DE1287859B

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Publication number: DE1287859B
Application number: DE1962T0027875
Authority: DE
Priority date: 1962-12-03
Filing date: 1962-12-12
Publication date: 1969-01-23

Description

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Die Erfindung nach dem Hauptpatent 1 260 873 bezieht sich auf eine für Gasturbinentriebwerke bestimmte Anordnung des Antriebes von Leistungsverbrauchern mit wechselndem Leistungs- und Drehzahlbedarf, insbesondere von Kraftfahrzeugen, wobei 5 das Gasturbinentriebwerk aus Turbine und Verdichter mit veränderlicher Drehzahlrelation aufgebaut ist, wobei ferner die Turbine den Leistungsverbraucher über ein aus Rotationspumpe und Motor bestehendes hydrostatisches Getriebe antreibt und wobei außerdem eine gemeinsame Steuerung von Brennstoffzufuhr und Getriebedrehmomentwandlung vorhanden ist.The invention according to the main patent 1,260,873 relates to a certain gas turbine engines arrangement of the drive power consumers with variable power and speed requirements, in particular of motor vehicles, with 5 being the gas turbine engine of turbine and compressor is constructed with variable speed ratio, further wherein the turbine the Drives power consumers via a hydrostatic transmission consisting of a rotary pump and motor, and there is also a common control of fuel supply and transmission torque conversion.

Die genannte Erfindung besteht darin, daß die Pumpe des hydrostatischen Getriebes von derjenigen Art ist, bei welcher sowohl Rotor als auch Gehäuse umlaufen, wobei die Turbine das Pumpengehäuse und der Pumpenrotor den Verdichter antreibt, während die sich aus dem Drehzahlunterschied von Gehäuse und Rotor ergebende Pumpenfördermenge »o in den Motorteil des Getriebes gelangt. Es soll hierdurch der Antrieb der von der Welle des Gasturbinenteils mechanisch getrennten Verdichterwelle so ausgebildet werden, daß der Verdichter unabhängig von der Belastung der Turbine stets mit möglichst wirtschaftlicher Drehzahl läuft.The invention is that the pump of the hydrostatic transmission of that The type is in which both the rotor and the housing rotate, the turbine being the pump housing and the pump rotor drives the compressor, while that results from the speed difference of Housing and rotor resulting pump delivery rate »o reaches the motor part of the gearbox. It should through this the drive of the compressor shaft, which is mechanically separated from the shaft of the gas turbine part be designed so that the compressor is always independent of the load on the turbine the most economical speed possible.

Mit dem vorliegenden Zusatz soll eine zweckmäßige Ausgestaltung des Gegenstandes der Haupterfindung angegeben werden, die insbesondere für einen Fahrantrieb geeignet ist. Dies wird dadurch erreicht, daß die vom Gaspedal stellbare Steuereinrichtung, welche die Brennstoffzufuhr zugleich mit der Stellung des Ölmotors bestimmt, über hydraulische Einrichtungen auf den Ölmotor einwirkt.The present addition is intended to provide an expedient embodiment of the subject matter of the main invention which is particularly suitable for a travel drive. This is because of this achieved that the adjustable control device from the accelerator, which the fuel supply at the same time Determined with the position of the oil motor, acts on the oil motor via hydraulic devices.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung, die den Fahrantrieb schematisch zeigt, wiedergegeben.An exemplary embodiment is shown in the drawing, which shows the traction drive schematically.

