenseite angeschlossen ist.

   Dem  zufolge fällt der Druck auf dieser Kolben  seite (zufolge der Wirkung der Drossel 42 in      der Bohrung 40), und der Kolben 32 bewegt  sich im Zylinder 31 in der Zeichnung nach  rechts, wobei die Belastung durch die     Haupt-          50    auf die Membran 45 entsprechend  zunimmt. Dies bewirkt ein Bewegen des Ven  tils 62 im Sinne des Schliessens und ein Dros  seln der Fluidströmung aus der Kammer 37.  Wenn der Kolben 32 eine Stellung im Zylin  der 31 einnimmt, welche der neuen Drehzahl  entspricht, ist das Anzapfventil 62 so weit ge  schlossen, dass der Druck im Zylinderraum  37, der durch den Kanal 60 mit dem Ventil  62 verbunden ist, einen solchen Wert an  nimmt, dass die am Kolben 32 angreifenden  Kräfte einander das Gleichgewicht halten. Der  Kolben kommt in dieser Stellung zur Ruhe.

    Irr dieser Stellung hält ferner die Federbela  stung auf die Membran 45 dem Fluiddruck,       der    aus der Kammer 23 stammt, zufolge des       vom    Pumpenrotor erzeugten Druckes das  Gleichgewicht.  



  Aus dem V orangehenden geht hervor, dass  der Kolben 32 bei jeder Drehzahl innerhalb  des Regulierbereiehs eine bestimmte Stellung  im Zylinder 31 einnimmt, so dass der Einstell  winkel der Leitschaufeln 24a, 24b, der durch  die hydraulische Servovorrichtung 30 gesteuert  wird, so eingestellt werden kann, dass er der  ,jeweiligen Drehzahl angepasst ist. Ferner wer  den die Leitschaufeln bei Änderungen der  Drehzahl entsprechend eingestellt.  



  Soll der Einstellwinkel der Leitschaufeln  so gesteuert werden, dass er eine Funktion der   korrigierten Drehzahl  (das heisst der     mo-          rnentanen    Drehzahl dividiert durch die Qua  dratwurzel aus der Einlasstemperatur) ist, so  wird die Membran 45 nicht durch den     Fluid-          druck    belastet, der durch die     Zentrifugal-          punpe    erzeugt wird, welche der Pumpenrotor,  wie oben beschrieben, darstellt, sondern durch  Mittel, wie sie in Fig. 3 dargestellt sind.

   Bei  dieser Anordnung ist ein Rohr 70 vorgesehen,  dessen Enden an die Saugleitung 18 ange  schlossen sind, und ferner ist im Rohr 70 eine  Verdrängerpumpe 74 mit bei konstanter Dreh  zahl unveränderlicher Fördermenge vorge  sehen, die mit einer Drehzahl antreibbar ist,  die proportional zur Maschinendrehzahl ist.    ferner ist hydraulisch in Serie mit dieser  Pumpe eine Drosselvorrichtung 71 vorgesehen,  deren Öffnungsquerschnitt durch einen Ventil  körper 72 gesteuert wird, der von einem ex  pansiblen Balg 73 getragen wird. Letzterer  kann sich entsprechend den Änderungen der  Einlasstemperatur zusammenziehen oder aus  dehnen.

   Die Leitung 47, die in das Abteil 44  der Membrankammer der Steuervorrichtung  33 mündet, ist an das Rohr 70 angeschlossen,  und zwar zwischen der Öffnung 71     und    der       Förderpumpe    74. Die Leitung 46, die in das  Abteil 43 auf der andern     Membranseite    mün  det, ist stromabwärts der Öffnung 71 an das  Rohr 70 angeschlossen, so dass die Membran  45     durch    den Druckabfall in der Drosselöff  nung 71 belastet. ist.

   Die durch die Öffnung  71 strömende     Fluidummenge    ist der Maschi  nendrehzahl proportional, und wenn der Quer  schnitt der     Öffnung    71 durch den Balg 7 3  mittels des Ventilkörpers 72 so gesteuert wird,  dass er der Quadratwurzel aus der     Maschinen-          Einlasstemperatur    proportional ist, ist der  Druckabfall in der Öffnung 71 und demzu  folge die an der Membran 45 wirksame Druck  differenz der momentanen Maschinendrehzahl  dividiert durch die Quadratwurzel aus der       Einlassternperatur    proportional, das heisst der   korrigierten Drehzahl .  



  Der Balg ist im Innern durch eine Ka  pillare 75 an eine Blase 76 angeschlossen, die  am     Maschineneinlass        (Fig.1)    angeordnet ist.  Die Blase 76, der Balg 73 und die Kapillare  75 sind     fluidumgefüllt,    so dass der Balg 7 5  sich mit der     Fluidfüllung    ausdehnt und zu  sammenzieht, wenn die Blase 76 auf Zu- und  Abnahme der Lufttemperatur im Maschinen  einlass anspricht.  



  Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel  (gemäss     Fig.4)    mit einer Servovorrichtung  30 wird eine Steuerkraft erzeugt, die propor  tional dem Quadrat der Drehzahl ist, und eine  entgegengesetzt wirkende Kraft, welche pro  portional der     Maschinen-Einlasstemperatur    ist.  Diese Kräfte werden so kombiniert, dass ihre  Resultierende annähernd proportional der  korrigierten Maschinendrehzahl ist. Bei die  sem Beispiel ist das Abteil 43 der die Mein-      brau 45 enthaltenden Kammer wie beim Bei  spiel gemäss Fig.2 mit der Saugseite der  Brennstoffpumpe 14 verbunden, und das an  dere Abteil 44 ist, wie in Fig. 2, mit der  Kammer 23 der Brennstoffpumpe 14 verbun  den, in welche Kammer Druckfluidum von  der durch den Pumpenrotor gebildeten Zentri  fugalpumpe gefördert wird.

