DE3318792A1

DE3318792A1 - Vorrichtung zur verhinderung einer uebergrossen geschwindigkeit einer turbinenantriebseinrichtung

Info

Publication number: DE3318792A1
Application number: DE19833318792
Authority: DE
Inventors: Terry L. 45405 Dayton Ohio Coons
Original assignee: Tech Development Inc
Current assignee: Tech Development Inc
Priority date: 1982-09-03
Filing date: 1983-05-24
Publication date: 1984-03-08
Also published as: GB2126662A; JPS5943907A; US4518310A; GB8308516D0; GB2126662B

Description

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Die Erfindung betrifft ein System und eine Vorrichtung, welche verbunden mit einer Turbinenantriebseinheit vorgesehen ist, welche in ihrer Verwendung ein Höchstmaß an Sicherheit erbringt. Der Erfindungsgegenstand wird insbesondere unter Bezugnahme auf einen turbinenangetriebenen Starter beschrieben. Dies erfolgt jedoch nur zum Zwecke der Darstellung und bedeutet keine Einschränkung, weder in der Anwendung noch in der Ausführungsform.

Die Industrie hat die äußersten Anstrengungen unternommen bezüglich von Personen und/oder Sachschäden bei der Verwendung von Turbinenantriebseinheiten. Eine Überschreitung der Geschwindigkeit einer derartigen Vorrichtung über ihre beabsichtigten Grenzen hinaus kann durch eine Fehlbedienung, eine einfache Nachlässigkeit oder Unvorsichtigkeit oder Unterlassung von Seiten einer Bedienungsperson oder durch eine unvorhersehbare Funktionsstörung der Vorrichtung, bei welcher sie angewendet wird, verursacht werden. Jedes- dieser ungewünschten Ereignisse kann verhängnisvolle Konsequenzen bewirken.

Eine höchst unwünschenswerte Konsequenz kann in der Selbstzerstörung der Einheit oder deren Bauteile liegen. Beispielsweise bei der Verwendung eines turbinengetriebenen Starters für eine Maschine kann eine derartige Selbstzerstörung mit einer solchen explosivartigen Kraft erfolgen, daß ein Bruch des Startergehäuses mit sich daraus ergebender Gefahr, Beschädigung und/oder Ver-

-δι letzung der benachbarten Personen und/oder Güter erfolgt.

Es wurde viel Zeit und Geld dafür aufgebracht, Lösungen für dieses Problem zu finden, wobei diese Lösungen unterschiedliche Erfolgsgrade aufweisen.

Es wurde angenommen, daß die beste Lösung, die dafür erdacht worden ist, gegenwärtig bei dem turbinengetriebenen Luftstarter der Tech Development Inc., Dayton, Ohio, U.S.A., in der Serie 52A gefunden worden ist. Der Aufbau und die Anordnung des Turbinenantriebs dieser Vorrichtung schreibt ein "günstiges" Versagen der Einheit vor, wenn der Rotor des Turbinenstarters aus dem einen oder anderen Grund eine Rotationsgeschwindigkeit erreicht, die überhalb der vorbestimmten Grenze liegt.

Die vorliegende Erfindung erbringt eine vorteilhafte Lösung für das vorstehend beschriebene Problem, welche, wenn sie bei einer Turbinenantriebseinheit wie der in einem Starter angewendet wird, diese mit einem sehr einfachen aber sicheren Steuersystem versieht, welches automatisch betätigt wird, wenn der Turbinenrotor eine vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit erreicht, um eine '

Abschalten des

Verringerung oder ein im wesentlichen völliges/Luftstromes oder des Stromes eines anderen gasförmigen Fluids, der zu dem Rotor zur Lieferung der Antriebskraft geleitet wird, zu erbringen.

Es ist kein Stand der Technik bekannt, welcher diese Verbesserung einer Turbinenantriebseinheit, insbesondere bei Startern, zeigt, welche in der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die mit einem Turbinenantriebssystem verbunden ist, und

die verhindert, daß die Rotationsgeschwindigkeit einen vorgeschriebenen Grenzwert überschreitet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist diese Vorrichtung ein Steuerelement auf, welches mitrotiert und sich radial bewegt zu einem Bauteil des Turbinenantriebssystems in Abhängigkeit von dessen Rotationsgeschwindigkeit· Im wesentlichen zu dem Zeitpunkt, in welchem die Rotationsgeschwindigkeit diesen vorgeschriebenen Grenzwert erreicht, wird das Steuerelement durch die verbundene Vorig richtung betätigt, um im wesentlichen augenblicklich eine Verringerung des Stromes des Fluids zu bewirken, welches zu der und durch die Turbinenantriebsanordnung zum Antrieb des Rotor geleitet wird. Das verhindert die Betätigung der Turbineneinheit, in welcher die erfindungsgemäßen Verbesserungen angeordnet sind, bei solchen Bedingungen, bei welchen eine Beschädigung erfolgen könnte oder ein explosivartiger selbstzerstörender Bruch des Gehäuses und/oder der Bauteile.

Iⁿ einer bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Turbinenstartersystem, bei welchem eine übergroße Rotationsgeschwindigkeit des Antriebssystems durch eine Steuervorrichtung verhindert wird, welche im wesentlichen von mechanischer Natur ist. In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Verringerung des Fluidstroms zum Antrieb des Turbinenantriebssystems endgültig durch das Mittel eines Steuerventils, das dem Strömungsweg zugeordnet ist, durch welchen das gasförmige Fluid von seiner Quelle unter Druck geleitet wird, um den Turbinenrotor anzutreiben. Ein bedeutendes Merkmal des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung liegt darin, -daß die Elemente der Steuervorrichtung für eine automatische Rückstellung in ihre Ausgangsstellung konditioniert sind, wenn sie ihr Ziel einer geforderten Verringerung der Drehgeschwindigkeit des verbundenen Turbinenantriebssystems erreicht haben.

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-ιοί Deshalb umfaßt die Erfindung im weitesten Sinne eine Ausführung, die eine Turbinenanordnung aufweist mit einem Gehäuse, mit einem Rotor innerhalb des Gehäuses, der mit einem Antriebssystem in Verbindung steht, welches durch den Rotor angetrieben wird, mit einer Einrichtung zur Begrenzung eines Strömungsweges zur Zuleitung eines gasförmigen Fluids zum Antrieb des Rotors und des Antriebssystem,· von welchem der Rotor ein Teil bildet, und eine Einrichtung, um im wesentlichen den Strömungsweg zu versperren oder den Strom durch diesen einzuschränken und zwar im wesentlichen augenblicklich ansprechend auf die Rotationsgeschwindigkeit des Antriebssystems, wenn diese einen vorbestimmten Wert erreicht.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist die Einrichtung zur Begrenzung oder Einschränkung des Stromes durch den Strömungsweg ein normalerweise geöffnetes Ventil auf, welches stromauf von dem Turbinenrotor angeordnet ist, und ein normalerweise unwirksames Steuerelement, welches an einem Bauteil des Turbinenantriebssystem befestigt ist. Weiterhin ist eine Einrichtung vorgesehen, welche durch das Steuerelement durch eine begrenzte Bewegung des Elementes betätigt wird, wenn eine vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit erreicht ist, um im wesentlichen augenblicklich auf das Ventil einzuwirken, um als Reaktionsbetätigung die Strömung des gasförmigen Fluids zum Antrieb des Turbinenrotors ausreichend zu hemmen.

