DE2435361B2 - Antriebsanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem von einem Einwellengasturbinentriebwerk angetriebenen hydrodynamischen Drehmomentwandler - Google Patents

Description

a) eine erste Kolben-Zylindereinheit (157) bewegt ihren Stellkolben (168) abhängig von der Stellung der Drosselklappen-Einstelleinrichtung (63) mit steigender Drosselklappenöffnung zum Verstellen der Leitradschaufeln (44) im Sinne einer Vergrößerung der Umlaufmenge des hydrodynamischen Drehmomentwandler!», so daß dessen Leistungsaufnahmefähigkeit mindestens auf die Gasturbinenleistung reduziert wird, solange das Gasturbinentriebwerk im unteren Drehzahlbereich arbeitet;

b) bei Erhöhen der Kraftstoffzufuhr fährt der Stellkolben (168) gegen einen Anschlag (167) an, der die weitere Bewegung im Sinne der Vergrößerung der Leitschaufelöffnung be- to grenzt;

c) der Stellkolben (168) der ersten Kolben-Zylindereinheit (157) ist mit dem Zylinder (191) einer zweiten Kolben-Zylindereinheit (158) verbunden, deren Stellkolben (193) mit der Steueranla- v, ge (216, 53) für die Leitradschaufeln (44) verbunden ist;

d) der Stellkolben (193) der zweiten Kolben-Zylindereinheit ist dem vom Regler (88) gelieferten Drehzahlsignal im Sinne einer mit diesem m steigenden Verstellung der Leitradschaufeln auf größere Umlaufmenge ausgesetzt, dem die Kraft einer den Stellkolben bei Leerlaufdreh-/ahl gegen einen Anschlag (195) haltenden Feder (206) entgegensteht, so daß im gesamten μ Betriebsbereich die Leistungsaufnahmefähigkeit des Drehmomentwandlers die Gasturbinenleistung weder überschreitet noch wesent lich unterschreitet, und die Nennleistung des Gasturbinentriebwerks der Leistungsaufnahmefähigkeit des Drehmomentwandlers bei Nenndrehzahl gleich ist,

2. Antriebsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stellglied (308) für die Kraftstoffzufuhr (58) mit der Drosselklappen-Einstelleinrichtung (63) über eine im Bereich deren Leerlaufstellung toten Gang aufweisende Verbindung (107) verstellbar ist und durch eine Feder (109) in ihrer Leerlaufstellung (Anschlag (Hl)) gehalten ist

3. Antriebsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappen-Einstelleinrichtung (63) mit einem von deren Stellung abhängigen Regler (90) verbunden ist, der einen konstanten Netzdruck (Leitung 79) in einen von der Drosselklappenstellung abhängigen Druck (103) umwandelt, der der ersten Kolbenzylindereinheit (157) zugeleitet wird.

4. Antriebsanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vom auf die Ausgangswellendrehzahl ansprechenden Regler (88) gelieferte drehzahlabhängige SignaWruck einem Signalwandler (116) zugeleitet wird, in dem dieser zur Anpassung der Kennlinien des Gasturbinentriebwerks an die des hydrodynamischen Drehmomentwandlers moduliert und dann der zweiten Kolben-Zylindereinheit (158) zugeleitet wird.

5. Antriebsanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkammer (172) der ersten Kolben-Zylindereinheit (157) ein normalerweise geschlossenes Magnetventil (187) in einer Verbindung (186) zur Hauptnetzleitung (79) zugeordnet ist, und der zweiten Kolben-Zylindereinheit (158) ein normalerweise geschlossenes Magnetventil (208) als Auslaß zu ihrer Steuerkammer (194) zugeordnet ist.

6. Antriebsanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei in Reihe liegende Schalter (228, 227) zur gemeinsamen und gleichsinnigen Steuerung der Magnetventile (187,208), von denen der erste seinen Schaltzustand bei Verstellen der Drosselklappen-Einstelleinrichtung (63) auf volle Drosselklappenöffnung und der andere bei Erreichen der Nenndrehzahl ändert, damit die Magnetventile nur bei voller Drosselklappenöffnung unterhalb der Nenndrehzahl geöffnet sind.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsanlage nach dem Gattungsbegriff von Anspruch 1.

Eine Antriebsanlage mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler, bestehend aus einem feststehenden Gehluse, einem von einem Emwellefigasturbinentriebwerk angetriebenen Pumpenrad, einem mit einem Verbraucher verbundenen Turbinenrad und einem Leitrad, wobei die maximale Leistungsaufnahmefähigkeit des Drehmomentwandlers mit zunehmender Ausgangsdrelvzahl des Gasturbinentriebwerks von der Leerlauf- auf die Nenndrehzahl ansteigt und bei jeder Drehzahl abhängig von Betriebsbedingungen durch verstellbare Leitradschaufeln einstellbar ist. ist bei-

spielsweise durch die US-PS 34 86 329 bekannt-

Bei dieser dient die Verstellung der Leitradschaufeln des hydrodynamischen Drehmomentwandlers dazu, die Ausgangswelle in Abhängigkeit von Änderungen der vorgegebenen Ausgangsdrehzahl zu be- bzw. entlasten, wobei durch eine Steuereinrichtung auf Grund eines erfaßten Drehzahlfehlersigrials die Kraftstoffzufuhr zwecks Einhaltc.is der vorgegebenen Drehzahl geregelt wird.

Die triebwerksseitig Vorteile bietende Verwendung eines Einwellengasturbinentriebwerks als Antriebsmaschine bedingt jedoch bezüglich der Leistungsübertragung, insbesondere bei einem Fahrzeugantrieb, gewisse Schwierigkeiten, da die Kennlinie des Gasturbinentriebwerks bezüglich der maximalen Leistung und des maximalen Drehmoments durch die höchstzulässige Temperatur der Gasturbine begrenzt sind, und die maximale Leistung sich zunächst verhältnismäßig schneller und bei höheren Turbinendrehzahlen weniger schnell steigert als die Leistungsauinahmefähigkeii des hydrodynamischen Drehmomentwandlers. Um die Leistungsaufnahmefähigkeit des Drehmomentwandlers der Leistung der Gasturbine anzupassen, könnte daher eine Abhängigkeit von der Turbinendrehzahl verwendet werden. Der Drehmomentwandler weist bei der Nenndrehzahl der Gasturbine eine maximale Leistungsaufnahmefähigkeit auf, die der Leistung der Gasturbine unter stetigen Betriebsbedingungen entsprich', so daß die Antriebsleistung voll aufgenommen und nutzbar gemacht werden kann. Werden die Drehzahl und die Leistung der Gasturbine verringert, so liegt die Leistungsaufnahmefähigkeit des Drehmomentwandlers nur wenig unter der Leistung der Gasturbine, solange der Betrieb im oberen Drehzahl- und Leistungsbereich erfolgt, so daß dort eine gute Ausnutzung der Antriebsleistung gegeben ist Im niedrigen Drehzahl- und Leistungsbereich jedoch ist die Leistungsaufnahmefähigkeit des Drehmomentwandlers größer als die Gasturbinenieistung, so daß die Gasturbine überlastet würde. Bei Überlastbetrieb würde eine übermäßige Temperatur der Gasturbine die Folge sein Wenn die Kraftstoffregelung auf Übertemperaturen ansprechend eine derartige Leistungserhöhung verhindert, führt die Überbelastung zum Abwürgen der Gasturbine.

Der Erfindung iiegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsanlage gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs I so auszugestalten, daß eine weitgehende Anpassung der Leistungsaufnahmefähigkeit des hydrodynamischen Drehmomeiitwandlers an die Leistung der Gasturbine über den gesamten Betriebsbereich erzielt wird, so ädü also die Leistungsaufnahmefähigkeit des Drehmomentwandlers weder die Gasturbinenleistung überschreitet noch wesentlich unterschreitet.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 herausgestellten Merkmale gelöst.

Es wird bei der Nenndrehzahl die Leistungsaufnahmefähigkeit des Drehmomentwandlers der Gasturbinenleistung gleich, die somit voll ausgenutzt werden kann.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Sie beziehen sich auf die die Steueranlage beeinflussenden Stelleinrichtungen und auf zusätzliche Maßnahmen zum Unterstützen einer schnellen Beschleunigung.