   Im Abteil 43,  näher dem Zylinder 31, ist eine     Balgvorrieh-          tung    angeordnet zur Erzeugung der gewünsch  ten, von der Einlasstemperatur abhängigen  Steuerkraft.  



  Die Stossstange 53, die sich einerends am  Anschlag 45a der Membran 45 und ander  seits am Anschlag 54 für die Feder 50 ab  stützt, ist mit einem scheibenförmigen, sieh  radial erstreckenden Teil 80 versehen. Zwi  schen diesem scheibenförmigen Teil 80 und  der Wand des Abteils 43 auf der Seite des  Zylinders 31 ist ein Balg 81 angeordnet, des  sen Inneres durch ein Kapillarrohr 75 mit  einer auf     Temperatur    ansprechenden Blase  76 im Maschineneinlass verbunden ist. Das  Innere des Balges 81, das Kapillarrohr 75  und die Blase 76 sind fluidgefüllt und kön  nen sich bei Temperaturzunahmen in be  kannter Weise ausdehnen. Der Balg 81 steht  normalerweise mit dem scheibenförmigen  Teil 80 in Berührung und mit der Wand des  Abteils 43.

   Zwischen dem seheibenförmigen  Teil 80 und dem flanschförmigen Anschlag  82, der sich von der Wand des Abteils 43  zwischen der Membran und dem scheibenför  migen Teil radial einwärts erstreckt, ist eine  Vakuumdose 83 angeordnet. Diese Dose 83  steht normalerweise mit dem scheibenförmi  gen Teil 80 und mit dem Anschlag 82 in Be  rührung. Der flanschförmige Anschlag 82 ist  so angeordnet, dass die ganze Stirnfläche der  Membran 45 noch dem Druck im Abteil 43  ausgesetzt ist, das wie gemäss Fig. 2 mit dem  Einlass der Brennstoffpumpe 14 verbunden  ist. Die Membran 45 ist auch der Belastung  durch die Feder 84 ausgesetzt, und zwar auf  ihrer vom Zylinder 31 abgekehrten Seite. Die  Feder 84 stützt sich dabei am Glied 45a, das  von der Membran 45 getragen wird, und an  der vom Zylinder 31 abgekehrten Wand des    Abteils 44 ab.

   Diese Feder 84 ist dazu be  stimmt, der durch die Bälge 81, 83 bewirk  ten Belastung entgegenzuwirken. Im übrigen  ist die Vorrichtung gleich ausgebildet, wie die  in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung.  



  Beim Betrieb der Anlage ist die Menbran  45 durch den Fluiddruck aus der Pumpenkam  mer 23 im Sinne des Öffnens des Halbkugel  ventils 62 belastet. Diese Steuerbelastung ist  demzufolge proportional dem Quadrat der  Maschinendrehzahl. Die entgegengesetzt wir  kende Kraft wird wie folgt erzeugt: Eine  Temperaturzunahme der Luft am     Einlass    der  Maschine bewirkt eine Ausdehnung des Flui  dums in den Teilen 76, 75, 8l und bewirkt  eine Belastung der Stossstauge 53 im Sinne  des Schliessens des Halbkugelventils 6' und  ein Bewegen der Membran 45 entgegen der  an ihr abgestützten Feder 84. Diese Be  lastung ist proportional der Temperatur der  Luft am Einlass der Maschine.

   Es ist zu be  merken, dass zufolge der Anordnung der Va  kuumdose 83 auf der vom fluidgefüllten Balg  81 abgekehrten Seite der Scheibe gewährleistet  ist, dass bei richtiger Wahl der entsprechen  den Flächen der beiden Bälge 81, 83 die an  der Scheibe 80 angreifende Belastung unab  hängig ist von dem im Abteil 43 herrschenden  Pumpeneinlassdruck.

      Um eine Steuerkraft zu     erzeugen,    die an  nähernd proportional der  korrigierten Dreh  zahl  ist, sind die     Abmessungen    der Bälge  81, 83 und der     lIenibran        45    so gewählt, dass  bei einem bestimmten Wert der  korrigierten  Drehzahl  der Kolben der     Servovorriclit.ung     und somit die     Leitsehaufeln        2.1a,        24b    eben  falls eine bestimmte Stellung     nnabhäiigig    von  der momentanen     Temperatur    einnehmen.  



  Bei einem andern     Ausführungsbeispiel        finit     einer     Serv        ov        orriclitung    ist eine andere Va  riante der     Temperatursteuerung    vorgesehen.  In diesem Fall     (Fig.5)    ist das Halbkugel  ventil 62 am einen Ende eines Hebels 90 an  geordnet, welcher von einer biegsamen Mem  bran 91 getragen wird. Letztere trennt die  Kammer     44    von der     Kammer    61.

   Der Endteil  des Hebels 90, welcher auf der     vom    Ventil<B>622</B>      abgekehrten Seite der Membran 91 liegt, ist  durch ein mit dem Glied 45a der biegsamen  Membran 45 verbundenes Element 93 beein  flussbar, so dass eine Bewegung der Membran  45 in Richtung weg vom Zylinder 31 das  Sehliessen des Halbkugelventils 62 erlaubt. Die  Feder 94 ist in einer Kammer 95 angeordnet  und stützt sich durch eine Stossstange 96 an  dem dem Halbkugelventil 62 näher liegenden  Ende des Hebels 90 ab. Das vom Halbkugel  ventil abgekehrte Ende der Feder 94 stützt  sieh an einer zweiten Stossstange 97 ab, welche  mittels einer Dose 173 belastet ist. Der In  nenraum der letzteren ist durch ein Kapillar  rohr 75 mit einem auf Temperatur anspre  chenden Organ 76 im Maschineneinlass ver  bunden. Die Dose 173 kann sich bei einer  Zunahme der Temperatur ausdehnen.