Eine erste Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verbesserung einer Turbinenantriebseinheit und einer Vorrichtung zur Steuerung dieser Einheit zu schaffen, welche wirtschafltich herstellbar ist, wirksamer und zufriedenstellender in der Anwendung, geeignet für eine manigfaltige Anwendung und bei welcher Funktionsstörungen unwahrscheinlich sind.

Eine andere Aufgabe ist es, eine Turbinenantriebseinheit, beispielsweise einen Turbinenstarter, zu schaffen, welche während des Betriebs im wesentlichen im Sicherheitsbereich nicht versagen.
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Eine weitere Aufgabe ist es, eine einfache mechanische Vorrichtung zu schaffen, um ein Turbinenantriebssystem vor einer übergroßen, einen vorgeschriebenen Grenzwert übersteigenden Rotationsgeschwindigkeit zu schützen.

Eine zusätzliche Aufgabe ist es, ein Turbinenantriebssystem wie beispielsweise einen Starter mit einer Steuervorrichtung zu versehen, welche in der Lage ist, im wesentlichen augenblicklich auf eine radiale Bewegung einer Vorrichtung anzusprechen, die mit einem Bauteil des Turbinenantriebssystems verbunden ist, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Bauteils einen vorgeschriebenen Grenzwert übersteigt, um dessen Geschwindigkeit auf einen sicheren Wert zu reduzieren.

Eine weitere Aufgabe ist es, eine Turbinenantriebseinheit, beispielsweise einen Starter, zu schaffen, welche die vorteilhaften baulichen Merkmale, die zugehörenden verdienstvollen Kennzeichen und die hierin beschriebenen Einrichtungen und Betätigungsweisen aufweist.} Vorstehende und andere Aufgaben und Merkmale werden aus der Beschreibung ersichtlich. Die Erfindung ist ausgerichtet auf die Konstruktionsmerkmale, die Teile und Kombinationen der Teile und die Betätigungsweise oder deren Äquivalente, wie sie nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

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-12-

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Turbinenstarter,

Fig. 2 eine Vorderansicht einer Steuervorrichtung, wie sie in dem Starter nach Fig. 1

verwirklicht ist, in Verbindung mit einem Bauteil von dessen Antriebssystem,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines
Systems, das mit einer Einrichtung zum

Liefern von unter Druck stehendem Fluid

von Fig.
an den Starter/1 versehen ist, um die

erforderliche Treibkraft für dessen Turbinenrotor und für das Antriebssystem,
von dem es einen Teil bildet, zu liefern,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 von Fig. 1, jedoch mit dem Unterschied, daß die Drosselklappe von Fig. 1 in einer
Stellung gezeigt ist, in welcher der

Strom des unter Druck stehenden Fluids
begrenzt ist; im Gegensatz dazu ist das Ventil in Fig. 1 in geöffneter Stellung dargestellt,

Fig. 5 eine Ansicht der in Fig. 2 gezeigten

Steuervorrichtung in vergrößertem Maßstab, wobei das Gehäuse der Vorrichtung im Schnitt gezeigt ist, um die Bauteile klar darzustellen,

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie 6-6 von

Fig. 5 und

Fig. 7, 8 und 9 der Reihe nach die Betätigung der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung, welche in dem Starter nach Fig. 1 verwirklicht ist.

Gleiche Teile sind bei den verschiedenen Darstellungen durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet.

Fig. 1 zeigt einen turbinengetriebenen Starter für eine Maschine. Wie dargestellt ist, weist der Starter eine Luftturbinen-Anordnung auf mit einem rohrförmigen Gehäuse 10, welches eine rohrförmige Außenwand 12 aufweist, in welchem eine radiale Öffnung 14 ausgebildet ist, welche in einem geringen Abstand zu ihrem einen Ende 16 vorgesehen ist. Das gegenüberliegende Ende 18 der Wandung 12 ist durch ein koaxiales, lösbar befestigtes rohrförmiges Ausströmrohr 20 verlängert. Die Öffnung 14 ist durch einen rohrförmigen Nabenwulst 22 eingefaßt, welcher einstückig mit der Wandung 12 ausgebildet ist und radial nach außen von dieser Wandung absteht.

Einstückig mit der Innenfläche der Wandung 12 ist ein ringförmiger Flansch 24 ausgebildet, der nach innen radial von der Wandung hervorsteht in einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Gehäuses 10. Der Flansch 24 ist in einer Stellung unmittelbar an der Seite der Öffnung 14 vorgesehen, welche dem Ende 16 am nächsten liegt. Ein Rohrabschnitt 26 ist einstückig mit dem Flansch 24 senkrecht zu diesem an dessen innerer Kante angeformt und erstreckt sich in Richtung zu und koaxial mit dem Ausströmrohr 20. Der Rohrabschnitt 26 ist konzentrisch von der Wandung 12 beabstandet und sein hervorragendes Ende endet hinter der Öffnung 14, aber in kurzem Abstand vor dem Ende 18.

Das hervorragende Ende des Rohrabschnitts 26 greift mit seinem Ende an einer Schulter 27 an, welche als zylindrische Senkung in der Außenseite der ringförmigen Grundplatte eines kappenartigen inneren Körperteils 28 eines ringförmigen Düsenringes 30 ausgebildet ist. Eine Reihe von an dem Umfang in gleichem Abstand verteilten und nahe

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nebeneinanderliegenden Düsengebilden 32 ist integral an dem Ring angeformt und ragen radial von der äußeren Umfangsflache des kappenartigen Körperteils 28 ab. Der Ring 30 ist an der Innenfläche der Wandung 12 in geringem Abstand zu der radialen öffnung 14 auf der Seite, die dem Flansch 24 entfernt ist, aufgeschrumpft. Er ist auch quer zu dem Ende des Rohrabschnitts 26, auf welchem er sitzt, befestigt. Der Ring 30, der Rohrabschnitt 26, der Flansch 24 und der Abschnitt der Wandung 12 zwischen dem Flansch 24 und dem Düsenring grenzen eine ringförmige Kammer 34 ab. Der einzige Einlaß in diese Kammer 24 ist durch die Öffnung 14 vorgesehen und der einzige Auslaß aus dieser Kammer ist durch die Düsen 32 des Ringes 30 begrenzt.

Hinter dem Ring 30 in Richtung des Endes 18 ist die innere Querschnittsfläche der Wandung 12 leicht vergrößert, und zwar in abgestufter Form. Innerhalb dieses vergrößerten Abschnitts der Innenfläche der Wandung 12 ist in nahem Abstand im wesentlichen parallel zu dem Düsenring 30 ein Turbinenrotor 36 angeordnet. Die Rotorschaufeln 37 des Rotors sind mit den Düsen 32 ausgerichtet und in nahem Abstand zu der Innenfläche der Wandung 12 angeordnet. Der Rotor 36 weist ein mittleres Nabenteil 38 auf, welches an einem Ende einer Antriebswelle 40 befestigt ist. Die Längsachse der Welle deckt sich mit der Längsachse des Gehäuses 10. Die Welle 40 erstreckt sich von dem Rotor 36 durch den Düsenring 30, den Rohrabschnitt 26 und den Flansch 24 bis zu ihrem gegenüberliegenden Ende, an welchem ein Ritzel 42 befestigt ist, welches kurz vor dem Ende 16 der Wandung 12 endet. Der Abschnitt der Innenfläche der rohrförmigen Wandung 12, welcher sich von dem Flansch 24 zu dem Ende 16 hin erstreckt, weist einen in abgestufter Form vergrößerten Durchmesser in Richtung zu dem Ende 16 hin auf.

