DE1476768A1 - Betaetigungsvorrichtung fuer Duesen von Gasturbinen fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

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"Betätigungsvorrichtung für Düsen von Gasturbinen für Kraftfahrzeuge"

Für diese Anmeldung wird die Priorität der Anmeldung Se.No. 515 356 vom 21. Dezember 1965 in den Vereinigten Staaten von Nordamerika in Anspruch genommen»

Die Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf Steuerungen für Fließmittel-Druck. Insbesondere bezieht sie sich auf eine oteuerunsr für eine Gasturbine, die in ein Kraftfahrzeug eingebaut ist.

Bei Gasturbinen für Kraftfahrzeuge wird eine Änderung in der co

ο Haschinendrehzahl nicht nur durch Steuerung der Brennstoff-(O

°* zufuhr bewirkt, sondern auch durch Änderung des Anstellwinkels

^ der Turbinen-Düsen. Die Einstellbarkeit der Düsen wird daher

«j al3 Steuerung für verschiedene Beschleunigungen, Verzöpjerun-

-* ;ςβη und Bremsungen der Turbine benutzt.

Vom Standpunkt des Fahrers eines Fahrzeuges aus gesehen die günstigste Betriebsweise eines Fahrzeuges darin, drei Haupt Steuerungen bedienen zu müssen, und. zwar das Beschleunigungspedal, den Gangschaltheb.el für das Getriebe und das Bremspedal des Fahrzeuges, Um diesen Wunsch zu erfüllen, muß die Betätigungsvorrichtung für die Düsen eine genaue Ein-· stellung der Turbinendüsen je nach der durch den Bewegungsgrad des Beschleunigunp-spedals angezeigten Kraftanforderuner vorhanden sein, derart, da" die Maschine rasch in einen bestimmten Betriebszustand ersetzt und darin gehalten werden kann, wie zum Beispiel auf einer konstanten Einlaßtemperatur für die Turbine, Auch mu$ die Steuerung **ür die Düsen in der Lage sein, automatisch die Maschine und indirekt die Fahrzeuggeschwindigkeit zu verzögern, wenn die Einlad- ode-r* Auslaßtemperaturen der Turbine eine Sicherheitshöhe übersteigen oder wenn das Besehleunigunerspedal in die Leerlaufstellung losu-elasswn wird, so da^ unerwünscht hohe Turbineneinlafttemperaturen oder andere Zustände nicht auftreten können oder auch kein unwirtschaftlicher Betrieb, Weitebhin muß die Betätigungsvorrichtung für die Düsen eine Steuerung der Maschine von der Abtriebewelle der Maschine aus vorsehen, um den Betrieb von Fahrzeugzubehöhr zu ermöglichen, wie zum Beispiel die Beeinflussung des Luftzustandes, die Kraftlenkung und ändere Vorrichtungen,

Die vorliegende Erfindung erfüllt die Erfordernisse, indem eine Betätigungsvorrichtung für die Düsen vorgesehen wird, die aus folgenden Teilen besteht: eine durch Druck betätigte Servovorrlchtuni* zum genauen Einstellen der Stellungen der Turbinendüsen; einen das Flieftmittel steuernden Pendelmechanismus

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zur Steuerung· der Bewep;uncr der Servovorrichtung; ein Besehleuni^unrspedal und eine Rückkopplung für din Süsenbewe- ^un^ zur Regulierung der Bewegung der Pendelventlle; ausserdem eine Anzahl Hilfs-Steuereinrichtuncren zum Bremsen der Drehung der iiaschinen-Abtriebswelle, wenn der Dro^selklappenhebel in die Leerlau'fstellunr für die I-lasch3.no nachgelassen vrird oder die Temperatur des Turbinenteiles eine Sicherheitshöhe übersteigt.

Es ist daher zunächst Au**?abe der F.Tfin^unT, eine Vorrichtung zur Verstellung des Anstellwinkels der Turbinendüse zu schaffe·!, die stets automatisch die Einstellung der Düse.' als Funktion der Temperatur des Turbinente-'les und der Maschine sowie der Abtriebsvellendrehzahl des Fahrzeuges und der Stellung des Getriebeschalthebels steuert.

Eine vreitere Aufgabe der Erfindung besteht dar^n, eine Steuerung der obe'i' beschriebenen /\rt zu schaffen, bestehend aus einer durch Drunknittel bet1tip:ten Servovorri chtunn; zur Steuerung der EiTstellunn der Turbinendüsen, wobei dit Bewe^unr-srichtunt dor Servovorrichtun<T durch e^nen hin- und hergehenden Teil resteuert ist, der im Verhältnis zur Pewe^unc des Beschleu·

des Pahrzeup;eR beweglich ist.

Hoch e^ne Aufrabe der Erfindung besteht darin, ein Steuerunfss-'ste'-dor bor,ohr.1.(i-benen Art zu schaffen, welches eine Kraft-R'^ckkopnelunrrs^^rrichtun'¹· enthalt, u^ri automatisch die Düsen in der verl^n^tan ^.tellunn· zu haiton, wfihrend die Vorrichtung tir ^!r eino weitere Rnworun"· der Düsen in

" neue "t^llunr-on boroi.t ist.