In den Zeichnungen it eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Antriebs

anlage bestehend aus einem Einwellengasiurbinentrieöwerk, einem hydrodynamischen Drehmomentwandler und einem nachgeschalteten Wechselgetriebe, Fig,2 eins graphische Darstellung, in der die Leistungsaufnahmefähigkeit des Drehmomentwandlers und die Leistung der Gasturbine über deren Drehzahl aufgetragen sind,

Fig.3 eine graphische Darstellung, in der die Leitradschaufelöffnung des Drehmomentwandler:., die

ίο Gasturbinendrehzahl und die Gasturbinenleistung über der Drosselklappenöffnung aufgetragen sind, und

F i g. 4 eine schematische Darstellung der Steueranlage für die Leitradschaufeln des hydrodynamischen Drehmomentwandlers.

Die in F i g. 1 dargestellte Antriebsanlage besteht aus einem Gasturbinentriebwerk 11 und einer nachgeschalteten Getriebeeinheit 12 veränderlicher Übersetzung.

Ein übliches Einwellen-Gasturbinentriebwerk weist auf einer gemeinsamen Gasturbir ,nwelle 17 einen Verdichter 14 und eine Turbine \r> auf. Einem Treibgaserzeuger 18 ist eine Kraftstoffdüse 19 und eine Zündeinrichtung 21 zugeordnet Übliche Gehäuse enthalten die Strömungswege der Gase, die durch Pfeile in der Zeichnung angedeutet sind. Frischluft 22 tritt in den Verdichter ein und wird als verdichtete Luft 23 dem

Treibgaserzeuger zugeleitet, aus dem heiße Treibgase

24 zur Turbine treten, in dieser entspannt werden und als Abgase 26 ausgestoßen werden.

Die Leistung des Gasturbinentriebwerks wird über

ein ins Langsame übersetzendes Getriebe 31, das aus einem auf der Gasturbinenwelle 17 sitzenden Ritzel 32 und einem Zahnrad 33 besteht, das auf einer Hohlwelle 34 sitzt, auf die Getriebeeinheit 12 übertragen. Die Hohlwelle 34 ist die Eingangswelle der Getriebeeinheit 12, die aus einem hydrodynamischen Drehmomentwandler 36 und einem Wechselgetriebe 37 besteht, das als stufenlos veränderliches Reibungs- oder hydrostatisches Getriebe oder als Stufenwechselgetriebe mit Handschaltung oder automatischer Schaltung ausgebil del sein kann. Der hydrodynamische Drehmoment wandler 36 besteht aus einem Pumpenrad 38, das über eine Nabe 39 mit der Eingangswelle 34 verbunden ist und von dieser angetrieben wird. Ein Turbinenrad 43 des hydrodynamischen Drehmomentwandlers erhalt Ar beitsflüssigkeit von dem Pumpenrad 38, die in einem toroidalen Arbeitsraum umläuft und hierbei durch Schaufein 44 eines Leitrades tritt. Die Leistungsaufnahmefähigkeit des hydrodynamischen Drehmomentwandlers wird durch seine Umlaufmenge dargestellt, die von der Eingangsdrehzahl und nahezu unabhängig von seiner Ausgangsdrehzahl ist. Bei einem aus drei Elementen bestehenden hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einem radial einwärts durchströmten Turbinenrad, einen Pumpenrad mit erhöbt vorwärts gekrümmten Schaufeln am Austrittsende und einem Leitrad, dessen Schaufeln einen Vorwirbel vor dem Pumpenrad entgegengesetzt der Pumpendrehrichtung erzeugt, hat eine L .nlaufmenge, die im wesentlichen von der Eingangsdrehzahl abhängig ist. Ebenso hat ein aus

W) drei Elementen bestehender hydrodynamischer Drehmomentwandler mit einem radial auswärts durchströmten Turbinenrad, einem Pumpenrad mit rückwärts gekrümmten Schaufeln am Austrittsende und einem Leitrad mit Schaufeln, dit einen Vorwirbel vor dem

<·'> Pumpenrad in Richtung der Pumpenraddrehrichtung erzeugen, eine Umlaufmenge, die im wesentlichen von der Eingangsdrehzahl abhängig ist. Die Schaufeln 44 des Leitrades sind so angeordnet, daß sie zu einem

Schwenkzapfen 46 bei mittleren Betriebsbedingungen hydrodynamisch ausgeglichen sind. Jeder Schwenkzapfen 46 erstreckt sich radial einwärts und ist drehbar in einem festen hohlen Träger 47 gelagert, der an einer Tragachse 48 sitzt, die sich durch die hohle Eingangswelle 34 erstreckt und mit einem Teil 49 des Gehäuses verbunden ist, um dem Leitrad eine Abstützung zu geben. Jeder Schwenkzapfen 46 trägt ein Kegelrad 51 innerhalb des hohlen Trägers und sämtliche Kegelräder 51 kämmen mit einem gemeinsamen Kegelrad 52. das auf einer sich durch die Tragachse 48 erstreckenden Steuerwelle 53 sitzt, die zu einer Regeleinrichtung 56 für die Kraftstoffzijfuhr und zu einer Steuereinrichtung 57 für das Leitrad führt, die beide zusammen mit einer später angeführten Kraftstoffregeleinrichtung 58 in F i g. I mit einem Kästchen symbolisiert sind. (In F i g. 3 sind diese Einrichtungen aufgelöst in ihre Einzelheiten mit besonderen Bezugszeichen dargestellt.) Die Steuer-

"6

et Λ—u»

Anstellwinkel der Leitradschaufeln 44 zu ändern, wodurch die Umlaufmenge und damit die Leistungsaufnahmefähigkeit des hydrodynamischen Drehmomentwandlers geändert wird. Das Turbinenrad 43 ist mit einer Ausgangr.welle 42 des hydrodynamischen Drehmomentwandlers verbunden, die die endgültige Ausgangswelle der Antriebsanlage sein kann oder über das nachgeschaltete Wechselgetriebe 37 mit einer Ausgangswelle 45 verbunden ist. Bei Schubbetrieb des Fahrzeugs arbeitet das Turbinenradgehäuse 41 über eine Freilaufkupplung 50 auf die Eingangswelle 34. um Motorbremsung zu erzielen.

Die Steuereinrichtung 56, 57 enthält die erwähnte übliche Kraftstoffregeleinrichtung 58, die Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 59 über eine Leitung 61 erhält und über eine Kraftstoffleitung 62 zur Kraftstoffdüse 19 steuert. Die Kraftstoffregeleinrichtung 58 und die Steuereinrichtung 57 für die Leitradschaufeln des hydrodynamischen Drehmomentwandlers werden beide durch eine Drosselklappen-Einstelleinrichtung in Form eines Drosselklappennebels 63 betätigt, der in üblicher Weise durch ein nicht dargestelltes Gestänge willkürlich vom Fahrer, beispielsweise über ein Pedal, betätigbar ist. Eine Antriebswelle 64 für einen Regler ist über einen Kegelrädersatz 66 von der Gasturbinenwelle 17 angetrieben. Die übliche Kraftstoffregeleinrichtung 58 bewirkt bei einer Verstellung des Drosselklappenhebels 63 zur Vergrößerung der Drosselklappenöffnung bis etwa in Vollaststellung einen Anstieg der Gasturbinenleistung gemäß der Kurve A in Fig. 2 (dargestellt über der Drehzahl der Gasturbinenwelle und ohne Berücksichtigung einer besonderen Charakteristik der Leistungsaufnahmefähigkeit der ausgangsseitigen Belastung) bis zur maximalen Leistung, wobei sich die Kurve A bei der höchst zugelassenen Einlaßtemperatur an der Gasturbine bei stetigem Betrieb ergibt. Die Nennleistung des Gasturbinentriebwerks wird am oberen Ende der Kurve A im Punkt U bei der Nenndrehzahl des Gasturbinentriebwerks erreicht. Wird die Kraftstoffzuteilung zur Verringerung der Einlaßtemperatur an der Gasturbine vermindert, so entwickelt das Gasturbinentriebwerk eine geringere Leistung. Bei einer bestimmten Temperatur unterhalb der bei Höchstleistung auftretenden Temperatur wird eine mittlere Leistung erzielt, die sich mit der Gasturbinendrehzahl gemäß der Kurve B ändert. Bei einer niedrigen Temperatur am Einiaß der Turbine infolge einer weiteren Zurücknahme der Kraftstoffzuteilung wird eine kleine Leistung erzielt, die sich mit der Gasturbinendrehzahl gemäß der Kurve C ändert. Die Kurven für die mittlere und für die kleine Leistung steigen mit zunehmender Drehzahl langsamer an als die für maximale Leistung. Es kann somit ein Gasturbinentriebwerk gebildet werden, das bei stetigen Betriebsbedingungen jegliche Kombination zwischen Leistung und Drehzahl unterhalb der die maximalen Werte darstellenden Kurve A aufweisen kann, indem die Einlaßtemperatur der Turbine durch entsprechende Beeinflussung der Kraftstoffregeleinrichtung bestimmt wird. Dies kann durch eine automatische Steuereinrichtung erfolgen oder auch von Hand mit automatisch bestimmten Grenzwerten. Derartige Steuereinrichtungen sind im näheren in der Veröffentlichung der Society of Automotive Engineers No. 720 758 vom IL bis U.September 1972 unter dem Titel »Acceleration of a Passenger Car Powered by a Fixed Geometry Single Shaft Gas Turbine Engine« beschrieben (Verfasser: S. G. l.iddle, D. C. Sheridan and C. A. Amann).