Der Fahrantrieb besteht aus einer Gasturbine 1 mit dem zugehörigen Kompressor 2, den beiden zu der Druckmittelpumpe 7 führenden Antriebswellen 3, 4, der Brennkammer 5 für die Gasturbine 1, einer Brennstoffzuführleitung 6, dem verstellbaren Ölmotor 9, einer die Druckmittelpumpe 7 mit dem Ölmotor 9 verbindenden Druckmittelleitung 12, der Steuereinrichtung 14, einem in die Verbindungsleitung 8 eingeschalteten Absperrventil 13, der Stell- einrichtung 10 für den Ölmotor 9 und einem Drehzahlgeber 18. The traction drive consists of a gas turbine 1 with the associated compressor 2, the two drive shafts 3, 4 leading to the pressure medium pump 7 , the combustion chamber 5 for the gas turbine 1, a fuel supply line 6, the adjustable oil motor 9, and a pressure medium pump 7 with the oil motor 9 connecting pressure medium line 12, the control device 14, a shut-off valve 13 connected to the connecting line 8 , the actuating device 10 for the oil motor 9 and a speed sensor 18.

Mit der Welle 3 des Kompressors 2 läuft der Läufer der Druckmittelpumpe 7 um. Das Gehäuse der Druckmittelpumpe läuft zusammen mit der 5» Welle 4 der Turbine 1 um. Von der Druckmittelpumpe 7 führt eine Druckmittelleitung 8 zum Ölmotor 9, der durch die Einrichtung 10 druckabhängig verstellbar ist. Der Pfeil 11 deutet eine Welle an, beispielsweise die Kardanwelle eines Kraftfahrzeuges; die Druckmittelleitung 12 führt von dem Ölmotor 9 zurück zu der Druckmittelpumpe 7. In die Leitung 8 ist ein Absperrventil 13 eingeschaltet.The rotor of the pressure medium pump 7 rotates with the shaft 3 of the compressor 2 . The housing of the pressure medium pump rotates together with the 5 » shaft 4 of the turbine 1 . From the pressure medium pump 7 , a pressure medium line 8 leads to the oil motor 9, which can be adjusted by the device 10 as a function of pressure. The arrow 11 indicates a shaft, for example the cardan shaft of a motor vehicle; the pressure medium line 12 leads from the oil motor 9 back to the pressure medium pump 7. In the line 8 , a shut-off valve 13 is switched on.

An die Steuereinrichtung 14, die von dem Gaspedal 15 verstellt wird, ist eine Steuerleitung 16 angeschlossen, durch die die Stelleinrichtung 10 des Ölmotors 9 beaufschlagt wird. Durch die Leitungen 20 und 21 wird die Steuereinrichtung 14 vom Druck in den Leitungen 8 und 12 beeinflußt. Sie steuert in Abhängigkeit von der Pedalbewegung und von dem in den Leitungen 8 und 12 herrschenden Druck und der Drehzahl der Welle 11 die Zufuhr des Brennstoffes durch die Leitung 6 zu der Brennkammer 5. A control line 16 , through which the actuating device 10 of the oil motor 9 is acted upon, is connected to the control device 14, which is adjusted by the accelerator pedal 15. The control device 14 is influenced by the pressure in the lines 8 and 12 through the lines 20 and 21 . It controls the supply of fuel through the line 6 to the combustion chamber 5 as a function of the pedal movement and the pressure prevailing in the lines 8 and 12 and the speed of the shaft 11.

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Durch die Leitung 17, die an die Leitung 16 angeschlossen ist, wird der Druck zur Betätigung des Absperrventils 13 übertragen. 18 stellt einen Drehzahlgeber dar, der über 19 auf die SteuereinrichtungThe pressure for actuating the shut-off valve 13 is transmitted through the line 17, which is connected to the line 16. 18 represents a speed sensor that is sent via 19 to the control device

14 einwirkt. 14 acts.

