DE1204023B - Von einer Gasturbine mit Brennkammer angetriebener Luftverdichter - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Amneldetag:
Auslegetag:

F02c

Deutsche KL: 46 f-8/01

1204023 '
G 339721 a/46 f 13.Juni 1957 28. Oktober 1965

Die Erfindung betrifft einen von einer Gasturbine mit Brennkammer angetriebenen Luftverdichter, dessen Fördermenge zum Teil oder vollständig einer anlagenfremden Verbrauchsstelle zugeführt wird, und der eine Zuleitung für Zusatzdruckluft aus einer anlagenfremden Quelle von derartiger Menge aufweist, wie sie zum Betriebe der Verdichterantriebsturbine erforderlich ist.

Bei bekannten Anlagen dieser Art besteht die Möglichkeit, durch entsprechende willkürliche Einstellung verschiedener, in den Rohrleitungen der Anlage vorgesehener Ventile der Brennkammer verdichtete Luft aus einer anlagenfremden Druckluftquelle zuzuführen, und zwar derart, daß die Brennkammer vollständig durch diese Zusatzluft versorgt wird, während die gesamte von dem Verdichter geförderte Luft einer anderen Verbrauchsstelle zuströmt.

Demgegenüber zeichnet sich die Erfindung durch ein in der Zusatzluftzuleitung angeordnetes Ventil aus, das durch einen in der Turbineneintrittsleitung angeordneten Thermostaten beim Überschreiten einer bestimmten Gaseintrittstemperatur geöffnet wird, und durch ein in der vom Verdichter zur Brennkammer führenden Druckluftleitung zwischen den Abzweigstellen zur Entnahmeleitung und von der Zusatzluftzuleitung angeordnetes, von der Zusatzluft auf Schließen beaufschlagtes Rückschlagventil. Bei einer so ausgestalteten Verdichteranlage paßt sich nun die in Form von Druckluft zur Verfügung gestellte Hilfskraft den jeweils vorliegenden schwankenden Anforderungen selbsttätig an. Die Anlage arbeitet also unter Berücksichtigung sich ändernder Betriebsbedingungen automatisch. Dies ist wesentlich der Anordnung des Rückschlagventils zu verdanken, das sich selbsttätig schließt, wenn der Luftbedarf der Hilfsgeräte sehr groß wird. Der in der Turbineneintrittsleitung angeordnete Thermostat spricht dabei auf die in ihr herrschende Temperatur an und sorgt dafür, daß der Zusatzluftzuleitung die jeweils benötigte Luftmenge entnommen wird.

Die Anlage ist zweckmäßig mit einem Notventil ausgestattet, das dazu dient, ein Öffnen des Zusatzluftventils zu verhindern. Dieses Notventil kann von Hand oder auch mittels einer Einrichtung steuerbar sein, die das Ventil schließt oder in Schließlage hält, wenn die Turbinendrehzahl einen vorbestimmten Wert überschreitet.

Es kann ferner ein Absperrglied vorgesehen sein, das das Zusatzluftventil schließt, wenn der Druck der Zusatzluft den Verdichterenddruck nicht erreicht.

Von einer Gasturbine mit Brennkammer angetriebener Luftverdichter

Anmelder:

The Garrett Corporation, Los Angeles, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. K. Lengner, Patentanwalt, Hamburg 26, Jordanstr. 7

Als Erfinder benannt:

Dan Brown Lemay, Palos Verdes Estates, Calif.; Wilton Everts Parker, Encino, Calif.; Carlton Hutton Paul, Phoenix, Ariz.; Alexander Silver, Tarzana, Calif.; Paul Gustav Stein, Phoenix, Ariz.; Homer Jesse Wood, Sherman Oaks, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. ν. Amerika vom 15. Juni 1956 (591591) - -

Ein Ausführungsbeispiel des Luftverdichters nach der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert.

F i g. 1 zeigt einen Gasturbinenverdichter im Längsschnitt;

F i g. 2 zeigt einen Teil der Anordnung nach F i g. 1 in größerem Maßstab;

F i g. 3 ist ein Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2;

F i g. 4 zeigt schematisch die Gesamtanordnung der Anlage und veranschaulicht verschiedene Regel- und Zubehöreinrichtungen;

F i g. 5 veranschaulicht in größerem Maßstab sowie teilweise im Schnitt die Steuervorrichtung für ein in der Zusatzluftzuleitung des Verdichters vorgesehenes Regelventil.