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Eine noch weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, dine Steueruno· d&r beschriebenen Art zu schaffen, bei der die Abtriebswelle der Maschine gebremst v/ird, wenn das Drosselklappenpedal des Fahrzeuges in d^e Leerlauffstellung der Maschine nachgelassen wird.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführunp;sbeispieles der Er- ) findunpc anhand der Zeichnungen, auf denen zeigen;

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Steuervorrichtung für Turbinendüsen gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen vergrößerten ebenen Schnitt, bei dem Teile der Düsen-BetätigunPTSvorrichtung nach FIg, 1 wergebrochen und geschnitten sind,

Fig, 3 einen schematischen Schnitt durch eine Turbinendüse und

«- eine Turbinenschaufel,
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^ FIg, 4 eine schematische Erläuterung der Steuervorrichtung.

ο Fig. 5 und 6 Schnitte durch Einzelheiten im Sinne der Pfeile 5-5 und 6-6 der FIg, 2,

Flg. 7 einen schematischen Querschnitt durch eine Abänderung j · der Konstruktion nach FIg, 2, V

Die Figuren 1 und 2 zeigen eine Darstellung der Düeeneteuerung für eine Turbine nach der Erfindung. Diese wird als Zubehöhr- .

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teil zu dem nicht dargestellten Gehäuse einer Gasturbine, die ebenfalls nicht dargestellt ist, ausgebildet und an dem Gehäuse befestigt. Die Einzelheiten der Gasturbine sind nicht dargestellt, da sie ansich bekannt sind und zum Verständnis der Erfindung nicht beitragen. Es genügt, zu erklären, daß die Maschine einen oder mehrere Achsialstrom-Kompressoren und Turbinen besitzt und daß die feststehenden Turbinendüsen, die schematisch mit 1 bezeichnet sind, zwischen dem üblichen Diffusor-Teil und den Rotorscbaufeln der Turbine (Fig. 3) angeordnet sinrt, um die Auslaßricehtung der Brenngase zu steuern, so daß die gewünschte Drehung des Turbinenrotors oder der Turbinenrotoren erfolgt.

Die Fig. 3 zeigt schematisch die Zusammenwirkunp·. zwischen einer Turbinendüse 1 und einer Turbinenschaufel 2 für Axialstrom. Qer Bewegungsbereich der Düse zur Drehung und Beschleunigung der Turbinenschaufel 2 in Richtung des Pfeiles 3 ist in gestrichelten Linien ¹J und 5 angegeben. Wenn sich die Düse innerhalb dieser Stellungen bewegt, so strttmt das Gas gegen die Rücl*· sette der Turbinenschaufel 2 und dreht sie vorwärts,

Wflhrend der anfänglichen Beschleunigung des Kraftfahrzeuges werden die Düsen 1 im Uhrzeigersinne vorwärts progressiv gegen die voll aungezogene Stellung H bewegt und zv/ar als Funktion der Stellung des Beschleunigungspedales des Fahrzeuges, um die Drehung der Turbine und der Maschinenabtriebswelle nach Wunsch zu bewirken. Andererseits, sofern die Einlaß- oder Auslaßtemperatur der Turbine übermäßig ist, oder sofern der Fahrer des Fahrzeuges das Beschleunlgunn-spedal nachläßt, wie

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zum Beispiel bei der Verzögerung des fahrzeuges oder im Leerlaufbetrieb der Maschine, werden die Düsen 1 allmählich rückwärts verschwenkt unr? zwar in die pestrichelt dargestellte Brems stellung 6, soda"* die AuslaßrJchtunpr der Gase aus den Düsen auf die vorderen Teile der Turbinenschaufel gerichtet werden, damit die Drehung der Rotorschaufel 2 in Vorwärtsrichtunc verzflgert wird. Eine Verzfiperuno· der Drehung der Kraftturbine v.er?· söcrert die Drehuno· der T-'aschinonabtrifibswelle, da diese normaler· vrelse durch ein nicht dargestelltes geeignetes Untersetzungsgetriebe miteinander verbunden sind,

Die FIg, 2, die etwa maßstäblich ist, zeigt die Einzelheiten der Steuerung, Diese besitzt ein mit dem Ventllkttrper 8 kombiniertes Gehäuse, eine Servovorrichtun<r 10, die über eine geeignete Zug- und Druckstange 12 mit den Turbinendüsen 1 verbunden ist, eine Pendelventil-Vorrichtung l4, die den Flüssigkeitsstrom zum Betrieb der Servovorrichtung 10 steuert, einen durch das Beschleunigunp-soedal gedrehten Drosselventil-Teil l6 zur Steuerung der Bewegung der Pendel vent il-Vorrichtung 14, eine Rückkoppelun^svorrichtunpr 18 zur VJiederelnstellunf? der Pendelventilvorrichtunf, Indem diese In die Neutralstellung zurückgebracht wird, wenn die Düsen sich In eine beliebige Stellung bewegen, ein vom Pahrer gesteuertes Steuerventil 20 zur Getriebewahl, um eine Drehung der Düsen zwecks Bremsung der Kraftturbine zu bewirken, wenn das Getriebe des Fahrzeuges auf neutral steht, sowie drei Steuerungen zum zeitweiligen Bremsen der Maschlnenabtriebawelle und zwar ein Ventil 22, welches auf die Drehzahl der Abtriebswelle der Maschine reagiert, ein Ventil 24, welches auf die Pahrzeuggeschwindifckeit reagiert und eine Einrichtung 26, die auf die Temperatur den Turbinenteiles re-

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agiert.

