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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf ein Verzögerungs-
und Filterreinigungsverfahren und -system und insbesondere auf eine
Arbeitsmaschine mit einem Gasturbinenmotor, die ein Verzögerungs-
und Filterreinigungsverfahren und System einsetzt.
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Hintergrund
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Arbeitsmaschinen,
wie beispielsweise Straßen- und Geländelieferfahrzeuge,
mit Rädern versehene Traktoren, Raupentraktoren und verschiedene Bauarbeitsmaschinen
können Bewegungsleistung von irgendeinem von einer Anzahl
von unterschiedlichen Arten von Motoren aufnehmen. Beispielsweise kann
eine Arbeitsmaschine mit einem Benzinmotor, mit einem Dieselmotor
oder einem Gasturbinentriebwerk angetrieben werden. Arbeitsmaschinen,
die von einem Gasturbinentriebwerk bzw. Gasturbinenmotor angetrieben
werden, können den Gasturbinenmotor verwenden, um einen
Mechanismus anzutreiben, der verwendet werden kann, um die Motorleistungsausgabe
in einen Vortrieb der Arbeitsmaschine oder in andere Betriebsvorgänge
der Arbeitsmaschine umzuwandeln.
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Arbeitsmaschinen
können verschiedene Retarder bzw. Verzögerungsvorrichtungen
erfordern, um beim Bremsen zu helfen. Wenn sie beispielsweise Abhänge
hinunterfahren, können Arbeitsmaschinen Retarder-(Motorbrems-)
bzw. Verzögerungssysteme verwenden, um kinetische Energie
abzuleiten, um eine sichere Geschwindigkeit beizubehalten. Beispielsweise
können schwere Arbeitsmaschinen das Moment bzw. den Impuls
der Maschine verwenden, wenn sie sich eine Steigung hinunter bewegt,
um den Motor anzutreiben. Der Motor arbeitet dann im Fall eines
Kolbenmotors, wie beispielsweise eines Dieselmotors, als Kompressor,
leitet kinetische Energie ab, und verzögert die Bewegung
der Arbeitsmaschine.
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Arbeitsmaschinen
können in Umgebungen arbeiten, die durch Schmutzpartikel,
Staub, Schlamm, Steinpartikel und andere Substanzen gekennzeichnet
werden, die für den Motorbetrieb schädlich sein
können. Das Wesen eines Gasturbinenmotors gibt vor, dass
er eine große Menge an Luft verbraucht. Beispielsweise
kann ein Gasturbinenmotor bis zu viermal den Luftfluss eines bezüglich
der Leistung vergleichbaren Dieselmotors erfordern. Eine geeignete
Filterstruktur kann vorgesehen sein, um zu verhindern, dass Verunreinigungen
den Motor erreichen und beschädigen. Beispielsweise kann
in einer Arbeitsmaschine, die von einem Gasturbinenmotor angetrieben
wird, der Einlassluftfluss des Motors mit einem oder mehreren Filtern
versehen sein, um sicherzustellen, dass der ziemlich große
Luftfluss der zum Gasturbinenmotor geleitet wird, in vernünftiger
Weise frei von Verunreinigungen ist, die die Motorkomponenten beschädigen
können.
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Wegen
des ziemlich großen Luftflusses, der vom Gasturbinenmotor
angefordert wird, und weil der Motor in staubigen schmutzigen Bedingungen
arbeiten kann, können Luftfilter für Gasturbinenmotoren eine
häufig Reinigung oder einen häufigen Ersatz erfordern.
Eine häufige Reinigung oder ein häufiger Ersatz
kann häufige Abschaltungszeitperioden für den Gasturbinenmotor
und für die Arbeitsmaschine erfordern.
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Es
wäre nützlich, ein System, eine Struktur und ein
Verfahren vorzusehen, wodurch Luftfilter für einen Gasturbinenmotor
effizient und effektiv gereinigt werden können. Zusätzlich
wäre es nützlich, wenn eine Reinigung von Luftfiltern
für einen Gasturbinenmotor mit nur begrenzter Beeinträchtigung
der Raumeinschränkungen vorgesehen werden könnte. Darüber
hinaus wäre es insbesondere hilfreich, wenn die Reinigung
von Luftfiltern effektiv als Nebenprodukt eines weiteren Arbeitsmaschinenbetriebsvorgangs
erreicht werden könnte, wie beispielsweise der Verzögerung
der Arbeitsmaschine, ohne dass eine Abschaltungszeit der Arbeitsmaschine
auftritt.
