DE1107026B

DE1107026B - Regelvorrichtung fuer Gasturbinenanlagen

Info

Publication number: DE1107026B
Application number: DEP15856A
Authority: DE
Inventors: Neil Milligan Clark; James Hodge
Original assignee: Power Jets Research and Development Ltd
Current assignee: Power Jets Research and Development Ltd
Priority date: 1955-03-17
Filing date: 1956-03-14
Publication date: 1961-05-18
Also published as: NL107023C; CH343180A; GB805633A; US2937497A; FR1150171A; US2955421A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung für Gasturbinenanlagen, zur Lieferung von vom Luftbedarf der Turbine unabhängiger Nutzdruckluft an äußere Verbrauchsstellen, bei der die Brennstoffmenge von der Drehzahl und der Nutzdruckluftmenge eingestellt wird.

Die üblichen Regler solcher Gasturbinenanlagen können zwar mehr oder weniger große Schwankungen der vorgesehenen Druckluftlieferung ausgleichen, führen aber dann zum Stillstand oder zumindest zum Leerlaufbetrieb der Gasturbinenanlage, wenn die abgegebene Druckluftmenge vorübergehend stark verringert oder ganz unterbrochen wird. Dies ist z. B. dann nachteilig, wenn an die Anlage Preßlufthämmer, Preßluftbohrer od. dgl. angeschlossen sind, deren Betrieb in der Regel öfters kurze Unterbrechungen erfährt. Auf eine solche kurze Betriebsunterbrechung kann nämlich unvermittelt wieder ein starker Druckluftbedarf folgen, der dann von der vorher abgestellten oder bis zum Leerlaufbetrieb herabgeregelten Gasturbinenanlage nicht mehr befriedigt werden kann.

Es ist bekannt, bei einer eingangs genannten Gasturbinenanlage die Regelvorrichtung so auszubilden, daß die nach außen abgegebene Druckluftmenge in weiten Grenzen geregelt werden kann, ohne daß dadurch Druckstö'ße zu befürchten waren oder der Betrieb der Gasturbinenanlage etwa andere störende Beeinflussungen erfahren würde. Selbst wenn die Druckluftabgabe praktisch bis auf Null absinkt, bleibt eine solche Gasturbinenanlage noch in normalem Betrieb. Nachteilig ist dabei jedoch, daß der Brennstoffverbrauch der Anlage bei einem derartigen Leerlaufbetrieb — selbst bei längeren Unterbrechungen der Druckluftentnahme — mindestens noch etwa 60% des Volllastverbrauches beträgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Mangel zu vermeiden und die eingangs erwähnte und bekannte Regelvorrichtung so zu verbessern, daß trotz der Vermeidung eines stärkeren Abfalles der Gasturbinendrehzahl bei kurzen Unterbrechungen der Druckluftentnahme im Falle längerer Unterbrechungen der Druckluftentnahme selbsttätig ein wirtschaftlicher Leerlaufbetrieb der Anlage eingeregelt wird.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß der Nutzdruckluftmengenregler zwei Brennstoffventile aufweist, von denen das erste Brennstoffventil durch abnehmenden Druck der Nutzluft auf geringere Brennstoffmenge bis Leerlaufmenge verstellt wird, während das zweite Brennstoffventil durch abnehmenden Druck der Nutzlast aus einer das erste Brennstoffventil unwirksam machenden Stellung in eine es wirksam machende Stellung verstellt wird, und daß in der Steuerdruckleitung zwi-

Regelvorrichtung für Gasturbinenanlagen

Anmelder:

Power Jets (Research & Development)
Limited, London

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Beetz, Patentanwalt,
München 22, Steinsdorfstr. 10

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 17. März und 26. August 1955

James Hodge, Farnborough, Hampshire,
und Neil Milligan Clark, Camberley, Surrey

(Großbritannien),
sind als Erfinder genannt worden

sehen der Nutzdruckluftleitung und der Betätigungsvorrichtung des zweiten Brennstoffventils eine Verzögerungseinrichtung angeordnet ist.