Die Servovorrichtung 10 besitzt eine Zylinderbohrung 28 mit abgestuftem Durchmesser, die an einem Ende durch eine konisch gestaltete Kanne 30 verschlossen ist, welche sich an einer zylindrischen Hülse 32 abstützt und diese einstellt, Die Hülse umschließt einen Ringkolben 3^ mit einem BetP.tigungsstift 36, der aus dem Gehäuse 8 hervorsteht und mit dem Gestänge 12 verbunden ist. Das Gestänge ist aus Fig. 1 erkennbar und dreht einen Hebel 38, der in irgendeiner geeigneten Weise an der Turbinendüse 1 befestigt ist, um diese um ihren Schwenkpunkt l»0 (Fig,3) zu drehen. Praktisch drehen sich sämtliche Düsen als Einheit, in einer Art, wie sie In der Fig, ¹I dargestellt ist, daß heißt, der Kolbenstift dreht &%n Ringrad i»2, welches mit einem Zahnrad ¹Ul an ,leder Düse in Eingriff steht. Der Kolben 3*» wird in beiden Richtungen bewegt, indem abwechselnd Druckmittel auf die beiden Enden der Bphrung der Hülse 32 durch Kanäle kS und 48 gegeben wird, Diese Kanäle sind Jeweils mit ringförmigen Verteilerleitungen 50 und 52 verbunden^ die durch die Pendelventilvorrichtung I^ gesteuert vrerden.

Die Pendelventil-Vorrichtung sitzt in einer Bohrung 5¹* von abgestuftem Durchmesser, die an den Enden durch Kappen 56 und 58 verschlossen ist. Die Bohrung besitzt einen Haupt-Ablaßkanal 6o, der mit einem nicht dargestellten Sumpf verbunden ist, Ausserdem besitzt die Bohrung einen Httlsenteil 61, der einen gleitenden und abdichtenden Ventiltell 62 enthält. Der Ventilteil ist in bekannter Weise ausgebildet und besitzt Steuerbunde 6M und 66, die durch einen Haleteil 68 miteinander verbunden sind und einen Ring 70 für Flüssigkeit bilden. Dieser Ring ist

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stets mit einem ringförmigen Kanal 72 für Zuleitung von Druck-: mittel verbunden, der von einer nicht dargestellten, ^eeigneten Druckguelle aus stets mit Flüssigkeit versehen wird, wenn der Kompressor der Maschine anpretr.ieben wird.

Der Ventilkörper 62 steht normalerweise in der mittleren oder neutralen Stellung und blockiert den Flüssigkeitsstrom aus dem Kanal 72 zu den Servokanälen 46 und 48, Das Pendelventil wird in diese Stellung durch zwei Zentrleffedern 7*1 und 76 gedrückt, die sich an Nockenstößeln 7R und 80 abstützen. Die Nockenstößel sitzen in Hülsen 82 und 84 gleitend, die in de*! Ventilkörper unbeweglich befestigt sind.

Die Bohrung 54, die Kappe 56, die Hülse 82 und der linke Nockenstößel 78 bilden zusammen eine Flüssigeitskammer 86, Diese Kammer ist im wesentlichen abgeschlossen mit Ausnahme von einer gesteuerten öffnung 88 (FIp;,5) in den Hauptabla*- kanal 60 zu einem Zweck, der später beschrieben wird. Der rechte Nockenstößel 80 bildet zusammen mit der Bohrung 54, der Hülse 6i und der Kappe 58 eine zweite Kammer 90, die stets mit dem Ablaftkanal 60 verbunden ist.

Der linke Nockenstößel 78 stützt sich auf die profilierte Fläche einer Nooke 92, die sich mit dem Drosselventilteil l6 dreht. Dieser Teil reicht in die Flüssigkeitekammer 86 hinein und beeitet eine Welle 94, die drehbar in einer in dem Gehäuse , 8 befestigten Hülse 96 angeordnet ist, Die Welle 94 ist am pe^enüberlieRenden Ende mit einem Hebel 98 verbunden, der mit einem Beschleunip'unßrspeda'l-Cleattfncre, welches nicht dargestellt ist, verbunden sein kann, sodaß die Bewegung des Beschleuni-

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• gungspedals den Hebel 98 in einem bestimmten Ausmaß verschwenkt. Der rechte Nockenstößel 80 stützt sich ge/?en die profilierte Fläche einer Nooke 100, die auf einer Rückkoppelungs-Steuenrelle 102 festsitzt. Diese Welle ist am anderen Ende Ober einen Hebel 10^ und ein Druck- und Zuggestänge 106 Tnit dem radial inneren Teil des Hebels 38 (Pic;, I) verbunden, der sich mit den Turbinendüsen l dreht. Diese Konstruktion überträgt die Dflsendrehung zurück über die Nooke 100 auf das Pendelventil 62, um dieses in die Neutralstelluner zurückzuführen, damit der Kolben 3^ in der durch die Stellung der Nokke 92 des Drosselventilteiles gewählten Lan;e verbleibt.