\ncw» iiUli^Uo L' roffrtnftrAnnl/iinp.nli

mit Signalen versorgt, die die Drosselklappenstellung, die Gasturbinendrehzahl, die Einlaßtemperatur an der Gasturbine, den Außenluftdruck und die Außentemperatur fortschreitend zur Steuerung der Kraftsloffzufuhr verwenden, um eine vorgegebene Drehzahl der Gasturbine durch eine entsprechende Einstellung der Drosselklappe aufrecht /u erhalten. Befindet sich der DrosselKlappenhebel 63 zwischen der Stellung für geschlos« ne Drosselklappe und einer Zwischenstcllung (VerMellbereich an der Abszisse von F i g. 3 zwischen den Punkten 5 und T), so hält der Regler die Leerlaufdrehzahl der Turbine aufrecht, so dal} in F i g. 2 die Punkte 5 und /"übereinander üegen. während sich die Turbinenleistung erhöht, wenn dabei die Leitrad schaufeln des hydrodynamischen Drehmomentwandler·, aus einer Schließstellung 5 entlang der Kurve VO (F i g. 3) in eine Zwischenstellung 7"verstellt werden. Da ein Bewegen der Leitradschaufeln in die Offenstellung die Leistungsaufnahmefähigkeit des hydrodynamischen Drehmomentwandlers erhöht, veranlaßt diese Verstellung von 5 bis 7"den Regler, die Kraftstoffzuteilung zur Gasturbine zur Aufrechterhaltung der Leerlaufdrehzahl zu erhöhen. Wird der Drosselklappenhebel über die Zwischenstellung T hinweg in die Stellung U für volle Drosselklappenöffnung bewegt, so ändert sich der Anstellwinkel der Leitradschaufeln wie auch die Gasturbinendrehzahl in Abhängigkeit von der Drosselklappeneinstellung. Die Kraftstoffregeleinrichtung schützt die Gasturbine gegen übermäßige Einlaßtemperaturen an der Turbine und bestimmt damit die Kurve A maximaler Leistung. Sie hält ferner die ordnungsgemäße Kraftstoffzuteilung beim Beschleunigen, bei Fehl., indungen, beim Verzögern und bei Änderungen der Außenbedingungen sowie beim Anlaufen des Triebwerks aufrecht. Ein Beispiel einer für diese Zwecke geeigneten Kraftstoffregeleinrichtung ist der US-PS 26 89 606 zu entnehmen.

Die im wesentlichen die gesamte F i g. 4 umfassende, dort mit Einzelheiten dargestellte Steuereinrichtung 56, 57, 58 aus F i g. 1 wird über den vom Fahrer willkürlich betätigbaren Drosselklappenhebel 65 und durch einen von der Drehzahl der Gasturbinenwelle abhängigen Regler 88. der die Gasturbinendrehzahl anzeigt, beeinflußt. Der Drosselklappenhebei 63 ist in einem Gehäuse 177 für die wesentlichen Teile der Steuereinrichtung um einen Zapfen 71 schwenkbar angeordnet und ist zwischen einer Steiiung für geschlossene Drosselklappe und einer Stellung für volle Drosselklappenöffnung schwenkbar, wobei in beiden Richtungen vorgese-

hene Anschläge 72 und 73 am Gehäuse 177 die Schwenkbewegung begrenzen. Die Versorgung der Steuereinrichtung mit Arbeitsmittel kann von der Steuereinrichtung des Triebwerks abgezweigt sein und zugleich den Speisekreis für den hydrodynamischen Drehmomentwandler enthalten. Im Ausführungsbeispiel is; iine von dem Gasturbinentriebwerk angetriebene Pumpe 76 vorgesehen, die von der Antriebswelle 64 des Reglers 88 angetrieben Flüssigkeit aus einem Sumpf 77 über eine Saugleitung 78 ansaugt and in eine Hauptnetzleilung 79 fördert, in der der Druck durch ein Druckregelventil 81 geregelt wird, dessen überströmende Flüssigkeitsmenge einer Speiseleitung 82 für den hydrodynamischen Drehmomentwandler 36 zugeleitet wird. Der Druck im Arbeitsraum des hydrodynamischen Drehmomentwandlers wird durch ein Überströmventil 83 in einer Auslaßleitung 84 des hydrodynamischen -im» η I ujorvf-

84 kann ein Kühler eingegliedert und eine Schmieranlage angeschlossen sein, wobei die gesamte abströmende Flüssigkeit schließlich in den Sumpf 77 zurückgeleitel wird. Die Pumpe 76 könnte in abgewandelter Weise auch innerhalb des Getriebes vorgesehen sein und von der Getriebeeingangswelle angetrieben werden. Die Hauptnetzleitung 79 versorgt den von der Welle 64 angetriebenen Regler 88, der in einer Leitung 89 einen Reglerdruck liefert, der sich proportional dem Quadrat der Drehzahl der Gasturbine bzw. der Eingangswelle des Getriebes ändert.

Ein 'on der Drosselklappenstellung abhängiger Regler 90 für ein drosselabhängiges Signal hat einen im Gehäuse 177 befestigten Ventilklörper 91. in dem eine Einlaßkammer 92 und eine Steuerkammer 93 von einer mittleren Trennwand 94 voneinander getrennt sind. Eine Ventilstange ist abgedichtet verschieblich in einer Bohrung 97 in einer Stirnwand 98 der Einlaßkammer 92 geführt und mit ihrem einen Ende über eine Zapfenschlitzverbindung 99 mit dem Drosselklappenhebe) 63 verbunden. Die Stange % trägt am anderen Ende ein profiliertes Ventilglied 101, das eine Drosselöffnung 102 in der Trennwand 94 steuert. Die Hauptnetzleitung 79 ist über eine Zweigleitung 100 an die Einlaßkammer 92 angeschlossen. Der Drosselklappenhebel 63 bestimmt die Lage des Ventilglieds 101 in der Drosselöffnung 102 und steuert damit veränderlich den Durchstrom durch die Drosselstelle, so daß sich in der Steuerkammer 93 ein von der Drosselklappenstellung abhängiger Signaldruck bildet, der sich in Funktion der Drosselklappenhebelstellung ändert, und zwar ansteigt, wenn der Drosselklappenhebel aus der Stellung für geschlossene Drosselklappe in die für geöffnete Drosselklappe bewegt wird. Diese Abhängigkeit wird durch die Profilierung des Ventilglieds 101 bestimmt Der drosselabhängige Signaldruck wird über eine Leitung 103 einer drosselabhängigen ersten Kolben-Zylindereinheit 157 zugeleitet, die die Leitradschaufeln 44 in dem Bereich zwischen den Punkten S und T der Kurve VOin F i g. 3 verstellt

Der Drosselklappenhebel 63 hat auch eine mit Spiel oder Totgang arbeitende Zapfenschlitzverbindung 106 zu einer Stange 107, die mit einem Kniehebel 108 verbunden ist Der Kniehebel 108 ist mit seinem mittleren Punkt schwenkbar im Gehäuse gelagert und mit seinem anderen Ende mit der Kraftstoffregeleinrichlung 38 verbunden. Der Kniehebel 1G8 ist in eine Leerlaufstellung durch eine Rückstellfeder 109 gegen einen Anschlag 111 am Gehäuse 177 für diese Leerlaufstellung gehalten und bleibt infolge des

Totganges zwisghen 106 und 107 in dieser Stellung, wenn der Drosselklappenhebel 63 aus seiner Zwischenstellung (T in Fi g. 3) in die Stellung für geschlossene Drosselklappe (S in Fi g. 3) bewegt wird, während bei einer Bewegung des Drosselklappenhebels 63 aus der Zwischenstellung T in die Stellung für volle Drosselklappenötfnung ein Steuereinfluß von dem Drosselklappenhebel 63 auf die Kraftstoffregeleinrichtung 38 übertragen wird.