Eine Endfläche eines stationären inneren verzahnten

Hohlrades 44 sitzt an einer nach außen gerichteten Schulter 46 auf, welche an der abgestuften inneren Fläche der Wandung 12 am Ende 16 ausgebildet ist. Das Hohlrad 44 ist an der Wandung 12 konzentrisch in Abstand um das Ritzel 42 befestigt.

Die Welle 40 ist in Lageranordnungen 47 und 48 drehbar gehalten, welche in Längsrichtung in Abstand voneinander angeordnet sind und durch einen geeigneten Aufbau innerhalb der Grenzen des Rohrabschnitts 26 enthalten und befestigt sind. Geeignete Halter oder Käfige sind vorgesehen, welche nicht nur die Lage der Lager und das kappenartige Körperteil 28 des Düsenringes 30 halten, sondern auch die Bewegung des Rotors 36 axial von der Welle 40 verhindern. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Starter sind um die Welle 40 herum Dichtungen vorgesehen, die mit den Haltern und innerhalb der kappenartigen Basis des Düsenringes verbunden sind, um gemeinsam den Durchgang von Fluid zu verhindern, welches zum Antrieb des Rotors 36 an und um den Schaft 40 herum und zu der Kraftübertragungsanordnung, mit welchem er verbunden ist, verwendet wird. Der besondere Aufbau und die Anordnung der Dichtungen, Halter und Lageranordnungen werden nicht beschrieben, da sie für sich auf jede geeignete Weise innerhalb des Könnens des Durchschnittsfachmannes liegend, dem der Stand der Technik dazu bekannt ist, angeordnet werden können.

Wie zu ersehen ist, ist die Anordnung des Rotors 36 und entsprechend dessen Schaufeln 37 derart, daß dieser Aufbau -unmittelbar und in nahem Abstand zu dem einen Ende des Gehäuses, das durch das Ende 18 der Wandung 12, welches die Ausströmöffnung ist, die direkt zu dem Auslaß in das Ausströmrohr 20 öffnet, bestimmt ist, angeordnet ist.

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-ΙΟΙ Das Ritzel 4 2 (Fig. 1) ist dazwischenliegend und ineinandergreifend mit über den Umfang beabstandeten Zahnrädern 50 angeordnet. Die Zahnräder 50 kämmen mit den Zähnen des stationären inneren Hohlrades 44. Die Zahnräder 50 sind für eine freie Drehung geeignetermaßen an Drehzapfen 52 befestigt, welche axial beabstandete Endwände eines Käfigs 54 überbrücken, welcher an einem Ende einer Welle 56 verbunden ist und welcher einen verlängerten Kopf an der Welle 56 bildet, welche tatsächlich eine koaxiale Verlängerung der Welle 40 darstellt. Der Käfig zum Teil und die Welle 56 sind innerhalb eines kurzen rohrförmigen Gehäuses 58 angeordnet, welches im wesentlichen konzentrisch von diesen Teilen beabstandet ist. Ein Ende des Gehäuses 58 ist aufgeweitet auf einen inneren Durchmesser und zu einer Kappe um den Teil des Käfigs 54 herum ausgeformt, welcher aus dem Ende 16 der Wandung 12 hervorragt. Dieses abragende Ende ist über Schrauben anstoßend an das Ende 16 und der Außenseite des Hohlringes 44 befestigt. Letzterer wird dadurch gegen die Schulter 46 gedrückt und befestigt.

Die Welle 56 ist in in Längsrichtung beabstandeten geeigneten Haltelagerungen 60 drehbar gelagert.

Das Ritzel 42, die Zahnräder 50 und das Hohlrad 44 sind ausgebildet und angeordnet, um ein Planetengetriebe mit Reduktionsstufe in der Kraftübertragung von dem Rotor 36 an und durch die Welle 56 auf eine Antriebsmaschine zu bilden.

Am Ende des Gehäuses 58, entfernt von dem Käfig 54, ist die Welle 56 mit einem Außengewinde versehen, an welchem ein Paar herkömmlicher, relativ aneinandergestoßene Muttern 64 vorgesehen sind. Die Muttern 64 blockieren die innren Laufringe der Lager 60 und ein Abstandsstück 62 dazwischen, wobei diese Teile gegeneinanderstoßen und

gegen den vergrößerten Kopf, der durch den Käfig 54 geschaffen wird.

Wie zu ersehen ist, werden durch einen Antrieb des Rotors 36 der Käfig 54 und die Welle 56 entsprechend angetrieben, und zwar mit einer Drehgeschwindigkeit/ welche gegenüber der des Rotors 36 relativ verringert ist. Das mit dem Außengewinde versehene Ende der Welle 56, welches von dem Ende entfernt ist, an welchem der Käfig 54 angeordnet ist, erstreckt sich jenseits der Muttern 64 hinaus, um einen verkeilten Eingriff und damit eine Antriebsverbindung mit einer koaxialen Ausgangswelle 66 über eine dazwischengeschaltete Anordnung 68 einzugehen, welche eine überlastre'ibungskupplung bildet. Die Welle 66 ist mit einem schraubenförmigen Gewinde mit relativ großem Steigungswinkel ausgebildet und an ihr ist ein Ausgangsritzel 70 aufgeschraubt, welches ein entsprechendes Innengewinde aufweist.

Bekannterweise nimmt das Ritzel 70 normalerweise eine Stellung auf der Welle 66 ein, die unmittelbar in Nähe der Ausgangsseite der Kupplungsanordnung 68 liegt. Der äußerste hervorragende Endabschnitt 72 der Welle 66, welcher nicht mit einem Gewinde versehen ist, ist drehbar innerhalb einer Lagereinheit 74 befestigt, welche in dem äußersten Ende eines rohrförmigen Aufbaus 76 gelagert und enthalten ist, welcher die Welle 66, die Reibungskupplungseinheit 68 und den Bereich der Welle 56 umgibt, welche eingreift, um ein Antriebselement für die Kupplungseinheit 68 im Eingriffszustand zu bilden.

Das Gehäuse 76 ist derart ausgebildet und befestigt, daß die innere Wandfläche konzentrisch und in engem Abstand zu der Anordnung verläuft, welche das Gehäuse enthält. Ein Ende des Gehäuses stößt an das Ende des Gehäuses 58, welches von dem Ende entfernt ist, das an dem Ende 16 der Außenwandung 12 des Gehäuses 10 ansteht, an, und

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ist mit dem Gehäuse 58 über Schrauben verbunden. Das Gehäuse 76 ist damit koaxial mit den Gehäusen 10 und 58 befestigt.

Das Gehäuse 76 ist stromlinienförmig ausgebildet und bildet das Lager für die Welle 66 an deren äußerstem Ende 72. Das Gehäuse 76 ist an seinem äußersten Endabschnitt unten weggeschnitten, so daß der untere Bereich der Welle 66 und das aufgeschraubte Ritzel 70 freigelegt sind.