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Wie F i g. 4 zeigt, besteht die Anlage aus einer Gasturbine 10, die über eine Welle 13 einen Verdichter 11 antreibt und einen Rotor 12 aufweist, der von heißen Gasen angetrieben wird, die aus einer Brennkammer 14 stammen und einem Auslaßkanal 5 15 zuströmen. Der Verdichter 11 hat ein Schaufelrad 16, das Luft durch einen Einlaß 35 ansaugt, sie verdichtet und einem Auslaß 17 zuführt. Der Auslaß 17 steht über eine öffnung 18 mit dem Turbineneinlaß 19 in Verbindung; ein Teil der vom Verdichter ge- ίο förderten Luft wird also dazu verwendet, den der Brennkammer 14 zugeführten Brennstoff zu" verbrennen. Eine Einrichtung 20, mit deren Hilfe der Eingangsquerschnitt der Turbine regelbar ist, besteht aus einem Ring einstellbarer und damit hinsichtlich ihres Durchgangsquerschnitts veränderlicher Düsenschaufeln 20 a, der zwischen einem mit der Brennkammer verbundenen Einlaßkanal 21 und dem Turbinenrotor 12 liegt. Durch Veränderung des Eingangsquerschnitts ist es möglich, die Gaszufuhr zum _ao Turbinenrotor und damit die Betriebsweise vcfn Turbine und Verdichter zu regeln.

Die verdichtete Luft wird vom Verdichter zu einer Verbrauchsstelle durch eine Leitung 22 geführt, die vom Verdichterauslaß 17 abzweigt und ein Lastregelventil 23 aufweist, das mittels einer Regeleinrichtung 24 steuerbar ist.

Bei Betrieb von Verdichtern der hier in Rede stehenden Art besteht die Gefahr, daß ein sogenanntes »Pumpen« auftritt, d. h. Stauungen entstehen, die die Anlage beschädigen können. Derartige schädliche Betriebsbedingungen treten auf, wenn der Bedarf an verdichteter Luft plötzlich nachläßt oder gar vollständig unterbrochen wird, wie dies beispielsweise der Fall ist, wenn das Ventil 23 in der Förderleitung 22 geschlossen wird. Um das Auftreten solcher Rückstauungen zu verhüten oder ganz zu vermeiden, sind zwei Regelvorrichtungen vorgesehen; die eine ist eine Steuervorrichtung 25 für die Turbinendrüsen 20, und die andere ist eine Steuervorrichtung 26, mit deren Hilfe ein Ausblasventil regelbar ist, das den Austritt verdichteter Luft durch eine von der Förderleitung 22 abzweigende Ausblasleitung 27 regelt. Die Arbeitsweise der beiden Steuervorrichtungen 25 und 26 ist mittels einer Einrichtung 28 regelbar, die in Abhängigkeit von den Strömungsverhältnissen im Verdichter arbeitet.

Normalerweise entspricht der vom Verdichter zu deckende Luftbedarf etwa seiner Gesamtlieferleistung. Andererseits kann es aber notwendig werden, daß die Turbine noch zusätzlich Leistung aufbringt. In solchen Fällen kann die zum Betrieb der Turbine benötigte Luft einer zusätzlichen Quelle entnommen werden, z. B. den Hauptantriebsmaschinen eines Flugzeugs oder irgend einer anderen Maschine, mit der der Verdichter zusammenarbeitet. Diese zusätzliche Luft wird dem Brennkammereinlaß 19 durch eine Leitung 29 zugeführt.

Die Zufuhr dieser Zusatzluft wird mittels eines von einer Steuervorrichtung 30 betätigten Zusatzluftventil geregelt. Diese Vorrichtung arbeitet in Abhängigkeit von einem Thermostaten 31, der mit einem Fühlglied in den Einlaß 21 der Turbine hineinragt.

Ein zwischen dem Zusatzeinlaß 19 der Brennkammer und dem Auslaß 17 des Verdichters vorgesehenes Absperrventil 32 verhindert den Übertritt von Zusatzluft aus dem Einlaß 19 in den Verdichterauslaß 17 und damit in die Förderleitung 22.