Ein Signalwandler 116 für das Drehzahlsignal erhält den von dem Regler 88 gelieferten Signaldruck aus der Leitung 89 und liefert ein modifiziertes Drehzahlsignal zu einer Leitung 117. Der Signalwandler 116 hat in dem Ventilgehäuse 91 eine zylindrische Bohrung 118, eine daran anschließende Kammer 119 kleineren Durchmessers und eine Führungsbohrung 121 mit kleinem Durchmesser. Die Kammer 119 ist durch eine »knn^i^kisi» 'ivnnnu.onjj j22 risbefi der Bchrufi" !1S und eine Trennwand 123 auf der der Führungsbohrung 121 zugewandten Seite unterteilt. Ein Ventilglied 126 besteht aus einem Kolben 127, der abgedichtet in der Bohrung 118 verschieblich ist, wobei eine Schulter 128 zwischen der zylindrischen Bohrung 118 und der Kammer 119 auf der einen Seite und eine Schulter 129 auf der anderen Seite den Hub des Kolbens begrenzt. Die Schulter 129 wird durch die Stirnfläche einer zylindrischen Büchse 131 gebildet, die in die Zylinderbohrung 118 eingesetzt ist. Der Kolben 127 ist mit einer Kolbenstange 132 verbunden, die sich abgedichtet durch eine Bohrung 133 der Trennwand 122 erstreckt und hinter dieser einen Ventilkörper 134 trägt, der zusammen mit einer Drosselöffnung 136 in der Trennwand 123 eine veränderliche Drosselstelle bestimmt. Der Ventilkörper 134 ist profiliert und hat an seinem kolbenseitigen Ende 137 kleineren Durchmesser als an der dem Kolben abgewandten Seite 138. An dieser Seite ist das Ventilglied durch eine Stange 139 verlängert, die in der Führungsbohrung 121 geführt ist. Die Rückseite der Führungsbohrung 121 ist über einen Kanal 141 entlastet, wobei durch die Drosselwirkung eine Dämpfung erzielt wird. Die gleiche Wirkung könnte aber auch durch ein entsprechendes Spiel der Stange 139 in der Führungsbohrung 121 erzielt werden.

Ein Deckel 142, der mit dem Ventilgehäuse verbunden ist, verschließt die zylindrische Bohrung 118 und sichert die Lage der Büchse 131. Gleichzeitig stellt er eine Abstützung für eine Feder 143 dar, die den Kolben 127 in seine die Drosselöffnung vergrößernde Stellung belastet Die Federkammer ist durch einen Auslaß 144 belüftet. Zwischen der Trennwand 122 und dem Kolben 127 ist eine Steuerkammer 146 gebildet, der Reglerdruck aus einer Zweigleitung 147 der Leitung 89 zugeleitet wird, wobei ein Durchstrom durch einen gedrosselten Auslaß 148 aufrechterhalten wird, so daß bei einer Verringerung des Kammervolumens infolge einer Bewegung des Kolbens 127 keine Drucksteigerung eintritt. Der Reglerdruck in der Steuerkammer 146 wirkt auf den Kolben 127 in Richtung der Schließbewegung für die Drosselstelle. Eine EinlaBkammer 151 zwischen den Trennwänden 122 und 123 erhält Reglerdruck Ober eine Zweigleitung 152 der Leitung 89, wobei ein gesteuerter Durchstrom durch die von dem Ventilglied 134 gesteuerte Öffnung 136 zu einer Auslaßkammer 153 erfolgt, in der ein modulierter Drehzahlsignaidruck gebildet wird, der in gesteuerter Weise sich mit zunehmender Gasturbinendrehzahl ändert bzw. erhöht Der modulierte Drehzahlsignaidruck wird über eine Leitung 117 einer drehzahlabhän-

gigen zweiten Kolben-Zylindereinheit 158 zugeleitet, die die Verstellung der Leitradschaufeln 44 in dem Bereich zwischen den Punkten T-W-U der Kurve VO in F i g. 3 bewirkt.

Die drosselabhängige erste Kolben-Zylindereinheit 157 bewirkt in Vei bindung mit der drehzahlabhängigen zweiten Kolben-Zylindereinheit 158 die Einstellung der Leitradschaufeln in Abhängigkeit von der Drosselklappeneinstellung und der Gasturbinendrehzahl, um die Umlaufmenge des hydrodynamischen Drehmomentwandlers auf die Turbinenleistung abzustimmen. Die drosselabhängige Kolben-Zylindereinheit 157 hat einen Zylinder 161 mit einer mittleren Bohrung 162 und stirnseitigen Bohrungen 163 und 164 kleineren Durchmessers, durch die eine Schulter 166 und ein Anschlag 167 gebildet sind, die die Begrenzung für den Weg eines in der Bohrung 162 verschieblichen Stellkolbens 168 bewirken. Der Anschlag 167 wird durch die Stirnfläche einer in die Bohrung i62 eingesetzten Büchse 136 gebildet. Ein Deckel 171 verschließt den Bohrungsteil 163 und begrenzt mit dem Stellkolben 168 eine Steuerkammer 172 für den drosselabhängigen Signaldruck. Der Deckel 171 hat auf der Außenseite ein Auge 173, in das ein Stift 174 tritt, so daß der Deckel schwenkbar mit dem Gehäuse 177 verbunden ist. Ein Deckel 178 am anderen Ende der Ventilbohrung enthält eine Führung 179 für eine mit dem Stellkolben 168 verbundene Kolbenstange 181. Zwischen dem Deckel 178 und dem Stellkolben 168 ist eine Feder 182 angeordnet, die den Stellkolben in Richtung auf die Schließstellung der Leitradschaufeln in Anlage gegen die Schulter 166 drückt. Die Federkammer ist durch einen Auslaß 183 entlüftet, um Störungen des Betriebes durch Leckflüssigkeit zu unterbinden. An die Steuerkammer 172 ist die den drosselabhängigen Steuerdruck führende Leitung 103 angeschlossen, so daß der Stellkolben 168 in Richtung auf die Offenstellung der Leitradschaufeln beaufschlagt ist, wobei ein gedrosselter Auslaß 184 vorgesehen ist, um Druckschwankungen infolge von Volumenänderungen der Steuerkammer zu unterbinden. Die Hauptnetzleitung 79 ist über eine Zweigleitung 186 über ein normalerweise geschlossenes Magnetventil 187 mit der Steuerkammer 172 verbunden.

Die drehzahlabhängige zweite Kolben-Zylindereinheit 158 hat einen Zylinder 191 mit einer mittleren Bohrung 192, in der ein Stellkolben 193 verschieblich ist. Stirnseitig ist zur Bildung eines Anschlages 195 am einen Ende eine Bohrung 194 kleineren Durchmessers vorgesehen, während in das andere Ende eine Büchse 196 eingesetzt ist, deren Stirnfläche einen Anschlag 197 in der anderen Richtung bildet Die Bohrung 194 ist durch einen Deckel 198 verschlossen, der mit dem Stellkolben 193 eine Steuerkammer 199 begrenzt Mit einem Gewinde 201 und einer Sicherungsmutter ist die Kolbenstange 181 der drosselabhängigen Kolben-Zylindereinheit 157 mit dem Deckel 198 des Zylinders 191 verbunden. An dem anderen Ende des Zylinders 191 ist dieser mit einem Deckel 202 verschlossen, mit dem auch die Büchse 196 verbunden ist, und der eine Führung 203 für eine mit dem Stellkolben 193 verbundene Kolbenstange 204 enthält Zwischen dem Deckel 202 und dem Stellkolben 193 ist eine Feder 206 angeordnet, die den Stellkolben 193 in einer die Leitradschaufeln in die Schließstellung bewegenden Richtung belastet. An die Steuerkammer 199 ist die den modulierten Dre^zahlsignaldruck rührende Leitung 117 angeschlossen, so daß der Stellkolben 193 in Richtung auf öffnen der Leitradschaufeln beaufschlagt ist. Die Steuerkammer 199 ist auch mit einer Auslaßleitung 207 verbunden, die ein normalerweise geschlossenes Magnetventil 208 zu einem gedrosselten Auslaß 209 umgeht. Hierdurch