Der Starter ist schematisch im Einsatz an einer Maschine 80 gezeigt und der hervorstehende Endbereich des Gehäuses 76 stößt durch eine Öffnung in einem Arm 81 eines Trägers 82, welcher im wesentlichen radial von der Maschine abragt und.an der Maschine befestigt ist. Das Gehäuse 76 ist mit einem äußeren Flansch 78 ausgebildet, welcher an dem Arm 81 anstößt, und mit welchem der Flansch über Schrauben und -Muttern 83 auf eine Art und Weise verbunden ist, welche aus Fig. 1 der Zeichnung deutlich zu ersehen ist. Der auf diese Weise befestigte und mit der Maschine 80 verbundene Starter ist derart befestigt, daß die Welle 66 parallel zur Maschinenantriebswelle 84 verläuft. An der Antriebswelle 84 ist das Maschinenschwungrad in einer solchen Stellung befestigt, daß die Zahnradzähne 88, die an der ümfangsflache des Schwungrades angeordnet sind und die Umfangsgrenze bilden, einen Abschnitt aufweisen, welcher normalerweise in einem axialen Abstand zu und in direkter Ausrichtung mit einem äußeren Umfangsabschnitt mit den Zähnen des Zahnrades 70 angeordnet ist. Der vorstehend anhand von Fig. 1 beschriebene Aufbau entspricht dem aus dem Stand der Technik bekannten Aufbau und wird nur in dem Ausmaß beschrieben, der für das Verständnis der vorliegenden Erfindung erforderlich ist.

Die Einzelheiten der Ausführungsform der erfindungsgemäß hier beschriebenen Verbesserung folgen nachstehend.

Der Nabenwulst oder Bossen 22 wird in Richtung nach außen von dem Gehäuse 10 durch ein kurzes koaxiales Rohr 90 verlängert. Ein Flansch 92 an einem Ende des Rohres 90 stößt mit einem Ende an das äußerste Ende des Nabenwulstes oder

_v 5 Bossen. Das Rohr 90 weist eine derartige Größe und Gestalt auf, daß der Hauptteil der Länge seiner inneren Wandfläche mit der inneren Wandfläche des Nabenwulstes oder Bossen 22 ausgerichtet ist und eine koaxiale Verlängerung dieser inneren Wandfläche bildet. Das äußere Ende des Rohres 90 weist eine versenkte Bohrung 94 auf.Der Bereich 95 der Innenfläche des Rohres 90, der unmittelbar die versenkte Bohrung 94 begrenzt, ist mit einem Innengewinde versehen zur Ankopplung eines Adapters ober Übergangsstückes 96 am Anschlußende einer Leitung 97, die von einer Quelle S eines gasförmigen Fluids, wie beispielsweise Luft, welche unter Druck steht, und welche verwendet wird, um die Turbine 36 anzutreiben, heranführt.

In der Leitung 97 ist zwischen der Quelle S und dem Einlaßende des Rohres 90 ein Hauptventil 98 eingesetzt. Das Ventil 98 wird über einen Stellantrieb 99 betätigt, welcher in einem Schaltkreis mit einem normalerweise offenen Schalter (nicht gezeigt) angeordnet ist. Wenn der Schalter geöffnet ist, ist das Ventil 98 geschlossen und verhindert den Strom des gasförmigen Fluids von dessen Quelle zu der Kammer 34 und dem Rotor 36. Wenn der Schalter geschlossen ist, ist der Stellantrieb oder Aktuator 99 erregt, wodurch das Ventil 98 geöffnet ist, so daß damit unter Druck stehendes Fluid von der Quelle S zu und durch die Zulieferungsleitung 97, das Rohr 90, den Nabenflansch oder Bossen 22, die Kammer 34 und die Düsen 32 gelangt, um auf die Schaufeln 37 aufzutreffen und dadurch den Rotor 36 zu erregen und anzutreiben.

Ein Kanal oder Einschnitt 100, der in der inneren Wandfläche des Rohres 90 ausgebildet ist, erstreckt sich

von dessen Ende einschließlich des Flansches 92 bis zu einem Punkt gerade kurz bis zu einer Drehwelle 102, um in einer Schulter 103 zu enden, welche von dem Rohr 90 in Richtung des Nabenwulstes oder Bossen 22 nach außen weist. Die Welle 102 erstreckt sich quer durch das Rohr und überbrückt den Durchgang in einer Linie, die parallel versetzt von der Diametralebene ist, wobei der Versatz in Richtung des Bereichs der inneren Wandfläche des Rohres 90 liegt, in welcher der Einschnitt oder Kanal

IQ ausgebildet ist. Eine Drossel- oder Ventilplatte 104 ist fest und im wesentlichen tangential zu der Welle zwischen deren Enden verbunden. In der geschlossenen Stellung des Ventils erstreckt sich die Platte 104 quer zu dem Rohr 90. Bei dem in der Zeichnung gezeigten Beispiel versperrt die Platte 104 den Durchgang fast vollständig in einer geschlossenen Stellung. Jedoch läßt sie Platz für den Durchgang einer begrenzten Menge des unter Druck stehenden Fluids.

Ein Ende der Welle 102 ist drehbar in einem Lagersockel 101 aufgenommen, welcher in Verbindung mit der inneren Wandfläche des Rohres 90 ausgebildet ist. Die Welle 102 erstreckt sich von dem Sockel 101 und verläuft durch ein Lager 107, in welchem sie drehbar gelagert ist, und eine Dichtung 110 ist daranfolgend in einer Öffnung 108 in dem Rohr 90 angeordnet, welche mit dem Lagersockel 101 ausgerichtet ist und diesem diametral gegenüberliegt. Der Abschnitt 109 der Welle 102, der von dem Sockel 101 entfernt liegt, welcher sich nach außen von dem Rohr 90 erstreckt, ist nachfolgend in dem Durchmesser verringert. Der Abschnitt 109 liegt innerhalb und im Abstand von der Innenwand an einem flachen rohrförmigen Wandgebilde 112, welches einstückig mit dem Rohr 90 ausgebildet ist und sich von diesem erstreckt auf der Seite, die dem Ende des Gehäuses 10 am nächsten liegt. Das Wandgebilde 112 ist im Querschnitt rechteckig und das äußere Ende wird

von einer lösbar befestigten Platte 114 überbrückt und verschlossen. Das Wandgebilde 112, der äußere Flächenabschnitt 89 des Rohres 90, welcher das Rohr begrenzt, und die Platte 114 begrenzen eine Kammer 116, die durch Abnehmen der Platte 114 zugänglich ist.

Zum Zwecke der Offenbarung werden die inneren Seitenwandflächenabschnitte des Gebildes 112, welche am Umfang die Kammer 116 begrenzen, durch die Bezugszeichen 111, 113, 115 bzw. 117 bezeichnet. Aus den Fig. 1 und 7 geht hervor, daß die Orientierung der inneren Seitenwandflachen des Wandgebildes 112 derart ist, daß die Seite 111 dem Gehäuse 10 am nächsten liegt, und im wesentlichen in der Ebene der Außenfläche des Flansches 92 verläuft. Die Seite 113 ist von der Seite 111 entfernt und verläuft im Abstand außen und parallel zu dieser Seite 111. Die Seiten 115 und 117, welche die Seiten 111 und 113 verbinden, verlaufen parallel zueinander und liegen in Ebenen, welche das Gehäuse 10 quer durchschneiden. Wie insbesondere aus Fig. 7 zu ersehen ist, liegt die Seite 117 in einer Ebene, die von der Rückseite der Welle 102 beabstandet ist, an welcher die Ventilplatte 104 befestigt ist und die Seite 115 verläuft außen und weiter entfernt von der Welle 102, wie deutlich zu sehen ist.