   Eine  Belastung, die der Temperatur proportional  ist, wird demzufolge auf das Halbkugelventil  6'3 übertragen und wirkt im Sinne des  Schliessens dieses Ventils 62, wobei diese Be  lastung mit zunehmender Temperatur zu  nimmt. Sie wird mittels der Dose 173 durch  die Feder 94 übertragen. Im übrigen ent  spricht die Vorrichtung der an Hand von  Fig. 2 beschriebenen Vorrichtung.  



  Es ist ersichtlich, dass bei dieser Ausbil  dung der Vorrichtung das Halbkugelventil  durch die Membran 45 im Sinne des Öffnens  des Ventils durch eine Kraft belastet ist, die  eine Folge des Fluiddruekes ist, der durch  die Zentrifugalpumpe der Brennstoffpumpe       erzeugt    wird, und welche Kraft dem Quadrat  der Maschinendrehzahl proportional ist. Im  entgegengesetzten Sinne wirkt eine Kraft,  die der Einlasstemperatur der Maschine     pro-          55,    notwendig zwecks Vorspannung der     Mem-          portional    ist.  



  Durch entsprechende Wahl der Flächen  der Membran 45 und der Dose 173 und der       Nebelarmlängen    des Hebels 90 kann eine am  Ventil 62 angreifende Kraft erzeugt werden,  die wie beim zweitbeschriebenen Beispiel an  nähernd proportional der  korrigierten     Ma-          sehinendrehzahl     ist.  



  Bei der letztgenannten Ausführung ist  keine Hilfsfeder, wie zum Beispiel die Feder    45, dagegen kann die Feder 94 so ange  ordnet sein, dass sie die gleiche Wirkung hat  wie die genannte Feder 55.



  Method and device for controlling the flow conditions in a multistage axial compressor. Multi-stage axial compressors are usually built in such a way that they have the best efficiency at a certain speed or a certain characteristic value which is dependent on the speed. The blades of all stages of the compressor must be adapted to this by selecting the characteristic blade, such as the angle of attack and the blade shape, for example in such a way that the fluid to be compressed when operating at the specific speed or the specific characteristic value that is dependent on the speed in order to obtain a certain, constant axial speed.



  The angle of attack at which the blades operate at any given speed is determined by the axial velocity of the fluid and the exit direction of the stator blades. At speeds lower than the nominal speed, if the pressure increase per stage is smaller than the nominal pressure increase, there is a tendency to an acceleration of the flow from the inlet to the outlet of the compressor, because the nominal ratio of the total density is not reached. This acceleration shows in a reduction in the axial flow velocity at the inlet and in an increase in the axial flow velocity at the outlet.



  Where the axial flow velocity is lower than the nominal axial velocity, the angle of incidence is so large that the flow breaks off here. On the other hand, where the axial flow velocity is greater than the nominal axial velocity, the angle of attack of the blades becomes small, possibly negative, so that the blade uzz does not contribute anything to the pressure increase.

   At speeds greater than the nominal speed, if the pressure increase per stage is greater than the nominal pressure increase, there is a tendency to delay the flow from the inlet of the compressor to its outlet, because the nominal ratio of the total density is exceeded .

   This delay shows. This results in an increase in the axial flow speed above the nominal speed at the inlet and a decrease in the same at the outlet. As a result, any deviation from the nominal speed or the characteristic value dependent on this speed in an axial compressor causes a deterioration in the efficiency of the MT. The characteristic value dependent on the speed is the expression n n and is referred to as the corrected speed, where n is the speed of the compressor and I 'the absolute' temperature at the inlet of the compressor.



  In order to enable the operation of a multistage axial flow compressor within a wide speed range with good efficiency, it was proposed to provide at least one ring of adjustable guide vanes. Such an axial compressor with adjustable guide vanes is described in greater detail, for example, in Swiss patent specification No. 287975.



  The object of the present invention is to provide a method and a device for controlling the flow conditions in such compressors in order to enable the maintenance of a good compression efficiency over a wide speed range.



  According to the inventive method for controlling the flow conditions in a multistage axial compressor with at least one ring of adjustable guide vanes, the setting angle of the guide vanes is automatically changed over at least part of the speed range of the compressor as a function of at least the speed of the compressor that changes within the regulation range .



  The control device, which is also the subject of the invention, for carrying out said method has means for automatically changing the setting angle of the adjustable guide vanes within at least a part of the speed operating range of the compressor, depending on changes in the compressor speed.



  The control device according to the invention is particularly suitable for controlling the flow conditions in multistage axial compressors of gas turbine systems. Such systems often have a saw disk pump with a variable delivery rate, the rotor of which is designed in such a way that the pump can act as a centrifugal pump for the purpose of delivering pressure fluid to a control device, which acts as a maximum-limiting controller for the fuel supply and thus also for the speed of the Plant works.



  Some embodiments of the control device according to the invention in application to a gas turbine system with a multi-stage axial compressor are shown in the accompanying drawings. The method according to the invention will also be explained, for example, on the basis of this drawing.



  Fig.1 shows schematically an Axialkom compressor with adjustable guide vanes. FIG. 2 is a section through a first example of the control device for the compressor according to FIG.



  Fig. 3 shows a second example of the control device.



  Fig. 4 shows in section a third example of the control device, and Fig. 5 shows in section another example of the control device.



  In Fig. 1 a gas turbine system is Darge, which has a multi-stage axial compressor 10, a combustion device 11 for receiving compressed air from the compressor 10 and a turbine 12 receiving combustion gases from the device 10, which drives the compressor 10 by means of a shaft 10.



  The fuel to be burned in the compressed air is fed to the combustion device 11 by a fuel feed device of known design. The latter has a swash plate pump 14 which can be driven by the system (FIGS. 1 and 2), which pump has a rotor 15 with a number of cylinders or bores in which pistons 16 are arranged. The latter are moved back and forth when the pump rotor 15 rotates against the action of springs 17 and consequently suck fuel from the purchase line 18 of the pump 14 and promote it through a feed line 19 to the system.