', werden Druckschwankungen in der Steuerkammer b<:i Volumenänderungen der Kammer verhindert. Die Federkammer ist durch einen Auslaß 211 belüftet. Die Kolbenstange 204 der drehzahlabhängigen Kolben-Zylindereinheit 158 ist gelenkig über einen Stift 212 mit

κι einem Stellarm 213 verbunden, der um einen Zapfen 214 im Gehäuse 177 schwenkbar ist. Ein üblicher Stellmotor 216 ist in dem Gehäuse 177 vorgesehen, der Druckflüssigkeit von der Hauptnetzleitung 79 erhält und eine Eingangsstange 217 aufweist, die über eine

r> Zapfenschlitzverbindung 218 mit dem Stellarm 213 betätigt ist, um ein Stellmotorventil zu betätigen. Hierdurch wird eine Ausgangsstange 219 betätigt, die über eine Zapfenschlitzverbindung 221 mit einem Steiihebei 222 verbunden ist, der aul der Steuerwelle 53

2(i befestigt ist. Ein derartiger üblicher Stellmotor 216 ist auf den Seiten 3—37, Fig. 3, Punkt 31 in Control Engineers Handbook by John G. Truxal beschrieben (1958 bei McGraw Hill Book Company erschienen).

Der Stellmotor betätigt den Stellhebel 222, gesteuert

2> durch die Kolbenzylindereinheiten 157 und 158 und verhindert, daß Reaktionskräfte von den Leitradschaufeln auf die Kolben-Zylindereinheiten übertragen werden. Das Ende der Kolbenstange 204 bewegt sich nach einem Bogen, so daß die koaxial zueinander

κι angeordneten Kolben-Zylindereinheiten 158 und 157 etwa um den Zapfen 174 schwenken, der parallel zum Zapfen 214 und zur Steuerwelle 53 angeordnet ist. Es müssen daher auch die Leitungen 103 und 186, 117 und 207, die sich von den ortsfesten Steuerventilen zu den

» Kolben-Zylindereinheiten erstrecken, nachgiebig ausgebildet sein. Das Magnetventil 208 kann an der Kolben-Zylindereinheit 158 befestigt sein und über einen nachgiebigen elektrischen Leiter angeschlossen sein. Die Auslässe 183,184 und 211 lassen öl zum Sumpf

4» abströmen. Die Kolben-Zylindereinheit 157 könnte in abgewandelter Weise ortsfest angeordnet wt.-den und die drehzahlabhängige Kolben-Zylindereinheit 158 axial verschieblich in einer axialen Führung und einem radialen Schlitz im Stellarm 213 angeschlossen sein.

•f> Die Magnetventile 187 und 208 werden von einer Gleichstromquelle gespeist, die durch eine an Masse liegende Batterie 226 gebildet wird, die in Reihe mit einem drehzahlabhängigen Schalter 227 und einem drosselabhängigen Schalter 228 an einem Leiter 229

w liegt, der parallel zu den normalerweise geschlossenen Magnetventilen 187 und 208, die an Masse liegen, verbunden ist. Der drehzahlabhängige Schalter weist eine normalerweise den Schalter schließende druckabhängige Steuereinrichtung 231 auf. Diese besteht aus einer federbelasteten Membran, die normalerweise den Schalter 227 gegen einen niedrigen Reglerdruck geschlossen hält, der von der Leitung 89 einer Kammer zugeleitet wird. Bei einem vorgegebenen Wert des Reglerdruckes bei einer vorgegebenen Gasturbinendrehzahl wird die Membran gegen die Kraft der Feder bewegt und öffnet den drehzahlabhängigen Schalter 227. Die Kammer ist dauernd über einen gedrosselten Auslaß 232 entlüftet um ein schnelles Schalten zu gewährleisten. Der drosselabhängige Schalter 22ö hat iiiien Kontakt am Drosselklappenhebel 63, der gegen einen festen Kontakt zur Anlage kommt wenn sich der Drosselklappenhebel 63 in der strichpunktierten Lage für volle Drosselklappenstellung befindet

Arbeitsweise

Die Abhängigkeit zwischen Leistung und Drehzahl des Einwellen-Gasturbinentriebwerks 11 gemäß Fig. 1 ist in F i g. 2 dargestellt. Die voll ausgezogenen Kurven > A, B und C stellen die vom Triebwerk U abgegebene Leistung bei veränderlichen in Abhängigkeit von der Gasturbinendrehzahl dar, wobei unterschiedliche, jedoch für die Kurven A bzw. ßbzw. C jeweils konstante Einlaßtemperaturen an der Gasturbine eingehalten sind. Die Kurve A ergibt sich bei der höchst zulässigen Einlaßtemperatur und ergibt unter stetigen Betriebsbedingungen eine Erhöhung der Leistung bis zum Punkt U, bei dem die Höchstleistung bei der Nenndrehzahl erzielt wird. Wird die Kraftstoffzufuhr zur Turbine verringert, ι '· um die Einlaßtemperatur an der Turbine herabzusetzen, so wird eine geringere Leistung erzielt, nämlich eine beliebige Kombination zwischen Leistung und Drehzahl unterhalb der Kurve A. Bei konstanten Einlaßtemperaturen, die un'erhalb der höchst zulässigen Temperatur -'< > liegen, ist als Beispiel ein Zwischenzustand gemäß der Kurve B dargestellt sowie bei noch weiter herabgesetzter Einlaßtemperatur an der Turbine die Kurve C. Bei Leerlaufdrehzahleinstellung der Kraftstoffregeleinrichtung (Drosselklappenhebel 63 zwischen den Punkten 5 -^)r> und T von Fig.3), kann dL Leerlaufleistung sich zwischen den Punkten S und Γ der Kurven C und B ändern, wenn eine derartige Leistung von dem Getriebe gefordert wird. Ist die Gasturbine jedoch mit dem Drehmomentwandler 36 verbunden, so kann sie bei «> einer gegebenen Drehzahl lediglich die Leistung bringen, die das Pumpenrad 38 des hydrodynamischen Drehmomentwandlers aufnehmen kann. Somit bestimmt die Leistungsaufnahmefähigkeit des hydrodynamischen Drehmomentwandlers, d. h. seine Umlaufmen- '"' ge, den stetigen Verlauf der Gasturbinenleistung. Befinden sich die Leitradschaufeln 44 des hydrodynamischen Drehmomentwandlers in der Offenstellung, also für maximale Umlaufmenge, so ergibt sich für die Leistungsaufnahmefähigkeit die gestrichelte Kurve M. Die Umlaufmenge dieses hydrodynamischen Drehmomentwandlers ist ganz oder doch im wesentlichen ganz von der Eingangsdrehzahl abhängig und von der Ausgangsdrehzahl unabhängig oder im wesentlichen unabhängig. Läuft die Gasturbine mit Nenndrehzahl, so ·*■' ist die Leistungsaufnahmefähigkeit des hydrodynamischen Drehmomentwandlers genau der Gasturbinenleistung entsprechend, da die oberen Enden der Kurven A und M den gemeinsamen Punkt U (Fig. 2) haben. Im niedrigen Drehzahlbereich der Gasturbine verlangt das ">" Pumpenrad 38 des hydrodynamischen Drehmomentwandlers bei der nämlichen Leitradschaufelstellung eine größere Leistung als die Gasturbine aufbringen kann, ohne die zulässige Einlaßtemperatur zu überschreiten. F i g. 2 zeigt dies, indem die Kurve M oberhalb der Kurve A liegt. Sind die Leitradschaufeln des hydrodynamischen Drehmomentwandlers durch Drehen der Steuerwelle 53 mit Hilfe des Drehzahlreglers etwas geschlossen, so folgt die Umlaufmenge des hydrodynamischen Drehmomentwandlers der Kurve N, die ^b0 geringere Werte aufweist Bei weiterem Schließen der Leitradschaufeln wird die Umlaufmenge des hydrodynamischen Drehmomentwandlers bis auf die niedrigere Werte aufweisende Kurve P verringert. Durch genaue Steuepjng der Leitradschaufeln des hydrodynamischen Drehmomentwandlers kann dessen Umlaufmenge mit den Kennlinien der Gasturbine und den Erfordernissen des Fahrzeugs in Übereinstimmung gebracht werden. Wird der Drosselklappenhebel 63 aus der Stellung für geschlossene Drosselklappe bewegt, so steigt die Turbinenleistung, beginnend bei 5 (Fig.3), allmählich nach den voll ausgezogenen Linien L (Fig. 3) bei Leerlaufdrehzahl und dann bei weiter ansteigender Gasturbinenleistung in verschieden starkem Ausmaße entsprechend den gestrichelt eingezeichneten Teilen der Kurve L, abhängig von der Turbinendrehzahl, um ein weiches Anlaufen des Fahrzeugs zu ermöglichen.