Das abragende Ende des Endabschnitts 109 der Welle 102 endet kurz vor dem hervorragenden Ende des Wandgebildes 112 und an diesem Ende ist eine Nockenplatte 106 fest angebracht. Der Nocken 106 ist im Abstand parallel zu der Platte 114 angeordnet und verläuft nach außen im Abstand von der Oberfläche 89.

Die äußere ümfangskantenflache des Nockens 106 ist derartig im Profil ausgebildet, daß sie zwei 180° Bögen 120 und 122 aufweist, welche beide mit einem gleichmässigen Radius, die aber in ihrer Größe unterschiedlich sind,

aufweisen, wobei der Mittelpunkt der Radien für beide Bögen mit dem Mittelpunkt der Öffnung des Nockens 106 zusammenfällt, welche das hervorragende Ende der Welle 102 aufnimmt. Die Anordnung der Bögen 120 und 122 ist derart, daß ihre diametral gegenüberliegenden Enden auf einer gemeinsamen Linie liegen, welche durch den Mittelpunkt der Öffnung in dem Nocken verläuft,und daß ihre jeweiligen benachbarten Enden in Radialrichtung versetzt sind. Die benachbarten radial versetzten Endbereiche der entfernten Enden der Bögen 120 und 122 werden durch Flächenabschnitte verbunden, welche koplanar verlaufen und so angeordnet sind, daß sie ein Paar von diametral beabstandeten Schultern 121 und 123 an der Außenkante des Nockens 106 bilden.

Bezüglich der Axiallänge des Rohres 90 ist die Welle 102 in einer Stellung darin angeordnet, die im nahen Abstand zum Ende einschließlich des Flansches 92 liegt. Dadurch ist der Wellenabschnitt 109 parallel und näher ^zu <3-^er Seitenwand 111 angeordnet als zu der Seitenwand 113 und in Nähe und parallel zur Seitenwand 117 der Kammer 116.

Wenn die Ventilplatte 104 in ihrer normalerweise geöffneten Stellung ist, die durch den Anschlag der Platte an einem Zapfen 104' bestimmt ist, der geeignetermaßen in dem Rohr 90 angeordnet und mit diesem fest verbunden ist, liegt der Bogenabschnitt 120 der äußeren Umfangskante des Nockens 106 direkt der Seite 117 der Kammer gegenüber.

Wie aus der Figur zu ersehen ist, ermöglicht der Einschnitt oder Kanal 100 das Verschwenken der Ventilplatte 104 in deren geschlossene Stellung, wobei in diesem Fall die Schulter 103 als begrenzender Anschlag für einen Kantenbereich der Platte dient.

Die Drossel- oder Ventilklappe 104 ist normalerweise in ihre Offenstellung über eine Feder 125 vorgespannt. Die Feder 125 ist um die Welle 102 zwischen dem Rohrflächenabschnitt 89 und dem Nocken 106 gewunden. Der eine Endabschnitt 126 der Feder 125, welcher in Nähe des Nockens 106 liegt, verläuft tangential zu der Welle 102 und ist mit einem rechtwinklig abgewinkelten Ende 126' versehen, welches durch eine Öffnung in den Körper des Nockens 106 ragt, welche parallel und in Radialrichtung im Abstand zu der Welle 102 verlauft,und nahe parallel zu einem Abstand der Außenkante des Nockens, welche den Bogen 120 bestimmt, und in Nähe des einen Endes dieses Bogens angeordnet ist, welcher mit der radial äußeren Kante der Schulter 121 zusammentrifft. Es ist zu bemerken, daß in der normalerweise offenen Stellung der Ventilplatte 104 die Ebene der Schultern 121 und 123 an der äußeren Umfangsflache des Nockens 106 senkrecht verläuft zu der Seite 111 der Kammer 116, wobei die Schulter 121 von der Seite 111 am weitesten entfernt ist. Der gegenüberliegende Endabschnitt 127 der Feder 125 erstreckt sich tangential zu der Welle 102 in Nähe der Fläche 89 und geneigt zur Seite 111, wobei sein abragendes Ende sich auf der Seite 111 abstützt in Nähe der Seite 115 der Kammer 116. Wie aus Fig. 7 zu ersehen ist, spannt die Feder 125 normalerweise den Nocken 106 und damit entsprechend die Welle 102 und die Ventilplatte 104 in Uhrzeigerrichtung vor. Dadurch wird das Ventil in dem Rohr 90 normalerweise in der Offenstellung gehalten, wenn kein Strom von unter Druck stehendem Fluid von der Quelle S zu dem Rotor 36 über das Rohr 90 vorhanden ist. Wie aus Fig. 7 zu ersehen ist, ist die Winkelstellung der Platte 104 in ihrer normalerweise geöffneten Stellung derart, daß, wenn ein Druckfluid dem Rohr 90 zugeführt werden sollte, dieses ein Schließen der Ventilplatte 104 bewirken würde, wenn kein zurückhaltender Einfluß vorhanden wäre, welcher in diesem Fall durch einen U-förmigen Hebel 130 gebildet wird.

Der Hebel 130 ist drehbar auf dem Körper eines Bolzens 132 befestigt, welcher in dem Flächenabschnitt 89 verankert ist und von diesem herausragt in die Kammer 116 parallel und in Abstand zu dem Abschnitt 109 der Welle 102.

Der Bolzen 132 ist in der Nähe und parallel zur Seite 115 und parallel und näher zur Seite 113 als zur Seite der Kammer 116 angeordnet.

Der Hebel 130 ist drehbar auf und relativ zu dem Körper des Bolzens 132 befestigt, wobei eine Fläche des Hebels an den vergrößerten Kopf des Bolzens anstößt, welcher im Inneren der Kammer 116 liegt. Die Drehung des Hebels erfolgt über eine Feder 134, die um den Körper des Bolzens zwischen dem Hebel und dem Flächenabschnitt 89 gewunden ist.

Wenn die Ventilplatte 104 in ihrer geöffneten Stellung ist, wie aus Fig. 7 zu ersehen ist, verläuft der Endabschnitt 135 der Feder 134 tangential zu dem Körper des Bolzens im wesentlichen in Richtung zur Seite 111 und im wesentlichen zur Richtung zu dem Nocken 106_;und an seinem abragenden Ende ist ein Haken 136 angeformt, welcher gegen den Kantenabschnitt des Armes 133 des Hebels 130 in Nähe der Basis der Innenfläche des U-förmigen Hebels anliegt. Das andere Ende 140 der Feder 134 erstreckt sich tangential zu dem Körper des Bolzens in Nähe des Flächenabschnittes 89, um einen sehr kleinen spitzen Winkel mit dem Seitenabschnitt 115 zu bilden, wobei sich der Endabschnitt an diesem Seitenabschnitt abstützt unmittelbar in Nähe des Seitenabschnitts 113, welcher ein Teil der Umfangsgrenze der Kammer 116 bildet.