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Ein
Verfahren zur Reinigung eines Luftfilters für einen Gasturbinenmotor,
wird im
US-Patent 5,401,285 (dem
'285-Patent) beschrieben, welches an Gillingham u. a. am 28. März
1995 ausgegeben wurde. Das '285-Patent beschreibt ein Luftfilter system,
welches in dem von einem Gasturbinenmotor angetriebenen M1-Panzer
verwendet werden kann. Das '285-Patent sieht eine Impulsstrahlanordnung vor,
um Luft zurück durch den Filter zu leiten, um ihn periodisch
zwischen Zeitpunkten des Ersetzens des Filters zu regenerieren.
Ein Drucklufttank ist als eine Versorgung für Druckluft
für die Impulsstrahle vorgesehen. Der Drucklufttank wird
mit Druckluft durch eine Überleitung bzw. Ableitung von
der Turbine beliefert.
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Obwohl
das im '285-Patent beschriebene Verfahren die Notwendigkeit einer
häufigen Reinigung von Luftfiltern für einen Gasturbinenmotor
erkennen kann, setzt das '285-Patent ein getrenntes System ein,
um dies zu tun. Anstatt einen existierenden Betriebsvorgang zu verwenden,
um direkt eine Reinigung des Filters zu erleichtern, erfordert das '285-Patent
ein System von Drucklufttanks und „Impulsstrahlen" genauso
wie den Raum, der für diese Komponente nötig ist.
Darüber hinaus gibt es in dem '285-Patent keine Erkenntnis,
dass eine Filterreinigung in Assoziation mit einer Verzögerungsfunktion erreicht
werden kann.
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Das
offenbarte Verzögerungs- und Filterreinigungsverfahren
ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der oben mit Bezug auf
die existierende Technologie dargelegten Problemen zu überwinden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß einem
Aspekt weist die vorliegende Offenbarung ein Filterreinigungssystem
für einen Gasturbinenmotor auf. Der Gasturbinenmotor weist einen
Kompressorabschnitt und einen Brennerabschnitt auf. Ein Mechanismus
ist betriebsmäßig mit dem Gasturbinenmotor verbunden
und ist konfiguriert, um von dem Gasturbinenmotor in einem ersten Betriebszustand
angetrieben zu werden, und ist konfiguriert, um den Gasturbinenmotor
in einem zweiten Betriebszustand anzutreiben. Ein erster Flusspfad
ist vorgesehen, um Luft zum Kompressorabschnitt zu liefern. Zumindest
ein Luftfilter ist im ersten Flusspfad zum Filtern der zum Kompressorabschnitt
zu liefernden Luft. Ein zweiter Flusspfad ist vorgesehen, um Druckluft
vom Kompressorabschnitt zum Brennerabschnitt während des
ersten Betriebszustandes zu liefern. Ein dritter Flusspfad ist vorgesehen,
um Druckluft vom Kompressor abschnitt zu dem mindestens einen Luftfilter
während des zweiten Betriebszustandes zu liefern.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt weist die vorliegende Offenbarung ein Verfahren
zur Reinigung eines Filters für einen Gasturbinenmotor
auf. In einem ersten Betriebszustand treibt ein Gasturbinenmotor, der
einen Kompressorabschnitt und einen Brennerabschnitt aufweist, einen
Mechanismus an. Luft wird durch mindestens einen Luftfilter geleitet
und zum Kompressorabschnitt geliefert. Während des ersten Betriebszustandes
wird Druckluft vom Kompressorabschnitt zum Brennerabschnitt geliefert.
Während eines zweiten Betriebszustandes wird der Kompressorabschnitt
durch den Mechanismus angetrieben. Während des zweiten
Betriebszustandes wird Druckluft vom Kompressorabschnitt geliefert,
um den mindestens einen Luftfilter zu reinigen.