Bei der Ausführungsform der Anlage nach F i g. 1 findet ein einstufiger Verdichter 11 Verwendung, bei dem das Arbeitsmittel Luft derart durch die Verdichterkanäle hindurchströmt, daß die Strömung sowohl radiale als auch axiale Richtungskomponenten aufweist. Das Schaufelrad 16 des Verdichters sitzt auf der Welle 13, die in Lagern 33 und 34 drehbar ist. Ortsfeste Führungsschaufel 35 stehen mit dem Verdichtereinlaß 36 in Verbindung. Der Einlaß 36 weist eine in die Atmosphäre mündende Ansaugöffnung 36 a auf. Auf der Auslaßseite des Schaufelrads 16 befinden sich Diffusorschaufeln 37 mit radialen und axialen Richtungskomponenten, die zu einem Diffusorauslaß 38 führen, der im wesentlichen ringförmig ausgebildet und entgegen der Richtung der aus den Diffusorschaufeln austretenden Strömung gekrümmt ist. Der Auslaßkanal 38 steht mit dem Verdichterauslaß 17 in Verbindung, der den Diffusorteil des Verdichters umgibt. An dem Verdichterauslaß 17 ist die Förderleitung 22 angeschlossen, durch die die Druckluft zur Verbrauchsstelle geleitet wird. Wie aus F i g. 4 zu erkennen ist, liegt in der Leitung 22 das Lastregelventil 23, dem die Regelvorrichtung 24 zugeordnet ist.

Am Auslaßende der Diffusorschaufeln 37 ist ein Absperrventil 32 vorgesehen, das für gewöhnlich einen Teil der Wandung des Auslaßkanals 38 bildet. Das Absperrventil 32 ist als ringförmige Scheibe ausgebildet, die mit einem äußeren kreisförmigen Sitz

39 (F i g. 1) und einem inneren kreisförmigen Sitz

40 zusammenwirkt und so den Verdichterauslaß 17 und den Brennkammereinlaß 19 voneinander trennt.

Wie insbesondere aus den F i g. 2 und 3 zu erkennen ist, weist das Absperrventil 32 Arme 41 auf, die mit den mittleren Teilen von Stangen 42 durch Zapfen 43 gelenkig verbunden sind. Die Stangen 42 sind mit Bolzen 46, 47 an Hebeln 44, 45 angelenkt, die ihrerseits durch Bolzen 49 und 49 a an Trägern 48 schwenkbar befestigt sind; diese Träger sind mittels Bolzen 50 am Gehäuse des Verdichters fest angeordnet. Jeder Zapfen 43 ist durch eine Zugfeder 51 mit einem Stift 52 verbunden, der an einem der Hebel 45 sitzt; die Feder hat daher das Bestreben, das Absperrventil auf seine ringförmigen Sitze 39 und 40 zu drücken. Übersteigt der Lieferdruck des Verdichters 11 den Druck im Brennkammereinlaß 19, so wird die Kraft der Federn 51 überwunden und das Absperrventil geöffnet, so daß Luft aus dem Verdichter in den Einlaß 19 und um die Brennkammer 14 herumgelangen kann, aus der Gas in den Einlaß 21 der Gasturbine 10 tritt.

Der Rotor 12 der Turbine ruht in Lagern 53, 53 a und ist mit der Welle 13 bzw. dem Schaufelrad 16 des Verdichters durch eine Teleskopwelle 54 verbunden.

Wie F i g. 1 erkennen läßt, umgibt der Brennkammereinlaß 19 das Absperrventil 32 an der Austrittsseite des Verdichterdiffusors. Der Turbinenauslaß erstreckt sich in Achsrichtung der Turbine und wird vom Einlaß 21 der Turbine umgeben. Im Innern des Einlasses 19 liegt die Brennkammer 14, die mit dem Turbineneinlaß 21 in Verbindung steht, so daß das Verbrennungsgas der Turbine 10 zugeleitet wird.

Wie in den F i g. 4 und 5 veranschaulicht, steht der Brennkammereinlaß 19 mit einer Lufteinlaß-

leitung 29 in Verbindung, in der ein Klappventil 179 angeordnet ist; mit Hilfe dieses Ventils wird die Zufuhr von Luft in den Einlaß 19 bzw. in die Einlaßleitung 21 der Turbine 10 geregelt. Die Steuervorrichtung 30 für das Zusatzluftventil 179 ist so ausgebildet, daß das Ventil automatisch schließt, wenn der Druck in Strömungsrichtung vor dem Ventil unter einen bestimmten Wert fällt. Die Vorrichtung 30 ist weiterhin derart ausgebildet, daß sie als Regelvorrichtung wirkt, die bestrebt ist, in Strömungsrichtung hinter dem Ventil einen etwa konstanten Druck aufrechtzuerhalten, um die Turbine 10 mit druckgeregeltem Arbeitsmittel zu versorgen. Außerdem weist die Vorrichtung 30 ein als Notventil wirkendes Solenoidventil 195 (F i g. 5) auf, das bei Überdrehzahl der Gasturbine anspricht und das Ventil 179 schließt, wodurch die Zufuhr des Antriebsmittels zur Turbine 10 unterbrochen und eine zu hohe Drehzahl verhütet wird.