   The pump drive through the machine is. in Fif, _-. 1 marked with 20 ..



  The pump rotor 15 has. a central bore 21, which from the suction line, 1 of the pump to a number of inclined bores ?? leads, which connect the central bore 21 with a chamber '' 3 in which the pump rotor 15 is arranged. The rotor 15 acts as a centrifugal pump, and the pressure in the chamber 23 \ is a function of the engine speed and thus the speed of the compressor 10.

   The multi-stage axial compressor 10 has one or more blade rings of adjustable guide vanes. Two wreaths with blades 24a and 24b are shown. The blades forming the corresponding ring are connected to one another in such a way that they can be adjusted at the same time. Each guide vane is provided with an actuating arm 25, which are engaged with a notched ring 26, which ring is rotatably net angeord in the stator housing of the compressor 10 in order to be able to pivot the arms 25 of a blade ring at the same time.



  So that the compressor can work in a large speed range with good efficiency, it is desirable that the setting angle of the guide vanes 24a, 24b can be changed so that it results in a good compressor efficiency at every compressor speed. The arrangement is therefore such that when the compressor speed changes, the setting angle of the guide vanes 24a, 24b also changes.

   For this purpose, for example, the following configuration of the adjustment mechanism for the guide vanes can be provided: An adjustable guide vane 24a or 24b of each vane ring is connected to a hydraulic servo device 30 (FIGS. 1 and 2). This device has a cylinder 31, an actuating piston 32 arranged in the cylinder 31 and a control device 33, the position of the piston 32 in the cylinder 31 being determined by the speed of the machine.

   Since the position of the piston 32 in the cylinder 31 determines the setting angle of the corresponding guide vanes 24a, 24b, the setting angle of these guide vanes 24u, 24b corresponds to the engine speed.



  The cylinder 31 has a pair of inner sleeves 34, 35 which are in engagement with the piston rod 32u so that the piston rod is guided in these sleeves. The piston 3 itself is arranged in half the length of the piston rod 32a and between the sleeves 34 and 35, so that the sleeves act as Hubbegren tongues for the piston. The piston rod 32a is hollow and is connected to the cylinder chamber 37 on one side of the piston 32 through the bore 36. In this way, the end face of the piston 32 facing the cylinder chamber 37 is larger than the piston end face of the piston side facing the cylinder chamber 38.

   The cylinder 31 has a supply line 39 for pressure fluid, which is connected to the delivery line 19 of the swash plate pump 14 maschinengetrie enclosed in the present example. Bores 40, 41 lead from the line 39 to the Rätunen 37, 38, on each side of the piston 32, the bore 40 opens into the space 37., which is on the piston side with a larger end face, and has a flow throttle 42, the purpose of which is described in more detail below.



  The control device 33 of the piston 32 is net angeord at the cylinder end lying on the piston side with the larger end face. This control device has a chamber divided by a membrane 45 into two compartments 43, 44. The compartment 43, which is closer to the cylinder 31, is through a line 46 with. the suction line 18 of the fuel pump 14 is connected. The compartment 44 is connected by a line 47 to the chamber 23 of the fuel pump 14. into which chamber pressure fluid is conveyed by the centrifugal oil pump formed by the pump rotor.

   The flexible diaphragm 45 is therefore in one direction (in the direction of the cylinder 31) loaded by a pressure which is a function of the current speed of the machine.



  The flexible membrane 45 is. further loaded by a spring 50 which rod 32 a of the piston 32 is arranged in the hollow Kol. For this purpose, the end wall of the cylinder 31 has an axially extending projection 51 which has a bore in which a sleeve 52 is arranged. In the sleeve 52 a slidable push rod 53 is arranged, one end of which is supported on a stop 45a of the membrane 45 and the end of which is supported on a stop 54 for the spring 50. The spring 50 is supported at the other end on an inner transverse wall of the hollow piston rod 32a.

   The push rod 53 slides in the sleeve 52 and suitable fluid seals 53 a serve to prevent leakage of pressurized fluid from the cylinder 31 into the compartment 43, to the left of the membrane 45 in the drawing. It goes without saying that when the piston 32 moves in the cylinder 31 against the control device 33, the load on the diaphragm 45, which occurs as a result of the action of the spring 50, increases, the load depending on the position of the piston 32 in the Cylinder 31 depends.



  It should also be noted that the spring loading on the membrane 45 counteracts the fluid pressure loading.



  The flexible membrane 45 is also loaded by a second spring 55 in the same way as by the spring 50. The second spring 55 is supported at one end on the stop 45a, which is carried by the membrane 45 and, on the other hand, on a shoulder 56 which is arranged in the projection 51 which carries the bush 52 for the push rod 53.



  The movements of the membrane 45 under the action of the fluid pressure and spring loads are transmitted by a second push rod 57 which is slidably disposed in the wall of the compartment 44. The movements of this bumper 57 are in turn transmitted to a support 59 of a hemispherical valve body 62 which forms part of a valve mechanism. The second push rod 57 has collar rings 57a which interact with the wall of the bore of the projection 58 in order to form a fluid seal between the compartment 44 and the chamber 61. This chamber 61 is connected to the suction line 18 of the fuel pump 14 by a line 65.

    The carrier 59 and the second bumper 57 are slightly loaded by a spring 66 in the sense of a handle with the flexible membrane 45.



  The mode of operation of the control device described is furthermore assumed as follows, the machine is not in operation. In this case, the hemisphere valve body 62 is on a seat around the opening 63 and the piston 32 is located on the side of the cylinder 31 facing away from the Steuerv orriehtung 33, in which position it is held by the main spring 50 th. If the engine is now started, the pressure on both sides of the piston 32 increases; However, since there is no outflow from the chamber 37, the piston 32 remains stationary, at the same time the fluid pressure in the pump chamber 23 and consequently the fluid pressure acting on the mem brane 45 increases due to the increase in the engine speed.