Die Vorspannung der Feder 134 ist derart ausgerichtet, daß sie normalerweise den Arm 131 des Hebels 130, welcher von dem Gehäuse 10 am weitesten entfernt liegt, wenn die Ventilplatte 10,4 in ihrer Offenstellung ist_; veranlaßt,

die ebene Fläche 139 seines abragenden Endes unmittelbar anstoßend an die Schulter 121 am äußeren Umfang des Nockens 106 anzulegen. Wie aus Fig. 7 zu ersehen ist, ist die Anordnung derart, daß, solange der Arm 131 direkt der Schulter 121 gegenüberliegt und eine Bewegung der Schulter stört, der Nocken 106 und entsprechend die Welle 102 und die Ventilplatte 104 nicht entgegen des Uhrzeigersinnes bewegt werden können unter dem Einfluß des Stromes von Druckluft, welchervon der Quelle S zu dem und durch das Rohr 90 geleitet wird, obwohl die Platte 104 in der Offenstellung einen Flächenabschnitt in dem Weg des Stromes des Druckfluids darbietet.

Der Arm 133 des Hebels 130 weist einen relativ ebenen äußeren Seitenkantenabschnitt 133' auf, welcher in der anhand von Fig. 7 beschriebenen Stellung des Hebels an dem Scheitel eines konisch geformten vergrößerten Kopfabschnittes 143 einer Schaltstange 145 anliegt. Der Körper der Stange 145 erstreckt sich durch eine Öffnung in der Seite 11 des Wandgebildes 112 in der Mitte zwischen den Seiten 115 und 117. Diese öffnung verläuft durch den Flansch 92 und durch eine damit ausgerichtete Öffnung in Axialrichtung durch den Nabenflansch oder Bossen 22 und nach innen in das Gehäuse 10 in einem Innenbereich unmittelbar in Nähe des Flansches 24, von welchem sie nur einen geringen Abstand aufweist, und auf der Seite von dem Flansch, welche dem Käfig 54 benachbart ist. Das Ende der Öffnung in der Seite 111, welche sich in das Innere der Kammer 116 öffnet, ist mit einer Senkbohrung versehen, um eine vertiefte Schulter vorzusehen, auf welcher der vergrößerte Kopf 143 der Stange 145 unter dem Einfluß der Spannung aufsitzt, welche normalerweise auf den Kopf durch den Hebel 130 ausgeübt wird.

Eine flache Ausnehmung 150 ist in der Seitenfläche 55 des Käfigs 54 in Nähe des Flansches 24 ausgebildet. Die

Ausnehmung 150 weist eine begrenzende Wandfläche auf, deren radial innerer Bereich 152 in radialem Abstand außerhalb des Mittelpunktes der Seitenfläche 55 und unter rechten Winkeln und in gleichem Abstand von jeder der gegenüberliegenden Seiten einer radialen Ebene des Käfigs 54 verläuft. Die Wandfläche, welche die Ausnehmung 150 begrenzt, wird durch Bereiche 153 und 154 ergänzt, welche an ihrem inneren Ende mit den gegenüberliegenden Enden des Bereichs 152 verbunden sind und welche sich von diesem Ende nach außen symmetrisch divergierend zur Umfangskante der Fläche 55 hin erstrecken.

und abragend

Ein Gehäuse 155 ist außen/von der Grundfläche der Ausnehmung 150 und der Fläche 55 des Käfigs 54 befestigt.

Das Gehäuse 155 begrenzt ein Paar symmetrisch divergierender hohler langgestreckter Arme 156 und 157, welche der Linie der Oberflächenbereiche 153 bzw. 154 der Wand, welche die Ausnehmung 150 begrenzt, folgen, und in Nähe und im wesentlichen parallel zu diesen Linien verlaufen.

Die äußeren Enden der Arme 156 und 157 sind verschlossen. Ihre inneren Enden sind jedoch offen und sie öffnen sich zusammen an jeweils gegenüberliegenden Seiten zu einem Raum, der radial innen von einem dritten hohlen Arm 158 liegt, welcher durch das Gehäuse 155 ausgebildet ist, das radial zur Fläche 55 ausgerichtet ist. Der Arm 158 ist an beiden gegenüberliegenden Enden geöffnet und ist zwischen den Armen 156 und 157 zentriert und direkt ausgerichtet mit der Schaltstange 145.

Eine verhältnismäßig ebene oder flache Platte, welche ein Hammerelement 159 darstellt, ist in dem Arm 158 aufgenommen und innerhalb des Armes, und seine Bewegung ist relativ zu dem Arm abgestützt, und weist einen Endab-

schnitt 16Ö auf, der von der äußeren Grenze des Armes abragt. Der andere Endabschnitt 162 ist in dem Raum zwischen den Öffnungen der inneren Enden der Arme 156 und 157 angeordnet. Der Körperabschnitt 164 des Elementes 159-zwischen den Endabschnitten ist relativ schmal und im Querschnitt rechteckig und ist mit einem langgestreckten Schlitz 166 versehen, welcher in Längsrichtung verläuft und in der Mitte zwischen den parallelen Seiten des Körperabschnitts angeordnet ist. Ein Paar von Paßstiften 170 sind durch Öffnungen 167 in dem Arm 158 des Gehäuses 155 und durch den Schlitz 166 gesteckt und in fluchtenden Ausnehmungen in der Grundfläche der Ausnehmung 150 aufgenommen. Die Paßstifte 170 sind in Längsrichtung im Abstand voneinander angeordnet und der Abstand zwischen ihnen ist geringer als die volle Länge des Schlitzes 166. Es ist selbstverständlich, daß die Paßstifte 170 als Führungen dienen und die Ausrichtung des Hammerelements 159 während dessen Bewegung nach innen und nach außen von dem Gehäuse 155 aufrechterhalten.

Der Endabschnitt des Hammerelements 159, welcher radial innen in dem Gehäuse 155 und in dem Raum radial innen von dem Arm 158 verläuft, ist in Seitenrichtung vergrössert, in-dem seine Seiten von und in Richtung des inneren Endes hin divergieren. Diese Divergenz ist derart ausgebildet, daß am offenen inneren Ende jedes Arms 156 und 157, wenn das Hammerelement 159 in einer untätigen Stellung ist, eine Fläche 172 vorhanden ist, welche in Längsrichtung beabstandet parallel der Innenfläche des verschlossenen äußeren Endes des Inneren des Arms gegenüberliegt, welcher der Fläche 172 gegenüberliegt. Jede Fläche 172 ist mit einer zentral angeordneten konisch geformten Ausnehmung 174 versehen.

Das äußere Ende 160 des Hammers ist so ausgebildet, daß es den Hammer mit einem seitlich vergrößerten Kopf ver-

sieht, dessen äußere Fläche 161 gleichmäßig gekrümmt ist,

wobei die Krümmung unter einem gleichmäßigen Radius erfolgt, und sich nach jeder Seite von der Mittellinie des Hammerelements aus gleich erstreckt. Die radial innere Fläche des Hammerkopfes wird durch im wesentlichen koplanare Flächenabschnitte begrenzt, welche sich zur Seite nach außen hin von den Seiten des Körperabschnitts 164 unter rechten Winkeln erstrecken und welche an ihren Außenenden mit den äußeren Enden der Krümmungsfläche 161 verbunden sind.