Der Thermostat 31 spricht auf die Gastemperatur in der Einlaßleitung 21 der Turbine 10 an. Mit seiner Hilfe wird die Öffnungsbewegung des Ventils 179 eingeleitet, wenn der Verdichter 11 durch Luftentnahme so belastet wird, daß zusätzliche, der Brennkammer 14 zugeführte Luft, die die Belastung ausgleichen soll, zu einer Temperaturerhöhung im Einlaß der Turbine 10 führt. Steigt also die Temperatur im Turbineneinlaß auf einen bestimmten Wert, so überträgt der Thermostat 31 ein Luftdrucksignal durch ein Rohr 181 zur Steuervorrichtung 30, so daß das Ventil 179 geöffnet und Zusatzluft zugeführt wird. Der Thermostat 31 besteht aus einem für gewöhnlich offenen Ventil, das eine geringe Menge Luft durch eine öffnung 182 in die Außenatmosphäre entweichen läßt. Die Leitung 181 steht über eine Drosselöffnung 183 mit dem Druckregelrohr 58 in Verbindung. Diesem Druckregelrohr wird Luft unter konstantem Druck von einem Druckregler 57 (F i g. 4) bekannter Bauart zugeführt, der seinerseits über eine Leitung 57 a an die Förderleitung 22 angeschlossen ist. Steigt die Temperatur in der Turbineneinlaßleitung 21 auf einen vorher bestimmten Wert, so hat das Thermostatventil 31 das Bestreben, sich zu schließen und damit das Entweichen von Luft zu vermindern. Infolgedessen steigt der Druck in der Leitung 181 an und setzt die Ventilsteuervorrichtung 30 in Betrieb.

Wie F i g. 5 zeigt, ist das Ventil 179 in der Leitung 29 auf einer Welle 184 schwenkbar, die außerdem einen Nocken 185 trägt. Mit diesem Nocken ist ein Ventil 186 steuerbar, das durch eine Feder 187 gegen den Nocken 185 gedruckt wird. Ein Ventilglied 188 ist mit einer Membran 189 verbunden, auf deren einen Seite sich eine Kammer 190 befindet, die über eine öffnung 190 a mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Auf der anderen Seite der Membran liegt eine Kammer 191, in der der gleiche Druck herrscht wie in dem Rohr 181. Auf die Membran 189 wirkt eine Feder 192, die dem in der Kammer 191 herrschenden Druck entgegenwirkt. Das Ventilglied hat ein kugelförmiges Ende, das in dem hohlen, zylindrischen Ende des Ventils 186 sitzt. Mit dem Ventil 186 steht eine Leitung 193 in Verbindung, die über einen Leitungszweig 194 mit dem von einem Solenoid gesteuerten Ventil 195 verbunden ist. Dieses solenoidgesteuerte Ventil besteht aus zwei Kugelventilen 196 und regelt die aus dem Leitungsstrang in ein Rohr 197 übertretende Strömung. Das Rohr 197 mündet in eine Kammer 198, die sich auf der einen Seite einer das Zusatzluftventil 179 steuernden Membran 200 befindet. Ein Gehäuse 199 wird durch die Membran 200 in die Kammern 198 und 230 unterteilt; die Membran 200 ist mit einer Stange 201 fest verbunden, die über ein Gelenkstück 202 an einem Kurbelarm 203 des Nockens 185 angreift. Eine Feder 204 hat das Bestreben, die Membran nach oben zu drücken, und zwar entgegen dem in der Kammer 198 herrschenden Regeldruck, so daß das Zusatzluftventil 179 geschlossen wird. Der Kammer 198 zugeführter Druck drückt also die Membran 200 entgegen der Wirkung der Feder 204 nach unten, so daß das Ventil 179 in die Offenstellung geschwenkt wird. Der zur Betätigung der Membran benötigte Druck wird in der nachstehend beschriebenen Weise einer zusätzlichen Luftquelle entnommen.