  When the fluid pressure acting on the diaphragm 45 has risen enough to overcome the action of the spring 55 and thus open the hemispherical valve 62, pressure fluid flows out of the cylinder chamber 37 on the piston side facing the larger end face and the pressure is reduced as a result of the action the flow restrictor 42 sink into its supply bore 40. When the fluid pressure on said piston side has dropped sufficiently, the resulting pressure load overcomes the piston 3 \? the action of the spring 50, @ and the piston 32 begins to move in the cylinder 31 ztt, for as long as the.

   The increase in speed continues until the piston 32 strikes against the stop 35.



  It should be noted that the auxiliary spring 55 defines the lower limit of the speed range in which the servo device 30 changes the setting angle of the guide vanes 24a, 241).



  Now it is assumed that.), Starting from a steady state, within the mentioned Dreliz number range in which. the setting of the guide vanes 24n ,, 24b takes place, the speed of the machine is brought to a different speed of the range. In this case, the pressure acting on the membrane 45 rises and causes the hemispherical valve 6 2 to open and fluid to flow through the channel 60 from the chamber 37, which is connected to the piston side facing a larger end face.

   As a result, the pressure on this piston side falls (due to the action of the throttle 42 in the bore 40), and the piston 32 moves in the cylinder 31 to the right in the drawing, the load through the main 50 on the membrane 45 accordingly increases. This causes the valve 62 to move in the sense of closing and throttling the fluid flow out of the chamber 37. When the piston 32 assumes a position in the cylinder 31 which corresponds to the new speed, the bleed valve 62 is closed so far that that the pressure in the cylinder chamber 37, which is connected to the valve 62 through the channel 60, assumes such a value that the forces acting on the piston 32 keep one another in equilibrium. The piston comes to rest in this position.

    Irr this position also keeps the Federbela stung on the membrane 45, the fluid pressure coming from the chamber 23, due to the pressure generated by the pump rotor, the equilibrium.



  From the foregoing it can be seen that the piston 32 assumes a certain position in the cylinder 31 at every speed within the regulating range, so that the setting angle of the guide vanes 24a, 24b, which is controlled by the hydraulic servo device 30, can be set so that that it is adapted to the respective speed. Furthermore, whoever adjusted the guide vanes when the speed changes.



  If the setting angle of the guide vanes is to be controlled in such a way that it is a function of the corrected speed (that is, the current speed divided by the square root of the inlet temperature), the membrane 45 is not loaded by the fluid pressure caused by the centrifugal pump is generated, which the pump rotor, as described above, represents, but by means, as they are shown in FIG.

   In this arrangement, a pipe 70 is provided, the ends of which are connected to the suction line 18, and also a positive displacement pump 74 is provided in the pipe 70 with constant speed constant flow rate, which can be driven at a speed that is proportional to the engine speed . Furthermore, a throttle device 71 is provided hydraulically in series with this pump, the opening cross section of which is controlled by a valve body 72 which is carried by an ex pansible bellows 73. The latter can contract or expand according to changes in the inlet temperature.

   The line 47, which opens into the compartment 44 of the diaphragm chamber of the control device 33, is connected to the pipe 70, namely between the opening 71 and the feed pump 74. The line 46, which opens into the compartment 43 on the other side of the diaphragm, is connected to the tube 70 downstream of the opening 71, so that the membrane 45 is loaded by the pressure drop in the Drosselöff voltage 71. is.

   The amount of fluid flowing through the opening 71 is proportional to the engine speed, and if the cross section of the opening 71 through the bellows 73 is controlled by means of the valve body 72 so that it is proportional to the square root of the engine inlet temperature, the pressure drop is in the opening 71 and consequently the effective pressure difference on the membrane 45 of the instantaneous engine speed divided by the square root of the inlet temperature proportional, that is, the corrected speed.



  The interior of the bellows is connected by a capillary 75 to a bladder 76 which is arranged at the machine inlet (FIG. 1). The bladder 76, the bellows 73 and the capillary 75 are filled with fluid, so that the bellows 75 expands and contracts with the fluid filling when the bladder 76 responds to an increase and decrease in the air temperature in the machine inlet.



  In a further embodiment (according to FIG. 4) with a servo device 30, a control force is generated which is proportional to the square of the speed, and an oppositely acting force which is proportional to the engine inlet temperature. These forces are combined in such a way that their resultant is approximately proportional to the corrected engine speed. In this example, the compartment 43 of the chamber containing the brewer 45 is connected to the suction side of the fuel pump 14 as in the example according to FIG. 2, and the other compartment 44 is, as in FIG. 2, with the chamber 23 the fuel pump 14 verbun the chamber in which pressure fluid is delivered by the centrifugal pump formed by the pump rotor.

   In the compartment 43, closer to the cylinder 31, a bellows device is arranged for generating the desired control force, which is dependent on the inlet temperature.



  The bumper 53, which is supported at one end on the stop 45a of the membrane 45 and on the other hand on the stop 54 for the spring 50, is provided with a disc-shaped, radially extending part 80 see. Between this disc-shaped part 80 and the wall of the compartment 43 on the side of the cylinder 31, a bellows 81 is arranged, the interior of which is connected by a capillary tube 75 to a temperature-responsive bladder 76 in the engine inlet. The interior of the bellows 81, the capillary tube 75 and the bladder 76 are fluid-filled and can expand in a known manner when the temperature increases. The bellows 81 is normally in contact with the disc-shaped part 80 and with the wall of the compartment 43.

   A vacuum box 83 is arranged between the disk-shaped part 80 and the flange-shaped stop 82, which extends radially inward from the wall of the compartment 43 between the membrane and the disk-shaped part. This box 83 is normally with the scheibenförmi gene part 80 and with the stop 82 in contact. The flange-shaped stop 82 is arranged such that the entire end face of the membrane 45 is still exposed to the pressure in the compartment 43 which, as shown in FIG. 2, is connected to the inlet of the fuel pump 14. The membrane 45 is also exposed to the load by the spring 84, on its side facing away from the cylinder 31. The spring 84 is supported on the member 45a, which is carried by the membrane 45, and on the wall of the compartment 44 facing away from the cylinder 31.

