DE2041109C3 - Leitschaufelverstelleinrichtungfür den Leitschaufelkranz der Nutzleistungsturbine einer Zweiwellengasturbine, insbesondere zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Leitschaufelverstelleinrichtung für den Leitschaufelkranz der Nutzleistungsturbine einer Zweiwellengasturbine, insbesondere zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs, mit einem hydraulischen Stellkolben, ei'iem zum Leitschaufelkranz koaxialen Leitschaufelverstellring und einem Kniehebel, dessen erster Schenkel am Leitschaufelverstellring im wesentlichen tangential angelenkt und dessen zweiter Schenkel um eine radial außerhalb des Leitschaufelverstellringes angeordnete zur Turbinenachse paralle-Ie. ortsfeste Achse drehbar derart angelenkt ist, daß sich der Kniehebel im Fahrbereich der Nutzleistungsturbine nahe seiner Strecklage und im iiremsbereich der Nutzleistungsturbine fern seiner Strecklage befindet.

Eine derartige Leitschaufelverstelleinrichtung ist aus der DT-OS 1 476 768 bekannt.

Bei der bekannten Leitschaufelverstelleinrichtung sitzt der zweite Schenkel fest auf dem einen Ende einer in der genannten Achse liegenden Kurbelwelle. Auf 4«, dem anderen Kurbelwellenende sitzt die Kurbel eines Schwingkurbeltriebs, an dessen Schubstange die Kolbenstange des Stellkolbens angelenkt ist; diese Anordnung ist so eingerichtet, daß die Schubstange und die Kurbel sich in den genannten Bereichen etwa in den gleichen Lagen wie der Kniehebel befinden. Bei dieser Leitschaufelverstelleinrichiung ist der Weg der Schenkelanlenkstelle am Leitschaufel verstellring und somit der Leitschaufeldrehwinkel eine etwa lineare Funktion des H¹^s des SteHkolbens. Dies ist. wie aus später Ausgeführtem hervorgeht, nachteilig.

Die Nutzleistungsturbine muß auch bei Teillasten mit bestmöglichen Wirkungsgraden arbeiten; um dies zu erreichen, ist es notwendig, auch bei kleinerem Gasdurchsatz mit konstanter Verdichterturbineneintrittstemperatur zu fahren. Dazu müssen die Leitschaufeln verstellt werden. Der Befehl dafür kommt von einer Regeleinrichtung, die hauptsächlich von der Kenngröße »Verdichterturbineneintrittstemperatur« geführt wird. Jede kleinste Drehung der Leitschaufeln in dem 6f von der Vollast bis zur kleinstmöglichen Teillast reichenden Fahrbereich durch die Regeleinrichtung bewirkt eine große Änderung der Verdichterturbinenein-Femer ist es notwendig. z.B. beim Schalten des FahSuggetriebes in einen höheren Gang, die Le.t-SaXln so schnell wie möglich über einen großen Mnkelbereich (etwa 12O*) zu verstellen, damit die Ruk-Κ en der auf die Leitschaufeln folgenden Laufschaufeln der Nutzleistungsturbine angeströmt und somit lese Laufschaufeln abgebremst werden Die Schnelligkeit dieses Vorgangs ist proportional den Schäuzeiten und der Zugkraftunterbrechung. E.ne ahn-Se schnelle Verstellung der Le.tschaufeln ,st be, einen. Beschleunigungsvorgang erforderlich, um den Gaserzeuger zu entdrosseln. ,

Aufgabe gemäß der Erfindung ist nun, eine Leitschaufelverstelleinrichtung zu schaffen, be, der die unterscl.ied.ichen Forderungen, nämlich genaue E.nstellbarkeit der Leitschaufeln im Fahrbereich und schnelles Verstellen der Leitschaufeln sowohl zur Beschleunigung als auch zum Erreichen des Bremsbere.chs ohne iroßen regeltechnischen Aufwand erfüllt werden.

Diese Aufgabe wird bei einer Leitschaufelverstelleinrichtung der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kolbenstange des Stellkolbens direkt und im wesentlichen senkrecht am zweiten Schenkel des Kniehebels angelenkt ist

Durrh die Erfindung ist der Weg der Schenkelanlenkstelle am Leitschaufelverstellring und somit der Leitschaufeldrehwinkel eine nichtlineare, kontinuierliche Funktion des Stellkolbenhubs in dem Sinn, daß der Leitschaufeldrehwinkel im Fahrbereich nur schwach ansteigt und zum Neutralbereich und weiter zum Bremsbereich hin immer stärker ansteigt. Es ist erz.elt. daß durch ein und dasselbe, wenig aufwendige Mittel, sowohl die Leitschaufeldrehwinkel innerhalb des Fahrbereichs auch ohne eine besonders feinfühlige Änderung der Stellung des SteHkolbens sehr genau eingestellt als auch die schnelle Verstellung in den Beschleunigungsbereich und in den Bremsbereich durch einen relativ kleinen Hub des SteHkolbens erreicht werden können. Dieser relativ kleine Hub bzw. der genannte laufend größer werdende Anstieg des Leitschaufeldrehwinkels bringt auch den Vorteil, daß bei und trotz sehr feiner Einstellbarkeit der Leitschaufeln im Fahrbereich dennoch ein Zylinder, in dem der Stellkolben läuft, relativ kurz wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g 1 eine Leitschaufelverstelleinrichtung in einem Schnitt durch, deren Gehäuse senkrecht zur Achse des Leitschaufelverstellrings, .

Fig. la einen Ausschnitt eines Schaufelschnitts aus der Leitschaufelverstelleir.richtung gemäß F i g. 1,

F i g 2 ein zur Leitschaufelverstelleinrichtung gehöriges Leitschaureldrehwinkel-Stellkolbenhub-Schaubild. Gemäß Fig. 1 besteht ein Kniehebel aus einem Schenkel 1, der am Leitschaufelverstellring 5 in einer Anlenkachse 4 im wesentlichen tangential angelenkt ist

und einem zweiarmigen Hebel 2a, 26, der um eine ortsfeste Achse 3 drehbar gelagert ist Die Kolbenstange 7b eines hydraulischen Stellkolbens 7a, der sich in einem in einer Anlenkachse 12 an eii-.em ortsfesten Teil angelenkten Stellzylinder 7 befindet, ist direkt und im s wesentlichen senkrecht am Arm 2a des Hebels 2a, 2b des Kniehebels 1,2a, 2b angelenkt In den Leitschaufelverstellring 5 greift für jede Leitschaufel 8 ein Kegelrad 6 ein, das über eine in einem Lager 9 gelagerte Achse 10 mit Jcr Leitschaufel 8 fest verbunden ist — s. auch F i g. ia. Die strichpunktierte Linie, die durch die Achse 3 und die Anlenkachse 4 führt, stellt die Strecklage des Kniehebels 1 2a, 2b dar. Werden der Stellkolben 7a und die Kolbenstange Tb in die Richtung a verschoben, dann wird der Kniehebel 1, 2a, 26 aus einer Stellung nahe seiner Strecklage in eine Lage fern seiner Strecklage bewegt bzw. geschwenkt und der Leitschaufelverstellring 5 in die Richtung s gedreht, wodurch die Leitschaufeln 8 in die Richtung s¹ — s. Fig. la — geschwenkt bzw. verstellt werden. — Aus F i g. 1 a ist noch ersichtlich, daß der dort gezeichnete Leitschaufeldrehwinkel ß der Auslegungswinkel bei Betriebsvol- 'Ϊ

; der Kniehebel 1,:

last ist; der Kniehebe! 1,2a, 2b befindet sich bei dieser Stellung der Leitschaufeln 8 wie überhaupt im Fahrbereich der Nutzleistungsturbiße nahe seiner Streckktge. Im Bremsbereich der Nutzleistungsturbine befindet sich der Kniehebel l_r 2a, 26 fern seiner Strecklage.

Die im Schaubild gemäß F i g. 2 dargestellte Abhängigkeit des Leitschaufeldrehwinkels ß vom Hub des Stellkolbens 7a ist etwa parabelförmig. Deutlich ist ersichtlich, daß im Fahrbereich der Turbine durch eine normale Änderung der Stellung des Stellkolbens 7a eine sehr genaue Einstellung des Leitschaufeldrehwinkels ß möglich ist denn die Steigungen dieser etwa parabeiförmigen Kurve sind in diesem Bereich relativ klein. Dagegen werden diese Steigungen auf dem Weg vom Fahrbereich zum Bremsbereich immer größer, so daß sich eine Beschleunigung und der Bremsbetrieb jeweils durch einen relativ kleinen Stellkolbenhub und daher jeweils auch in einer kurzen Zeit erreichen lassen. Im Bremsbereicb verläuft die Kurve etwa linear, aber steil, so daß dort mit kurzem Stellkolbenhub und also schnell gearbeitet werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Leitschaufelverstelleinrichtung für den Leitschaufelkranz der Nutzleistumgsturbine einer Zwejwellengasturbine, insbesondere zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs, mit einem hydraulischen Stellkolben, einem zum Leitschaufelkranz koaxialen Leitschaufelverstellring und einem Kniehebel, dessen erster Schenkel am LeitifchaufelversteUring im wesentlichen tangential angelenkt und dessen zweiter Schenkel um eine radial außerhalb des Leitschaufelverstellrings angeordnet)», zur Turbinenachse paral- * lele, ortsfeste Achse drehbar derart angelenkt ist, daß sich der Kniehebel im Fahrbereich der Nutzleistungsturbinf nahe seiner StreckJage und im 3remsbereich der Nutzleistungsturbine fern seiner Strecklage befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (76) des SteHkolbens {7a) direkt und im wesentlichen senkrecht am zweiten Schenkel (1) des Kniehebels (1,26.2a) angclenkt ist.

   tfittstemperatur. Es wird also.«^jenaue Einstellung £Schaufeln im Fahrbereu* gefordert.

   iscrw« Leitschaufeln ist durch eine

   rÄnlt_r Stellung des Ste.Jko.ben, sehr hohe Steilgenauigkeit des SteHkolbens. ifd Β, bei einer einfachen Hebelüber-Ä--StellkCben und dem Leitschau- und einer zulässigen Gastemperatur- ±5°C etwa aO5 mm betragen. Eine ^Se^tellgenauigkeit des SteHkolbens erfordert aber Snen hohen technischen Aufwand und somit hohe