Es sei angenommen, daß die Anlage zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges verwendet wird. Im Leerlauf haben dann die Turbine 1 und der Kompressor 2 die gleich hohe Drehzahl. Die Verdrängerpumpe 7 wirkt als hydrostatische Kupplung und hat keine Förderung. Der Öldruck in der Pumpe 7 ist durch das Wellendrehmoment bestimmt. Die Druckleitung 8 von der Pumpe 7 zum Ölmotor 9 ist unterbrochen, so daß dieser stillsteht. Beim Anfahren wird durch den Druck auf das Pedal 15 die Steuereinrichtung 14 betätigt. Diese steuert den Druck der Leitungen 8 und 20 über die Leitung 16 in die Leitung 17 ein und öffnet mit diesem Druck das Ventil 13, so daß dem Ölmotor 9 Druckmittel zufließt. Parallel dazu bewirkt die Steuereinrichtung 14 eine Erhöhung der der Brennkammer 5 zugeführten Brennstoffmenge. Die Turbinendrehzahl erhöht sich gegenüber der Kompressordrehzahl, und die Verdrängerpumpe 7 fördert proportional der Relativdrehzahl der Turbinenwelle 4 und der Kompressorwelle 3 Druckmittel zum Ölmotor 9. Durch die an der Welle 11 hängende Last kann vom Ölmotor 9 nur ein geringes Druckmittelvolumen aufgenommen werden, so daß die Turbine 1 und der Kompressor 2 gezwungen sind, ebenso wie der Läufer und das Gehäuse der Pumpe, mit nur geringer Relativdrehzahl zu rotieren.It is assumed that the system is used to drive a motor vehicle. When idling, the turbine 1 and the compressor 2 then have the same speed. The displacement pump 7 acts as a hydrostatic clutch and has no delivery. The oil pressure in the pump 7 is determined by the shaft torque. The pressure line 8 from the pump 7 to the oil motor 9 is interrupted so that it comes to a standstill. When starting, the control device 14 is actuated by the pressure on the pedal 15. This controls the pressure of the lines 8 and 20 via the line 16 into the line 17 and with this pressure opens the valve 13, so that the oil motor 9 pressure medium flows. In parallel, the control device 14 increases the amount of fuel supplied to the combustion chamber 5. The turbine speed increases compared with the compressor speed, and the positive displacement pump 7 conveys proportional to the relative speed of the turbine shaft 4 and the compressor shaft 3 pressure medium 9 to the oil motor through the hanging on the shaft 11 load only a low pressure fluid volume can be absorbed by the hydraulic motor 9, so that the The turbine 1 and the compressor 2 , like the rotor and the housing of the pump, are forced to rotate at only a low relative speed.

Mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit verbraucht der Ölmotor 9 mehr Druckmittel; die Drehzahl der Turbine 1 steigt gegenüber der des Verdichters 2 weiter an. Der VerstelImotor 10 wird entsprechend der Zugkrafthyperbel des Fahrantriebs in Richtung auf ein kleineres Schluckvolumen verstellt.As the vehicle speed increases, the oil motor 9 consumes more pressure medium; the speed of the turbine 1 increases compared to that of the compressor 2 further. The adjusting motor 10 is adjusted according to the traction hyperbola of the drive in the direction of a smaller absorption volume.

Wenn das Fahrzeug seine Höchstgeschwindigkeit erreicht hat, hat der Druck in der Leitung 16 seinen Höchstwert. Der Ölmotor 9 ist auf den geringsten Druckmittelverbrauch verstellt, und die Brennstoffzufuhr zur Brennkammer 5 hat ihren Höchstwert. Der Drehzahlgeber 18 beeinflußt die Einrichtung 14 nicht; er ist ausgesteuert.When the vehicle has reached its maximum speed, the pressure in line 16 is at its maximum. The oil motor 9 is adjusted to the lowest pressure medium consumption, and the fuel supply to the combustion chamber 5 has its maximum value. The speed sensor 18 does not affect the device 14; he is controlled.