   This spring 84 is to be agreed to counteract the load caused by the bellows 81, 83. Otherwise, the device is designed in the same way as the device shown in FIG.



  During operation of the system, the membrane 45 is loaded by the fluid pressure from the pump chamber 23 in the sense of opening the hemispherical valve 62. This control load is therefore proportional to the square of the machine speed. The opposite we kende force is generated as follows: An increase in the temperature of the air at the inlet of the machine causes an expansion of the flui dums in parts 76, 75, 8l and causes a load on the shock absorber 53 in the sense of closing the hemispherical valve 6 'and moving the membrane 45 against the spring 84 supported on it. This load is proportional to the temperature of the air at the inlet of the machine.

   It should be noted that, due to the arrangement of the vacuum can 83 on the side of the disc facing away from the fluid-filled bellows 81, it is ensured that with the correct choice of the corresponding surfaces of the two bellows 81, 83, the load acting on the disc 80 is independent is from the pump inlet pressure prevailing in compartment 43.

      In order to generate a control force that is approximately proportional to the corrected speed, the dimensions of the bellows 81, 83 and the lIenibran 45 are chosen so that at a certain value of the corrected speed, the piston of the Servovorriclit.ung and thus the guide vanes 2.1 a, 24b also assume a certain position independent of the current temperature.



  Another variant of the temperature control is provided in another exemplary embodiment finitely with a servo control line. In this case (FIG. 5), the hemispherical valve 62 is arranged at one end of a lever 90, which is carried by a flexible membrane 91. The latter separates the chamber 44 from the chamber 61.

   The end part of the lever 90, which lies on the side of the membrane 91 facing away from the valve 622, can be influenced by an element 93 connected to the member 45a of the flexible membrane 45, so that a movement of the membrane 45 in the direction away from the cylinder 31 the closing of the hemispherical valve 62 allows. The spring 94 is arranged in a chamber 95 and is supported by a push rod 96 on the end of the lever 90 which is closer to the hemispherical valve 62. The end of the spring 94 facing away from the hemispherical valve is supported on a second push rod 97 which is loaded by means of a can 173. The interior of the latter is connected by a capillary tube 75 to a temperature-responsive organ 76 in the machine inlet. The can 173 can expand with an increase in temperature.

   A load that is proportional to the temperature is consequently transferred to the hemispherical valve 6'3 and acts in the sense of closing this valve 62, this load increasing with increasing temperature. It is transmitted by means of the socket 173 through the spring 94. Otherwise, the device corresponds to the device described with reference to FIG.



  It can be seen that in this construction of the device, the hemispherical valve is loaded by the diaphragm 45 in the sense of opening the valve by a force that is a result of the fluid pressure generated by the centrifugal pump of the fuel pump, and which force corresponds to the square is proportional to the engine speed. A force acts in the opposite sense, which is proportional to the inlet temperature of the machine, necessary for the purpose of pre-tensioning the mem- brane.



  By appropriate selection of the surfaces of the membrane 45 and the can 173 and the length of the mist arm of the lever 90, a force acting on the valve 62 can be generated which, as in the second example described, is approximately proportional to the corrected machine speed.



  In the last-mentioned embodiment, there is no auxiliary spring, such as the spring 45, on the other hand, the spring 94 can be arranged in such a way that it has the same effect as the spring 55 mentioned.

 