Die verschlossenen Enden jedes Armes 156 und 157 weisen eine mittlere, mit einem Gewinde versehene Bohrung auf, in welchem jeweils eine Schraube 176 eingesetzt ist. Das innere Ende jeder Schraube 176 ist konisch ausgebildet und ragt nach innen in den jeweiligen Arm, um in eine relativ große konische Ausnehmung 178 an der Endfläche eines Adapters oder Zwischenstückes 180 einzugreifen und sich daran abzustützen. Eine in die gegenüberliegende Richtung zeigende Schulter 181 des Adapters oder Zwischenstückes 180 schafft eine Anlagefläche für ein Ende einer Schraubenfeder 182. Das gegenüberliegende Ende der Feder 182 stößt gegen die Grundfläche eines konischen Elementes 184 und setzt dieses unter Spannung. Das konische Element 184 dient als Kopf einer Stange 186, deren inneres Ende geeignetermaßen mit dem Ende des Adapters 180 , das von der Schraube 176 entfernt ist, gekoppelt ist. Die Elemente 180, 182, 184 und 186 sind ausgebildet und angeordnet, um als Federanordnung 190 zu wirken.

Die Federanordnungen 190 sind normalerweise unter rechten Winkeln zu einer der gegenüberliegenden divergierenden Seitenflächenabschnitte 172 des Hammers 159-ausgerichtet, wobei die Spitze des Kopfes 184 zentriert ist und an der Spitze der Grundfläche der Ausnehmung 174 anstößt. Demnach weist die Anordnung 190 in jedem Fall und

auf jeder Seite des Hammers eine abstützende gelenkige Halterung mit den konisch geformten inneren Enden der betreffenden Schraube 176 auf. Bei dieser Anordnung dienen die Federanordnungen 190 normalerweise dazu, das Hammerelement 159 in seine radial innere Stellung gegenüber dem Gehäuse 155 und dem Käfig 54 vorzuspannen. Der Grund dafür wird aus nachstehender Beschreibung deutlich.

Vor dem Einsatz des vorstehend beschriebenen und in den Zeichnungen gezeigten Starters sind die jweiligen Stellungen der entsprechenden Bauteile die in den Fig. 1 und 7 gezeigten. Bei diesem Zustand ist die Ventilplatte 104 in ihrer Offenstellung und der Schalter (nicht gezeigt) zur Steuerung des Schnellantriebs ist offen. Um den Start der verbundenen Maschine zu beginnen, wird der normalerweise offene Schalter der Schaltung, die den Stellantrieb aufweist, geschlossen, wodurch der Stellantrieb erregt und das Ventil 98 geöffnet wird. Wenn das eintritt, wird das Druckfluid, das von der Quelle S geliefert wird, zu dem und durch das Ventil 98, die Zuführungsleitung 97, das Rohr 90, den Nabenflansch oder Bossen 22, die Kammer 34 und die Düsen 32 strömen und gezwungen, auf die Schaufeln 37 des Rotors 36 aufzutreffen, wodurch der Rotor und das Antriebssystem, von dem er einen Teil bildet, angetrieben werden. Dieses Antriebssystem enthält den Käfig 54. Wie hier vorgesehen ist, wird der Käfig 54 mit einer Geschwindigkeit rotieren, welche gegenüber der Drehgeschwindigkeit des Rotors 36 verringert ist. Es ist hierbei zu bemerken, daß, obgleich die Ventilplatte 104 zum Teil in dem Strömungsweg des Fluids liegt, welches von der Aufstrom- zur Abstromseite der Platte strömt, diese Platte an einer entsprechenden Drehung in Uhrzeigerrichtung durch die Stellung des Hebels 130 gehindert wird, dessen Arm 131 zu dieser Zeit in Sperrsteilung an der Schulter 121 der Nockenplatte 106 ansteht. Die damit geschaffene Einspannung gewährleistet, daß ein Strom des

Druckfluids vorhanden ist, um die Antriebskraft zu liefern-, "welche erforderlich ist zum Antreiben des Turbinenrotors und des beschriebenen Antriebssystems, mit einer Drehgeschwindigkeit, um das Ritzel 70 zu zwingen, sich in einen Eingriff zu bewegen und das Turbinenantriebssystem in eine Treibverbindung mit dem Maschinenschwungrad 86 zu koppeln.

Normalerweise wird, wenn die Maschine gestartet ist, die , Bedienungsperson oder eine entsprechende Vorrichtung, welche den Schalter steuert, der den erregten Stellantrieb hält, diesen Schalter freigeben und gleichzeitig damit infolge der verringerten Drehgeschwindigkeit der Schraube 66 wird, da das Ventil 98 darauf ansprechend schließt, das Ritzel 70 zurückgezogen und die Verbindung mit dem Maschinenschwungrad 86 gelöst. Sollte jedoch der Schalter, der den Schaltkreis mit dem Stellantrieb 99 schließt, im geschlossenen Zustand bleiben, nachdem die Maschine gestartet worden ist, infolge entweder einer Nachlässigkeit der Bedienungsperson oder einer Funktionsstörung der Vorrichtung, und damit das Ritzel 70 entsprechend im Eingriff mit dem Maschinenschwungrad verbleiben, kann ein Rückantrieb des Turbinenantriebssystems mit einer Drehgeschwindigkeit erfolgen, die zu einer Geschwindigkeit führt, die sich einem Wert nähert und einen Wert erreicht, der über dem vorbestimmten Grenzwert liegt. Wenn das auftritt, kann eine Zerstörung und/oder eine Beschädigung der Starterteile erfolgen. Durch Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird

SO jedoch im Falle,daß das Turbinenantriebssystem einen Geschwindigkeitswert erreicht, der ursprünglich als Grenze für eine sichere Drehgeschwindigkeit eingestellt worden ist, der Hammer 159 sich radial nach außen aus seinem Gehäuse bewegen, wobei die Bewegung ausreicht, sich deutlieh und kräftig an die Stange 145 anzulegen und diese ins Innere der Kammer 116 zu verschieben. Die Federan- '

Ordnungen 190 sind so eingestellt und dimensioniert, um für den erforderlichen Betrag und die Drehgeschwindigkeit des Hammers bei der geeigneten Drehgeschwindigkeit des Käfigs 54 zu sorgen.
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Wenn diese Bewegung des Hammers erfolgt, wird, wie aus den Fig. 7 bis 9 und insbesondere aus Fig. 8 zu ersehen ist, der Hebel 130 gezwungen, entgegen der Uhrzeigerrichtung unter dem Einfluß der direkten axialen Verschiebung des Kopfes 143 der Stange 145 zu drehen, welcher gegen die Fläche 133' des Hebelarms 133 stößt. Die Bewegung gegen den Uhrzeigersinn des Hebels 130, die derart aufgebracht wird, verursacht, daß der Arm 131 von der Schulter 121 des Nockens 106 freikommt. Sobald dies geschieht, ist der Druck, der von dem gasförmigen Fluid,das von der Quelle S heranströmt, ausreichend, um die Vorspannung der Ventilplatte 104 durch die Feder 125 zu überwinden und die Platte 104 in eine im wesentlichen überspannende und blockierende Stellung zur Durchtrittsöffnung für das Fluid zu zwingen, welche normalerweise durch das Rohr 90 bestimmt ist. Zur gleichen Zeit (Fig. 9), in welcher die Ventilplatte 104 in ihre "geschlossene" Stellung gebracht worden ist, erbringt die Eigendrehung der Welle 102 eine Drehung des Nockens 106, welche ausreicht, daß die gebogene Kantenfläche 120 des Nockens unter den Arm 131 fährt und in das offene Ende des Hebels 130 hinein.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel (Fig. 4) blockiert die Ventilplatte 104 in einer geschlossenen Stellung nicht vollständig den Durchgang durch das Rohr 90. Sie läßt ausreichend Platz an ihrem Umfang, um Raum für den Durchgang eines begrenzten Werts des aufströmenden Fluids freizulassen, welches dann strömen und in diesem Bereich einen Drehimpuls auf den Rotor 136 ausüben kann. Die Größe des Raumes an dem Umfang der Ventilplatte 104 in der geschlossenen Stellung der Ven-

tilplatte hängt von deren Anwendung ab. In gewissen Fällen kann die Menge des Fluids, welches zu dem Rotor hindurchgeführt wird, ausreichend sein, um den Rotor anzutreiben, jedoch mit einer verringerten Geschwindigkeit, welche innerhalb der Sicherheitsgrenzen liegt.