Durch eine solche Ausbildung der Regelvorrichtung ist ein optimaler Ausgleich zwischen der Forderung nach einem elastischen, den praktisch auftretenden Anforderungen gewachsenen und einem möglichst wirtschaftlichen Betrieb der Gasturbinenanlage erreicht.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Regelvorrichtung weist das erste Brennstoffventil eine mit einer Ringnut versehene Kolbenstange auf, die innerhalb eines das zweite Brennstoffventil bildenden und mit Steuerschlitzen versehenen Zylinderschiebers längsverschiebbar ist, wobei der Zylinderschieber im normalen Betriebsbereich, d. h. bei normaler Druckluftlieferung, von dem über eine Drosselstelle zugeführten Druck der vom Niederdruckverdichter der Gasturbinenanlage geförderten Luft in Richtung auf seine eine Endstellung beaufschlagt ist.

Andere Ausgestaltungen der Erfindung betreffen weitere Einzelheiten der Regelvorrichtung und der zu dieser gehörigen Verzögerungsvorrichtung.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 die Gasturbinenanlage in einer schematischen Darstellung, wobei die Anlage mit einem die Brennstoffzufuhr regelnden Regler und mit einer auf die nach außen gelieferte Druckluftmenge ansprechenden Regelvorrichtung versehen ist,

Fig. 2 eine Regel- und Verzögerungsvorrichtung für Anlagen nach Fig. 1,

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Fig. 3, 4 und 5 Teillängsschnitte durch die Brennstoffventile der Regelvorrichtung nach Fig. 2 in verschiedenen Ventilstellungen,

Fig. 6 eine im wesentlichen der Regelvorrichtung nach Fig. 2 entsprechende, etwas abgewandelte Regelvorrichtung in Verbindung mit einem Druckausgleichsbehälter in der Nutzdruckluftleitung.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anlage zur Lieferung von Druckluft sind die Luftverdichter und die Turbinen jeweils derart über Kreuz miteinander gekuppelt, daß die Hochdruckturbine¹ den Niederdruckverdichter und die Niederdruckturbine den Hochdruckverdichter antreibt. Der Niederdruckverdichter 10 verdichtet die ihm in Pfeilrichtung zugeführte Luft und liefert sie zu einem Teil durch eine Leitung 11 zu einer Brennkammer 12 und zum anderen Teil über eine Leitung 13 zum Hochdruckverdichter 14. Dabei werden die beiden Luftverdichter 10, 14 je von einer Turbine 15 bzw. 16 angetrieben, die in Hintereinanderschaltung von der Brennkammer 12 aus mit deren Brenngasen versorgt werden. Die Turbine 16 treibt den Hochdruckverdichter 14 über ein Getriebe 17 an. Der Hochdruckverdichter 14 fördert in die zu einer Verbrauchsstelle führende Nutzdruckluftleitung 18, von der aus eine Überströmleitung 19 mit einem Überströmventil 20 zur Leitung 11 abzweigt. Das Regelventil 20 wird durch einen auf die Fördermenge des Hochdruckverdichters 14 ansprechenden Regler 21 betätigt und bewirkt, daß der Hochdruckverdichter stoßfrei arbeitet. Bei normalem Betrieb hält ein weiterer Regler 22 die Drehzahl des Hochdruckverdichters 14 dadurch konstant, daß er das Brennstoffhauptventil 26 in der Brennstoffleitung 23 in Abhängigkeit von der Drehzahl verstellt.