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Es
sei bemerkt, dass sowohl die vorangegangene allgemeine Beschreibung
als auch die folgende detaillierte Beschreibung nur beispielhaft
und erklärend sind und nicht die Ansprüche einschränken.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine stark diagrammartige und schematische Veranschaulichung eines
Ausführungsbeispiels einer Arbeitsmaschine, die durch einen
Gasturbinenmotor angetrieben wird und die ein Filtersystem hat;
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2 ist
eine Abbildung eines Ausführungsbeispiels eines Gasturbinenmotors
und eines Filtersystems, die in einem Betriebszustand zur Reinigung eines
ersten Filters gezeigt sind; und
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3 ist
ein Diagramm, ähnlich der 2, welches
ein Ausführungsbeispiel eines Gasturbinenmotors und Filtersystems
in einem Betriebszustand zur Reinigung eines zweiten Filters zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
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1 veranschaulicht
diagrammartig eine beispielhafte Arbeitsmaschine 10. Die
Arbeitsmaschine 10 weist ein Chassis bzw. Fahrgestell auf
(im Allgemeinen durch die rechteckige Umrandung gezeigt), und kann
beispielsweise ein Raupentraktor, ein Raupenlader, ein Hydraulikbagger,
ein Minen- bzw. Bergbaulastwagen, ein Radlader, ein Geländelieferfahrzeug,
ein Straßenlastwagen oder eine andere dem Fachmann bekannte
Arbeitsmaschine sein. Die spezielle Bauart der vorgesehenen Arbeitsmaschine
ist im Allgemeinen identisch mit dem offenbarten System. Der Fachmann
wird leicht das offenbarte System und das Verfahren auf verschiedene
Bauarten von Arbeitsmaschinen anwenden können, sobald er
die hier offenbarten Ausführungsbeispiele durchgesehen
hat. Die Arbeitsmaschine 10 kann einen Gasturbinenmotor 12 als
seinen Primärantrieb aufweisen. Der Gasturbinenmotor 12 kann
einen Kompressorabschnitt 14 aufweisen, der konfiguriert
ist, um eine relativ große Menge an Einlassluft während des
Betriebs anzuziehen, und der konfiguriert ist, um die hereingezogenen
Luft zu komprimieren. Der Gasturbinenmotor 12 kann auch
einen Brennerabschnitt 16 und einen Turbinenabschnitt 18 aufweisen.
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Die
Arbeitsmaschine 10 kann ein Luftflusssystem aufweisen,
welches im Allgemeinen bei 20 gezeigt ist. Das Luftflusssystem 20 kann
verschiedene Leitungen und Ventile aufweisen, deren Anordnung und
Zweck im Folgenden erklärt werden wird. Das Luftflusssystem 20 kann
auch einen oder mehrere Luftfilter 22, 24 aufweisen,
die konfiguriert sind, um im Wesentlichen die Menge an Staub, Schmutzpartikeln,
Steinen und verschiedenen anderen Verunreinigungen zu verringern,
die in den Gasturbinenmotor 12 gezogen werden. Es wird
verständlich sein, dass die Arbeitsmaschine nur einen einzigen
Luftfilter aufweisen kann, oder dass sie eine Vielzahl von Luftfiltern
aufweisen kann. Um das offenbarte System und Verfahren mit vernünftiger
Einfachheit zu veranschaulichen, sind zwei Filter in den 1–3 gezeigt.
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Der
Gasturbinenmotor 12 kann einen Rekuperator bzw. eine Wiedergewinnungsvorrichtung 26 aufweisen,
die konfiguriert ist, um komprimierte Luft aufzuheizen, die vom
Kompressorabschnitt 14 aufgenommen wurde. Der Rekuperator 26 kann
Wärme vom Abgas aus dem Turbinenabschnitt 18 ableiten, wenn
das Abgas durch den Rekuperator 26 auf seinem Weg in die
Atmosphäre läuft. Der Brennerabschnitt 16 kann
konfiguriert sein, um aufgeheizte komprimierte Luft vom Rekuperator 26 zu
empfangen. Der Brennerabschnitt 16 kann mit Brennstoff beispielsweise
von einer Brennstoffeinspritzvorrichtung beliefert werden, die schematisch
bei 28 gezeigt ist. Die Zündung und Verbrennung
der aufgeheizten komprimierten Luft und des Brennstoffes erzeugt
ein Abgas mit hoher Energie. Der Turbinenabschnitt 18 des
Gasturbinenmotors 12 ist konfiguriert, um Energie aus dem
Abgas in mechanische Energie umzuwandeln, wenn das Abgas durch den
Turbinenabschnitt 18 läuft. Der Turbinenabschnitt 18 ist
betriebsmäßig mit einer Leistungswelle bzw. Antriebswelle 30 gekoppelt,
die konfiguriert ist, um vom Turbinenabschnitt 18 gedreht
zu werden.