Das Solenoidventil 195 wird zunächst als Steuerventil verwendet, so daß das Ansprechen der Steuervorrichtung 30 von Hand gesteuert werden kann. Dies ist notwendig, weil Arbeitsbedingungen entstehen können, bei denen Luft aus der Hauptmaschine nicht verfügbar ist oder für sie zusätzliche Versorgung des Gasturbinenverdichters nicht benötigt wird. In der in Fig. 5 veranschaulichten Lage befindet sich das Solenoidventil 159 nicht unter Strom; infolgedessen werden die Ventilkugeln 196 mittels einer Feder 205 auf ihre Sitze 205 und 206 gedrückt. In dieser Stellung verhindern die Kugeln, daß der in der Leitung 194 herrschende Steuerdruck in das Rohr 197 und die Kammer 198 dringt; damit verhindern sie auch, daß die Membran 200 das Zusatzluftventil 179 öffnet. Wird das Solenoidventil 195 jedoch unter Strom gesetzt, so werden die Kugeln 1% von ihren Sitzen 105 und 206 abgehoben, d. h. nach unten bewegt und mit den unteren Sitzen 208 und 209 in Eingriff gebracht. Damit ist dann eine Verbindung zwischen den Leitungen 194 und 197 hergestellt.

Der Druck in den Rohren 193 und 194 wird mittels einer Leitung 210 zugeführt, die mit der Zusatzluftleitung 29 in Strömungsrichtung vor dem Ventil 179 in Verbindung steht. Die Leitung 210 ist an einen üblichen Druckregler 211 angeschlossen, der die Luft unter geregeltem und reduziertem Druck an eine Leitung 212 abgibt. Diese Reduzierung des Regeldrucks ist notwendig, da die Luft aus der Hauptmaschine unter einem höheren Druck stehen kann als die Luft im Brennkammereinlaß 19, der mit dem Auslaß des Verdichters 11 in Verbindung steht. Die Auslaßseite des Druckreglers 211 ist mittels eines Rohrs 212 an eine Kammer 213 angeschlossen, die sich in einem Ventilgehäuse 214 befindet. Die Kammer 213 steht über eine Drosselöffnung 220 mit der Rohrleitung 193 und ihrer Abzweigung 194 in Verbindung. Die Öffnung 220 hat einen kleineren Durchtrittsquerschnitt als das vom Nocken gesteuerte Ventil 186, 188, so daß durch die Bewegung dieses Ventils der Druck im Rohr 193, in der Zweigleitung 194 und in der Kammer 198 geändert werden kann.

Im Ventilgehäuse befindet sich eine Membran 215, die die Kammer 213 abschließt und ein Absperrglied 216 trägt, das einen Sitz 217 hat. Hinter diesem Sitz mündet ein Rohr 218. Eine schwache Feder 219 hat das Bestreben, das Absperrglied 216 auf seinem Sitz zu halten. Das Rohr 218 steht mit einer Kammer 230 des Gehäuses 199 in Verbindung und führt

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Druck zur Membran 200, die das Zusatzluftventil bindung. Die Druckdifferenz über der Membran 200 179 betätigt. Dieser Druck wirkt demjenigen entge- würde dadurch größer werden. Dies hätte zur Folge, gen, der durch die Leitung 197 der Kammer 198 zu- daß sich die Membran 200 nach unten in Richtung geführt wird. auf die Kammer 230 zu bewegt und das Ventil 179

Das Ventilgehäuse 214 ist noch mit einem zweiten 5 in eine Offenstellung schwenkt; zur gleichen Zeit Absperrglied 221 versehen, in dem eine Öffnung 222 folgt das Ventilglied 186 dem Nocken 185 und bevorgesehen ist. Eine mit dem Absperrglied 221 ver- wirkt einen Rückdruck, so daß das Ventil 179 entbundene Membran 223 trennt zwei Kammern 224 sprechend der Größe des in der Kammer 191 herrund 225 voneinander. Eine Feder 226 hat das Be- sehenden Druckes genau eingestellt wird,
streben, das Absperrglied 221 auf seiner Sitzfläche io Da die Kugeln 196 auf ihrem unteren Sitz 208 und 227 zu halten, während der in der Kammer 225 herr- 209 ruhen, der obere Sitz 205 also geöffnet ist, steht sehende Druck bestrebt ist, das Absperrglied 221 zu die Kammer 230 unter der Membran 200 über das öffnen und den Druck in die Kammer 225 und das Rohr 218, die Öffnung 222, die Leitung 229 und Rohr 218 übertreten zu lassen. Sitzt das Absperr- einen Kanal 205 a mit der Außenluft in Verbindung, glied 221 auf seinem Sitz 227, so kann Luft durch 15 Der Thermostat 31 steuert bei normalem Betrieb die öffnung 222 nach außen gelangen. Ist der auf die die Regelbewegung des Zusatzluftventils 179 so, daß Membran 223 einwirkende Druck jedoch groß genug, die Leistung des Gasturbinenverdichters 11 verstärkt um das Absperrglied 221 von seinem Sitz abzuheben, wird, wenn großer Bedarf an Druckluft besteht,
so legt dieses sich gegen einen Anschlag 222 a, der Das Zusatzluftventil 179 ist dazu bestimmt, als