Eine Verringerung der durch die Nutzdruckluftleitung 18 entnommenen Druckluftmenge bewirkt durch den Mengenregler 21 ein Öffnen des Überströmventils 20, obgleich die Drehzahl des Hochdruckverdichters 14 und sein Durchsatz konstant bleiben. Ein solcher Regler arbeitet zwar zufriedenstellend, wenn im Verlauf der Druckluftlieferung nur vorübergehende Schwankungen oder Unterbrechungen eintreten; er ist jedoch unwirtschaftlich, wenn die Druckluftlieferung über einen nennenswerten Zeitraum unterbrochen wird, da der Brennstoffverbrauch selbst bei ganz geöffnetem Luftüberströmventil 20 nur auf etwa 60°/o des Volllastverbrauches abgesenkt wird. Ein solcher Verbrauch bei einem Leerlaufbetrieb der Anlage ist für längere Zeit nicht tragbar.

Mit dem nachstehend beschriebenen Regler wird die Brennstoffmenge zusätzlich verändert, wenn die Nutzdruckluftentnahme stark verringert oder ganz unterbrochen wird. Im Falle einer solchen Unterbrechung verringert dieser Regler nach Ablauf einer vorbestimmten Verzögerungszeit die durch die Leitung 23 der Brennkammer 12 zugeführte Brennstoffmenge, und zwar beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 mittels eines in der Brennstoffleitung 23 angeordneten Drosselventils 24' im gleichen Maße wie bei Einstellung des Handhebels 24 in die Leerlaufstellung 25. Dabei wird die Regelung mittels Regler 22 und Ventil 26 infolge der Drosselung des Brennstoffes durch das vorgeschaltete Drosselventil 24' unwirksam. Die eingestellte Brennstoffmenge ist dann so groß, daß die ganze Anlage im Leerlaufbetrieb unbelastet weiterlaufen und im Falle der erneuten Belastung noch stetig und genügend schnell wieder beschleunigt werden kann, ohne daß ein Pumpen der Verdichter oder das Auftreten unzulässig hoher Temperaturen in der Anlage befürchtet werden muß. Die zeitliche Verzögerung beim Einstellen des Leerlaufbetriebes ermöglicht dabei, daß die Anlage im Falle einer nur kurzen zeitlichen Unterbrechung der Druckluftlieferung im normalen Betrieb weiterbetrieben, werden kann.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die zusätzliche Leerlaufregelung durch Verstellen des Luftüberströmventils 20 mittels des Mengenreglers 21.

Wird bei Handeinstellung der der Brennkammer 12 zugeführten Leerlaufbrennstoffmenge das Drosselventil 24' mittels des Handhebels 24 in die Leerlaufstellung 25 gebracht, so bleibt der Druck in der zugehörigen Brennstoffzuführungsleitung 27 konstant, weil durch das Drosselventil 24' lediglich eine mehr oder weniger große Überströmmenge an Brennstoff über eine Leitung 28 zum Brennstofftank (nicht dargestellt) zurückgeleitet wird.

Der Leerlaufregler kann auch so ausgebildet sein, daß er die Leerlaufbrennstoffmenge nicht nur dann, wenn die gelieferte Druckluftmenge auf Null absinkt, sondern auch dann einstellt, wenn in der Nutzdruckluftleitung 18 infolge Leckverlusten eine bestimmte, einzustellende Nutzdruckluftmenge überschritten wird.

Nachstehend wird ein Nutzdruckluftmengenmesser beschrieben, der bei einer Gasturbinenanlage nach Fig. 1 angewendet wird. Der Nutzdruckluftmengenmesser dieses Reglers verstellt ein Brennstoffdoppelventil, welches sich ebenfalls — wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel — innerhalb der Brennstoffleitung 23 der Anlage befindet, in diesem Falle jedoch zwischen dem Regelventil 26 und der Brennkammer 12. Auch von diesem (in Fig. 1 nicht dargestellten) zusätzlichen Ventil führt eine Brennstoffüberströmleitung in die Leitung 28 und zum Brennstofftank zurück.

