DE2238234A1 - Drehzahlabhaengiger reglermechanismus - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE Dipl.-Ing. WERNER COHAUSZ · Dipl.-Ing. WILHELM FLORACK. DipUng. RUDOLF KNAUF

4 Düsseldorf, Schumannstraße 97

Joseph Lucas (Industries) Limited

Great King Street

GB-Birmingham ' 2. August 1972

Drehzahlabhängiger Reglermeohanismus

Die Erfindung betrifft einen drehzahlabhängigen Reglermechanismus, und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen Mechanismus in zweckmäßiger Form vorzusehen.

Gemäß der Erfindung ist ein drehzahlabhängiger Reglermechanismus gekennzeichnet durch ein Gehäuse, einen drehbar in dem Gehäuse gelagerte» Regleranordnung mit einem dem Gehäuse gegenüber bewegbaren Ausgangsglied, einem ersten schwenkbar am Gehäuse gelagerten Hebel,^ der durch das Ausgangsglied in Erwiderung auf Änderungen in der Drehzahl einer Welle bewegbar ist, die einen Antrieb für die Regleranordnung bildet, wobei der erste Hebel eine Kurvenfläche aufweist, einem zweiten am Gehäuse schwenkbar gelagerten Hebel, der in Erwiderung auf eine erste Betriebsgröße bewegbar ist, einem dritten am zweiten Hebel s&wenkbar gelagerten Hebel zur Beweegung in Erwiderung auf eine zweite Betriebsgröße, einem vierten am dritten Hebel schewenkbar gelagerten Hebel mit einer Kurvenfläche, die im Abstand zur Kurvenfläche am ersten Hebel liegt und auf sie zu gerichtet ist, wobei die Kurvenfläche am vierten Hebel der Kurvenfläche am ersten Hebel gegenüber in Erwiderung auf die erste und die zweite Betriebsgröße bewegbar ist, und einer im Winkel der Schwenkachse des ersten Hebels gegenüber bewegbaren Vorrichtung sowie einer von der Vorrichtung getragenen Feder, die die Kurvenflächen auseinanderdrückt, derart, daß eine Winkelbewegung der Vorrichtung das Moment der Federkraft auf den ersten Hebel entsprechend der Position des vierten Hebels ändert.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels

26 305 .. -.

v/a/Ti 3 09807/0302 ' _ ₂ -

unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind:

Fig. 1 ein Schnitt durch eine Brennstoffregelvorrichtung für eine Gasturbine mit einem Mechanismus gemäß der Erfindung und Pig. 2 ein Schnitt an der Linie 2-2 der Fig. 1.

In der dargestellten Vorrichtung enthält ein Gehäuse 10 eine drehzahlabhängige Regleranordnung 11, die über eine Welle 12 von der Welle einer Gasturbine 13 angetrieben wird. Eine Pumpe 14 wird ebenfalls von der Turbine 13 angetrieben, und diese Pumpe fördert Brennstoff zu einem Raum 15 innerhalb des Gehäuses 10.

Innerhalb des Gehäuses 10 ist eine Hülse 16 verschiebbar, und innerhalb der Hülse 16 ist ein Kolbenschließglied 17 verschiebbar. Eine weitere Hülse 18 umschließt ein Ende der Hülse 16 und ist ebenfalls im Gehäuse 10 verschiebbar. Öffnungen 19, 20 erstrecken sich jeweils durch die Wände der Hülse 16, 18, die zusammen eine veränderliche Dosieröffnung bilden, deren Größe von den relativen axialen Positionen der Hülsen 16, 18 abhängen. Bas Schließglied 17 weist eine hohlzylindrische Partie 21 auf, die Ausschnitte 22 hat, mittels derer die veränderliche Bosieröffnung mit der Bohrung der Hülse 16 in Verbindung steht. Bie Wand der Hülse 16 weist weitere Öffnungen 23, 24 auf, die axial voneinander und von den Öffnungen 19 < entfernt liegen. Bie Öffnung 23 steht mit einem Ringraum 25 im Gehäuse 10 in Verbindung, wobei der Raum 25 mit den Hauptbrennern der Turbine I3 in Verbindung steht.

Bas Ende des Glieds 17 wirkt mit der Öffnung 23 zusammen, um den Burchfluß aus der Bohrung der Hülse 16 aur Turbine I3 entsprechend den relativen axialen Positionen der Glieder 17 und der Hülse 16 zu regln. Die Öffnungen 24 stehen über einen Ringraum 26 im Gehäuse 10 mit den Primärbrennern der Turbine 13 in Verbindung.

Der Raum 15 steht über die Kanäle 27, 28 mit der Seite des Kolben-

— χ

309ΒΠ7/0302

schließglieds 17 in Verbindung, die von der veränderlichen Dosieröffnung entfernt liegt. Das Glied 17 wird damit der Druckdifferenz an der veränderlichen Dosieröffnung atisgesetzt. Die Regleranordnung 11 weist Gewichte 289 auf, die in Erwiderung auf eine Zunahme der Drehzahl der Turbine 15 bewegbar sind, um das Glied 17 » in eine Richtung zu drücken, in der der Druckdifferenz der Dosieröffnung entgegengewirkt wird.

Die Regleranordnung 11 weist ferner Gewichte 30 auf, die in Erwiderung auf eine Zunahme in der Turbinendrehzahl ansprechen, um die Hülse 18 nach links gemäß Fig. 1zu drücken.

Die Hülse 16 ist innerhalb des Geähäuses 10 durch die Welle 12 über Zahnräder 31 drehbar. Die Hülse 16 ist ferner durch einen Faltenbalg 32 axial verschiebbar, der innen mit dem Kompressordruck der Turbine 13 beaufschlagt wird und der auf die Hülse 16 über eine Kopplung 33 einwirkt.

Die Hülse 18 weist Yorsprünge 34 auf, an denen Rollen 35 angreifen, · die an einem gegabelten Hebel 36 sitzen, welcher im Gehäuse 10 zur Bewegung um ein Gelenk 37 gelagert ist. Der Hebel 38 ist mit einer Kurvenfläche 39 versehen. Ein Hebel 40 ist zur Bewegung um ein Gelenk 41 gelagert, dessen Position mittels eines Gewindeschafts 42 einstellbar ist. Das Ende des Hebels 40, das vom Gelenk 4I entfernt liegt, trägt eine Rolle 43» die an einer Kurvenführung 44 angreift, welche in Erwiderung auf eine Regelung drehbar ist; mittels dieser Regelung 45 wird ein Wasser/Methanolgemisch den Brennräumen der Turbine 13 zugeführt.

Ein Hebel 46 ist schwenkbar am Hebel 40 zwischen seinen Enden gelagert. Ein Ende des Hebels 46 trägt eine Rolle 47» die an einer Kurvenführung 48 angreift, welche durch ein Signal drehbar ist, das von der Temperatur innerhalb des Staurohrs der Turbine I3 abhängig ist. Die Rollen 43 und 47 sind auseinandergespannt und in Anlage an die betreffenden Kurvenführungen 44» 48 durch eine Torsionsfeder 54

- 4 -. 309807/0302

gedrückt. Sas Ende des Hebels 46 auf seiner dem Gelenk gegenüberliegenden Seite trägt schwenkbar einen vierten Hebel 49* Der Hebel 49 weist eine Kurvenfläche 50 auf, die in Richtung auf die Kurvenfläche 59 zeigt. Der Hebel 49 ist um sein Gelenk durch einen Gewindeschaft 5I bewegbar.

Ein Glied 52 sitzt zwischen den Hebeln 56, 49 zur Bewegung um eine Achse 53· An gegenüberliegenden Enden des Glieds 52 sind Schaukelarme 55« 5^ schwenkbar gelagert. Die jeweiligen Enden jedes der Arme 55, 56 tragen Kugellager 57» 58. Die Lager 58 greifen an den betreffenden Kurvenflächen 59» 50 an. Eine Zugfeder 59 greift mit ihren Enden um die Lager 57» um diese in Richtung aufeinander zu zu spannen und folglich die Lager 58 in Richtungen zu aapnnen, in denen die Kurvenflächen 59» 50 auseinandergedrückt werden.

Zwei Anschläge 60, 61 sind schwenkbar am Gehäuse 10 gelagert und sind in ihren Positionen durch jeweilige Schäfte 62, 63 einstellbar, um die Schwenkbewegung des Hebels 56 zu begreenzen.

Im Betrieb wird eine Sollturbinendrehzahl mittels eines Hebels 64 gewählt, der mit dem Arm 56 über eine Kopplungsanordnung (allgemein mit 65 bezeichnet) verbunden ist, so daß damit eine Erwiderung des Arms 56 auf eine Bewegung des Hebels 64 in die eine oder andere Sichtung aus einer neutralen Stellung heraus im Einllang mit Sollgrößen steht. Die Brennstoffzufuhr zu den Hauptbrennern der Turbine 15 hängt vom Durchfluß durch die Dosieröffnung ab, die durch die öffnungen 19» 20 gebildet ist. Für eine bestimmte axiale Position der Hülse 16 hängt der Duerchfluß durch die Dosieröffnung damit von der Position der Hülse 18 ab. Die Hülse 18 wird vom Reglergewicht 30 in eine Richtung gedrückt, um den Brennstoffstrom mit zunehmenden Turbinendrehzahlen zu reduzieren, und zwar in Richtung entgegengesetzt zur Spannung, die auf den Hebel 56 durch die Feder 59 ausgeübt wird. Die Drehung des Glieds 52 erfolgt nach links gemäß Fig. 2, um das Kraftmoment zur erhöhen, das durch die Feder

_ 5 — 309807/0302

59 auf den Hebel J>6 ausgeübt wird. Die Bewegung nach rechts hat den Effekt, daß für eine bestimmte Drehzahl der Welle 12 die Hülse 18 also eine Gleichgewichtsposition einnimmt, die sich rechts von der Ausgangsgleichgewichtsposition befindet, um damit einen erhöhten Zufluß zur !Turbine 13 zu ermöglichen.

Das Vorsehen der Kurvenflächen 39» 50 hat den .Effekt, daß der Brennstoffzufluß bezogen auf die Winkelposition des Glieds 52 nicht notwendigerweise linear ist, sondern einer Sollkurve folgt. Ferner kann die Position der Kurvenfläche 50 der Fläche 39 gegenüber durch den Gewindeschaft 51 eingestellt werden, ferner für bestimmte Positionen der Kurvenführungen 44» 48 durch den Schaft 42. Die Schäfte 42, 51 werden erstmalig eingestellt und danach nicht normalerweise bewegt. Die Kurvenführungen 44» 48 werden entsprechend !Purbinenbetriebsgrößen gedreht, wie vorstehend beschrieben, ferner auch durch Bewegung der Kurvenfläche 50 der Kurvenfläche 38 gegenüber, um das Kraftmoment der Feder 59 auf den Hebel 36 für bestimmte Positionen des Glieds 52 zu ändern.

Das Vorsehen einer Zugfeder am Glied 52 zusammen mit den Lagern 57» 58 hat den Effekt, daß im Vergleich zu bekannten Anordnungen die Reibungskräfte zwischen dem Glied 52 und dem Hebel 36 merklich reduziert werden. Die Verringerung der statischen Reibung verringert die Hysterese zwischen der Bewegung des Hebels 64 und der Ansprechung der Hülse 18 zur Änderung des Ströme an Brennstoff.

Patentansprüche

309807/0302

Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Drehzälabhängiger Heglermechanismus, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (10), eine drehbar in dem Gehäuse (1O) gelagerte Regleranordnung (11) mit einem dem Gehäuse (1O) gegenüber bewegbaren Ausgangsglied, einem ersten schwenkbar am Gehäuse (10) gelagerten Hebel (36), der durch das Ausgangsiglied in Erwiderung auf Änderungen in der Drehzahl einer Welle (12) bewegbar ist, die einen Antrieb für die ßegleranordnung (11) bildet, wobei der erste Hebel (36) eine Kurvenfläche (39) aufweist, einem zweiten am Gehäuse (1O) ^schwenkbar gelagerten Hebel (40), der in Erwiderung auf eine erste Betriebsgröße bewegbar ist, einem dritten am zweiten Hebel (40) schwenkbar gelagerten Hebel (46) zur Bewegung in Erwiderung auf eine zweite Betriebsgröße, einem vierten am dritten Hebel (46) schwenkbar gelagerten Hebel (49) mit einer Kurvenfläche (50)» die im Abstand zur Kurvenfläche (39) am ersten Hebel (36) liegt und auf sie zu gerichtet ist, wobei die Kurvenfläche (50) am vierten Hebel (49) der Kurvenfläche (39) am ersten Hebel (36) gegenüber in Eririderung auf die erste und die zweite Betriebsgröße bewegbar ist, und einer im Winkel der Schwenkachse des ersten Hebels (36) gegenüber bewegbaren Vorrichtung (52) woeie einer von der Vorrichtung (52) getragenen Feder (59)» die die Kuvrenvflachen (39»50) auseinanderdrückt, derart, daß eine Winkelbewegung der Vorrichtung (52) das Momaent der Federkraft auf den ersten Hebel (36) entsprechend der Position des vierten Hebels (49) ändert.

   2. Mechanismus nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zur Änderung der Position der Schwenkachse des zweiten Hebels (40).

   3. Mechanismus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse des zweiten Hebels (40) an einem Ende desselben liegt, wobei ein erstes Stellglied vorgesehen ist, daäszum Angriff am anderen Ende des zweiten Hebels (40) zur Bewegung desselben in Erwiderung auf die zweite Betriebsgröße vorgesehen ist.

   Wa/Ti - 2 -

   3 0 9807/0302

   4· Mechanismus nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß das erste Stellglied eine Kurvenführung ist.

   5. Mechanismus nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Stellglied vorgesehen ist, das zum Angriff an einem Ende des dritten Hebels (46) zur Bewegung desselben in Erwiderung auf eine dritte Betriebsgröße"vorgesehen ist.

   6. Mechanismus nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Stellglied eine Kurvenführung ist.

   7. Mechanismus nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Hebel (46) am zweiten Hebel (40) zwischen der genannten Schwenkachse und dem anderen Ende desselben schwenkbar gelagert

   8. Mechanismus nach Anspruch 71 dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des dritten Hebels und das andere Ende des zweiten Hebels in der gleichen ,Seite der Schwenkachse des dritten Hebels (46) am zweiten Hebel (40) liegen.

   9· Mechanismus nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Mittel zum Spannen des einen Endes des dritten Hebels (46) vom anderen Ende des zweiten Hebels (40) weg.

   10. Mechanismus nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse des vierten Hebels (49) am dritten Hebel (46) an dessen anderem Ende liegt.

   11. Mechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch Mittel zur Bewegung des vierten Hebels (49) um seine Schwenkachse unabhängig von der ersten und der zweiten Betriebsgröße.

   12. Mechanismus nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Bewegung des vierten Hebels (49) durch ein Glied gebil-

   3098 07/030 2 · - 5 - ....

   det sind, daß sim Gehäuse (1O) verschiebbar ist und an einem Ende des vierten Hebels (49) angreift, das von dessen Schwenkachse entfernt liegt.

   15. Mechanismus nach einem dac Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die im Winkel bewegbare Vorrichtung (52) ein Glied aufweist, das schwenkbar am Gehäuse (1O) zur Bewegung um eine Achse zwischen den Kurvenflächen (39»50) gelagert ist, wobei ein fünfter (55) und ein sechster Hebel (56) schwenkbar am Glied (52) gelagert sind, wobei die Feder (59) eine Zugfeder ist, die jeweils an einem Ende des fünften (55) bzw. sechsten Hebels (56) angrelft, wobei die anderen Enden des fünften (55) und des sechsten Hebels (56) durch die Feder (59) in Richtung auf die betreffenden Kurvenflächen (59»50) vorgespannt sind.

   14· Mechanismus nach Anspruch I*, dadurch gekennzeichnet, daß der fünfte (55) und der sechste Hebel (56) Rollen (57,58) an den anderen Enden aufweisen, die an den betreffenden Kurvenflächen (59,50) angreifen.

   309807/0302

   Leerseite