Mit der beschriebenen Konstruktion ruft die Ventilvorrichtung Beschleunitrunks- und Verzögerungsstellungen der Düsen 1 hervor, die der Bewegung des Beschleunipun^spedals des Fahrzeuges und der Drehung des Drosselventilteiles 1.6 entsprechen. Wie bereits erläutert sind indessen auch andere Steuerungen zweckmäßig, um übermäßige Temperaturen des Turbirienteiles zu verhindern, so wie Übermäßige Drehzahlen der Abtriebswelle der Maschine, wenn das Getriebe in der Neutralstellung steht und/oder das Beschleunigungspedal zwecks Leerlaufdrehzahl der Maschine losgelassen wird, Es sei zunächst die Steuerung betrachtet, um die Kraftturbine aerodynamisch abzubremsen, wenn die Einlaß- oder Auslaßtemperatur der Turbine einen zweckmäs-Bigen Wert überschreitet. Die linke Flüssigkeitskammer 86 ist stets mit einer Flüssigkeitsleitung 107 verbunden, die ein Flüsslgkeitedruokeignal enthält, welches von einem Temperaturfühler 26 ausgeht. Dieser temperaturfühler besitzt ein Gehäuse 108 mit einem hohlen Fühler 9 aus einem stark ausdehnungsfähigen Material, der einen Stab 110 von schwach aus«

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dehnungsfähigem Material enthält, Qe*en den Stab 110 stützt sich ein nadelartiger Ventilteil 111, der in einer öffnung 112 gleiten kann, welche zwei FIiIaslgkeltskammern 113 und verbindet, und der durch eine Feder 115 gegen den Stab 110 gedrückt wird,

Die Kammer 113 ist durch eine Leitung Il6 mit einer Quelle regulierten Flüssigkeitsdruckes verbunden, die eine Zweigleitung der Haupt zufluss öffnung 72 sein kann. Die Kammer H¹I ist mit de#r Leitung 107 verbunden, Das Gehäuse 108 enthalt ausserdem eine Rückflußleitun"· 117 mit einer festen Drosselöffnunp 118, die einen Druckaufbau in der Kammer H¹J und der Leitung 107 ermöglicht,

Das auf Wärme empfindliche Fühlrohr 109 wird in den Turbieianteil der Masfchine eingesetzt entweder am Qaseinlaft oder Auslaß oder an beiden, sodaß die Änderungen der Gastemperatur abgefühlt werden.

Im Betrieb dehnt sich, sofern die Turbinengastemperatur über einen Sicherheitswert steigt, das Äußere Gehäuse 109 des Fühlrohres gegenüber der Stange 110 aus, aodafl die Feder 115 das Ventil 111 nach rechts bewegen kann, damit der Flüssigkeitsstrom zwischen den Kammern 113 und 115 und'der Leitung 107 steigt. Ist die öffnung 88 der P»ndelventilkammer 86 richti«? bemessen, so bewirkt die Steigerung des Stromes in die Kammer 86 einen Druckaufbau, der ausreicht, um den Nockenstößel 78 . nach rechte zu bewegen, von der Nooke |2 des DrosBelventlltoiles hinweg» Dadurch muß sich das Pendelventil 62 in die dargestellte Stellung bewegen oder darüber hinaus, sodaft der Servoleitung

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Flüssigkeit zugeleitet wird. Der Kolben 3¹* wird alsdann so gedreht, daß er die Turbinendüsen 1 in die offene bremsende Stellung 6 dreht. Die sich ergebende ttffnungsbewegung der Turbinendüsen mit Bezug; auf den Oaskanal senkt die Turbinentemneratur und sorgt gleichzeitig: dafür, daß die Turbine langsamer ltfuft. Nachstehend wird die Steuerung beschrieben, um die Turbine abzubremsen und um hierdurch indirekt d_t?.s Kriechen des Fahrzeuges bei Leerlauf der Maschine zu verhindern, wenn das Getriebe auf Antrieb geschaltet ist. Die Welle 9^ des Drosselteiles besitzt eine mittlere Boh^unnc 119, die an dem einen Ende in die Kammer 86 mündet und die drosselnde Querbohrungen 120 und 121 verschiedener Abmessungen besitzt. Die Bohrungen 120 und 121 wirken mit öffnungen 122 und 123 von verschiedenen Abmessungen in der Hülse 9S zusammen, welche dauernd mit ringförmigen Flüsslgkeltsleitungen 12^ und 125 ver* bunden sind. Wie aus Pig, 6 erkennbar 4ind die Querbohrungen der Welle 9¹* so angeordnet, daß bei Drehung der Welle durch das Beschleunigungspedal des Fahrzeuges und zwar in die Leerlaufeteilung der Haschine, wie sie in Fig, 6 dargestellt ist, die Querbohrungen 120 und 121 den Drosselöffnungen 122 und 123 genau gegenüberliegen, Dadurch erhält Jede leckflüssigkeit in den Leitungen 12Ί und 125 eine gesteuerte Strömung in die mittlere Bohrung 119 sowie in die Kammer 86, um die Kammer unter Druck zu setzen und um den⁴Nockenstößel 78 von der Nocke 92 hinwegzubewegen. Das Ausmaß der Unterdrucksetzung der Kammer 86 hängt von der Abmessung der Ablaßöffnung 88 ab, sowie davon, ob beide Leitungen 124 und 125 Flüssigkeit enthalten oder nur eine.