Bei stetigen Betriebsbedingungen werden hierbei die Leitradschaufeln entsprechend der Kurve VO in F i g. 3 verstellt, in der die Abhängigkeit zwischen der Leitradschaufeleinstellung und der Stellung des Drosselklappenhebels 63 dargestellt ist. Die entsprechende Änderung der Gasturbinendrehzahl wird durch dir Kurve ES im oberen Teil der Fig. 3 dargestellt, in der die Gasturbinendrehzahl über der Drosselklappenöffnung aufgetragen ist. Auscehend vom rechten Endpunkt der Kurve VO und der Kurve ES in Fi g. 3, in der sich die Gasturbine bei voll geöffneter Drosselklappe mit Nenndrehzahl dreht, ergibt sich der Punkt maximaler Leistung U. Die Gasturbine hat also maximale Drehzahl und maximale Leistung, während die Leitradschaufeln auf volle Offenstellung eingestellt sind. Es ergibt sich damit die Übereinstimmung der Werte der Kurven A und M in F i g. 2 im Punkt U. Wird die Drosselklappe zur Verringerung der Turbinenleistung und der Turbinendrehzahl in Schließstellung bewegt, so verbleiben die Leitradschaufeln des hydrodynamischen Drehmomentwandlers anfänglich in ihrer bisherigen Stellung und der hydrodynamische Drehmomentwandler zwingt die Gasturbine entsprechend der Abhängigkeit der Kurve M in Fig. 2 zu folgen. Dieser Teil wird durch die horizontal verlaufenden Linienteile U- Wder Kurve VO in Fig. 3 dargestellt. Nähert sich die Gasturbinendrehzahl der Leerlaufdrehzahl, so würde der hydrodynamische Drehmomentwandler bei der maximalen Offenstellung der Leitradschaufeln die Gasturbine dazu zwingen, mit Übertemperatur zu arbeiten. Um dies zu vermeiden, bewirkt die Stelleinrichtung für die Leitradschaufeln ein teilweises Schließen in Abhängigkeit von der Drehzahl entsprechend dem Teil W-T der Kurve ES und der Kurve VO. Eine solche Verringerung der Drehz&.-.l und der Öffnung der Leitradschaufeln im Drehmomentwandler bewirkt eine Absenkung der Leistungsaufnahmefähigkeit des hydrodynamischen Drehmomentwandlers und damit der Gasturbine unter die Kurve M (F i g. 2), so daß diese der gestrichelten Kurve W-Tfolgt, um bei Leerlaufdrehzahl den Wert der Kurve N zu erreichen, bei der die Gasturbinenleistung der Leistungsaufnahmefähigkeit des hydrodynamischer, Drehmomentwandlers entspricht. Im Punkt 7 entwickelt bei kleiner Drehzahl die Gasturbine noch eine ausreichende Leistung, um ein merkbares Kriechen oder einen langsamen Antrieb des Fahrzeugs zu bewirken, da die Leistungsaufnahmefähigkeit des hydrodynamischen Drehmomentwandlers im Punkt T zwar klein ist, aber noch nicht den Kleinstwert erreicht hat. Wird ein Stillstand gewünscht, so wird der Drosselklappenhebel 63 weiter in Stellung auf voll geschlossene Drosselklappe zum Punkt S in Fig.3 verstellt, wobei die Kraftstoff regeleinrichtung die Gasturbine auf einer konstanten Leerlaufdrehzahl hält, während die Leitradschaufeln des hydrodynamischen Drehmomentwandlers weiter gedreht werden, bis bei Erreichen des Punktes S auf der Kurve VO die Leistungsaufnahmefähigkeit des hydrodynamischen Drehmomentwandlers auf den Kleinstwert gebracht ist, wobei die Leistung der

Gasturbine senkrecht von T auf S in F i g. 2 bis zum Schnitt mit ihr Kurve Pfällt

Zusätzlich zu den beschriebenen stetigen Betriebsbedingungen der Steuereinrichtung gibt es mehrere nicht stetige Betriebszustände. Beim Anlassen der Gasturbine befindet sich die Drosselklappe in der Schließstellung, wobei die Kraftstoffzufuhr unmittelbar von der Kraftstoffregeleinrichtung 58 für Leerlaufdrehzahl gesteuert wird, wie dies durch den Punkt S in der Kurve ES angedeutet wird. Die Leitradschaufeln des hydrodynamischen Drehmomentwandlers sind geschlossen, so daß also der Punkt S in der Kurve VO gilt, um die Belastung des Anlassers zu verringern, wie dies durch den Punkt S auf der Kurve P in F i g. 2 ersichtlich ist. Wird die Drosselklappe zum Teil geöffnet, um eine maximale Beschleunigung zu erzielen, so werden die Leitradschaufeln sofort in eine Zwischenstellung entsprechend den Punkt V umgestellt und bewirken eine anfängliche verringerte Umlaufmenge, die durch die gestrichelten Linien F oder F' zur Kurve N in F i g. 2 dargestellt ist Mit zunehmender Drehzahl steigt die Leistungsaufnahmefähigkeit gemäß der Kurve N bis zum Punkt V. Durch Schließen der Leitradschaufeln, beispielsweise 45° von der normalen Stellung für größte Umlaufmenge (Kurve M gegen Kurve N in F i g. 2), legt das Fahrzeug in einer bestimmten Zeit eine größere Entfernung zurück. Nachdem die Nenndrehzahl erreicht is:, werden die Leitradschaufeln unmittelbar von der Stellung V in die Stellung LHn F i g. 3 umgeschaltet entsprechend einem Obergang von der Kurve N zur KurveAfinFig. 2.

Beim Maschinenbremsen gibt das in Schubbetrieb befindliche Fahrzeug Leistung über das Turbinenradgehäuse 41 über die Freilaufkupplung 50 ab, wodurch die Fahrzeugräder mit der Gasturbinenwelle 17 gekuppelt werden, so daß der Verdichter des Gasturbinentriebwerks als Bremse wirkt

Die in F i g. 4 im einzelnen dargestellte Steuereinrichtung 56 für die Leitradschaufeln dreht die Steuerwelle 53 und damit die Leitradschaufeln 44 in Abhängigkeit von der Gasturbinendrehzahl und der Drosselklappenöffnung, um die oben beschriebene Verstellung der Leitradschaufeln zu bewirken. Diese Steuereinrichtung ist im oder am gleichen Gehäuse untergebracht wie die Kraftstoffregeleinrichtung 58 und die Druckmittelquelle 76 für den Hauptnetzdruck, der Regler 88 und der Drosselklappenhebel 63, die beide die Kraftstoffregeleinrichtung und die Steueranlage für die Leitradschaufeln beeinflussen. Der Fahrer steuert das Triebwerk durch einen Handhebel oder ein Pedal, das mit dem Drosselklappenhebel 63 verbunden ist Der Drossel· klappenhebel 63 bewegt sich zur Steuerung der Steuereinrichtung 56, 57, 58 aus der Stellung für geschlossene Drosselklappe in die Zwischenstellung, um die Leitradschaufeln aus der Schließlage in die Zwischenstellung zu verstellen und die Kraftstoffregel· einrichtung 58 verbleibt in der Leerlaufstellung. Die toten Gang aufweisende Zapfenschlitzverbindung 106 zwischen dem Drosselklappenhebel 63 und dem Winkelhebel 108 bewirkt, daß die Kraftstoffregeleinrichtung vom Drosseklappenhebel 63 wahrend dieser Bewegung aus der Lage für geschlossene Drosselklappe bis zur Zwischenstellung unbeeinflußt bleibt. Bei einer Bewegung des Drosselklappenhebels 63 über die Zwischenstellung hinaus in Richtung auf die Stellung für volle Drosselklappenöffnung bewegt sich mit dem Drosselklappenhebel 63 auch der Winkelhebel 108, wobei ein auf den Drehzahlregler wirkendes Eingangssignal gegeben wird, das in Verbindung mit einer Temperaturregeleinrichtung und einer auf die Außentemperatur ansprechenden Regeleinrichtung die Kraftstoffzuteilung zur Turbine so einstellt, daß die Leistung nach der Kurve A oder einer darunter liegender Leistung verläuft