Einzelheiten des Reglers gibt Fig. 2 wieder, in der 29 einen einfachen, leicht verschiebbaren Kolben darstellt, der beiderseits eine verhältnismäßig große KoI-benfläche aufweist und schon durch einen verhältnismäßig kleinen, an seinen Kolbenfiächen wirksam werdenden Differenzdruck verschiebbar ist. Der Kolben

29 ist mit seiner Kolbenstange29' innerhalb des Reglergehäuses 55 stehend angeordnet und wirkt mit einer zylindrischen Führung 30 zusammen, die zugleich einen Teil der Nutzdruckluftleitung 18 bildet. Wird der Kolben 29 durch die Nutzdruckluft von seiner untersten Stellung aus angehoben, so bewegt er sich zunächst eine nennenswerte Strecke innerhalb der Führung 30, ohne daß er bereits den Durchtritt der Druckluft durch die Führung 30 freigeben würde, bis er schließlich oben aus der Führung herausgelangt, wonach die Druckluft schon bei einem nur geringen weiteren Hub des Kolbens 29 frei durch die Führung

30 zur Verbrauchsstelle strömen kann.

Der obere Teil der Kolbenstange 29' weist eine verhältnismäßig tiefe Ringnut 31 auf und bildet damit in nachstehend noch erläuterter Weise ein Ventil. Der obere Teil der Kolbenstange 29' ragt in einen ebenfalls axial verschiebbaren Zylinderschieber 32 hinein, der zwei diametral gegenüberliegende Steuerschlitze 33 aufweist und in nicht besonders dargestellter Weise im Reglergehäuse 55 unverdrehbar geführt ist. Im Gehäuse 55 sind beiderseits des Zylinderschiebers 32 Querbohrungen 34, 35 angeordnet, wobei die Bohrung 34 mit der Brennstoffleitung 23 und die Bohrung 35 mit einer zum Brennstofftank führenden Überströmleitung, z. B. Leitung 28, in Verbindung steht.

Am oberen Ende des Zylinderschiebers ist ein Federteller 36 angeordnet, der in der einen Richtung nach oben mit einer Schraubenfeder 37 und in der anderen Richtung nach unten mit einem in einer Kammer 55'

des Gehäuses angeordneten Federbalg 38 belastet ist. Die Kammer 55' steht dabei mit der Außenluft in Verbindung. Der Innenraum 39 des Federbalges 38 ist über eine mit einer Drosselstelle 40 versehene Leitung mit der Austrittsstelle des Niederdruckverdichters 10 (vgl. Fig. 1) und außerdem über eine Leitung 41 mit einem Entlüftungsventil 46 verbunden, welches normalerweise durch den gegen eine Membran 42 wirkenden Luftdruck einer nachstehend noch beschriebenen Verzögerungsvorrichtung geschlossen gehalten wird.

Unterhalb des Kolbens 29 ist an der Kolbenstange 29' noch ein kleiner Schieber 43 angeordnet, dessen zylindrische Außenwandung zugleich zur Führung der Kolbenstange 29' innerhalb des Gehäuses 55 dient. Eine Querbohrung in der Kolbenstange 29' im Bereich des Schiebers 43 steht bei angehobenem Kolben

29 mit der Nutzdruckluftleitung 18 in Verbindung, so daß bei dieser Stellung des Kolbens 29 Druckluft durch den Schieber 43, über eine Steuerdruckleitung 43' und über einen daran anschließenden, seinerseits mit einer einstellbaren Abblaseöffnung 45 versehenen kleinen Druckausgleichskessel 44 die vom Entlüftungsventil 46 abgewandte Fläche der Membran 42 beaufschlagt.

Wenn die Anlage Druckluft liefert und sich in einem durch den Regler 22 geregelten Betriebzustand befindet, so' ist der Kolben 29 durch den Strömungsdruck der in Pfeilrichtung (vgl. Fig. 2) durch die Nutzdruckluftleitung 18 strömenden Druckluft aus der Führung