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Die
Arbeitsmaschine 10 kann weiter einen Mechanismus 32 aufweisen,
der betriebsmäßig mit der Leistungswelle 30 gekoppelt
ist. Eine Antriebsverbindung, wie beispielsweise eine Welle 36,
zwischen dem Kompressorabschnitt 14 und dem Mechanismus 32 kann
beispielsweise die Leistungswelle 30 mit dem Mechanismus 32 koppeln.
Der Mechanismus 32 ist schematisch in den 1–3 gezeigt,
da der spezielle Mechanismus, der vom Gasturbinenmotor 12 anzutreiben
ist, mit der Art der Arbeitsmaschine und mit der Art des Antriebssystems variieren
kann, welches bei einer gegebenen Art von Arbeitsmaschine eingesetzt
wird. Der Mechanismus 32 kann ein mechanischer, hydraulischer,
elektrischer oder irgendeinen anderer Mechanismus sein, der nützlich
ist, um die Ausgabe des Gasturbinenmotors 12 in Vortrieb
für eine Maschine umzuwandeln.
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Der
Mechanismus 32 kann beispielsweise der untere Antriebsstrang
einer Arbeitsmaschine sein, einschließlich Getrieben, die
mechanisch mit (nicht gezeigten) Rädern und/oder mit (nicht
gezeigten) mit dem Boden in Eingriff stehenden Raupen gekoppelt
ist. Der Mechanismus 32 kann alternativ ein Generator sein,
der konfiguriert ist, um mechanische Energie, die vom Gasturbinenmotor 12 entwickelt wird,
in elektrische Energie zur Anwendung als eine Leistungsquelle umzuwandeln,
beispielsweise zum Antrieb von einem oder mehreren Elektromotoren, wie beispielsweise
den in 1 gezeigten Elektromotor 34, die konfiguriert
sind um die Arbeitsmaschine 10 anzutreiben. Der Mechanismus 32 kann
konfiguriert sein, um Leistung zurückzuliefern, und um den
Gasturbinenmotor 12 anzutreiben, um die Arbeitsmaschine 10 zu
verlangsamen, wenn die Arbeitsmaschine 10 beispielsweise
eine Gefälle herunter fährt.
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Die
verschiedenen Leitungen und Ventile des Luftsystems 20 sind
in den 1–3 veranschaulicht.
Das veranschaulichte Ventil ist ausgelegt, um den Fluss von Luft
zwischen den Filtern 22, 24 und dem Kompressorabschnitt 14 in
entgegengesetzter Richtung zu gestatten. Es wird klar sein, dass die
vereinfachte Anordnung von Leitungen und Ventilen, die in den 1–3 gezeigt
ist, nur zu Veranschaulichungszwecken ist. Es werden dem Fachmann,
sobald das offenbarte Ausführungsbeispiel dargelegt worden
ist, andere geeignete Mittel offensichtlich werden, um den Fluss
von Luft in entgegengesetzter Richtung in der Art und Weise zu gestatten, die
kurz erklärt werden soll.
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Eine
Leitung 38 kann den Fluss von Luft zwischen dem Luftfilter 22 und
dem Kompressorabschnitt 14 ermöglichen, während
eine Leitung 40 sich zwischen dem Luftfilter 24 und
der geeigneten Verbindung zur Leitung 38 erstrecken kann,
um den Fluss von Luft vom Luftfilter 24 zum Kompressorabschnitt 14 zu
ermöglichen. Das Ventil 42 kann in der Leitung 38 zwischen
dem Luftfilter 22 und der Stelle positioniert sein, wo
die Leitung 40 eine Verbindung mit der Leitung 38 hat.
Das Ventil 44 kann in der Leitung 40 positioniert
werden. Die Ventile 42 und 44 können
selektiv gesteuert werden, um den Fluss von Luft von einem jeweiligen
Luftfilter 22, 24 in einer ersten Position des
Ventils zu gestatten, oder um den Fluss von Luft aus einem jeweiligen
Luftfilter 22, 24 in einer zweiten Position des
Ventils zu verhindern.