Die Steuereinrichtung 57 stellt die Leitradschaufelr 44 des hydrodynamischen Drehmomentwandler* entsprechend der Kurve VO in Fig.3 ein. Bei geringei

ίο Turbinenleistung erfordert dies eine Änderung dei Leitradschaufeleinstellung bei Drosselklappenstellungen zwischen 5-7; um die Leistungsaufnahmefähigkeil des hydrodynamischen Drehmomentwandlers bei konstanter Leerlaufdrehzahl zu erhöhen, wobei die

is Leerlaufdrehzahl durch die Kraftstoffregeleinrichtung 58 gesteuert ist Bei vergrößerter Drosselklappenöffnung und erhöhter Turbinenleistung erhöht sich die Turbinendrehzahl und die Stellung der Leitradschaufelr des hydrodynamischen Drehmomentwandlers wird eine Funktion der Gasturbinendrehzahl, wie dies der Bereich Γ-Wder Kurve VO zeigt, wodurch die Leistungsaufnahmefähigkeit des hydrodynamischen Drehmomentwandlers entsprechend der Kurve Min dem Bereich T-W-L angepaßt wird.

Für maximale Beschleunigung, die durch Beweger des Drosselklappenhebels in die Stellung für voll geöffnete Drosselklappe angezeigt wird, nehmen die Leitradschaufeln eine feste Stellung ein, die von der Gasturbinendrehzahl solange diese die Nenndrehzahl

jo noch nicht erreicht hat unabhängig ist, wie dies durch V in F i g. 3 angedeutet und später in Zusammenhang mil den Magnetventilen im einzelnen erläutert ist Erreichi die Gasturbine die Nenndrehzahl, so werden die Leitradschaufeln in die Stellung U gemäß Fig.3

js umgestellt, um eine maximale Höchstleistung zur Übertragung auf das Getriebe zu ermöglichen.

Die Arbeitsweise unter stetigen Betriebsbedingungen ist folgende: Bei geringer Leistung und Leerlaufdrehzahl der Gasturbine ist die Winkelstellung der

*o Steuerwelle 53 so, daß die Leitradschaufeln in dem Bereich 5-7" der Kurve VO durch die drosselabhängige Kolben-Zylindereinheit 157 bestimmt wird, die den drosselabhängigen Signaldruck erhält der abhängig von der Einstellung der Drosselklappe ist und über die Leitung 103 von dem Regler 90 geliefert wird. Bei höherer Leistung wird die Winkelstellung der Steuerwelle 53 zur Einstellung der Leitradschaufeln in dem Bereich T-Uder Kurve VO durch den drehzahlabhängigen Signaldruck aus der Leitung 117 bestimmt. Bei Einstellungen des Drosselklappenhebels zwischen der Zwischenstellung und der Stellung für volle Drosselklappenöffnung wird eine gleiche Beeinflussung der Leitradschaufeln bewirkt führt aber normalerweise zu niedrigeren Gasturbinendrehzahlen, die die Öffnung der

Leitradschaufeln verringern können. Eine Einstellung der Leitradschaufeln für eine Beschleunigung bei voller Drosselklappenöffnung wird durch Schließen des drosselabhängigen Schalters 228 bewirkt, wodurch ein Strom durch den unterhalb der Nenndrehzahl geschlos-

m> senen drehzahlabhflngigen Schalter 227 fließt, so daß die Magnetventile 187 und 208 erregt und die Leitradschaufelöffnung verringert werden. Eine Umstellung auf maximale öffnung der Leitradschaufeln erfolgt schnell, wenn die Nenndrehzahl der Maschine erreicht ist, indem

ι·' der drehzahlabhängige Schalter 227 geöffnet wird.

Die Hauptnetzleitung 79 erhalt öl mit konstantem Druck, der von der ölpumpe 76 geliefert und vom Druckregelventil 81 gesteuert ist. Die Leitung 89 erhält

öl mit Reglerdruck, der dem Quadrat der Gasturbinendrehzahl proportional ist Die Steuerung der Leitradschaufeln untersteht den Betriebsbedingungen bei kleiner Leistung und konstanter Drehzahl und dann ansteigender Leistung und ansteigender Drehzahl in folgender Weise: Die Leistungsaufnahmefähigkeit des hydrodynamischen Drehmomentwandlers und damit die Gasturbinenleistung wird erhöht durch Schwenken des Drosselklappenhebels 63 entgegengesetzt den· Uhrzeigersinn aus der Stellung für geschlossene Drosselklappe in die Zwischenstellung. Diese Bewegung verschiebt die Stange 96 nach rechts und zieht das Ventilglied 101 aus der Öffnung 1OZ Der konstante Hauptnetzdruck wird Ober die Zweigleitung 100 der Hauptnetzleitung 79 der Einlaßkammer 92 zugeleitet Ein dauernder Strom erfolgt durch die DrosselsteUe 102 zur Steuerkammer 93 und dann flber die Leitung 103 zur Steuerkammer 172 der drosselabhängigen Kolben-Zylindereinheit 157 und strömt über den gedrosselten Auslaß 184 ab, der das ö! zum Sumpf zurückleitet Die ringförmige DrosselsteUe im Bereich des Ventilgliedes 101 drosselt den Druck in der Steuerkammer 93 auf einen Wert der sich bei fortschreitend gegen die Offenstellung bewegtem Drosselklappenhebel 63 erhöht Dieser drosselabhängige Signaldruck, der also eine Funktion der Drosselklappenhebelstellung ist wird der Steuerkammer 172 der drosselabhängigen Kolben-Zylindereinheit 157 zugeleitet um den Stellkolben 168 nach rechts gegen die Feder 182 zu bewegen. Befindet sich der Drosselklappenhebel 63 in der Stellung für voll geschlossene Drosselklappe, so ist der Druck in der Steuerkammer 172 niedrig und die Feder 182 zwingt den StÄkolben 168 zur Anlage gegen die Schulter 166. Hierdurch wird die Schließstellung der Leitradschaufeln entsprechend Punkt 5 der Kurve VO bei einer entsprechenden Turbinendrehzahl entsprechend Kurve ES, F i g. 3, eingestellt so daß sich eine Leerlaufleistung und Leistungsaufnahmefähigkeit des hydrodynamischen Drehmomentwandlers entsprechend Fig.2 ergibt. Wird der Drosselklappenhebel 63 aus der Stellung für geschlossene Drosselklappe in die Zwischenstellung bewegt um die relativ höchste Offenstellung der Leitradschaufeln bei Leerlaufdrehzahl zu erreichen (Punkt rauf der Kurve VO in F i g. 3), so ist der Druck in der Steuerkammer 172 ausreichend hoch, um den Stellkolben 168 gegen den Anschlag 167 in Anlage zu bringen. Eine weitere Öffnungsbewegung des Drosselklappenhebels 63 erhöhl weiterhin den drosselabhängigen Signaldruck auf den Stellkolben 168, der jedoch in Anlage gegen den Anschlag 167 verbleibt Wird der Drosselklappenhebel 63 über die Zwischenstellung in die Stellung für volle Drosselklappenöffnung bewegt so bewirkt die Kraftstoffregeleinrichtung 58 eine erhöhte Kraftstoffzufuhr zur Erhöhung der Turbinendrchzaht, wobei Oberdrehzahlen und Obertemperaturen an der Gasturbine verhindert sind. Der drehzahlabhangige Signaldruck in der Leitung 89 beginnt nun in Abhängigkeit vom Quadrat der Gasturbinendrehzahl zu steigen. Der Reglerdruck wird aber die Leitung 89 und ihre Zweigleitung 147 der Kammer 148des Signalwandlers 116 und Ober die Zweigleitung 152 der Leitung 89 der Kammer 151 zugeleitet. Der Druck in der Kammer 146 drückt den Kolben 127 gegen die Kraft der Feder 143 und das öl aus der Kammer 146 strömt durch den gedrosselten Auslaß 148 zum Sumpf ab. Das öl aus der Kammer 151 tritt durch die Drosselöffniing 136, die durch das Ventilglied 134 teilweise gesperrt wird, zur Kammer 153 über. Während der Zeit, in der die Gasturbine mit Leerlaufdrehzahl läuft ist die Feder 143 stark genug, um den Kolben 127 gegen die Schulter 128 in Anlage zu halten. Während einer veränderlichen Leistung bei Leerlaufdrehzahl bleibt also das Ventilglied 134 in einer festen Lage zur Drosselöffnung 136, so daß der Druck in der Kammer 153 konstant bleibt Sobald die Gasturbinendrehzahl ansteigt erhöht sich der Druck in der Kanuner 146 und drückt den Kolben 127 nach rechts, wodurch die ringförmige Drosselöffnung im