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Die Zufuhr von Flüssigkeit zu den Leitungen 124 und 125 wled durch den auf die Fahrgeschwindigkeit ansprechenden Ventilmechanismus .24, daft durch den Schalthebel den Getriebes betätigte Ventil 20 sowie das auf die Abtriebsgeschwindigkeit der Maschine ansprechende Ventil 22 gesteuert, Die Ventilvorriehtung 24 enthalt einen Ventilkörper 126, der in einer Hülse · gleitet, die in dem Ventilkörpergehöuse P befestigt 1st. Dieser Ventilkörper 126 besitzt Steuerbunde 127 und 128, die durch einen Halste51 130 verbunden sind, Dadurch wird eine ringförmige Flüssigkeltskammer 132 gebildet. Das Ventil wird durch eire Feder 136 in die dargestellte Stellung gedrückt und zwar gegen den Anschlußnippel 134, Die Kammer 138, die die Feder enthält, wird durch eine nicht dargestellte öffnung zum Ablaß hin entleert. Das gegenüberliegende Ende des Ventlies kann durch Flüssigkeitsdruck aufwärts bewegt werden, der durch einen Kanal l40 aus einer Druckflüssigkeltsquelle (nicht dargestellt) zugeführt ist, die auf dfci Drehzahl der Abtriebswelle des Fahrzeuges anspricht und einen Druck entwickelt, der sich mit der Fahrzeuggeschwindigkeit ändert,

Das Ventil 126 besitzt ringförmige Leitungen 142 und l44.Dle Leitung l42 1st durch Öffnungen 146 mit der Ventilbohrung und durch einen Kanal 148 mit der Ringleitung 124 des Drosselventiles verbunden. Die Leitung 144 1st durch einen Kanal 150 mit dem HauptZuleitungskanal 72 und durch Öffnungen 152 mit der Ventilbohrung Verbunden, Die Leitung Ί44 ist ausserdem durcl· den Kanal 154 über das Schalthebelventil 20 mit der Rlngleitun?r 125 des Drosselventiles verbunden.

In der dargestellten Stellung verbindet das Ventil 126 den

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Flüssigkeitsdruck in der Leitung l50Jdirekt mit dem Rinskanal 125 des Drosselteilesi wenn das Ventil 20 sich in der dargestellten Stellung befindet. Hat die Abtriebswelle des Fahr zeuges eine höhere Drehzahl, als einen bestimmten Wert, so hebt der Druck in der Leitung lAo dan Ventil 126, sodafl die Flüssigkeit ausserdem durch den Kana3. 1*1R zu der Rinf*leitun<? des Drosselventiles strömt.

Das Ventil 20 bildet die Steuerung der Dünenstellung durch den Getriebe-Schalthebel, Dieses Ventil kann um 90° zwischen zwei Stellungen verdreht werden und ermflsrlieht eine Stromun» in den Ringkanal 125 des Drosselventilteile«! entweder aus dew auf die Fahrzeuggeschwindigkeit ansprechenden Ventil 126 über den Kanal 15** oder aus dem auf die Abtriebswellendrehzahl der Maschine ansprechenden Ventil 22 über einen Kanal 156, Das Ventil 20 ist mit dem Schalthebel des Oetriebes über ein geeignetes Gestänge verbunden, welches nicht dargestellt ist. Wenn der Schalthebel in ^ahrtstellung bewegt ist, so befindet sich das Ventil 20 in der dargestellten Stellung, Wird der Schalthebel in die Neutralstellung gebracht, so dreht sich das Ventil um 90° entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn, um die Rinprleitung 125 des Drosselventiles mit dem Kanal 156 su verbinden,

Dai auf die Abtriebswelle der Maschine ansprechende Ventil 22 besitzt einen Ventilkflrper 153, der In dem Ventilgehäuae gleitet, um einen Druckflüssigkeit**strom in die Leitung 156 aus eine*" Zwei irkanal 160 der Haupt let tun"· 72 zu steuern. Das Ventil wird normalerweise durch eine Feder 162 nach rechts

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gedrückt, um die Leitung 156 zu schließen, Ea wird in die dargestellte Stellung durch einen Slgnal-Flttssiirkeitadruok in der Leitung 164 bevregt, der als Punktion der Drehzahlsteigerung einer Punroe oder einea anderen geeigneten Teiles steigt, der durch die Abtriebswelle der Maschine angetrieben ist.

Die Arbeitsweise der gesamten Einrichtung ist folgende; Steht die Maschine still, so befinden sich die Düsen 1 etwa im Turbinenbrensbereich, da das Beschleunigungspedal losgelassen ist und eine oder mehrere der Steuerungen den Druck in der Kammer 86 ausreichend gesteigert haben, daß der Kolben 3*1 die Düsen in diese Stelluner dreht. Es sei daher angenommen, das Fahrzeug stehe still und das Beschleunigungspedal sei losgelassen, wflhrend die Gasturbine mit niedriger Drehzahl leerlauft, wobei der ßetriebeschalthebel auf neutral steht. Das auf die Drehzahl der Abtriebswelle der Maschine ansprechende Ventil 158 befindet sich in einer Stellung, in der es die )I*itung 156 blockiert, Das auf die Fahrgeschwindigkeit ansprechende Ventil 126 befindet sich in der dargestellten Stellung und das von dem Qetriebeachalthebel betätigte Ventil 20 wird um 90° nach links verdreht, wobei es die strömung aus dem Ventil 126 durch den Kanal 15*1 blockiert,. Daher findet keine Strömung in die Kammer 86 statt, auegenommen derjenigen infolge der Steuerung 26 der Turbinentemperatur, Der Kolben 3% und die Düsen 1 verbleiben in Bremsetellung.