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Eine
Leitung 46 kann den Fluss von komprimierter Luft vom Kompressorabschnitt 14 in
den Rekuperator 26 ermöglichen. Das Ventil 48 kann
in der Leitung 46 montiert sein. Die Leitung 50 kann
sich zwischen dem Ventil 48 und dem Luftfilter 22 erstrecken
und einen Fluss von Luft aus dem Kompressorabschnitt 14 in
den Luftfilter 22 ermöglichen. Eine Leitung 52 kann
sich von der Leitung 50 zum Luftfilter 24 erstrecken
und einen Fluss von komprimierter Luft aus dem Kompressorabschnitt 14 in
den Luftfilter 24 ermöglichen. Das Ventil 54 kann
in der Leitung 50 an einer Stelle zwischen dem Ventil 48 und
dem Luftfilter 22 gelegen sein. Die Leitung 52 kann
mit der Leitung 50 an einer Stelle zwischen dem Ventil 54 und
dem Ventil 48 verbunden sein. Das Ventil 56 kann
in der Leitung 52 gelegen sein.
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Das
Ventil 48 kann selektiv gesteuert werden, um den Fluss
von komprimierter Luft entlang der Leitung 46 zum Rekuperator 26 zu
gestatten, während es einen Fluss von komprimierter Luft
in die Leitung 50 oder die Leitung 52 verhindert.
Das Ventil 48 kann auch selektiv gesteuert werden, um den
Fluss von komprimierter Luft in die Leitung 50 zu gestatten, während
der Fluss von komprimierter Luft in den Rekuperator 26 verhindert
wird. Die Ventile 54 und 56 können selektiv
gesteuert werden, um den Fluss von komprimierter Luft vom Kompressorabschnitt 14 zu einem
jeweiligen Luftfilter 22, 24 in einer ersten Position
des Ventils zu gestatten, oder um den Fluss von komprimierter Luft
aus dem Kompressorabschnitt 14 zu einem jeweiligen Luftfilter 22, 24 in
einer zweiten Position des Ventils zu verhindern.
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Das
Luftflusssystem 20 kann derart charakterisiert werden,
dass es unterschiedliche Flusspfade verkörpert. Beispielsweise
können die Leitungen 38 und 40, die von
den Luftfiltern 22, 24 zum Kompressorabschnitt 14 führen,
als ein erster Flusspfad 58 gekennzeichnet sein, um gefilterte
Luft zum Kompressorabschnitt 14 zu liefern. Die Leitung 46 kann als
ein zweiter Flusspfad 60 gekennzeichnet sein, um komprimierte
Luft vom Kompressorabschnitt 14 zum Brennerabschnitt 16 zu
liefern. Die 1–3 veranschaulichen
schematisch die Verbindung der Leitung 46 mit dem Rekuperator 26 und
die Flussleitung im Rekuparator 26, die schließlich
zum Brennerabschnitt 16 führt. Die Leitung 50,
die vom Ventil 48 zum Luftfilter 22 führt
zusammen mit der Leitung 52, und dem Teil der Leitung 46 zwischen
dem Kompressorabschnitt 14 und dem Ventil 48 können
als ein dritter Flusspfad 62 gekennzeichnet sein.
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Es
wird offensichtlich sein, dass der zweite Flusspfad 60 zumindest
teilweise sich zusammen mit dem dritten Flusspfad 62 erstreckt.
Es wird auch offensichtlich sein, dass der erste Flusspfad 58 zwei Zweige
aufweist, wobei einer davon in dem beispielhaften Ausführungsbeispiel
die Leitung 40 ist, die vom Luftfilter 24 her
führt, und wobei die andere davon der Teil der Leitung 38 ist,
die vom Luftfilter 22 bis zu der Stelle führt,
wo die Leitung 40 eine Verbindung mit der Leitung 38 herstellt.
Weiterhin wird offensichtlich sein, dass der dritte Flusspfad 62 zwei
Zweige aufweist, wobei einer davon im beispielhaften Ausführungsbeispiel
die Leitung 52 ist, die zum Luftfilter 24 führt,
und wobei der andere davon der Teil der Leitung 50 ist,
der von der Stelle führt, wo die Leitung 52 eine
Verbindung mit der Leitung 50 herstellt, und zwar bis zum
Luftfilter 22.