30 nach oben herausgehoben, und das durch die Ringnut 31 gebildete Ventil an der Kolbenstange 29' befindet sich in seiner obersten Stellung. Der Zylinderschieber 32 wird durch die den Federbalg 38 beaufschlagende Druckluft gegen die Schraubenfeder 37 nach unten gedrückt, da das Entlüftungsventil 46 geschlossen ist und somit in dem Federbalg 38 der durch den Niederdruckverdichter 10 erzeugte Druck wirkt. Das Entlüftungsventil 46 wird dabei durch den von dem kleinen Schieber 43 aus über die Steuerdruckleitung 43' gegen die Membran 42 wirkenden Druck in der Nutzdruckluftleitung 18 geschlossen gehalten.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist durch die vorbeschriebene Stellung des Ventils 31, 29' und des Ventils 32, 33 die von der Brennstoffleitung 23 zur Überströmleitung in den Brennstofftank führende Verbindung 34, 35 abgesperrt, so daß die Brennstoffzufuhr über das Regelventil 26 in genauer Abhängigkeit von der Stellung des Reglers 22 erfolgt (vgl. Fig. 1).

Hört die Nutzdruckluftentnahme ganz auf, so fällt der Kolben 29 durch sein Eigengewicht und das Gewicht der mit ihm fest verbundenen Kolbenstange 29' nach unten in die Führung 30 hinein, weil das Absperrorgan 29, 29', 30 in der Nutzdruckluftleitung 18 hinter dem Abzweig der zum Ventil 20 führenden Überströmleitung 19 angeordnet ist und also auch an dieser Stelle keine Druckluft mehr strömt. Dabei dämpft der am unteren Ende der Kolbenstange 29' befindliche und im Reglergehäuse 55 geführte kleine Schieber 43 die Abwärtsbewegung der Kolbenstange 29'. Nach dieser Abwärtsbewegung befindet sich die Ringnut 31 der Kolbenstange 29' in ihrer unteren Stellung, und zwar in einer Höhe mit den Ouerbohrungen 34, 35, wobei jedoch ein Durchfluß von Brennstoff zunächst durch, den noch in seiner unteren Stellung befindlichen Zylinderschieber 32 verhindert wird (vgl. Fig. 3), da sich dessen Längsschlitze 33 noch unterhalb der genannten Querbohrungen 34, 35 befinden.

Durch die Abwärtsbewegung des Kolbens 29 ist nunmehr auch die Verbindung zwischen der Nutzdruckluftleitung 18 und der Steuerdruckleitung 43' unterbrochen, weil sich der Schieber 43 nun ganz innerhalb der Kolbenstangenführung des Gehäuses 55 befindet. Der auf die Membran 42 wirkende Luftdruck sinkt damit langsam ab, weil die in dem Druckausgleichskessel 44 befindliche Druckluft nunmehr nach und nach aus der Abblasöffnung 45 entweicht. Ist der auf die Membran 42 wirkende Druck dabei auf einen bestimmten Wert gesunken, so öffnet die Feder das

ίο Entlüftungsventil 46 gegen den Membrandruck, so daß die im Federbalg 38 befindliche Druckluft durch das Entlüftungsventil 46 und die Entlüftungsöffnung 47 nach außen entweichen kann. Damit kann aber auch die Schraubenfeder 37 den Zylinderschieber 32 unter gleichzeitigem Zusammendrücken des Federbalges 38 nach oben verschieben, wonach sich, nunmehr die Steuerschlitze 33 der Schieberhülse 3-2 ebenfalls in der Höhe der Querbohrungen 34, 35 befinden (vgl. Fig. 4) und Brennstoff aus der Brennstoffleitung 23 durch die Querbohrung 34, die beiden Ventile 33, 32 und 31, 29' und die Ouerbohrung 35 in einer vorbestimmten Menge zum Brennstofftank zurückfließen kann. Infolge dieses Brennstoffrückfiusses· wird der Anlage unabhängig von der Regelung durch das Regelventil 26 nur noch die Leerlaufbrennstoffmenge zugeführt.

Wird der Anlage durch die Leitung 18 Nutzdruckluft entnommen, so wird dadurch zunächst der Kolben 29 wieder in die in Fig. 2 dargestellte Stellung angehoben, wodurch die Kolbenstange 29' mit ihrer Ring-

3η nut 31 wieder in die obere Stellung gelangt (vgl. Fig. 5). Da sich jedoch der Zylinderschieber 32 noch in seiner angehobenen Stellung befindet, bleibt die Verbindung zwischen den Ouerbohrungen 34, 35 noch aufrechterhalten, jedoch nunmehr mit einem an den Längsschlitzen 33 verengten Querschnitt (vgl. Fig. 5) und einer dementsprechenden Verringerung der Brennstoffüberströmmenge. Dadurch steigt die der Anlage zugeführte Brennstoffmenge nur langsam an, so daß eine Überladung der Anlage mit Brennstoff vermieden und eine ordnungsgemäße Beschleunigung derselben herbeigeführt wird.

Durch das genannte erneute Anheben des Kolbens 29 gelangt nun wieder Druckluft aus der Nutzdruckluftleitung 18 über den Schieber 43 in einer größeren Menge in den Druckausgleichskessel 44, als durch die Abblaseöffnung45 entweichen kann. Damit steigtauch der Luftdruck im Druckausgleichskessel 44 schnell wieder auf den in der Nutzdruckluftleitung herrschenden Hochdruck an. Selbst wenn dabei der Druck in der Leitung 18 noch nicht wieder seine volle Höhe erreicht haben sollte, so genügt der Druck doch bereits, die Membran 42 entgegen der Feder des Entlüftungsventils 46 zu bewegen und damit das Entlüftungsventil 46 zu schließen. Infolgedessen gelangt erneut Druckluft der Niederdruckstufe in den Federbalg 38 und verschiebt den Zylinderschieber 32 gegen die Feder 37 langsam wieder nach unten. Die Abwärtsbewegung des Zylinderschiebers 32 bewirkt dabei eine weitere Drosselung und schließlich die Unterbrechung des Brennstoff rückfiusses durch die Querbohrungen 34, 35, so daß die Anlage schließlich wieder die volle, durch den Regler 22 eingestellte Brennstoffmenge erhält und ihren normalen Betriebszustand erreicht.

Der vorbeschriebene zusätzliche Regler wirkt nicht nur im Falle einer Unterbrechung der Druckluftlieferung, sondern z. B. auch beim Anfahren der Anlage mit Hilfe des Handhebels 24 des Drosselventils 24'. In diesem Falle wirkt der Regler in dem zuletzt beschriebenen Sinne und verhindert eine Überladung der Anlage beim Anlassen.

In Fig. 6 ist ein im wesentlichen dem in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel entsprechender Regler gezeigt, wobei in der Nutzdruckluftleitung- 18 nach dem Regler noch ein Druckluftausgleichsbehälter und außerdem eine Vorrichtung vorgesehen ist, mit welcher der Regler gegebenenfalls von Hand auf maximale Brennstoffmenge einstellbar ist. Die Nutzdruckluftleitung 18 führt zu einem Rückschlagventil 48 und dann zu einem Druckausgleichsbehälter 49. Durch die Anordnung des Rückschlagventils 48 zwisehen Regler und Ausgleichsbehälter kann der Regler auch bei dieser Anlage so wie bei dem voTbeschriebenen Ausführungsbeispiel wirken und die Drehzahl der Anlage im Falle einer Unterbrechung der Druckluftentnahme und des dementsprechenden Aufhörens einer xs Strömung an der Stelle des Kolbens 29 entsprechend herabsetzen. Nach der Unterbrechung der Luftdruckentnahme durch die Verbrauchsstelle steigt dabei zunächst der Druck in dem Druckausgleichsbehälter 49 auf den durch die Regler der Anlage eingestellten Betriebsdruck. Wird nunmehr wieder Nutzdruckluft entnommen, so ist zunächst noch der Druck im Druckausgleichsbehälter 49 größer als der Druck vor dem Rückschlagventil 48, der dem Leerlaufbetrieb der Anlage entspricht, so daß die x\nlage nicht beschleunigt wird. Der Druck im Ausgleichsbehälter 49 beaufschlagt einen Federbalg 50, dem eine Schraubenfeder 51 entgegenwirkt. Sinkt nun der Druck im Druckausgleichsbehälter49 durch die erneute Druckluftentnahme unter einen bestimmten Wert, so drückt die Schraubenfeder 51 den Federbalg 50 zusammen, und ein mit dem Federbalg 50 über ein Gestänge verbundener Hebel 52 greift nun seinerseits an der Kolbenstange 29' an und verschiebt sie nach oben, wodurch die Anlage beschleunigt wird. Dabei wird im Verlaufe dieser erneuten Beschleunigung der Anlage so lange noch, keine Druckluft in den Druckluftausgleichsbehälter 49 gefördert, bis von der beschleunigten Anlage her ein im Vergleich zu dem noch in dem Druckausgleichsbehälter vorhandenen Druck höherer Druck erzeugt ist, der das Rückschlagventil 48 zu öffnen und nunmehr die neue Druckluftlieferung einzuleiten vermag.