ίο Bereich des Ventilgliedes 134 geändert ist wobei das Ventilglied 134 so profiliert ist daß sich der Druck in der Kammer 153 als Funktion der Gasturbinendrehzahl ändert Dieser Druck gelangt flber die Leitung 117 in die Steuerkammer 19* der drehzahlabhängigen Kolben-Zy-

is lindereinheit 158, deren Zylinder 191 mit dem Stellkolben 168 der Kolben-Zylindereinheit 157 durch die Kolbenstange 161 verbunden ist Da der Stellkolben 168 mit zunehmender Drosselklappenöffnung nach rechts bewegt ist wie bereits beschrieben wurde, wird die gesamte Koiben-Zyündereinheit 158 gleihitig nach rechts bewegt wobei ein Schwenken um den Zapfen 174 eintritt Mit zunehmendem Druck in der Steuerkammer 199 bei zunehmender Gasturbinendrehzahl wird der Stellkolben 193 gegen die Kraft der Feder 201 nach rechts bewegt und bewirkt die Bewegung der Leitradschaufeln in die Offenstellung in dem Kurvenbereich T-Wda Kurve VO. Die Kolbenstange 204 ist mit dem Stellarm 213 verbunden, und betätigt den Stellmotor 216, um den Stellhebel 222 und die Steuerwelle 53 im Uhrzeigersinn zu drehen, wodurch die Leitradschaufeln in die Offenlage geschwenkt werden. Im Punkte W kommt der Stellkolben 193 zur Anlage gegen die Schulter 197 und begrenzt damit die maximale öffnung der Leitradschaufeln, die bis zum Punkt {/aufrechterhalten wird. Unter Bezugnahme auf die Fig.3 ist erkennbar, daß der Stellkolben 168 im Punkt S gegen die Schulter 166 und der Stellkolben 193 in der linken Endlage gegen den Anschlag 195 anliegen, im Punkt Fliegt der Stellkolben 168 gegen die Schulter 167 an und der Stellkolben 193 hat seine Lage nicht

verändert. In den Punkten Wund t/liegt der Stellkolben 168 gegen die Schulter 167 und der Stdlkolben 193 gegen die Schulter 197 an.

Vorstehend sind die Arbeitsweisen bei Leerlaufbe-

trieb und stetigem Betrieb bis zur maximalen Leistung beschrieben. Es ist eine Einrichtung vorgesehen, um ein plötzliches Umschalten der Leitradschaufeln bei Beschleunigung mit voll geöffneter Drosselklappe zu bewirken, die zwischen den Punkten 7"und c/der Kurve

so VO in F i g. 3 einwirkt, um die Umstellung in die Stellung Viu bewirken. Unterhalb der Nenndrehzahl ist der Druck in der Steuereinrichtung 231 niedrig genug, den drehzahlabhflngigen Schalter 227 geschlossen zu halten. Hierdurch wird ein elektrischer Strom von der

ss Batterie 226 zum Schalter 228 geschlossen. Bei Betrieb mit teilweise geöffneter Drosselklappe wird dieser Kreis durch den drosseltbhängigen Schalter 228 unterbrochen. Bei unterbrochenem Stromkreis durch einen oder beide Schalter 227 und 22S ist das

s" Magnetventil 187 in seiner normalen Lage und geschlossen und sperrt die Zweigleitung 186 der Hauptnetzleitung ab. Ferner ist das Magnetventil 208 in seiner Normallage geschlossen und verhindert einen Auslaß aus der Steuerkammer 199, der nur über einen gedrosselten Auslaß 209 möglich ist. Wird der Drosselklappenhebel 63 in die Stellung für volle Drosselklappennffming bewegt, während die Drehzahl unterhalb der Nenndrehzahl liegt, so sind der Schalter

227 und der Schalter 228 geschlossen, so daß das Magnetventil 187 die Zweigleitung 186 öffnet und das Magnetventil 208 öffnet, um einen ungedrosselten Kanal zum Auslaß 210 freizugeben. Das öffnen des Magnetventils 187 gestattet, daB Hauptnetzdruck aus der Leitung 79 unmittelbar in die Steuerkammer 172 gelangt und den Stellkolben 168 gegen den Anschlag 167 bewegt Das öffnen des Magnetventils 208 gestattet den freien Abstrom des Öls aus der Steuerkammer 199 unmittelbar zum Sumpf, so daß die Feder 206 den Stellkolben 193 gegen den Anschlag 195 bewegen kann. Die Abmessungen der Kolben-Zylindereinheiten sind so gewählt, daß bei Anlegen des Stellkolbens 168 gegen den Anschlag 167 und des Stellkolbens 193 gegen den

Anschlag 195 die Leitradschaufeln die dem Punkt V in Fig,3 entsprechende Stellung einnehmen. Wird die Nenndrehzahl erreicht, so werden die Lejtradsciiaufeln entsprechend den Punkten L/ in F i g. 3 eingestellt, um

s eine maximale Leistung zu erzielen. Der Reglerdruck in der Leitung 89 betätigt bei maximaler Drehzahl die druckabhängige Steuereinrichtung 231, um den Schalter 227 zu öffnen, so daB die normalerweise geschlossenen Magnetventile 187 und 208 entregt werden und die

ίο Steuereinrichtung in den Zustand für stetige Betriebsbedingungen zurückgebracht wird. Durch die Steuereinrichtung 231 wird ein ölstrom aufrechterhalten, der durch den gedrosselten Auslaß 232 abfließt

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1, Antriebsanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler, bestehend aus einem feststehenden Gehäu- se, einem von einem Einwellengasturbinentriebwerk angetriebenen Pumpenrad, einem mit einem Verbraucher verbundenen Turbinenrad und einem Leitrad, wobei die maximale Leistungsaufnahmefähigkeit des Drehmomentwandlers mit zunehmender Ausgangsdrehzahl des Gasturbinentriebswerks von der Leerlauf- auf die Nenndrehzahl ansteigt und bei jeder Drehzahl abhängig von Betriebsbedingungen durch verstellbare Leitradschaufeln einstellbar ist, und bei Nenndrehzahl des Gasturbinentriebwerks eine maximale, dessen maximale Leistung (Punkt U) weder übersteigende noch wesentlich unterschreitende Leistungsaufnahmefähigkeit und bei Leerlaufdrehzahl .sowie im niedrigen Drehzahlbereich des Gasturbinentriebwerks eine dessen diesbezügliche Leistung übersteigende Leistungsaufnahmefähigkeit aufweist, ferner mit einer Drosselklappen-Einstelleinrichtung für das Gasturbinentriebwerk, die wahlweise zwischen einer Stellung für Kraftstoffzufuhr für den Leerlauf und einer Stellung für Kraftstoffzufuhr für die Nennleistung einstellbar ist, um die Leistung zwischen größter Leistung bei Leerlaufdrehzahl und größter Leistung bei Nenndrehzahl zu steuern, und ferner mit einem auf die Ausgangswellendrehzahl des Gasturbinentriebwerks ansprechenden Regler, der ein Drehzahlsignal zu einer Steueranlagt liefert, die den Anstellwinkel der Leitradschaufeln ät.dert, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: