DE2007256A1 - Heißluft anlage.' - Google Patents

Description

" Heißluftanlage

Die Erfindung betrifft eine Heißluftanlage zur Zuleitung von Heißluft in das hohle Innere einer Wandeines Einlaßkanals einer Gasturbine, derart, daß die Gefahr einer Vereisung der Außenfläche des Lufteinlaßkanals auf ein Minimum reduziert wird.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer solchen Anlage in einfacher und zweckmäßiger Form.

Eine Anlage gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch einen Fließweg, durch &en Heißluft von einer Heißluftquelle in das Innere des Einlaßkanals zu fließen vermag, ein in diesem Fließweg sitzendes Hegelventil zum Regeln des Luftdurchflusses und eine temperaturabhängige Vorrichtung, die auf die Temperatur der in dem Kanal fließenden Luft anspricht und zur Steuerung des Ventils vorgesehen ist.

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Die Erfindung ist im nachfolgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind ι

Fig. 1 ein Schnitt durch einen Temperaturfühler, der einen Teil der Anlage bildet,

Fig. 2 ein Schnitt durch einen Teil des in Fig. 1 gezeigten Fühlers,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Anlage und

Fig. 4 eine Einzelheit, die eines der in Fig. 3 gezeigten Tentile darstellt.

Bezugnehmend auf Fig. 3 und 4 gehören zur Anlage ein Fließweg 100, von dem ein Ende mit der Druckseite der Verdichterstufen einer Gasturbine 102 und das andere Ende mit einem Verteiler verbunden ist, der im hohlen Inneren des Lufteinlaßkanals 102 der Turbine sitzt. Der Lufteinlaßkanal bildet den Hauptlufteinlaßweg zur Turbine, und folglich können sioh unter bestimmten Voraussetzungen seine Außenflächen vereisen, die der Luft ausgesetzt sind. Die von der Druckseite der Verdichterstufen der Turbine kommende Luft ist als Folge der Verdichtung heiß, und indem diese Luft dem hohlen Inneren des Kanals 102 zugeleitet wird, können die Außenflächen ausreichend erhitzt werden, um eine Vereisung

zu vermindern oder überhaupt zu verhindern. Es ist jedoch wichtig, daß man in der Lage ist, den Durchfluß von Heißluft zu regeln, da dadurch die Turbine belastet wird und die Ausgangsleistung dadurch verringert wird. Zudem wird sie nicht unter allen Betriebsbedingungen benötigt.

Im Fließweg 100 sitz*n Regelventile 111 und 112, wobei das Ventil 111 am vorderen Ende des Fließwegs sitzt. Die Ventile sind identisoh, so daß in Fig. 4 nur ein Ventil im einainen dargestellt ist. Zum Ventil gehört ein äußeres Gehäuse 113, das einen Teil des Fließwegs bildet,

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und am hinteren Ende ist eine Ringdichtung 114 vorgesehen, die mit der peripheren Fläche ein er zylindrischen Kolbenmanschette- 115 zusammen- . ■wirkt. Die Manschette ist mit einem Kolbenkopf 116 verbunden. An die Manschette zwischen ihren Enden ist eine Ringschulter 117 angeformt. In die Manschette sind eine Anzahl von Löchern 118 zwischen der Schulter und dem Kolbenkopf 116 eingeformt.

Der Kolbenkopf 116 ist mit einer Dichtungs- und Lagerkombination 119 versehen, die an der Innenperipherie eines hohlen zylindrischen Gehäuses 119a entlanggleitet, dai an seinem Ende geschlossen ist, das am vorderen*Ende des Ventils liegt. Die Ringschulter 117 wirkt in der geschlossenen Stellung des Ventils mit einem Sitz zusammen, der von der ringförmigen Endfläche des Gehäuses 119a gebildet ist. Der Kolbenkopf 116 bildet zusammen mit dem geschlossenen Ende des Gehäuses 119a eine Kammer 120, der Luft unter Druck zuleitbar ist. In der geschlossenen Stellung des Ventils, die in Fig. 4 gezeigt ist, sind die Löcher 118 vom Gehäuse abgedeckt, so daß kein·Fluß durch das Ventil vonstattengehen kann. In dieser Stellung steht die Kammer 120 unter atmosphärischem Druck, und die Schulter 117 wird durch den Druck in Anlage am Sitz gehalten, der vor dem Ventil herrscht und die Endfläche der Schulter 117 beaufschlagt.

