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Gasturbinengetriebenes Motorfahrzeug.
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Priorität der amerikanischen Patentanmeldung Nr.672 269 vom 2. Oktober
1967 Die Erfindung betrifft ein gasturbinengetriebenes Motorfahrzeug mit zwei Antriebsachsen,
bestehend aus einem im offenen Kreislauf arbeitenden Gasturbinensatz, welcher einen
Vergaserteil mit Kompressor und einer mit diesem antriebsmäßig verbundenen Xompressorturbine
sowie eine weitere durch den Gasstrom angetriebene, vom ersten Turbinenteil unabhängig
drehbare Kraftturbine umfaßt Kraftfahrzeug-Gasturbinen arbeiten gewöhnlich im offenen
Kreislauf. Sie bestehen im allgemèinen aus einem Vergaserteil, der wiederum einen
Kompressor und eine mit diesem über eine Welle verbundenen Kompressorturbine enthält
und einer gegenüber dem Vergaserteil frei drehbaren Kraftturbine, welche mit der
Antriebsseite eines herkömmlichen Getriebes oder den Antriebsrädern des Notorfahrzeuges
verbunden ist.
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Gasturbinenmotoren der obigen Art werden normalerweise so betrieben,
daß einige Maschinenteile ständig unter optimalen Bedingungen arbeiten. So soll
beispielsweise die durch die physikalischen Eigenschaften des in der Maschine verwendeten
Materiales
bestimmte Turbineneingangstemperatur auf einem maximal erlaubten Wert gehalten und
Kompressor-Stoßwellen verbindert werden. Die emperaturfegelung kann generell in
einem oder zwei Wegen erfolgen. Ist der Gasturbinenmotor mit einstellbaren Eurbineneinlaßdüsen
versehen, so können die Offnungs und Schließbewegungen der Düsen in Ubereinstimmung
mit der wechselnden Kompressordrehzahl vorgenommen werden, so daß der Brennstoffzufluß
den Motor auf seiner maximal erlaubten Betriebstemperatur hält. In einem Gasturbinenmotor
mit festen Einlaßdüsen wird die Eompressordrehzahl normalerweise durch die Brennstoffsteuerung
geregelt, wodurch die Maschine auf ihrer optimalen Betriebstemperatur gehalten und
gompressorwellen verhindert werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein gasturbinengetriebenes Motorfahrzeug
zu schaffen, bei dem die auf zwei Antriebsachsen selektiv einwirkende Gasturbine
durch automatische Steuerung der Eompressordrehzahien unter verschiedenen Betriebsbedingungen
ständig in ihrem optimalen Temperaturbereich arbeitet, so daß Kompressorstöße verhindert
werden.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine der Antriebsachsen
über ein Getriebe ständig mit der Kraftturbine und die andere Antriebsachse über
Steuermittel zeitweilig zur Regelung der optimalen, drehzahlabhängigen Turbineneingangstemperatur
mit dem Vergaserteil antriebsmäßig verbunden ist.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß die die Turbineneingangstemperatur regelnden Steuermittel aus einer hydraulisch
betätigten Rutschenkupplung, einem mit dieser verbundenen Druckmittelerzeuger, einem
von der Kompressordrehzahl gesteuerten Druckregler zur Regelung des Druckmittel
flusses vom Erzeuger zum Kupplungszylinder und aus einer von Hand zu betätigenden
Ventilvorrichtung
bestehen.
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Im Folgenden ist ein Ausführungsb$ispiel der Erfindung an Hand der
Zeichnung beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 die schematische Darstellung eines Motorfahrzuges
mit Zwei-Vierradantrieb, Fig. 2 die schematische Darstellung eines Steuersystemes
zur Betätigung und Regulierung eines Teiles der Antriebsvorrichtung nach Fig. 1.
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Fig. 1 zeigt ein Motorfahrzeug mit einer vorderen und hinteren Antriebsachse
10 und 12 sowie dem Frontradpaar 14 und dem Hinterradpaar 16. Beide Achsen besitzen
ein herkömmliches Differential 18 bzw. 20, wobei die Frontachse zusätzliche Universalverbindungen
22 aufweist, die eine Lenkung der Räder 14 durch ein besonderes, nicht dargestelZ2s
Lenkgetriebe erlauben.