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Steuerung der Strömungs verhältnisse in einem mehrstufigen Axialkom- pressor mit mindestens einem Kranz einstell barer Leitschaufeln, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens in einem Teil des Drehzahl bereichs des Kompressors der Einstellwinkel der einstellbaren Leitschaufeln automatisch in Abhängigkeit von mindestens der innerhalb des Regulierbereiches sich ändernden Dreh zahl des Kompressors geändert wird. PATENT CLAIMS I. A method for controlling the flow conditions in a multistage axial compressor with at least one ring of adjustable guide vanes, characterized in that at least in part of the speed range of the compressor, the setting angle of the adjustable guide vanes is automatically dependent on at least that within the regulation range changing speed of the compressor is changed. II. Steuereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, ge kennzeichnet durch Mittel zum automatischen Verändern des Einstellwinkels der einstell baren Leitschaufeln in wenigstens einem Teil des Drehzahlbereichs des Kompressors in Ab hängigkeit von Änderungen der Kompressor- drehzahl. UNTERANSPRÜCHE: 1. II. Control device for performing the method according to claim I, characterized by means for automatically changing the setting angle of the adjustable guide vanes in at least part of the speed range of the compressor as a function of changes in the compressor speed. SUBCLAIMS: 1. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet., dass der Einstellwinkel der einstellbaren Leitschaufeln automatisch sowohl in Abhängigkeit von der genannten Kompressordrehzahl als auch von der Ein lasstemperatur des Kompressors geändert wird, so dass die einstellbaren Leitschaufeln bei jedem Wert der korrigierten Kompressor drehzahl einen bestimmten, nur diesem Wert entsprechenden Einstellwinkel besitzen. The method according to claim I, characterized in that the setting angle of the adjustable guide vanes is automatically changed both as a function of the said compressor speed and the inlet temperature of the compressor, so that the adjustable guide vanes have a certain, corrected compressor speed at each value. only have a setting angle corresponding to this value. 2. Steuereinrichtung nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch sowohl auf die Kom- pressordrehzahl als auch auf die Kompressor einlasstemperatur ansprechende Mittel zum automatischen Verändern des Einstellwinkels der einstellbaren Leitschaufeln in Abhängig keit von Änderungen der korrigierten Kom- pressordrehzahl . 3. 2. Control device according to claim II, characterized by means responsive to both the compressor speed and the compressor inlet temperature for automatically changing the setting angle of the adjustable guide vanes as a function of changes in the corrected compressor speed. 3. Steuereinrichtung nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch auf Druck anspre chende Mittel zur Veränderung des Einstell winkels der einstellbaren Leitschaufeln eines Schaufelkranzes, welche Mittel im einen Sinne durch Fluiddruck belastbar sind, der eine Funktion der Kompressordrehzahl ist, und die im andern Sinne durch eine Kraft belastbar sind, die eine Funktion des Einstellwinkels der einstellbaren Leitschaufeln ist, so dass die einstellbaren Leitschaufeln bei jeder Dreh zahl innerhalb des Regulierbereichs einen be stimmten, nur dieser Drehzahl zugeordneten Einstellwinkel besitzen. 4. Control device according to claim II, characterized by pressure-responsive means for changing the setting angle of the adjustable guide vanes of a blade ring, which means can be loaded in one sense by fluid pressure, which is a function of the compressor speed, and in the other sense can be loaded by a force , which is a function of the setting angle of the adjustable guide vanes, so that the adjustable guide vanes at each speed within the regulation range have a certain setting angle assigned only to this speed. 4th Steuereinrichtung nach Unteranspruch 3, gekennzeichnet durch eine hydraulische Servovorrichtung mit einem Kolben, dessen Stirnflächen verschieden gross sind und der für gleichzeitige Einstellung der einstellbaren Leitschaufeln eines Schaufelkranzes mit diesen Leitschaufeln verbunden ist, und ferner ge kennzeichnet durch eine Druckfluidumquelle, die zur Belastung des Kolbens mit Druck fluidum beidseits des Kolbens an die Servo- vorrichtung angeschlossen ist, wobei die auf Druck ansprechenden Mittel den Fluiddruek auf der die grössere Stirnfläche aufweisenden Kolbenseite steuern, so dass der Kolben bei jeder Drehzahl innerhalb des Regulierbereiels eine bestimmte Stellung im Zylinder der Servovorrichtung einnimmt. 5. Control device according to dependent claim 3, characterized by a hydraulic servo device with a piston, the end faces of which are of different sizes and which is connected to these guide vanes for simultaneous adjustment of the adjustable guide vanes of a vane ring, and further characterized by a pressure fluid source which is used to load the piston with pressure fluidum is connected to the servo device on both sides of the piston, the pressure-responsive means controlling the fluid pressure on the piston side with the larger end face, so that the piston assumes a certain position in the cylinder of the servo device at every speed within the regulation range. 5. Steuereinrichtung nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch eine hydraulische Servovorrichtung mit einem Kolben, dessen Stirnflächen verschieden gross sind und der mit den einstellbaren Schaufeln eines Leit- sehaufelkranzes so verbunden ist, dass eine Bewegung des Kolbens im Zylinder der Vor richtung vom einen Zylinderende zum andern eine zunehmende Veränderung des Einstell winkels der Leitschaufeln bewirkt, und ferner gekennzeichnet durch eine Druckfluidum quelle, die durch Speiseleitungen auf beiden Kolbenseiten mit dem Zylinder der Servo- vorrichtung verbunden ist, eine Strömungs drossel in derjenigen Speiseleitung, welche auf die eine grössere Stirnfläche aufweisende Kolbenseite führt, Control device according to claim II, characterized by a hydraulic servo device with a piston, the end faces of which are of different sizes and which is connected to the adjustable blades of a guide vane ring in such a way that the movement of the piston in the cylinder of the device increases from one end of the cylinder to the other Changes the setting angle of the guide vanes, and further characterized by a source of pressure fluid which is connected to the cylinder of the servo device by feed lines on both piston sides, a flow throttle in that feed line which leads to the piston side having a larger end face, eine ventilgesteuerte An zapfleitung, welche an den über die Strö mungsdrossel gespeisten Zylinderraum ange schlossen ist, eine auf Druck ansprechende Vorrichtung, eine Feder zum Ausüben einer Belastung auf die auf Druck ansprechende Vorrichtung im Sinne des Schliessens des Anzapfventils, welche Belastung von der Lage des Kolbens im Zylinder der Servovorrich- tung abhängt, und eine zweite Druckfluidum quelle zum Belasten der auf Druck anspre- ehenden Vorrichtung mit einem Druckflui dum, welche Belastung der genannten Feder belastung entgegenwirkt und eine Funktion der Kompressordrehzahl ist, wobei die auf Druck ansprechende Vorrichtung zur Steue rung des Anzapfv entils in der Anzapfleitung bestimmt ist, a valve-controlled tap line, which is connected to the cylinder chamber fed by the flow throttle, a pressure-responsive device, a spring for exerting a load on the pressure-responsive device in the sense of closing the bleed valve, which load depends on the position of the piston depends in the cylinder of the servo device, and a second source of pressure fluid for loading the pressure-responsive device with a pressure fluid, which load counteracts the said spring load and is a function of the compressor speed, the pressure-responsive device for control of the bleed valve is determined in the bleed line, so dass der Druck, der auf die die grössere Stirnfläche aufweisende Kolben seite wirkt, sieh ändert, um eine Bewegung des Kolbens zu bewirken, zum Zwecke, die Federbelastung bei einer Zunahme der Dreh zahl zu erhöhen. 