Wird bei höchster Leistung, beispielsweise bei Bergauffahrt unter Last, das Gaspedal 15 durchgetreten, dann ist die Drehzahl der Welle 11 geringer; der Drehzahlgeber 18 bewirkt durch die Steuereinrichtung 14 eine Reduzierung des Druckes in der Leitung 16 zum Verstellorgan 10 des Ölmotors 9. Hierdurch wird der Ölmotor 9 auf ein größeres Hubvolumen verstellt und kann damit ein größeres Drehmoment abgeben. If the accelerator pedal 15 is depressed at maximum power, for example when driving uphill under load, then the speed of the shaft 11 is lower; the speed sensor 18 causes the control device 14 to reduce the pressure in the line 16 to the adjusting element 10 of the oil motor 9. As a result, the oil motor 9 is adjusted to a larger stroke volume and can thus deliver a greater torque.

Bei Talfahrt hat die Welle 11 eine hohe Drehzahl, der Drehzahlgeber 18 ist ausgesteuert, das GaspedalWhen driving downhill, the shaft 11 has a high speed, the speed sensor 18 is controlled, the accelerator pedal

15 ist in Leerlaufstellung. Da der Ölmotor 9 in diesem Betriebszustand als Pumpe wirkt, kommt der Druck in der Leitung 12 durch die Leitung 21 zur Einwirkung auf die Steuereinrichtung 14. Der Druck in der Leitung 16 hat dadurch die gleiche Höhe wie bei der Geradeausfahrt mit hoher Leistung und hält den verstellbaren Ölmotor 9 auf kleinem Hubvolumen. Dadurch, daß die Pumpe 7 zum Motor wird, beeinflußt sie die Turbinendrehzahl und verzögert den Verdichter 2. Es ist also mit der Turbine 1 eine Nutzbremsung möglich, wenn dem Kreislauf kein Brennstoff zugeführt wird, da dann der Verdichter weniger Luft mit geringerem Druck liefert 15 is in neutral. Since the oil motor 9 acts as a pump in this operating state, the pressure in the line 12 comes through the line 21 to act on the control device 14. The pressure in the line 16 has the same level as when driving straight ahead with high power and holds the adjustable oil motor 9 on a small displacement. Because the pump 7 becomes a motor, it influences the turbine speed and decelerates the compressor 2. Regenerative braking is therefore possible with the turbine 1 if no fuel is fed to the circuit, since the compressor then delivers less air at lower pressure

Claims

and the turbine rotor thus works as a vortex brake well above the speed corresponding to the amount of gas flowing through. The advantage of this arrangement is that the compressor 2 rotates at its most economical speed in almost all driving conditions, while the speed of the turbine 1 can be up to 3000 revolutions higher. For example, the turbine speeds can vary between 50,000 and 53,000 rpm, while the compressor speed remains constant at 50,000 rpm. The difference in speeds, i.e. H. the relative speed change between compressor and turbine or between rotor and housing of the pump is from 0 to 3000 rpm; this is a speed range that is normal for a pressure medium pump. Patent claims:

1. intended for gas turbine engines arrangement of the drive from Leistungsverbrau- ao brass with varying power and speed requirements, in particular of motor vehicles, wherein the gas turbine engine of turbine and compressor is constructed with variable speed ratio, further wherein the turbine the LEI as stungsverbraucher a of rotary pump and motor drives existing hydrostatic transmission, with also a common

Control of fuel supply and transmission torque conversion is present and the pump of the hydrostatic transmission is of the type in which both rotor and housing rotate and the turbine drives the pump housing and the pump rotor drives the compressor, while the one resulting from the speed difference between housing and rotor Pump delivery rate reaches the motor part of the transmission, according to patent 1260 873, characterized in that the common control device (14) for fuel supply and transmission torque conversion acts on the hydraulic motor (9) via hydraulic devices (10, 16).

2. Arrangement according to claim 1, characterized by a line (20) which feeds the pressure in the line (8) between the pump (7) and the hydraulic motor (9) into the control device (14) .

3. Arrangement according to claim 2, characterized by a line (21) which also feeds the pressure in the return line (12) between the hydraulic motor (9) and pump (7) into the control device (14) .

4. Arrangement according to claims 1 to 3, characterized by a speed sensor (18) acting on the control device (14) and driven by the output shaft (11).

1 sheet of drawings