TJm das Ventil zu öffnen·, wird Druckluft in die Kammer" 120 eingeleitet. Je nach der Höhe des Druckes wandert der Kolbenkopf zusammen mit der Manschette 115 entweder in die voll geöffnete Stellung oder in eine Zwischenstellung. ■

Die Zuluft zur Kammer 120 wird von einer Stelle 121 genommen, die vor dem Ventil liegt. Sie wird durch einen Kanal geleitet, in dem ein Filter 122, ein Zweiwege-Ventil 125, das von einem Hubmagneten 124 betätigt wird, und eine Drosselstelle 125 sitzen. Hinter der Drosselstelle befindet sich ein Ventil 126, das entweder ein Druckregler oder ein anderes Ventil sein kann, was noch zu beschreiben sein wird. Dieses Ventil gestattet das Entweichen von Luft zur Atmosphäre, um den Druck

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in der Kammer 120 zu regeln. Wenn es sich bei dem Ventil 126 um ein Kegelventil handelt, wird der Druck innerhalb der Kammer 120 so geregelt, daß der Druck hinter dem Ventil einen Sollwert annimmt. Das Ven-. til 125 belüftet in einer Stellung die Kammer 120 zur Atmosphäre, und in der anderen Stellung fließt durch dieses Ventil Luft in die Kammer ein.

In Pig. 3 handelt es sich bei dem Ventil 111 um das zuvor beschriebene, ■ das wirksam wird, wenn der Hubmagnet 124 erregt wird, um den Druck in dem Teil d^%es Fließwegs 100 zu regeln, der zwischen den Ventilen sitzt, P' und zwar auf einen Sollwert, der unter dem Abgabedruck der Verdichterstufen der Turbine liegt. Das Ventil 1t2 wirkt zum Regeln des Durchflusses von Heißluft zum Luftkanal 102 mit dem geregelten Druck, und zu diesem Zweck wird der Luftdruck innerhalb seiner Kammer 120 von einem Temperaturfühler 127 geregelt. Um eine Anzeige davon zu erhalten, daß die oberen und unteren Temperaturgrenzen innerhalb des Luftkanals überschritten worden sind, sind Schalter 128 und 129 vorgesehen, die den gleichen prinzipiellen Aufbau haben. Sie sitzen innerhalb des Luftkanals, sind Jedoch zur Tfereinfachung der Darstellung nach außen gelegt. Zusätzlich ist ein Druckschalter 128 vorgesehen, der einen elektrischen Stromkreis sohließt, wenn der Druck zwischen den Ventilen 111 und 112 einen Sollwert überschreitet.

^w In Fig. 1 und 2 ist der Temperaturfühler 127 gezeigt. Zu ihm gehört ein Träger 10, an dem an einer Seite ein Hohlzapfen 11 befestigt ist. Auf dem Zapfen sitzt eine Bohre 12, die aus einem Material gebildet ist, das einen hohen thermischen Ausdehungskoeffizienten hat, beispielsweise Berylliumkupferlegierung. Ferner sitzt am Ende der Eöhre 12, das vom Gehäuse entfernt liegt, ein becherförmiger Teil 13t eier einen verdickten Boden hat, in dem eine Anzahl von Fließöffnungen 14 vorgesehen Bind. Ferner ist der Teil 13 mit einem Hohlzapfen 15 versehen, in dem eine Bohre 16 befestigt ist, die aus einem Material gebildet ist, das einen niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten hat, beispielsweise Invar. Die Bohre 16 erstreokt sich durch den Zapfen 11 hinduroh,

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und innerhalb des Zapfens 11 sind in Abstand angeordnete Kohledichtungen 17 odgl. vorgesehen.

Der Zwischenräum zwischen den Dichtungen 17 ist von einem Distanzstück 18 eingenommen, das durchlöchert ist, um eine "Wrbindung zwischen einer Ringnut 19 im Zapfen und dem Inneren der Röhre 16 über Löcher 20 herstellen zu können. Die Nut 19 steht über Kanäle 21 und 22 im Zapfen, bzw. im Gehäuse mit einem Einlaß 23 (Fig. 2) in Verbindung, der sich am Gehäuse befindet. Die Anordnung ist c&ei so vorgesehen, daß in den Einlaß 23 gelangendes Medium durch die Röhre 16 und durch eine Spritzdüse 24 fließt, die im becherförmigen Teil 13 gebildet ist. Der Austritt von Medium aus der Düse hat den Effekt, umgebendes Medium durch die Fließöffnungen 14 zu ziehen, wobei das·umgebende Medium in den Ringraum zwischen den beiden Röhren über Öffnungen 25 gelangt, die im Zapfen 11 vorgesehen sind. Auf diese Weise erfolgt eine unterschiedliche Ausdehnung bzw. ein unterschiedliches Zusammenziehen der beiden Röhren, und die Empfindlichkeit wird durch den Mediumfluß innerhalb des Ringraums erhöht. ,

Die Röhre 16 erstreckt sich in. eine Kammer 26 hinein, die in dem Träger 10 gebildet ist und von einem Ventilgehäuse 27 geschlossen ist, das am Träger befestigt ist. Das Ende der Röhre 16 ist von einer Kappe 28 verschlossen, die eine Messerkante hat, die an einem ersten Hebel 29 in der Nähe seines Drehpunktes angreift. Das aridere Ende des Hebels 29 greift an einem zweiten Hebel 30 am Drehpunkt des letzteren an, und das freie Ende des Hebels 30 wirSb mit einem verschiebbaren Stößel 31 zusammen, der in einer Bohrung im Ventilgehäuse 27 verschiebbar ist.

Im Ventilgehäuse 27 sitzt ein Ventilelement 32, das von einer Feder 35 gegen einen Sitz vorgespannt ist. Das Ventilelement ist durch Druokbeaufschlagung mit einem Medium vom Sitz weg bewegbar, das durch einen Einlaß 35 zugeleitet wird. Der Einlaß 35 wird mit Luft über eine Droae«lst*ll· 125 versorgt. Ein· Zapfstelle von einem Punkt zwischen der

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Drosselstelle 125 und dem Temperaturfühler steht mit der Kammer 120 , .. des Ventils 112 in Verbindung.

In der Bohrung, in der der Stößel 31 sitzt, ist ein zweiter Stößel 37 verschiebbar gelagert, der einen ersten hohlen Manschettenteil 38, der sich in Richtung auf den Stößel 31 erstreckt, und einen zweiten Manschettenteil 39 aufweist, der sich in Richtung auf das Vetilelement 32 erstreckt. Der Stößel 37 ist durch eine Druckfeder 40 in Richtung vom Ventilelement weg vorgespannt, und eine Druckfeder 4I spannt den Stößel 37 in Richtung vom ersten Stößel 31 weg. Das Maß der relativen Bewegung zwischen dem Stößel 31 und dem Stößel 37 ist durch einen Kopf 42 begrenzt, der auf einem Schaft 43 sitzt, wobei der Kopf an einem nach innen gerichteten Plansch 44 des Stößels 37 angreift. Ferner sitzt die Feder 33 an ihrem Ende, das vom Ventilelement 32 entfernt liegt, in einem becherförmigen Teil 45» der innerhalb des Stößels 37 verschiebbar und normalerweise an einem Absatz gehalten ist. Die Feder 41 ist stärker als die Feder $0. Ferner kann sich der Stößel 37 axial in Richtung auf das Ventilelement um ein bestimmtes Maß bewegen, das durch den Kontakt des freien Endes der Manschette 39 an einem Ringanschlag 46 bestimmt ist. Im Betrieb dehnt sich bei erregten Hubmagneten 124 mit der Erhöhung der Temperatur innerhalb des Luftkanals 102 die Röhre 12 in einem größeren Maße aus als die Röhre 16, was dazu führt, daß der Stößel 31 und der Stößel 37 vom Ventilelement wegwandern. Der becherförmige Teil bewegt sich mit dem Stößel 37» so daß also die von der Feder 33 auf das Ventilelement ausgeübte Kraft reduziert wird. Das hat den Effekt, daß sich das Ventilelement weiter öffnen kann, um den Druck in der Kammer 120 des Ventils 112 zu reduzieren. Das Fließen von Heißluft in den Kanal wird dadurch vermindert. Wenn umgekehrt die Temperatur innerhalb des Luftkanals 102 niedriger wird, erhöht sich die durch die Feder auf das Ventilel«ment ausgeübt« Kraft, und der Druck innerhalb der Kamm er 120 auf das Ventile! einent erhöht sich und 4er Druok innerhalb der Kammer 120 des Ventile 112 nimmt zu, so daß sioh das Ventil

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■bewegt,um ein erhöhtes Durchfließen von Heißluft in den Kanal zu ermöglichen*

TJm die Anlage zu schützen, falls das Ventil 111 ausfällt, ist dafür gesorgt, daß das Maß der Zusammendrückbarkeit der Feder 33 begrenzt ist. Wenn die Temperatur niedrig ist, befindet sich der Stößel 31 in einerextrem rechts liegenden Stellung, und dabei würde er die Feder 33-um. ein erhebliches Maß zusammendrücken.' In diesem Zustand bei ausgefallenem Ventil 111 in der voll geöffneten Stellung ware es möglich, daß ein recht hoher Druck hinter dem Ventil 112 herrscht, und das könnte zu einer Beschädigung des Kanals führen. Wenn das Ventil 111 ordnungsgemäß arbeitet, ist der Höchstdruck begren*, so daß eine Beschädigung nicht auftreten kann. Es ist deshalb dafür gesorgt, daß der Manschettenteil 39 des Stößels 37 an dem Rin ganschlag 46 anschlägt, um das Maß der Zusammendrückung zu begrenzen. Jede weitere Bewegung des Stößels,31 wird durch eine Relativbewegung zwischen dem Stößel 31 und dem Stößel 37 gegen die Vorspannung der Feder aufgenommen.

Für den Fall der Schalter 128 und 129 wird nur der Stößel 31 beibehalten, der auf das Stellglied eines Mikroschalters einwirkt. Die Zuluft zu den Einlassen 23 stammt von einer Abzapfung aus dem Fließweg 100 an einer Stelle.zwischen den Ventile 111 und 112. Diese Abzapfung dient ferner dazu, daß sich der Druck in diesem Teil des Fließwegs als Folge eines Leckens erhöhen kann, wenn sich die Ventile in der geschlossenen Stellung befinden.

Patentansprüche ι

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   ■ Τϊν Heißluftanlage zur Zuleitung von Heißluft in das hohle Innere einer J Wand eines Einlaßkanals einer Gasturbine, gekennzeichnet durch einen Fließweg (1OO), durch den Heißluft von einer Heißluftquelle in das Innere des Einlaßkanals zu fließen vermag, ein in diesem Fließweg (1OO) sitzendes Regelventil (Hl, 112) zum Regeln des Luftdurchflusses und eine temperaturabhängige Vorrichtung (127), die auf die Temperatur der in dem Kanal fließenden Luft anspricht und zur Steuerung des Ventils (Hl, 112) vorgesehen ist.

   m 2. Heißluftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil(i11, 112) ein Ventilglied aufweist, das zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung durch Regeln eines Medium-• drucks innerhalb »iner Kammer bewegbar ist.

   3, Heißluftanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck innerhalb der Kammer durch die temperaturabhängige Vorrichtung(i27) geregelt ist.

   4« Heißluftanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die temperaturabhängige Vorrichtung (127) ein druckbelastetes Druckminderventil aufweist, das mit unter Druck stehendem Abzapfmedium von einer ^ Stelle hinter einer Drosselstelle (125) verbunden ist, die in einem W Fließweg sitzt, welcher die Kammer mit einer Druckmittelquelle verbindet.

   5· Heißluftanlage nach Anspruch 4> dadurch gekennzeichnet, daß die temperaturabhängige Vorrichtung (I27) einen temperaturabhängigen Mechanismus zum Einstellen der Kraft aufweist, die die Feder des Druckminderventils aufbringt, wobei der Mechanismus zur Erhöhung der von der Feder aufgebrachten Kraft mit der Abnahme dtr Temperatur innerhalb des Kanals eingerichtet ist.

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   6. Heiß.luftanlage nach Anspruch 5» gekennzeichnet durch Mittel zum Begrenzen der Maximalkraft, die von der Feda· aufbringbar ist.

   7· Heißluftanlage nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein weiteres Regelventil (111)> das vor dem ersten Regelventil (112) sitzt, wobei das weitere Regelventil (111) zum Regeln.des Drucks zwischen den Ventilen auf einen Sollwert eingerichtet ist.

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