In Fig. 6 ist auch eine geringfügige Abwandlung der Anordnung des kleinen Druckausgleichskessels 44 und der Abblaseöffnung 45 dargestellt. Der Druckausgleichskessel 44 ist mittels einer Abzweigleitung, in der sich noch ein Absperrventil 53 befindet, an die Steuerdruckleitung43' angeschlossen. Arbeitet die Anlage in Verbindung mit dem zuletzt beschriebenen Druckausgleichsbehälter49, so· kann das Absperrventil 53 geschlossen werden, weil in diesem Fall eine verzögerte Betätigung des Entlüftungsventils 46 nicht erforderlich ist.

Das an der Kolbenstange 29' angreifende Rückführgestänge 54 (Fig. 6) weist einen als Handhebel ausgebildeten Hebelarm 54 auf. Wird der Hebelarm 54 heruntergedrückt, so wird dadurch der Kolben 29 aus der Führung30 nach oben angehoben und der normale, vom Regler 22 her geregelte Betrieb wiederhergestellt. Der Handhebel 54 kann dabei selbstverständlich auch dazu benutzt werden, im Falle kurzer Unterbrechungen der Druckluftlieferung ein Abregein der Anlage auf die Leerlauf drehzahl zu verhindern, indem er in dieser Zeit heruntergedrückt wird.

Während bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen das Stellglied als Brennstoff Überströmventil ausgebildet ist, kann das Stellglied auch als Brennstoffregelventil in der Brennstoffhauptleitung ausgebildet sein. Der in den Fig. 2 bis 6 beschriebene Regler könnte außerdem auch mit liegend oder schräg angeordneter Kolbenstange 29' ausgeführt sein. Hierbei müßte lediglich statt des Eigengewichtes des Kolbens 29 eine dem Gewicht entsprechende Feder vorgesehen sein, die den Kolben 29 bei einer Unterbrechung der Druckluftlieferung in die zylindrische Führung 30 hineinbewegt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Regelvorrichtung für Gasturbinenanlagen zur Lieferung von vom Luftbedarf der Turbine unabhängiger Nutzdruckluft an äußere Verbrauchsstellen, bei der die Brennstoffmenge von der Drehzahl und der Nutzdruckluftmenge eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutzdruckluftmengenregler zwei Brennstoffventile (29, 29', 31 und 32, 33) aufweist, von denen das erste Brennstoffventil (29, 29', 31) durch abnehmenden Druck der Nutzluft auf geringere Brennstoffmenge bis Leerlaufmenge verstellt wird, während das zweite Brennstoffventil (32,33) durch abnehmbaren Druck der Nutzluft aus einer das erste Brennstoffventil (29, 29', 31) unwirksam machenden Stellung in eine es wirksam machende Stellung verstellt wird, und daß in der Steuerdruckleitung (43', 41) zwischen der Nutzdruckluftleitung (18) und der Betätigungsvorrichtung (42, 46, 39) des zweiten Brennstoffventils (32, 33) eine Verzögerungseinrichtung (44, 45) angeordnet ist.

2. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Brennstoffventil (29, 29', 31) eine mit einer Ringnut (31) versehene Kolbenstange (29') aufweist, die innerhalb eines das zweite Brennstoffventil (32, 33) bildenden und mit Steuerschlitzen (33) versehenen Zylinderschiebers (32) längsverschiebbar ist, wobei der Zylinderschieber (32) im normalen Betriebsbereich, d.h. bei normaler Druckluftlieferung, von dem über eine Drosselstelle (40) zugeführten Druck der vom Niederdruckverdichter (10) der Gasturbinenanlage geförderten Luft in Richtung auf seine eine Endstellung beaufschlagt ist.

3. Regelvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kolbenstange (29') des ersten Brennstoffventils ein Kolben (29·) angeordnet ist, der innerhalb einer in der Nutzdruckluftleitung (18) angeordneten zylindrischen Führung (30) verstellbar ist und durch die durch die Nutzdruckluftleitung strömende Druckluft aus der Führung (30) im Sinne einer Vergrößerung des Nutzdruckluft-Leitungsquerschnitts verschoben wird und der den Öffnungsquerschnitt der Führung (30) nur dann abschließt, wenn praktisch keine Druckluft durch die Nutzdruckluftleitung (18) gefördert wird.

4. Regelvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen mit dem Absperrkolben (29) starr verbundenen Schieber (43), der bei Vergrößerung des Führungsquerschnitts (30) eine Verbindung zwischen der Nutzdruckluftleitung (18) und der Steuerdruckleitung (43') herstellt, durch einen an die Steuerdruckleitung angeschlossenen Druckausgleichskessel (44) und durch ein Entlüftungsventil (46), welches die Druckleitung zur Verstellung des Zylinderschiebers (32) entlüftet sowie mit steigendem Druck im Druckausgleichskessel (44) geschlossen und mit fallendem Druck im Druckausgleichskessel (44) geöffnet wird und dadurch den Zylinderschieber (32) verstellt.

5. Regelvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckausgleichskessel (44) eine Abblaseöffnung (45) aufweist, deren Öffnungsquerschnitt zur Einstellung der Verzögerungszeit veränderbar ist.

6. Regelvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nutzdruckluftleitung (18) ein Druckausgleichsbehälter (49) und unmittelbar vor dem Druckausgleichsbehälter (49) ein Rückschlagventil (48) angeordnet ist.

7. Regelvorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen weiteren Regler (50, 51, 52), welcher das erste Brennstoffventil (29, 29', 31) öffnet, wenn der Druck im Druckausgleichsbehälter (49) einen bestimmten Wert unterschreitet.

8. Regelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschlitz (33) des Zylinderschiebers (32) mindestens so lang wie der Hub der Kolbenstange (29') ist und derart angeordnet ist, daß bei einer den Brennstoffdurchlaß

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freigebenden Lage des Steuerschlitzes (33) ein Öffnungsquerschnitt auch dann noch freigegeben bleibt, wenn die Ringnut (31) der Kolbenstange (29') aus dem Bereich der mit den Schlitzen (33) zusammenwirkenden festen Brennstoffdurchlaßbohrungen (34,35) des Reglergehäuses (55) heraus in die eine oder die andere Endstellung bewegt ist.

9. Regelvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der bei aus dem Bereich der Brennstoffdurchlaßbohrungen (34, 35) herausbewegter Ringnut (31) der Kolbenstange (29') und bei den Durchfluß freigebender Stellung des Steuerschlitzes (33) vorhandene Brennstoffdurchflußquerschnitt kleiner als der volle Öffnungsquerschnitt des Reglers ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Schweizerische Patentschrift Nr. 215 475;
französische Patentschriften Nr. 1054998, 952607; britische Patentschriften Nr. 735 159, 718 632.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen