DE225234C

DE225234C -

Info

Publication number: DE225234C
Application number: DENDAT225234D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Gegenstand der Erfindung bildet eine neue Ausführung der Regelungseinrichtung von Gasturbinen mit periodischer Verbrennung in einer Mehrzahl von Explosionskammern, welche den Vorzug hat, daß sie eine sehr ökonomische Regelung von Vollast bis zu Leerlauf herab gestattet.

Man hat bis jetzt bei Explosionsmotoren im allgemeinen die sogenannte Pausenregelung oder die sogenannte Gemischregelung angewendet und könnte versucht sein, durch kombinierte Anwendung beider Regelungsarten die Vorteile beider Methoden zu vereinigen, um zu einer möglichst vorteilhaften Regelung zu gelangen. Allein die bisher hierzu erforderlichen Regelungseinrichtungen wären schon für eine Kolbenmaschine reichlich verwickelt, für eine Gasturbine, bei welcher es sich um die Steuerung einer größeren Anzahl von Explosionskammern handelt, würde sie so verwickelt, daß die damit ausgerüstete Maschine kaum lebensfähig wäre.

Gemäß der Erfindung werden nun zwar auch beide Regelungsarten angewendet, jedoch getrennt, so daß jede Verbrennungskammer nur für eine einzige Art der Regelung eingerichtet zu sein braucht. Ein Teil der gesamten Zahl der Verbrennungskammern ist mit Einrichtungen ausgestattet, welche jede Verbrennungskammer für sich, außer Tätigkeit setzen können, ein anderer Teil ist mit Regelungseinrichtungen versehen, welche allmähliche Veränderung des den Kammern zugeführten Gemisches erlauben. Zweckmäßig ist die Einrichtung für Gemischregelung für die letzte Gruppe von Verbrennungskammern eine gemeinsame.

Durch die neue Ausgestaltung der Gasturbine ist folgende vorteilhafte Regelungsweise ermöglicht: Von A^ollast herab bis zu einer gewissen Teilbelastung wird die Pausenregelung angeAvendet, weiter herab jedoch bis zu Leerlauf die Gemischregelung, welche im Falle einer Gasturbine am einfachsten als Gasdruckregelung ausgeführt wird. Die die Grenze bildende Teilbelastung wird bestimmt durch Rücksichten auf den Gleichförmigkeitsgrad des Ganges der Maschine. Mit anderen Worten, bei Abnahme der Belastung werden immer mehr Pausen eingefügt, solange als der Gang der Maschine noch genügend gleichförmig ist. Von da ab wird an den noch in Tätigkeit befindlichen Verbrennungskammern die Gemischregelung bzw. Gasdruckregelung angewendet.

Bei der Pausenregelung ist auf die räumliche Stellung der Verbrennungskammern zu achten. Gelangen z. B. zehn VerbrennungSr ' kammern zur Anwendung, die der Reihe nach mit I bis X bezeichnet werden mögen, so wird man bei Abnahme der Belastung nicht zuerst die Kammer I, dann die Kammer II, dann III aussetzen lassen, sondern man wird größere Gleichförmigkeit auch dann noch erzielen, wenn nur noch verhältnismäßig wenige Verbrennungskammern arbeiten, sobald man z. B. zunächst Kammer II, dann X, dann VIII, dann VI, dann IV und dann IX aussetzen läßt.

Schließlich blieben dann noch in Tätigkeit die Kammern VII, V, III, I, d. h. V₁₀ der ganzen Zahl, entsprechend V₁₀ der Vollbelastung. Von da ab würde durch Änderung der Mischung bzw. des Gasdruckes oder der zugeführten Brennstoffmenge geregelt.

Bei Gasturbinen, bei welchen Brennstoff und Verbrennungsluft den Verbrennungskammern getrennt voneinander zugeführt werden,

ίο und besonders bei solchen Gasturbinen, bei welchen zwecks Kühlung in den Arbeitspausen der Verbrennungskammern ein Luftstrom durchgeblasen wird, wird bei der Pausenregelung nach der Absperrung der Brennstoffzufuhr auch die Luftzufuhr abgesperrt. Es ist aber auch sehr zweckmäßig, im Anschluß an die Gemischregelungsperiode bei sehr starker Entlastung die Luftzufuhr abzusperren, so daß bei plötzlichen Entlastungen, z. B. bei Kurzschluß der von der Gasturbine etwa angetriebenen Dynamomaschine, die gesamte Zufuhr von Luft und Brennstoff momentan durch den Regler abgestellt werden kann.
Die jedesmalige Abstellung der Luftzufuhr im unmittelbaren Anschluß an die Absperrung der Brennstoffzufuhr ergibt eine'wesentliche Ersparnis an Kompressionsarbeit.

Für die Regelungseinrichtungen im einzelnen sind in den Zeichnungen Ausführungsbeispiele veranschaulicht.

Fig. ι und 2 zeigen eine Einrichtung zur Pausenregelung. Fig. 2 ist eine Seitenansicht eines Teiles des in Fig. 1 Dargestellten. Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform einer Pausenregelungseinrichtung. Fig. 4 zeigt die vom Regler aus beherrschte Hilfsmaschine mit einem Verteiler für hydraulische Steuerung sowie ein von dieser Regelungseinrichtung beeinflußtes Drosselventil für die Gaszufuhr einer Gasturbine zum Zweck der Gemischregelung.

Die Steuerwelle 27 wird unmittelbar von der Turbinenwelle in gleichbleibender Geschwindigkeit angetrieben. Die Einlaßventile 28 und auch die Düsenventile der Turbine ■ werden unmittelbar von dieser Steuerwelle aus gesteuert, z. B. durch Nocken 25 und Hebel 24. Der Hebel 24 drückt mittels einer Rolle o. dgl. 19 auf eine Mutter 30 der Ventilspindel 18.

Die Mutter 30 läßt sich auf der Ventilspindel 18 um den vollen Hub der Rolle 19 verschieben, derart, daß, wenn die Mutter vollständig zurückgedreht wird, das Ventil 28 durch das Steuergestänge überhaupt nicht geöffnet, bei vollständig herausgedrehter Mutter aber voll geöffnet wird. Zwischen diesen beiden Endstellungen lassen sich natürlich beliebig viele Zwischenlagen einstellen.

Die Verstellung der Mutter 30 auf den Ventilspindeln 18 wird am zweckmäßigsten hydraulisch besorgt, d.h. ein durch Öldruck betätigter Kolben 31 verdreht durch entsprechende Verbindung, z. B. Zahnrad oder, wie gezeichnet, direkte Verbindung mittels Schubstange 32 in Kugelgelenken die Mutter. Das Öl wird den Kolben durch einen Verteiler 33 (Fig. 4) zugesandt, welcher durch eine Hilfsmaschine 34 vom Reglergestänge 35 beeinflußt wird.

Der Kolben 31 der Öldruckvorrichtung könnte auch gemäß Fig. 3 unmittelbar in die Ventilstange, d. h. zwischen Rolle 19 und Ventil 28 eingebaut werden.

Die als Ausführungsbeispiel für die Pausenregelung beschriebenen Anordnungen haben das gemeinsame Merkmal, daß bei ihnen zwischen je ein Ventil und das von der Steuerwelle o. dgl. angetriebene, die Ventilbewegung veranlassende Organ ein besonderes Organ eingeschaltet ist, dessen wirksame Länge unter der Einwirkung des Reglers derart verändert werden kann, daß es dann, wenn die Leistung der Maschine vermindert werden soll, verkürzt wird, so daß dann der von der Steuerwelle gegebene Bewegungsimpuls nicht in seiner ganzen Größe auf das Ventil einwirkt.

Natürlich könnte auch eine beliebige andere Vorrichtung zur Pausenregelung angewendet werden, allerdings weniger vorteilhaft, denn die beschriebene Einrichtung gestattet z. B. auch, ohne Rückführgestänge zur Hilfsmaschine zu erfordern, Zwischen- und Endeinstellung. Wenn nämlich der Verteilerkolben 33 der Hilfsmaschine 34 beim Abstellen einer Kammer nur einen Teil des Öles unter dem Ventilkolben ausfließen läßt, sodann aber die Ausflußöffnung wieder verdeckt, so wird das betreffende Ventil nur teilweise geöffnet. Man kann also sogar während der Pausenregelungsperiode nicht nur mit reinen Aussetzern, sondern auch in feiner Abstufung dazwischen regeln.

Wie die Verstellung des für den Rest der Explosionskammern gemeinsamen Drosselventils o. dgl. 36 mittels der Hilfsmaschine erfolgen kann, läßt die Fig. 4 ohne nähere Erläuterung erkennen.

An Stelle der mechanischen Bewegungseinrichtung für die Ventile der Explosionskammern empfiehlt sich in manchen Fällen gleichfalls hydraulische Einrichtung. Bei reiner Pausenregelung würde die Anordnung etwa so getroffen werden, daß der rhythmisch steuernde Ölfluß sozusagen durch den regelnden Ölfluß unterbrochen wird.

Claims

Patent-Ansprüche:
i. Regelung von Gasturbinen

mit

mehreren Explosiohskammern, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil aller Explosionskammern mit Regelungseinrichtun-

gen zur Pausenregelung, ein anderer Teil aber mit Regelungseinrichtungen zur Änderung des Brennstoffgemisches ausgestattet ist.
2. Regelung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß für die durch Änderung des Brennstoffgemisches geregelten Explosionskammern eine gemeinsame Regelungseinrichtung vorgesehen' ist.
3. Regelung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß von Vollast bis zu der durch den noch zulässigen Ungleichförmigkeitsgrad gegebenen Grenze herab durch Pausenregelung, von da ab durch Regelung des den noch in Betrieb gelassenen Explosionskammern zugeführten Gemisches geregelt wird.
4. Regelungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei ganz geringer Belastung auch noch die Luftzufuhr zu den Explosionskammern abgesperrt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.