Sofern nunmehr die Drehzahl der Maschinenabtriebswelle aus irgendeinem örunde über eine gewisse Htthe steigt, so bewegt die Drucksteigerune; an dem Ventil 158 dieses nach links, so

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daß dfce Leitungen l6o und 156 verbunden werden und dadurch über das Schalthebelventil 20 und die Bohrung 119 der Drosselventilwelle 9¹I die Kammer 86 unter Druck setzen, Dadurch wird der Nockenstößel 78 und das Pendelventll 62 nach rechts bewegt, sodaß Flüssigkeit; aus der öffnung 72 in den Servokanal 46 gelangt, Der Kolben 3*1 wird dadurch nach rechts gedrückt und dreht die Düsen 1 in eine größere, die Turbine bremsende Lage, die die Drehzahl der Abtriebswelle der Maschine verringert und das Arbeltsspiel schließt.

Es sei nunmehr angenommen, der Fahrer bewege den Schalthebel in die Fahrstellung. Dadurch wird das Ventil 20 in die dargestellte Stellung bewegt und der Ringkanal 44 des Ventiles 126 gelangt in Verbindung mit der Bohrung 119 der Drosselventilwelle und zwar über die öffnungen 123 und 121, Alsdann gelangt die Kammer 86 unter einen bestimmten Druck, der ausreicht, um die Abtriebswelle der Maschine in der gleichen Weise gebremst zu halten, wie oben beschrieben,

Drückt der Fahrer nunmehr das Beschleunlguncrspedal nieder, so sind sämtliche Verbindungen mit der Kammer 86 unterbrochen, mit Ausnahme der Temperatursteuerung 26, Die Kammer kann durch die öffnung 88 abgelassen werden und der Druck gegen deb Nockenstößel 78 läßt nach. Das allmähliche oder rasche niederdrücken des Beschleunigungspedals dreht nunmehr die DroRselwelle 94 und die Nooke 92, soda* der Druck auf den Nockenstößel 78 und die Feder 74 nachlaßt, sodaß die entgegenficsetzt wirkende Feder 76 das Pendelventil 62 nach links zentriert. Dadurch wird der Servokanal 48 mit der Zuleitungsöffnung 72 verbunden, während der Servokanal 46 mit der

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Abflußleitunr* 60 durch das rechte Ende de** Kammer 90 verbunden w5rd. Der Kolben 34 bewegt sich dadurch allmählich nach links und dreht die Düsen 1 in ihre geschlossenen, die Turbine beschleunigenden Stellungen 5 und 4, Wenn die Düsen sich drehen, so dreht die Rilckkonnelunr; über das Gestänge 106, 10*1 und die Welle 102 die Nooke 100, sodaft die Kraft auf den Nockenstößel 80 und die Feder 76 nachläßt. Das Pendelventil 62 beginnt sich unter dem Einfluß der Feder 74 rückwärts in die Neutrais teilung zu bewerben. Dadurch vrird die Flüssigkeitszufuhr in den Servokanal 48 allmählich abgeschnitten und schließlich beendet, v/enn die Düsen 1 die Beschleunigumrsstellunn· erreicht haben, welche dem Ausmaß der Niederdrückunn· des Beschleunir^ungspedals und der Drehung der Nooke 92 des Drosselsteuerunjrsteiles entspricht.

der Fahrer das Beschleunlgungspedal teilweise nach, so ruft die Drehung der Nooke 92 in der entgegengesetzten, verzögernden Richtung eine rückwärts gerichtete Betätigung der Pendelventilvorrichtung hervor, Dan Pendelventil 62 wird nach rechts bewegt, um die Zuleitöffnung 72 und den Servokanal 46 so zu verbinden, daß der Kolben 34 in einer Weise bewegt wird, in der er die Düsen in eine geringere Beschleunigungsstellunp· bringt, abhängig von der neuen Stellung des Beschleunigunejspedals.

Sofern nach der Beschleunigung des Fahrzeuges der Fahrer das Beechleunigungspedal vollständig in die Leerlaufstellunglosläßt, werden beide öffnungen 122 und 123 in der Drosselventilwelle 94 mit den Steuerkanälen l48 und 154 verbunden,.Liegt

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" die Fahrgeschwindigkeit über einem bestimmten Wert, so ist das Ventil 126 durch den Qeschwindlgkeitsabhängigen Druck in der Leitung I¹IO aufwärts bewegt, so daß Flüssigkeitsdruck der Leitung 150 in beide Leitungen l48 und 15¹I gelangt, wodurch die Kammer 86 einen hohen Druck erhält. Dadurch wird der Nockenstößel 78 und das Pendelventil 62 nach rechts bewegt, wodurch sich der Kolben 3¹I ebenfalls nach rechts bewegt, so da^ die Düsen l in ihre äußersten, die Turbine bremsenden Stellungen gebracht werden_T

Sofern das Getriebeschaltfrentil 20 zu dieser >Zfeit in die Neutralstellung gebracht wird (um 90 nach links verdreht), wird die Zufuhr von Bremsdruck in den Rinjrkanal 125 des Drosselteiles au3 dem Ventil 126 durch die Leitung 15¹I abgespeert. Indessen erhält der Rinprkanal 125 nunmehr Zufuhr aus der Leitung 156, sofern angenommen wird, daß die Drehzahl der Abtriebswelle der Maschine oberhalb eines bestimmten Viertes liegt. Die Abtriebswelle der Maschine wied alsdann wiederum abgebremst. Liegt die Drehzahl der Abtriebswelle der Maschine unter dem bestimmten Wert, indessen die Fahrgeschwindigkeit nicht, so ist die Strftmunw durch den oberen Kanal l4R allein ausreichend, um die Düsen in ihre die Turbinen bremsenden Stellungen zu drehen, wenn das Beschleunigunerspedal auf Leerlauf steht.

Die Steuerung der Düsenstellunf» durch den temperaturabhftngigen Fühler 26 wurde bereits beschrieben.

Die 7?ig_# 7 zeigt eine abgeänderte Konstruktion mit einem me- * chaninchen Betätigungsteil in der Kammer 86 der auf Temperatur

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änderung anspricht und auf den Nockenstößel 78 einwirkt, wodurch die Notwendigkeit von Flüssigkeitsdruck in der Kammer 86 bei dieser besonderen Steuerung entfällt, In diesem Falle wurde der obere Teil der Drosselwelle 94 aus Gründen der Klarheit weggebrochen_t

Die rtehäusebohrun^ 54' in Fig, 7 ist durch einen Stopfen 170 verschlossen, der eine Bohrung 1.72 besitzt, die in zwei Kammern 174 und 176 durch eine Membran 178 unterteilt ist. Die Kammer 174 ist durch eine Bohrung 180 mit den Kanal 107 *"*ir das Temneratur-Drucksignal verbunden, der von dem Temneraturfühler 26 (Fig.2) Auseranp· nimmt. Die Kammer 176 ifjt mit der Atmosphäre über einen Kanal 182 verbunden und belüftet. Die Membran wird normalerweise durch entgegengesetzte Federn zenfc triert, wie dargestellt und ist an dem Stift 184 eines Betätigungsteiles 186 befestigt, der sich an dem Nockenstößel 78 abstößt.

Damit diese Vorrichtung keine Störung der Drosselteilnocke 92 an dem Nockenstößel 78 hervorruft, können die Betätigungsteile 184 und 186 als Joch ausgebildet sein, welches an beide Seiten der Nocke 92 reicht und daher eine unabhängige Betätigung der Nocke durch beide Vorrichtungen ermöglicht wird.

Die Arbeltsweise erscheint klar, Drucksteigerungen in der Leitung 107 bei Steigerungen der Turbineneinlaß- und Auslaßtemperatur bewegen den Teil 184 nach rechts, sodaß der Nockenstößel von der Drosselteilnocke 92 hinwegfeewegt **rd. Dadurch wird das Peudelventil bewegt und betätigt die Düsen in der gleichen Weise, wie es bereits in Verbindung mit,der Beschrei-

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buncr des Temperaturfühlers 26 erläutert wurde.

Die Erfindung schafft also eine Steuerung für e^ne Gasturbine für Kraftfahrzeuge, die eine Einstellung der Turblneneinlaftdüsen als Punktion der Stellung des Beschleunigungspedales des Fahrzeuges und der Temperatur des Turbinenteiles ermöglicht. Es wird eine Maschinenbremsuns stets erreicht, wenn die Temperatur des Turbinenteiles übermäßig ist oder wenn das Beschleunigunorspedal in die Leerlaufstellunpc nachgelassen wird und die Fahrtjs;eschwindiqkeit über einem bestimmten Wert llepi; oder der ßetriebeschalthebel in Neutralstellunrr steht und die Drehzahl der Maschinenabtriebswelle über einem gewissen Wert liest.

Die Erfindung bietet so viele Vorteile, Die Turbinendflsen können genau eingestellt werden, um die prep;ebenen Betriebszustände der Maschine aufrecht zu erhalten. Es kann jede Düseneinstellung durch sachgemäße Profile der Nocken an dem Drosselteil und der Rückkopplunp^svorrichtung erreicht werden, Leerlauf- und Bremsstellungen der Düsen kennen getrennt von dem Erfouderniss der Aufrechterhaltun* des gegebenen Maschinenzustandes erreicht werden. Die Servovirkwu? des Pendelventiles ergibt ein schnelles Ansprechen. Das automatische Getriebe des Fahrzeuges kann be5 Leerlaufdrehzahl der Maschine auf neutral prestellt werden. Während das Getriebe auf neutral gestellt ist oder auf Parken oder auf Start wird die Drehzahl der Abtriebswelle der Maschine geregelt, wodurch eine übermftftige Drehzahl der Haschine ver-. hindert wird und wodurch der Geräuschpegel der Zahnräder und anderer Teile auf einem annehmbaren Viert erhalten wird und

die Zubehörteile, wie zum Beispiel die Luftbeelnfluseung durch die .AbtriebBwd-le der Maschine angetrieben werden kennen. Die Maschine wird leichter zu starten sein und es kann ein kleinerer Startermotor benutzt werden, well das Getriebe auf neutral rrestellt werden kann. Es kann ein Handgetriebe In Verbindung mit einer Gasturbine verwendet wirden. Die Maschine erhält keine große Temperatur sowftA Schwankungen infolge von Änderungen im Krfftverbr*.uch des Zubehörs, da die Zubehörteile angetrieben werden kännen, während das Qetrftebe auf ■ neutral steht,

Die Erfindung wurde in bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. Es sind Abänderungen mflf-lich, ohne aus dem Rahmen des Erflndungsgedankens herauszutreten,

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Claims (1)

1. Ansprüche

   1, Vorrichtung zur Steuerung des Anstellwinkels der Düsenschaufeln von Gasturbinen für Kraftfahazeuge, die eine Dros-

   . aelvorrichtung besitzen, die von einer Leerlaufstellung bis in eine Beschleunigungsstellung verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß tine durch Druckflüssigkeit betätigte Servovorrichtun* (10) vorgesehen ist, die die Düsen zwischen der Bremsstellung und der Beschleunigun^sstellung für die Turbine verstellt und durch eine Pendelventil-Vorrichtung (14) in der Bewegung gesteuert wird, daß die Drosselvorrichtung (16) auf die Pendelventilvorrichtunp· (I¹J) einwirkt und diese aus der Neutralstellunn; heraus verstellt, daß ferner eine Rückkoppeluns; (106) zwischen den Düsen (1) und der Pendelventilvorrichtung (I²O vorgesehen ist, die diese (I¹I) nach Verstellung der Düsen (l) in die Neutralstellung zurück führt, und daft eine mit der Abtriebswelle des Fahrzeuges, mit der Drosselvorrichtung (l6) und mit der Pendelventilvorrichtunr* (l4) zusammenwirkende Einrichtung vorgesehen ist, um bei Verstellung der Drosselvorrichtung (16) in die Leerlaufstellung die Düsen (1) in die Bremsstellung für die Turbine zu führen,

   2, Vorrichtune: nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pendelventilvorrichtung (14) zwei sich entgegenwirkende, an ihren gegenüberliegenden Enden vorgesehene Federn (74,76) besitzt, die das Pendelvent11 (1*1) in die Neutrallage drücken,

   3, Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daft die Drosselvorrichtung (l6) und die RückkoppeIHn^ (106)

   der Düsen (1) über Nocken (92), (100) und Stößel (78, 80) auf die Federn (7^,76) des Pendelventiles (Ik) einwirken und es in entgegengesetzten Richtungen bewegen,

   Ί,·Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3_t dadurch gekennzeichnet, daß die das Pendelventil (1^) betätigende Nocke (92) der Drosselvorrichtung (16) und der an ihm anliegende Stößel (78) in einer Druckkammer (86) angeordnet sind, die einen gedrosselten Ablaß (88) besitzt und auf den Stößel (78) einwirkt und daß durch die Drosselvorrichtung (l6) in deren Leerlaufstellunp der Druckkammer (86) Druck zugeleitet wird, der auf den Stößel (78) wirkt and das Pendelventil (lH) zwecks Stellung der Düsen (1) in die Bremsstellung der Turbine bewegt,

   5, Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, da* ein beliebig verstellbares Ventil (20) vorgesehen ist, welches in einer Stellung über einen·Kanal (150), (15'O der Drosselvorrichtung (16) Druck aus der Flussigkeits-Drucknuelle zuleitet und in e⁴ner zweiten Stellung der Drosselvorrichtung (l6) Drucv über einen zweiten Kanal (156) zuleitet,

   6, Vorrichtung nach Ansnruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zv/eite Kanal (156) Druck aus einem bei einer bestimmten Drehzahl der Maschine öffnenden Ventil (22) erhält und daß das beliebig verstellbare Ventil (20) in einer Stellung den zweiten Kanal (156) absperrt,

   7, Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daft das bei einer bestimmten Drehzahl der Maschine öffnende

   Ventil (22) mit Druck aus einer zweiten Druckquelle der Vorrichtung versehen wird, deren gelieferte Druckhöhe abhängig von der Drehzahl der Maschine ist.

   8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine von der Drehzahl der Abtriebswelle des Fahrzeuges beeinflußte Vorrichtung (24) einen verstellbaren Ventilkörper (1.26) aufweist, der in der einen Stellung nur über das beliebig verstellbare Ventil (20) Flüssigkeitsdruck in die Drosselvorrichtung (16, 119) leitet und sofern er durch das Drehzahlsignal der Abtriebswelle unter Druck gesetzt ist, zusätzlich über einen zweiten Kanal (l48) Druck in die Drosselvorrichtung leitet;

   9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselvorrichtung (16) zwei mit ihr sich drehende Absoerrventile (120, 122, 121, 123) aufweist, von denen eines den das beliebig verstellbare Ventil (2o) enthaltenden Kanal (15¹O und das andere den zusätzlichen zweiten Kanal (118) zwischen der von der Drehzahl der Abtriebswelle de«? Fahrzeuges abhängigen Venti!vorrichtung (24) und der Drosselvorrichtung (l6) absperren kann und daß diese Absperrventile nur geöffnet sind, wenn die Drosselvorrichtung (16) auf Leerlauf steht-,

   10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daP- das beliebig verstellbare Ventil (20) ein Dreiwegehahn ist, der vom Getriebeschalthebel des Fahrzeugen betätigt wird,

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   11, Vorrichtunr nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Druckkammer (86), in der die Nocke (92) der Drosselvorrichtung (16) sitzt und die auf den Stößel (78) des Pendelventiles (l4) einwirkt, ein Signaldruck von einem in die Turbine eingebauten Temperaturfühler gegeben wird, der auf den Stößel (78) einwirkt und bei zu hoher Turbinentemperatur das Pendelventil (14) in eine die Düsen (1) offene bremsende Stellung (6) bewegt,

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