die öffnung 222 verschließt und auf diese Weise 20 Druckregelventil zu arbeiten, um die Entstehung einen Druckverlust durch die Öffnung verhindert. eines unerwünscht hohen Drucks in der Leitung 29 Der in der Kammer 225 herrschende Druck wird und am Einlaß der Turbine 10 zu verhindern. Die durch eine Leitung 228 zugeführt, die mit der Zusatz- Rohrleitung 228, die mit der Leitung 29 zwischen luftleitung 29 an einer Stelle verbunden ist, die in dem Ventil 179 und dem Brennkammereinlaß 19 in Strömungsrichtung hinter dem Ventil 179, d. h. zwi- 25 Verbindung steht, wirkt als ein unterhalb des Venschen diesem Ventil und dem Brennkammereinlaß tils 179 vorgesehenes Druckzapforgan. Der vom 19 liegt. Druckregler 211 bestimmte Druck entspricht etwa

Eine Leitung 229 verbindet die Kammer 224 mit einem gewünschten Maximaldruck in der Leitung 29. dem Sitz 208 des Solenoidventils 195, wenn dieses Der Druck in der Kammer 213 und daher auch der nicht unter Strom steht; auf diese Weise gelangt der 30 gewünschte, in der Kammer 198 oberhalb der Mem-Druck aus der Leitung 194 durch die Leitung 229, bran 200 erzielbare Maximaldruck entspricht etwa die Kammer 224, die öffnung 222 und die Leitung einem in der Leitung 29 erzielbaren Maximaldruck. 218 in die Kammer 230 unterhalb der Membran 200. Hat der Druck in Strömungsrichtung hinter dem Während auf diese Weise der Druck in der Kammer Ventil 179 das Betreben, die gewünschte Maximal-230 unterhalb der Membran erhöht wird, entweicht 35 grenze zu überschreiten, und zwar infolge der zuder in der Kammer 198 oberhalb der Membran herr- sätzlichen Strömung durch das Ventil, so wird dieser sehende Druck gleichzeitig in die Atmosphäre, und Druck durch die Leitung 228 der Kammer 225 zuzwar durch die Leitung 197, den geöffneten Ventil- geführt. Der Druck in dieser Kammer 225 ist dann sitzt 209 und eine Öffnung 231. Es kann also die größer als der Regeldruck in der Kammer 213; das Feder 204 das Ventil 179 rasch schließen. Zu 40 Absperrglied 216 wird infolgedessen gegen die Wirschließen ist das Ventil 179 bei Erreichen einer zu kung der Feder 219 von der Membran 215 geöffnet, hohen Drehzahl der Gasturbine, die selbsttätig die so daß die Strömung in die Leitung 218 gelangen Abschaltung des Solenoidventils 195 von der Strom- kann. In diesem Zeitpunkt soll das Solenoidventil quelle bewirkt. Ein derartiges Abschalten des 195 auf den unteren Sitzen 208 geschlossen sein und Solenoidventils 195 kann mittels eines Drehzahl- 45 den oberen Sitz 206 freigeben. Der Druck in der grenzschalters 232 erfolgen, der, wie dies Fig. 5 Kammer225 öffnet nicht nur das Absperrglied216, zeigt, in Reihe mit einem von Hand zu betätigenden sondern auch das Absperrglied 221, das gleichfalls Schalter 233 liegt. mit der Leitung 218 in Verbindung steht. Ist das