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Der Kraftantrieb der Achsen 10 und 12 erfolgt in diesem Falle durch
eine in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 24 gekennzeichnete Gasturbine. Diese
besteht aus einem Vergaser-.
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teil 26, der sich aus einem Radialkompressor 28 und einem über eine
Welle 30 mit diesem verbundenen Eompressions-urbinenteil 32 zusammensetzt. In axialer
Fortsetzung des Turbinenteiles 32 ist eine gegenüber diesem frei drehbare, mechanische
Leistung auf eine Abgangswelle 36 übertragende Turbine 34 angeordnet.
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Weitere Einzelheiten der Turbinenkonstruktion und ihrer Wirkungsweise
erscheinen überflüssig, da derartige Gasturbinen allgemein bekannt sind und nicht
zum Erfindungsgegenstand gehören. Zum Verständnis der Erfindung genügt die Feststellung,
daß
die Maschine einen gebräuchlichen Brennerteil, Regeneratoren oder Rekuperatoren,
in denen die aus dem Kompressor 28 ausströmende Luft durch die heißen Auspuffgase
vorgewärmt wird, wobei sie auf ihrem Weg zu dem Brenner mit Brennstoff vermischt
und die erzeugten Auspuffgase zum Antrieb des Kompressors und der Kräftturbine gegen
und durch sie hindurchströmen und eine Kraftturbine aufweist.
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In diesem Falle ist die Turbinenausgangswelle 36 über eine allgemein
mit 40 bezeichnete Untersetzung zu einem Eingangs-Wechselgetriebe 42 und von diesem
ausgehend über eine Abgangswelle 44 mit der Hinterachse 12 vextbunden. Die Abgangswelle
44 wiederum treibt die Hinterachse 12 über ein Differential 20 an.
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Zur Erzielung unterschiedlicher Betriebsbedingungen des Fahrzeuges
kann die Gasturbine 24 wahlweise mit der vorderen Antriebsachse 10 antriebsmäßig
verbunden werden. Dabei wird ein als Untersetzung wirkender Hilfsantriebszug 46
über die Kompressorwelle 30 angetrieben. Zusätzlich zu der normalen Kraftübertragung
der Gasturbine treibt der Getriebe zug 46 ein Antriebsglied 48 einer Rutschkupplung
50. Diese Kupplung 50 kann beispielsweise eine Flüssigkeits-Reibungskupplung sein.
Sie ist mittels einer Feder ausrückbar und wirkt durch einen dünnen Flüssigkeitsfilm,
der die Drehkraft mit verschiedenen Schlupfwerten von der angetriebenen Reibplatte
48 auf die Abtriebs-Reibplatte 52 in bekannter Weise überträgt.
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Die Abtriebsplatte 52 ist kerbverzahnt und axial verschieblich auf
einer Welle 54 angeordnet, die den Antriebsteil des Differentials 18 darstellt.
Der vordere Endteil der Kupplungsplatte 52 ist als Kreiskolben 56 ausgebildet, welcher
gleitend und abgedichtet in einer Kreisöffnung eines Zylinders 58 angeordnet ist.
Eine ringförmige Druckmittelkammer 60 erstreckt
sich demzufolge
zwischen dem Kolben und dem Zylinder. Ein Fluideinlaß 62 gestattet eine Druckerzeugung
in der Kammer 60 und eine durch sie erzielbare Verstellung des Schlupfes zwischen
dem Antriebs- und dem Abtriebsteil 48 und 52 der Kupplung, die unten im einzelnen
beschrieben wird.
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Wie oben beschrieben, arbeitet die Gasturbine 24 im allgemeinen in
einem maximal zulässigen Temperaturbereich, der durch die physikalischen Eigenschaften
der in der Maschine verwendeten Materialien bestimmt wird, die zur Verhinderung
vom Kompressorwellen durch die Drehzahltund andere Steuerparameter verändert werden.
In diesem besonderen Beispiel wird der maximal erlaubte Temperaturplan durch die
automatische Belastung oder Entlastung der Kompressorwelle 30, insbesondere durch
die Rutschkupplungsverbindung zur Frontachse 10 aufrechterhalten. Der Schlupf verändert
sich mit wechselnden Kompressordrehzahlen, die sich in einer Verlangsamung oder
Erhöhung der Umlaufgeschwindigkeit der Welle 30 auswirken und dabei den Brennstoffzufluß
zur Maschine und die durch diesen bestimmte Turbinentemperatur beeinflussen.
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Eine gegebene Xompressordrehzahl hat demzufolge einen vorher bestimmten
Kraftstoffluß zur Folge, der normalerweise die Turbineneingangstemperatur auf ihrem
maximal zulässigen Wert hält und Kompressionsstöße verhindert. Sollte sich die Temperatur
aus irgendeinem Grunde ändern, so verändert sich auch der Anpressdruck der Kupplung
im Einlaßkanal 62, was einen Wechsel der Belastung der Kupplungswelle 30 zur Folge
hat, so daß der Kraftstoffkontrollregler auf diese Veränderung anspricht und den
Kraftstoffluß dahingehend ausgleicht, daß die Kompressordrehzahl ihren vorherigen
Wert erreicht. Dieser Wechsel des Kraftstofflusses verändert automatisch die Turbinen-Eingangstemperatur
und stellt den maximal zweckmäßigen Wert wieder her. Dies ist natürlicherweise
ein
allmählich fortschreitender Prozeß, der mit wieder hergestelltem Gleichgewicht abgeschlossen
ist.
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Unter normalen Antriebsbedingungen wird die Drehmomentenübertragung
auf die Vorderachse 10 in Ubereinstimmung mit einem Wechsel der Sompressordrehzahlen
derart veränder, daß die Turbineneingangstemperatur ständig ihren optimalen Wert
einnimste Der die Kupplung 50 steuernde Flüssigkeitsdruck wird weit erhin zur Erzielung
anderer Betriebsverhältnisse des Fahrzeuges verwendet. Soll beispielsweise ds Fahrzeug
beschleunigt werden, so wird die Kupplung 50 vollständig ausgerückt, der Kompressor
wird entlastet und gestattet somit eine rapide Beschleunigung auf den gewünschten
Wert.
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Soll dagegen der Motor bis zum Fahrzeugfreilauf abgebremst werden,
so muß die Kupplung 50 voll eingerückt sein, so daß die Vorderachse 10 den Vergaserteil
antreibt und dadurch die Vorwärtsbewegung des Fahrzeuges verzögert.
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Die Steuerung der Kupplung 50 kann zur Erzielung der drei oben geschilderten
Betriebsbedingungen auf verschiedenen Wegen erreicht werden, von denen einer in
Fig. 1 schematisch dargestellt ist. Wie gezeigt, wird der auf die Kupplung 50 einwirkende
Flüssigkeitsdruck von einer Pumpe 64 erzeugt, die beispielsweise durch einen nicht
gezeigten Elektromotor oder durch eine vom Getriebezug 46 ausgehende Kraftübertragung
angetrieben wird. Die Pumpe besitzt eine Zufluß-und eine Abflußleitung 65 und 66,
wobei der Druck in der Leitung 66 durch ein herkömmliches, in seiner Gesamtheit
mit dem Bezugszeichen 68 gekennzeichnetes Druckregelventil gesteuert wird. Der Druckregler
besitzt zwei Abgangsleitungen 71 und 72, von denen die erstere zu einem Strömungssteuerschalter
70 führt und die letztere 72 zum Eingang eines in
seiner Gesamtheit
mit 74 bezeichneten und in Fig. 2 im einzelnen dargestellten, auf Gesqhwindigkeitsimpulse
der Wellen 30 und 76 ansprechenden Druckmodulators verläuft.
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Die Einzelheiten dieses Modulators werden im Folgenden ausführlich
beschrieben. Seine Funktion besteht darin, den Schlupf der Kupplung 50 in oben beschriebener
Weise zwecks Be- oder Entlastung des Kompressors zu steuern, so daß ein größerer
oder geringerer Kraftstoffluß zu den Brennern gelangt und sich die Turbineneingangstemperatur
dadurch auf den gewünschten Wert einregelt. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist der Modulator
durch die in der Zeichnung strichpunktiert ausgeführte Verbindung 76 mit der Vergaserwelle
30 verbunden.
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Der Strömungsschalter 70 ist ein Dreiwegeventil. In der gezeigten
Position versperrt das Ventil den direkten Druckmittelfluß vom Druckregler 68 zur
Kupplung 50 über die Leitung 78, wo hingegen die Abgangsleitung 79 des -Druckmodulators
74 mit der Leitung 78 verbunden ist. Bei einer Ventilbewegung nach rechts wird die
Leitung 79 blockiert und die Druckreglerleitung 71 ist direkt mit der Kupplungszufuhrleitung
78 verbunden. Wird das Ventil 70 in seine linke Endstellung bewegt, so sind beide
Leitungen 71 und 79 vom Druckregler 68 und vom Geschwindigkeitsmodulator 74 blockiert
und die Kupplungszufuhrleitung 78 ist entlüftet.
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In seine verschiedenen Positionen kann das Dreiwegeventil 70 in herkömmlicher
Weise entweder von Hand oder automatisch unter der Wirkung elektrischer Impulse
verstellt werden Der in Fig. 2 dargestellte Geschwindigkeits-Druckmodulator 74 enthält
einen Druckmittel-Fliehkraftregler 80, einen temperaturabhängigen Druckregler 82,
einer die Turbineneingangstemperatur überwachenden Bimetallsonde 84 und einen Komparator
86, der die tatsächliche Turbineneingangstemperatur mit der g;ewünschten vergleicht
oder den Temperatur-Druckgeber 82 zur
automatischen Erzielung eines
auf den Kolben 56 der Eupp lang 50 einwirkenden Flüssigkeitsdruckes betätigt.
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Der Fliehkraftregler 80 besteht aus einem seitlich gekröpften zylindrischen
Endgehäuse 88, welches an einer drehbaren, von der Kompressorwelle 30 angetriebenen
Welle 90 befestigt ist Die Bohrung des Gehäuses 88 bildet eine Kammer 92, in der
ein Druckmittelmeßkolben 94 von bestimmter Masse gleitend angeordnet ist. Der Kolben
ist mittels einer Feder 96 gegen einen zylindrischen Entlüftungskanal 98 vorgespannt,
der im Gehäuse befestigt ist und zum Druckmittelsumpf führt. Der Zwischenraum zwischen
dem Durchlaß, demtEolbenende 94 und den Gehäusewänden ergibt eine ringförmige Druckkammer
100, die über eine Zentralbohrung 102 in der Welle 90 und eine Düse 104 mit dem
Druckregler 68 und der Pumpe 64 verbunden ist.
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Die Masse des Kolbens 94 und die Rückstellkraft der Feder 96 wird
so gewahlt, daß bei Null oder einer vorgewählten Drehzahl der Welle 90 der Kolben
94 anfänglich gegen das Ende des Durchlaßkanales 98 anliegt und dadurch den Druckmittelfluß
von der Bohrung 102 zum Sumpf blockiert. Sobald der Fliehkraftregler rotiert, hält
die Kraft der Feder 96 und die auf den Kolben 94 wirkende Fliehkraft den Durchgang
98 so lange offen, bis der sich in der Kammer 100 aufbauende Rückdruck über den
Gleichgewichtspunkt dieser Kräfte gestiegen ist. Der Durchgang 98-wird dann aufgerissen
und Druckmittel beginnt in den Sumpf ab zufließen. Für irgendeine gegebene Drehzahl
wird der Kolben 94 solange hin- und herschwingen, bis sich eine Gleichgewichtsposition
einstellt in der der Flüssigkeitsdruck die Zentrifugal- und Feder kräfte exakt ausgleichti
wodurch sich ein vorher bestimmter Druckwert in der Leitung 102 einstellt. Mit einer
Drehzahländerung der Welle 90 wird sich auch der Flüssigkeitsdruck
verändern,
und zwar in Form einer bekannten parabelförmigen Kurve.
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Der Rückdruck in der Kammer 100 und dem Durchgang 102 wirkt über eine
Leitung110 auf den 'Pemperaturregler 82. Dieser enthält eine Druckmittelkammer 112,
die in zwei eile 114 und 116 durch eine flexible kreisförmige Membran 118 getrennt
ist. Die obere Kammer 114 ist direkt mit der Abgangsleitung 110 des Fliehkraftreglers
verbunden. Die untere Kammer 116 weist einen Einlaß 120 auf, an dem eine zum Abgang
des Druckreglers an den eine zum Abgang des Druckreglers über die Überströmdüse
104 führende Leitung 122 angeschlossen ist.
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Die Düse isoliert den Abgangsdruck des Reglers 68 von dem Einfluß
des Fliehkraftreglers in bekannter Weise.
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Die Kammer 116 weist weiterhin eine veränderliche Auslaßöffnung 124
auf, in die eine mit der Membran 118 fest verbundene, sich verjüngende Ventilnadel
126 hineinragt. Die Membran ist durch eine aufwärts wirkende Feder 128 sowie durch
eine Zentrierfeder 129 derart vorgespannt, daß sich im Ruhezustand eine vorher bestimmte
Offnungsweite des Auslasses 124 einstellt und eine dadurch bedingte Druckabnahme
des Flüssigkeitsdruckes in der Leitung 122 gegenüber einem gewünschten oder eingestellten
Druck in der Leitung 130 bewirkt. Demzufolge wirkt die Ventilnadel 126 als Druckregulierventil
zur veränderlichen Steuerung des Druckes in der Leitung 130 als Funktion der Drehzahländerungen.
Die Leitung 130 enthält eine gewöhnliche Blende 132, deren Niederdruckteil mit dem
entlüfteten Flüssigkeitssumpf in Verbindung steht. Die Leitung 130 ist mit einer
Seite des Komparators 86 verbunden.
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Die Druckmittelleitung 122 besitzt eine Abzweigleitung 136, die sich
wiederum in zwei Leitungen 137 und 138 teilt. Die
Leitung 137 leitet
einen gesteuerten Druck zur Unterseite des Komparators 86, um eine Differenzkraft
im Komparator zu erzeugen. Dieser letzte steuert die Stellung des Komparaterß und
regelt semit den Fluß des unter Druck stehenden Fluides von der TilZeitung 138 zur
Kupplung 50 über die Druckleitung 78o Der Flüssigkeitsstrom durch die Teilleitung
139 wird durch eine Bimetall-Temperatursonde 84 gesteuerte In diesem Fall würde
die Sonde 84 im Turbinenteil der Gasturbinen-Maschine angeordnet sein, so daß sie
die Temperatur in diesem Teil messen kann. Wie gezeigt besteht die Sonde aus einem
festen äußeren Röhrengehäuse 139 aus beispielsweise Stahl in die eine Keramikstange
140 lose eingesetzt ist0 Die Stange ist an einem abgeschrägten nadelähnlichem Ventil
142 befestigt, das den Druckmittelstrom und die Druckabnahme zwischen der Teilleitung
137 und der Leitung 144 regelt. Das Ventil 142 und die Stange 140 sind in diesem
Falle durch eine Feder 146 nach links in eine Ausgangsposition verschoben9 in der
ein vorbestimmt er Minimalfluß oder eine Verbindung der Flüssigkeit zwischen den
Leitungen 137 und 144 besteht. Es wirkt daher als Druckregelventil.
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Im Betrieb würde das Ventil 142 anfänglich in eine von der vorher
eingestellten Turbinengaseinlaßtemperatur bestimmten Position verschoben. Bei Schwankungen
über oder unter diese Temperatur wird sich das Stahlgehäuse schneller als die Keramikstange
ausdehnen oder zusammenziehen und der Feder 146 erlauben, die Stange nach links
zu verschieben oder die Stange wird sich nach rechts gegen die Wirkung der Feder
ausdehnen, wodurch eine größere oder kleinere Verbindung zwischen den Leitungen
136 und 144 zustande kommt.
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Der Komparator 86 enthält ein Ventil 148, das an seinen beiden Endseiten
durch kreisförmige flexible Membrane 150
und 152 gehalten ist.
Die Membranen sind gegen die Wände der'in dem Ventilkörper ausgebildeten Kammern
154 und 156 dichtend abgesichert, wobei Jede gegenüber der anderen durch eine Zentrierfeder
157 und 158 vorgespannt ist. Die Membranen unterteilen die Kammer 154 und 156 in
weitere Kammern 159, 160 und 162, wobei die Kammern 160 und 162, wie gezeigt, entlüftet
sind. Die Kammer 149 wird über die DruckLeitung 130 mit Druckmittel beaufschlagt,
während die Kammer 161 ihr Druckmittel von der Leitung 144 erhält.
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Der Kolben des Ventiles 148 besteht aus zwei Stegen 163 und 164, die
durch einen Mittelteil 165 vonxgeringerem Durchmesser verbunden sind. Der Mittelteil
begrenzt einen Druckmittelringraum 166, welcher ständig mit der Teilleitung 138
einerseits und der Druckmittelauslaßleitung 79 (Fig. 1) andererseits zusammenwirkt.
Die Wirkung des Komparators 86 besteht dezzuSolge darin, daß sich in ihn der eingestellte
oder gewünschte Dnick der Leitung 130 und der gefühlte oder tatsächliche Anzeigedruck
der Leitung 144 gegenüberstehen, wobei der zwischen beiden bestehende Differenzdruck
den Ventilkörper nach oben oder unten verschiebt und dadurch mehr oder weniger Druckmittel
von der Pumpenleitung 138 zur Abflußleitung 79 strömen läßt.
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Die Wirkungsweise der Steuerungseinrichtungen ist folgende: Zuvorderst
sind die extremen Betriebsverhältnisses des Schlupfes der Kupplung 50 zu beschreiben.
Es wird angenommen, daß die Gasturbinenmaschine 24 gestartet wird oder falls sie
bereits im Leerlauf läuft, daß sie beschleunigt wird. Der Schalter 176 (Fig. 1)
wird betätigt, so daß das Drehwegeventil 70 sich aus der gezeigten Position, nach
links bewegt und dadurch die Leitungen 71 und 79 vom Druckregler 68
uad
vom Drehzahlmodulator 74 versperrt. Demzufolge wird das Druckmittel in der Kupplungszufuhrleitung
78 über die Leitung 178 entlüftet und die Rückholfeder der Kupplung wird dieser
außer Eingriff bringen. Die Kupplung 15 somit vollstandig ausgerückt und der Vergaserteil
kann sich ohne die zusätzliche Belastung durch die Vorderachse 10 frei drehen. Aufgrund
der derzeitigen geringen Belastung kann eine schnelle Beschleunigung des Vergaserteiles
Wis auf den gewunschten Wert erfolgen.
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Angenommen das Fahrzeug wurde beschleunigt und es läuft im Freilauf.
Soll nunmehr die Maschine abgebremst werden, so muß der Schalter 176 durch den Bahrer
derart betätigt werden, daß sich das Dreiwegeventil 70 in seine rechte Endlage verschiebt.
In dieser Stellung ist die Leitung 71 vom Druckregler 68 direkt mit der Kupplungs-Zufuhrleitung
78 verbunden, während die Leitung 79 vom Drehzahlmodulator 74 gesperrt ist. Demzufolge
fließt Druckmittel aus dem Druck regler 68 direkt durch die Kupplungseinlaßöffnung
62, wirkt gegen den Kolben 56 der Kupplung 50 und rückt dabei die Kupplung voll
ein. Dies schafft die maximale Verbindung zwischen der Achse 10 und dem Kompressor
28, wobei ein Antrieb des Kompressors und des Vergaserteiles durch die Frontachse
10 erfolgt. Dies wirkt sich in einer Fahrtverringerung des Gefintes aus.
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Wird ein normaler Vierradantrieb des Fahrzeuges gewünscht, so betätigt
der Fahrer den Schalter 176 zur Verstellung des Dreiwegeventiles in die in Fig.
1 gezeigte Lage. In dieser Stellung ist die Leitung vom Druckregler 68 blockiert,
wahrend die Leitung 79 des Drehzahlmodulators 74 direkt mit der Kupplungszufuhrleitung
78 verbunden ist. Dieser liefert komprimiertes Druckmittel zur Kupplung 50 in einer
von der Kompressordrehzahl abhängigen Menge.
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Bei einer gegebenen Kompressordrehzahl wirkt der Druck in der Leitung
110 auf die Membran 118 des einstellbaren Temperatur-Druckgenerators 82 und: stellt
diesen auf einen planmäßigen Wert. Der Auslaßdruck des Reglers 68 wird sich zu diesem
Zeitpunkt in der Kammer 116 des Druck-Temperaturreglers aufbauen. Die Differenz
zwischen den beiden Drücken wird die Ventilnadel 126 derart verschieden, daß sich
ein planmäßiger Druck in der Leitung 130 aufbaut, der den gewünschten Druck für
diese besondere Kompressordrehzahl darstellt. Dieser wiederum wirkt gegen die Membran
150 des Komparators 86. Gleichzeitig damit ist der Abgangsdruck des Reglers 86 durch
das temperaturgesteuerte Ventil 142 in der temperaturgeregelten Druckleitung 144
gedrosselt, so daß ein vorher bestimmter Druck in der Kammer 161 des Komparators
eingehalten wird.
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Die Differenz zwischen den Drücken in den Xomparatorkammern 159 und
161 wird das Ventil 148 nach aufwärts oder abwärts verschieben und die Verbindung
zwischen der Teilleitung 138 und der Druckleitung 79 entsprechend öffnen oder schließen.
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Ist die durch die Sonde 84 gemessene Gasturbineneingangstemperatur
auf dem der jeweiligen Kompressordrehzahl entsprechenden richtigen Wert, so wird
in der Zuflußleitung 79 ein Druck herrschen, welcher dem vorher bestimmten Schlupf
der Kupplung 50 entspricht und eine vorausberechnete gewünschte Belastung der Kompressorwelle
30 bewirkt, die wiederum die Kompressordrehzahl auf diesem Stand hält.
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Diese vorausberechnete Belastung wird über die normalerweise im Gasturbinen-Steuersystem
vorgesehene Brennstoffregelung eine vorausberechnete Brennstoffmenge planmäßig zu
dem Brenner leiten und dadurch die gemessene Turbineneingangstemperatur aufrecht
erhalten. Gleichzeitig ist der Einrückdruck der Rutschkupplung richtig eingestellt,
so daß die gewünschte Temperatur beibehalten wird.
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Zeigt dagegen die Sonde 84, daß die Turbineneingangstemperatur niedriger
oder höher als die für diese betreffende Kompressordrehzahl zulässige, so muß ein
Pumpen des Eompressors oder ein Ansteigen der Maschinentemperatur verhindert werden.
Bei höherer Temperatur wird sich das Sondengehäuse 139 nach links bewegen und; durch
den Druck der Feder 146 die Stange 140 mitnehmen. Dadurch verschiebt sich das Ventil
142 und vergrößert den Druckmittelwert in der Leitung 144 sowie in der Kammer 161
des Komparators 86.
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Da der ursprünglich eingestellte Druck in der Kammer 154 entsprechend
der partiellen Maschinendrehzahl erhalten bleibt, wird der Ventilstößel 148 durch
den höheren Druck in der Kammer 161 nach-auSwärts bewegt, so daß sich der Druckmittelfluß
von der Leitung 138 zur Leitung 79 vergrößert und dadurch der Anpreßdruck der Kupplung
geringer wird. Die Kupplung 50 rutscht nunmehr als zuvor und auf die Kompressorantriebswelle
30 wirkt eine geringere Belastung. Das hat eine Drehzahlsteigerung des Kompressors
28 zur Folge, der einen Impuls zu dem Kompressor-Brennstoffregler sendet, der den
Brennstoffzufluß zur Maschine entsprechend drosselt und somit die Turbineneingangstemperatur
verringert. Diese Veränderung des Kupplungs-Einräckdruckes wird solange anhalten,
solange die Turbineneingangstemperatur über dem gewünschten oder kritischen Wert
liegt.
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Falls sie unter den gewünschten Wert fallen sollte, wird naturgemäß
eine entgegengesetzte Wirkung eintreten. Dies geschieht dadurch, daß der gewünschte
oder eingestellte Druck größer als der in der Leitung 144 (der gemessene Temperaturdruck)
wird und mehr Druckmittel wird in die Kupplungszufuhrleitung 79 strömen. Das ergibt
einen geringeren Schlupf der Kupplung, eine daraus folgende größere Kompressorbelastung,
einen größeren Brennstofffluß zur Maschine und daraus folgend eine gesteigerte Gaseingangstemperatur.
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Die obige Regelung des Kupplungsanpreßdruckes wird solange variiert,
bis die Turbinengas-Eingangstemperatur entsprechend der Kompressordrehzahl ihren
richtigen oder optimalen Wert erreicht, so daß bei Aufrechterhaltung dieses maximal
gün--stigsten Wertes ein Kompressorpumpen verhindert wird.
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Aus Obenstehendem geht hervor, daß durch die Erfindung ein Vierradantrieb
eines durch eine Gasturbine angetriebenen Fahrzeuges geschaffen wird, bei der entweder
ein Vier- oder ein Zweiradantrieb als Funktion der Betriebsbedingungen erfolgt.
Ein Vierradantrieb besteht bei normalem Reisebetrieb des Fahrzeuges, ein Zweiradantrieb
während der Fahrzeugbeschleunigung und ein Vierradantrieb ergibt sich wiederum zum
Motorbremsen während des Fahrzeugfreilaufes.
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Patentansprüche /