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Industrielle Anwendbarkeit
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In
der beispielhaften Arbeitsmaschine 10, die schematisch
in 1 abgebildet ist, liefert der Gasturbinenmotor 12 mechanische
Leitung für die Arbeitsmaschine 10. Der Kompressorabschnitt 14 zieht eine
relativ große Menge an Einlassluft herein und komprimiert
diese, die durch einen oder mehrere Luftfilter 22, 24 gefiltert
werden kann, um im Wesentlichen zu verhindern, dass Staub, Schmutzpartikel, Steine
und andere Verunreinigungen in den Kompressorabschnitt 14 gezogen
werden. Sobald sie im Kompressorabschnitt 14 komprimiert
wurde, tritt die komprimierte Luft in den Rekuperator 26 ein,
wo die komprimierte Luft durch heiße Gase aufgeheizt werden
kann, die aus dem Turbinenabschnitt 18 ausgestoßen
werden. Folgend auf die Aufheizung, kann die komprimierte Luft in
den Brennerabschnitt 16 gespeist werden, der Brennstoff
von der Brennstoffeinspritzvorrichtung 28 aufnehmen kann.
Der Brennerabschnitt 16 zündet die komprimierte
Luft und den Brennstoff, wodurch ein aufgeheiztes Abgas mit hoher
Energie erzeugt wird.
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Das
aufgeheizte Gas kann durch den Turbinenabschnitt 18 geleitet
werden, der die Energie in dem aufgeheizten Abgas in mechanische
Energie umwandelt, wenn die aufgeheizten Abgase durch den Turbinenabschnitt 18 laufen.
Sobald es durch den Turbinenabschnitt 18 läuft,
kann das Abgas in den Rekuperator 26 gespeist werden, um
komprimierte Luft aufzuheizen, die in den Rekuperator 26 vom
Kompressor 14 eintritt. Die Abgase können danach
in die Atmosphäre ausgestoßen werden.
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Der
Turbinenabschnitt 18 kann betriebsmäßig
mit der Leistungswelle 30 gekoppelt sein, beispielsweise über
eine direkte Verbindung, sodass, wenn der Turbinenabschnitt 18 sich
ansprechend auf den Fluss von aufgeheiztem Abgas dreht, die Leistungswelle 30 auch
gedreht wird.
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Die
Leistungswelle 30 ist betriebsmäßig mit dem
Kompressorabschnitt 14 gekoppelt, sodass der Kompressorabschnitt 14 weiter
Luft komprimieren kann, die beispielsweise durch den Luftfilter 22 und/oder
den Luftfilter 24 hereingezogenen wurde. Zusätzlich
dazu, dass sie betriebsmäßig mit dem Kompressorabschnitt 14 gekoppelt
ist, kann die Leistungswelle 30 betriebsmäßig
mit dem Mechanismus 32 beispielsweise durch eine Welle 36 gekoppelt sein.
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Der
Mechanismus 32 wandelt die Energieausgabe des Gasturbinenmotors 12 in
Vortrieb für die Arbeitsmaschine 10 um. In dem
Ausführungsbeispiel der 1 kann beispielsweise
der Mechanismus 32 ein Generator sein, der mechanische
Energie, die vom Gasturbinenmotor 12 entwickelt wird, in
elektrische Energie zur Anwendung als eine Leistungsquelle umwandelt,
um beispielsweise einen oder mehrere Elektromotoren 34 anzutreiben,
die konfiguriert sind, um die Arbeitsmaschine 10 beispielsweise über
mit dem Boden in Eingriff stehende Glieder anzutreiben, wie beispielsweise
Räder und/oder ein Paar von mit dem Boden in Eingriff stehenden
Raupen. Der Betriebszustand, in dem der Kompressorabschnitt 14 komprimierte
Luft zum Brennerabschnitt 16 liefert, und in dem der Gasturbinenmotor 12 den
Mechanismus 32 antreibt, kann einfach als ein erster Betriebszustand
bezeichnet werden.
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Die
Arbeitsmaschine 10 kann mit einem Verzögerungssystem
versehen sein, um ein Bremssystem zu unterstützen. Während
einer einen Hügel hinunter gerichteten Bewegung der Arbeitsmaschine wird
beispielsweise Energie von der Arbeitsmaschine zurück durch
den Mechanismus 32 geleitet, um den Gasturbinenmotor anzutreiben.
Mit Bezug auf 1 kann bzw. können
der eine Elektromotor oder die Vielzahl von Elektromotoren 34,
beispielsweise während einer Bewegung der Arbeitsmaschine
den Hügel hinunter, konfiguriert sein, um als Generator
zu wir ken, der elektrischen Strom zum Generator 32 liefert,
welcher wiederum konfiguriert sein kann, um als Motor zu wirken.
Somit kann der Generator 32 in einen „Motorbetriebszustand"
umgewandelt bzw. umgeschaltet werden, indem er den Kompressorabschnitt 14 des
Gasturbinenmotors 12 antreiben kann. Dieser Betriebszustand,
wo der Gasturbinenmotor durch den Mechanismus 32 angetrieben
wird, kann einfach als ein zweiter Betriebszustand bezeichnet werden.
Während dieses zweiten Betriebszustandes kann die Brennstoffeinspritzvorrichtung 28 im
Wesentlichen davon abgehalten werden, Brennstoff in den Brenner 16 zu
liefern. In dieser Weise wird der Kompressorabschnitt 14 des
Gasturbinenmotors 12 durch den Mechanismus 32 angetrieben,
anstatt durch den Turbinenabschnitt 18 und den Brennerabschnitt 16 angetrieben
zu werden.
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Der
zweite Betriebszustand ist in den 2 und 3 veranschaulicht.
Während dieses zweiten Betriebszustandes wird die Arbeitsmaschinenbewegung
verzögert, da die Energie der Arbeitsmaschinenbewegung
durch den Antrieb des Kompressorabschnittes 14 und des
damit verbundenen Turbinenabschnittes 18 dissipiert bzw.
abgeleitet wird. Zu dieser Zeit kann das Ventil 48 positioniert
sein, um den Fluss von komprimierter Luft entlang des Flusspfades 60 zum
Brennerabschnitt 16 zu verhindern und komprimierte Luft,
die aus dem Kompressorabschnitt 14 austritt, entlang eines
Flusspfades 62 zu leiten. Zum gleichen Zeitpunkt ist eines
der Ventile 54 und 56 offen, um den Fluss von
komprimierter Luft zu gestatten, während das andere der
Ventile 54 und 56 geschlossen ist, um den Fluss
von komprimierter Luft zu verhindern. Auch ist gleichzeitig eines
der Ventile 42 und 44 offen, um den Fluss von
gefilterter Luft zum Kompressorabschnitt 14 entlang des
Flusspfades 58 zu gestatten, während das andere
der Ventile 42 und 44 geschlossen ist, um den
Fluss von gefilterter Luft in den Kompressorabschnitt 14 zu
verhindern.
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Gefilterte
Luft kann zum Kompressorabschnitt 14 geliefert werden und
komprimierte Luft kann zu mindestens einem der Filter geliefert
werden, um den Filter während des zweiten Verzögerungsbetriebszustandes
zu reinigen. Um sowohl einen Fluss von gefilterter Luft in den Kompressorabschnitt 14 als
auch den Fluss von komprimierter Luft zu mindestens einem der Luftfilter 22, 24 zu
gestatten, können die Ventile 42, 44, 54 und 56 im
Betrieb koordiniert werden. 2 ist ein
Ausfüh rungsbeispiel, welches die Situation veranschaulicht,
wo der Luftfilter 24 während des Verzögerungsbetriebszustandes
gereinigt wird, während gefilterte Luft zum Kompressorabschnitt 14 durch
den Luftfilter 22 geliefert wird. In dieser Situation ist
das Ventil 56 in einer offenen Position, während
das Ventil 54 geschlossen ist. In ähnlicher Weise
ist das Ventil 42 in einer offenen Position, während
das Ventil 44 geschlossen ist. 3 ist ein
Ausführungsbeispiel, welches die Situation veranschaulicht,
wo der Luftfilter 22 während des zweiten Verzögerungsbetriebszustandes
gereinigt wird, während gefilterte Luft zum Kompressorabschnitt 14 durch
den Luftfilter 24 geliefert wird. In dieser Situation ist
das Ventil 54 in einer offenen Position, während
das Ventil 56 geschlossen ist. In ähnlicher Weise
ist das Ventil 44 in einer offenen Position, während
das Ventil 42 geschlossen ist.
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Es
ist leicht zu sehen, dass die offenbarten Ausführungsbeispiele
die häufigere Reinigung von Luftfiltern vorsehen, die bei
Anwendung eines Gasturbinenmotors nötig sein kann, insbesondere
während des Betriebs in einer Umgebung, die große Mengen
an Staub, Schmutz und anderen Verunreinigungen erzeugt, die für
den Motor schädlich sein können. Anstelle eines
vollständig getrennten Systems zur Reinigung der Filter,
wie beispielsweise der Filter 22, 24, wird Vorteil
aus einem Motor und einer Arbeitsmaschinenverzögerungsfunktion
gezogen. Wenn der Motor nicht verwendet wird, um den Mechanismus 32 anzutreiben
und Leistung für die Arbeitsmaschine zu liefern, kann es
der Arbeitsmaschine gestattet sein, Energie durch den Antriebsmechanismus 32 abzuleiten.
Wo der Mechanismus 32 ein Generator ist, kann „der
Antrieb des Generators als Motor" den Kompressorabschnitt 14 des
Gasturbinenmotors 12 antreiben und gleichzeitig einen oder mehrere
der Luftfilter 22, 24 mit der komprimierten Luft
reinigen, die aus dem Kompressorabschnitt 14 ausgestoßen
wird.
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Zu
Veranschaulichungszwecken ist eine spezielle Anordnung von Leitungen
und Ventilen gezeigt und beschrieben worden, um schematisch das offenbarte
System und das Verfahren abzubilden. Jedoch wird dem Fachmann offensichtlich
sein, dass verschiedene Anordnungen von Leitungen und Ventilen eingesetzt
werden können, um Flusspfade zum Liefern gefilterter Luft
in den Kompressorabschnitt zu erzeugen, um komprimierte Luft zum
Brennerabschnitt zu liefern und um kompri mierte Luft zur Reinigung
der Luftfilter zu liefern. Die Offenbarung ist nicht auf die speziellen
diagrammartig veranschaulichten und hier beschriebenen Ausführungsbeispiele
eingeschränkt.
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Es
wird dem Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen
und Variationen an dem offenbarten Turbinenverzögerungs-
und Filterreinigungsverfahren- und -System vorgenommen werden können.
Während das System in erster Linie in Verbindung mit der
Verzögerung der Bewegung einer Arbeitsmaschine offenbart
worden ist, wird beispielsweise offensichtlich sein, dass das Verfahren und
das System in einem stationären System eingesetzt werden
könnten, wobei ein Gasturbinenmotor einen Generator antreibt,
der wiederum elektrische Leistung liefert. In einer solchen Situation
könnte eine geeignete Schaltung von einem Fachmann vorgesehen
werden, um periodisch den Generator anzutreiben, um den Kompressorabschnitt
anzutreiben und eine Filterreinigung zu ermöglichen. Andere
Ausführungsbeispiele werden dem Fachmann aus einer Betrachtung
der Beschreibung und einer praktischen Ausführung des offenbarten
Verfahrens und Systems offensichtlich werden. Es ist beabsichtigt,
dass die Beschreibung und die Beispiele nur als beispielhaft angesehen
werden, während ein wahrer Umfang durch die folgenden Ansprüche
und ihre äquivalenten Ausführungen gezeigt wird.
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Zusammenfassung
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Verzögerungs- und
Filterreinigungsverfahren und System
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Ein
Filterreinigungssystem wird für einen Gasturbinenmotor
vorgesehen, der einen Kompressorabschnitt und einen Brennerabschnitt
aufweist. Ein Mechanismus ist betriebsmäßig mit
dem Gasturbinenmotor verbunden und ist konfiguriert, um von dem
Gasturbinenmotor in einem ersten Betriebszustand angetrieben zu
werden, und ist konfiguriert, um den Gasturbinenmotor in einem zweiten
Betriebszustand anzutreiben. Ein erster Flusspfad ist zum Liefern
von komprimierter Luft in den Kompressorabschnitt vorgesehen. Mindestens
ein Luftfilter ist konfiguriert, um Luft zu filtern, die in den
ersten Flusspfad eintritt. Ein zweiter Flusspfad ist zum Liefern
von komprimierter Luft vom Kompressorabschnitt zum Brennerabschnitt
im ersten Betriebszustand vorgesehen. Ein dritter Flusspfad ist
zum Liefern von komprimierter Luft vom Kompressorabschnitt zu dem mindestens
einen Luftfilter während des zweiten Betriebszustandes
vorgesehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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