Bei normalem Betrieb des Zusatzluftventils 179 Absperrglied 221 auf diese Weise geöffnet worden, regelt der Thermostat 31 die Strömung der Zusatz- 50 so wird die Öffnung 222 durch den Anschlag 222 a luft durch die Leitung 29, und zwar in Abhängigkeit geschlossen. Durch die Rohrleitung 218 wird vervon der Gastemperatur im Einlaß der Turbine 10. stärkter Druck der Kammer 230 unterhalb der Mem-Nähert sich die Turbine einem Überlastungszustand, bran 200 zugeführt, was zur Folge hat, daß die so spricht der Thermostat 31 auf eine vorbestimmte Druckdifferenz an der Membran sich ändert; auf Maximaltemperatur an und reduziert automatisch 55 diese Weise wird die Wirkung der Feder 204 unterden Austritt der Luft aus dem Rohr 181 in die stützt und das Zusatzluftventil 179 in seine Schließ-Atmosphäre durch die öffnung 182. Die Drosselung ^Jage gedrückt. Das Ventil 179 wird also in die des Luftaustritts hat zur Folge, daß der Druck in Schließlage bewegt, um die an ihm vorbeitretende Strömungsrichtung hinter der Drosselöffnung 183 Strömung zu drosseln und damit den in der Leitung zunimmt; dies hat zur Folge, daß die Membran 189 60 29 hinter dem Ventil herschenden Druck zu redubestrebt ist, das Ventil 188 zu schließen, und zwar zieren.

entsprechend dem vom Nocken gesteuerten Ventil- Ist das Ventil 179 in die Schließlage gelangt, so

teil 189. Der Druck in der Rohrleitung 193 in Strö- hat der Nocken 185 das Bestreben, das Ventil 188 mungsrichtung hinter der öffnung 220 nimmt da- zu schließen; dies hat zur Folge, daß sich der Druck durch zu. Angenommen, das Solenoidventil 195 65 rückwärts durch die Rohre 197, 194 und 193 in die stehe unter Strom, die Kugeln 196 ruhten auf ihrem Kammer 198 auswirkt. Auf diese Weise wird verunteren Sitz 208 und 209 und die Leitung 194 stehe hindert, daß das Ventil 179 bei seiner Bewegung mit der Leitung 197 und der Kammer 198 in Ver- in die Schließlage zu rasch bewegt wird.

Das Absperrglied 216 spricht auch auf eine Druckdifferenz in den Kammern 213 und 225 an, wenn der Druck der von der Hauptmaschine gelieferten Luft unter den Druck absinkt, der im Verdichterauslaß herrscht. Eine solche Betriebsbedingung kann eintreten, wenn die Hauptmaschine hinsichtlich der vermehrten Zulieferung von Luft durch die Leitung ganz oder teilweise versagen sollte. Unter solchen Umständen würde der Lieferdruck der Hauptmaschine kleiner sein als der normale Förderdruck des Reglers 221; der Druck in der Kammer 213 würde daher kleiner sein als der Lieferdruck des Verdichters 11, der der Kammer 225 durch das Rohr 228 zugeführt wird. An der Membran 213 könnte also eine Druckdifferenz entstehen, die das Öffnen des Absperrglieds 216 entgegen der Wirkung der Feder 219 zur Folge hätte; dann würde sich der Druck in die Rohrleitung 218 und die Kammer 230 hinein auswirken. An der Membran 200 besteht dann eine Druckdifferenz, die bestrebt ist, die Membran in Richtung auf die Kammer 198 zu zu bewegen, und zwar unterstützt von der Kraft der Feder 204. Unter den geschilderten Bedingungen wird die von der Hauptmaschine abgezweigte Luft selbsttätig durch das Ventil 179 unterbrochen, wenn die Flugbedingungen des Flugzeuges oder ein Versagen der Maschine es nicht ratsam erscheinen lassen, zusätzlich Luft von der Hauptmaschine abzuzweigen, um sie in dem Gasturbinenverdichter zu verwenden.