6. Steuereinrichtung nach Unteranspruch 5, gekennzeichnet durch eine zweite Feder zum Belasten der auf Druck ansprechenden Vorrichtung im Sinne des Schliessens des An zapfventils und zur Festlegung der untern Grenze des Drehzahlbereichs, in welchem ein Einstellen der einstellbaren Leitschaufeln erfolgt. 7. Steuereinrichtung nach Unteransprueh 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Feder sich einerseits an der auf Druck an sprechenden Vorriehtung und anderseits an einem ortsfesten Anschlag abstützt. B. so that the pressure acting on the piston side having the larger end face changes to cause the piston to move, for the purpose of increasing the spring load with an increase in speed. 6. Control device according to dependent claim 5, characterized by a second spring for loading the pressure-responsive device in the sense of closing the tap valve and for setting the lower limit of the speed range in which the adjustable guide vanes are set. 7. Control device according to Unteransprueh 6, characterized in that the second spring is supported on the one hand on the pressure on the speaking Vorriehtung and on the other hand on a stationary stop. B. Steuereinrichtung nach Unteransprueh 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Druckfluidumquelle durch eine Zentrifugal pumpe gebildet ist, die von der Kompressor welle aus angetrieben wird. 9. Steuereinrichtung nach Unteranspruch 8, an einem Kompressor, der einen Teil einer Anlage bildet, die eine Verbrennungseinriel- tung sowie Mittel zur Zuführung v an Brenn stoff zu dieser Einrichtung, aufweist, welche Mittel eine von der Kompressorwelle aus an getriebene Sehrägseheiben-Förderpumpe be sitzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Zen trifugalpumpe im Rotor der Förderpumpe ge bildet ist. Control device according to sub-claim 5, characterized in that the second pressure fluid source is formed by a centrifugal pump which is driven by the compressor shaft. 9. Control device according to dependent claim 8, on a compressor that forms part of a system that has a combustion device and means for supplying fuel to this device, which means be a drive pump from the compressor shaft sit, characterized in that the centrifugal pump is formed in the rotor of the feed pump ge. 10. Steuereinrichtung nach L nteransprueli 5, dadurch elzennzeiehnet, dass die genannte zweite Druelkfluiduniquelle eine von der Koin- pressorwelle aus angetriebene Verdränger pumpe mit bei konstanter Drehzahl konstan ter Fördermenge aufweist und dass in der Förderleitung dieser Pumpe eine Drosselöff nung vorgesehen ist, während Leitungen, die beidseits der genannten Drosselöffnung von der Förderleitung abzweigen, zu entsprechen den Seiten der auf Druck ansprechenden Vor- riehtung führen. 11. 10. Control device according to L nteransprueli 5, characterized elzennzeiehnet that said second Druelkfluiduniquelle has a displacement pump driven by the Koin- compressor shaft with constant speed at constant flow rate and that a throttle opening is provided in the delivery line of this pump, while lines, which branch off from the delivery line on both sides of the throttle opening mentioned, lead to the corresponding sides of the device responding to pressure. 11. Steuereinrichtung nach Unteranspruch 10, gekennzeichnet durch Mittel zur Ände rung der Querschnittsfläche der Drosselöff nung, derart, dass sie der Quadratwurzel aus der Temperatur am Kompressoreinlass propor tional ist. 12. Steuereinrichtung nach Unteranspruch dadurch gekennzeichnet, dass die durch die zweite Druckfluidumquelle auf die auf Druck ansprechende Vorrichtung ausgeübte Belastung durch eine Steuerkraft bestimmt ist, die proportional zum Quadrat der Ma schinendrehzahl ist, und dass auf die Einlass temperatur des Kompressors ansprechende Mittel zum Belasten der auf Druck anspre chenden Vorrichtung mit einer zur genann ten Temperatur proportionalen und der durch die Steuerkraft bewirkten Belastung entge gengesetzt gerichteten Belastung vorgesehen sind, Control device according to dependent claim 10, characterized by means for changing the cross-sectional area of the throttle opening in such a way that it is proportional to the square root of the temperature at the compressor inlet. 12. Control device according to claim characterized in that the pressure exerted by the second pressure fluid source on the pressure-responsive device load is determined by a control force which is proportional to the square of the machine speed, and that responsive to the inlet temperature of the compressor means for loading the A device that responds to pressure is provided with a load that is proportional to the temperature mentioned and that is opposite to the load caused by the control force, wobei die auf Druck ansprechende Vor richtung und die auf Temperatur ansprechen den Mittel derart ausgebildet sind, dass der Kolben -der genannten Servovorrichtung bei einem vorbestimmten Wert .der korrigierten Kompressordrehzahl eine bestimmte Stellung einnimmt, und zwar unabhängig vom Wert der genannten Temperatur. 13. wherein the pressure-responsive device and the temperature-responsive means are designed such that the piston of said servo device assumes a certain position at a predetermined value .the corrected compressor speed, regardless of the value of said temperature. 13th Steuereinrichtung nach Unteranspruch 5, gekennzeichnet durch Mittel zum Belasten des genannten Anzapfventils in Schliessrich tung mit einer Belastung, die von der Tem peratur am Einlass des Kompressors abhängt, während die genannte zweite Druckfluidum quelle zum Belasten der auf Druck anspre chenden Vorrichtung eine Belastung ausübt, die dem Quadrat der Kompressordrehzahl proportional ist, und wobei die auf Tempera tur ansprechenden Mittel und die auf Druck ansprechende Vorrichtung so ausgebildet. Control device according to dependent claim 5, characterized by means for loading said tapping valve in the closing direction with a load which depends on the temperature at the inlet of the compressor, while said second pressure fluid source exerts a load for loading the pressure-responsive device is proportional to the square of the compressor speed, and wherein the temperature responsive means and the pressure responsive device so formed. und angeordnet sind, dass -die auf das Anzapf- ventil wirkende Steuerkraft annähernd pro portional der korrigierten Kompressordreh- zahl ist. and are arranged that the control force acting on the bleeding valve is approximately proportional to the corrected compressor speed.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2531490A1 (en) * 1982-08-04 1984-02-10 Gen Electric AIR FLOW TEMPERATURE SENSOR IN A TURBOMACHINE

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2531490A1 (en) * 1982-08-04 1984-02-10 Gen Electric AIR FLOW TEMPERATURE SENSOR IN A TURBOMACHINE

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