Claims (10)

Patentansprüche: 30

1. Von einer Gasturbine mit Brennkammer angetriebener Luftverdichter, dessen Fördermenge zum Teil oder vollständig einer anlagenfremden Verbrauchsstelle zugeführt wird, und der eine Zuleitung für Zusatzdruckluft aus einer anlagenfremden Quelle von derartiger Menge aufweist, wie sie zum Betrieb der Verdichterantriebsturbine erforderlich ist, gekennzeichnet durch ein in der Zusatzluftzuleitung (29) angeordnetes Ventil (179), das durch einen in der Turbineneintrittsleitung (21) angeordneten Thermostaten (31) beim Überschreiten einer vorbestimmten Gaseintrittstemperatur geöffnet wird, und durch ein in der vom Verdichter (16) zur Brennkammer (14) führenden Druckluftleitung (17) zwischen den Abzweigstellen zur Entnahmeleitung (22) und von der Zusatzluftzuleitung (19) angeordnetes, von der Zusatzluft auf Schließen beaufschlagtes Rückschlagventil (32).

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (32) in bekannter Weise wenigstens eine in Schlußrichtung wirkende Feder (51) aufweist.

3. Anlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (32) in bekannter Weise ausgebildet und vorwiegend koaxial zum Verdichter (11) angeordnet ist.

4. Anlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermostat (31) einen das Zusatzluftventil (179) steuernden Signaldruck hervorruft, wobei der Austritt des Signaldruckmittels auf der in Strömungsrichtung hinteren Seite einer Drossel (183) geregelt wird, die sich in einer Leitung (58) befindet, die über einen Druckregler (57) mit der Druckseite (17) des Verdichters (16) in Verbindung steht.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Signaldruck einer Membran od. dgl. (189) zugeführt wird, die ein Ventil (188) steuert, das den Austritt von Luft aus der stromabwärts liegenden Seite einer Drosselöffnung (220) regelt, die in einer Leitung (212) liegt, welche über einen Druckregler (211) mit der in Strömungsrichtung vorderen Seite (210) des Zusatzluftventils (179) verbunden ist, wobei die in Strömungsrichtung hinter der Drosselöffnung

(220) liegende Seite dieser Leitung mit einer Membran od. dgl. (200) verbunden ist, mit der das Zusatzventil antriebsmäßig verbunden ist.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (188) über ein Folgeglied (186) mittels einer Nockenscheibe (185) verstellbar ist, welche mit dem Zusatzluftventil (179) gekuppelt ist, so daß das Steuerventil geschlossen wird, wenn das Zusatzventil sich um einen bestimmten Betrag in Öffnungsrichtung bewegt hat.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein Notventil, z. B. ein Magnetventil (195), das ein öffnen des Zusatzventils (179) verhindert.

8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Notventil (195) auch von Hand steuerbar ist.

9. Anlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Notventil (195) mittels einer Einrichtung steuerbar ist, die das Zusatzluftventil (179) schließt oder in Schließlage hält, wenn die Turbinendrehzahl einen vorbestimmten Wert überschreitet.

10. Anlage nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Signaldruck der das Zusatzluftventil (179) steuernden Membran (200) durch das Notventil (195) zugeführt wird, welches so ausgebildet ist, daß es den Signaldruck beim Abschalten von der Membranseite (198), wo er das Zusatzluftventil zu öffnen sucht, der anderen Membranseite (230) zuführt.

11. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch ein Absperrglied (216), das das Zusatzluftventil (179) schließt, wenn der Druck der Zusatzluft den Verdichterenddruck nicht erreicht.

12. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrglied (216) mittels einer Membran od. dgl. (215) steuerbar ist, auf deren eine Seite der von der Zusatzluftquelle abgeleitete und über einen Druckregler (211) zugeführte Druck und auf deren andere Seite der Verdichterenddruck einwirkt.

13. Anlage nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrglied (216) in seiner Offenstellung den Verdichterenddruck der das Zusatzventil steuernden Membran (200) in das Zusatzluftventil (179) schließender Richtung zuführt.

14. Anlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrglied (216) mit einem zweiten Absperrglied (221) zusammenwirkt, das für gewöhnlich diejenige Seite (230) der Membran (200) vom Druck entlastet, an der der Druck das Bestreben hat, das Zusatzluftventil (179) zu schließen (durch Öffnung 222, Rohr 229, Sitz 205 und öffnung 205 a) wobei

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das zweite Absperrglied (221) jedoch wirk- vor erwähnten Seite der Membran (200) zuge-

sam wird, wenn der Verdichterenddruck einen führt wird.

vorbestimmten Wert überschreitet, indem der

Kanal, durch den der Druck entweichen kann, In Betracht gezogene Druckschriften:

geschlossen und der Verdichterenddruck der zu- 5 Deutsche Patentschrift Nr, 961201.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

509 719/124 10. G5 © Bundesdruckerei Berlin