Versuche mit den hier dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsformen zeigten die Tatsache, daß, wenn der Käfig 54 mit einer Geschwindigkeit rotiert, welche ausreicht, um die radial nach außen gerichtete Bewegung des Hammers 159 zu beginnen, die Bewegung des Hammers so schnell erfolgt, daß dann tatsächlich eine schnelle Bewegung des Hammers erfolgt, welche im selben Augenblick bewirkt, daß der Käfig die Rotationsgeschwindigkeit erreicht, bei weleher der Hammer sich wie vorstehend beschrieben bewegt. Es ist ersichtlich, daß die Verwendung der gezeigten mechanischen Anordnung die Einstellung der Federanordnung 190 vereinfacht, so daß der Hammer in der vorbeschriebenen Art und Weise und zu der vorbeschriebenen Zeit funktioniert. Die nach außen gerichtete Bewegung des Hammers 159 bei dem kritischen Grenzwert der vorgeschriebenen Drehgeschwindigkeit für das Turbinenantriebssystem wird angepaßt durch eine leichte winklige Schwenkbewegung der Federanordnung 190 bezüglich der konischen Köpfe der Schrauben 176, an welchen sie sich abstützen. Im Verlaufe dieser leichten winkligen Bewegung werden die Federanordnungen einer Energiespeicherung ausgesetzt, so daß sie von sich aus das Hammerelement in dessen ursprüngliche Ruhestellung zurückziehen, sobald die Drehgeschwindigkeit des Käfigs 54 und des Turbinenantriebssystems, dessen Teil dieser bildet, unter den voreingestellten kritischen Grenzwert fällt. Infolge des direkten Schleuderns der Stange 154, ansprechend auf die nach außen gerichtete Bewegung des Hammerelementes, welches deutlich auf die Stange auftrifft, erfolgt keine Verzögerung bei der Auslösung des Hebels 130, so daß dieser im wesentlichen unmittelbar

so und gleichzeitig damit ausgelöst wird und/daß dadurch ein im wesentlichen sofortiges Schließen der Ventilplatte 104 erfolgt. Nun ist natürlich ersichtlich, daß, wenn auf die "geschlossene" Stellung der Ventilplatte 104 Bezug genommen wird, bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel keine völlige Schließung des Strömungsdurchgangs für das Druckfluid erfolgt, welches von der Quelle S zu dem Rotor 36 strömt, wenn es zur Erregung des Rotors erforderlich ist.

Die mechanische Vorrichtung zur Erzielung der beschriebenen Ergebnisse ist sehr einfach. Ihre Funktion erfolgt direkt und ohne zeitliche Verzögerung. Natürlich wird die Winkelstellung der Ventilplatte 104 in der geöffneten Stellung bezüglich des Stroms des Druckfluids durch das Rohr 90 eingestellt, um die optimale und sofortige Funktion der Platte, wenn sie erforderlich ist, zu erbringen.

Ein interessanter Punkt in der Anordnung, bei welcher die Platte 104 nicht vollständig den Strömungsweg durch das Rohr 90 verschließt, liegt darin, daß die Undichtigkeit oder der begrenzte Durchgang des Fluids hinter die Platte 104 den Aufbau eines Aufströmdruckes erleichtert und mit einem Schließen des Ventils 98,sobald der Aufstromdruck bis zu dem Punkt entlastet ist, daß die Vorspannung der Feder 125 den Aufstromdruck überwinden kann oder auf den Verlust eines derartigen Druckes anspricht, wird sie sofort und automatisch die Ventilplatte in ihre Offenstellung zurückführen. Entsprechend werden die verschiedenen anderen Elemente, die als Teil der Steuervorrichtung eingesetzt sind, ebenfalls mechanisch und automatisch auf eine Weise zurückgeführt, welche durch die vorstehende Beschreibung deutlich gemacht worden ist.

Wenn eine Last auf den Starter aufgebracht ist, kann die vorgesehene Anordnung bewirken, daß das Turbinenantriebs-

system seine Drehung unmittelbar stoppt, wenn die erfindungsgemäße Steuervorrichtung tätig wird. Wenn keine Last an der Turbine anliegt, läuft das Turbinenantriebssystem mit einer sehr sicheren Laufgeschwindigkeit gut unterhalb der kritischen Drehgeschwindigkeit, welche die Gesamtheit der Konstruktion des Starters und seiner Bauteile gefährden würde.

Bei dem Einsatz der gezeigten erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Starter dementsprechend veranlaßt, sich automatisch selbst von der Maschine zu lösen, ungeachtet, ob der Steuerschalter, der zum Öffnen des Ventils 98 angeordnet ist, geschlossen bleibt oder nicht.und das kann gemacht werden, um in Übereinstimmung mit der physikalischen Natur und der Zusammensetzung des Starters in einer offensichtlichen Weise einzutreten. Darüber hinaus ist die in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel gezeigte erfindungsgemäße Steuervorrichtung zu einem automatischen Rückstellen angeordnet und eingerichtet, so daß die Vorrichtung für eine erneute Verwendung wenn erforderlich bereit ist. Für den Fall, in welchem ein Turbinenantriebssystem, bei welchem die vorstehend beschriebene Erfindung eingesetzt ist, in einer anderen Vorrichtung als in einem Starter verwendet wird, ist es klar, daß man durch eine geeignete Abwandlung der Form oder der Beschaffenheit der Ventilplatte 104 oder deren Äquivalent wahlweise die Größe und Menge des Druckfluids begrenzen kann, welches durch das Rohr 90 zu dem Rotor 136 strömt, um damit eine wahlweise Steuerung der maximalen Drehgeschwindigkeit zu schaffen, welche das Turbinenantriebssystem annehmen kann.

In jedem Fall ermöglicht die Erfindung ein Turbinenantriebssystem, bei welchem gesichert ist, daß, wenn die Drehgeschwindigkeit und damit die Bauteile einen gewissen Wert erreichen, eine absolute und direkte unverzüg-

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liehe Betätigung, seiner Steuerung erfolgt, welche in einer wahlweisen Verminderung oder im wesentlichen völligen Abschalten der für das Antriebssystem verfügbaren Antriebskraft resultiert.

Zusammengefaßt kann gesagt werden, daß die Erfindung in ihrer bevorzugten Ausfuhrungsform eine einfache mechanische Anordnung erbringt, bei der optimale und positive Vorteile insbesondere in der Erbringung eines hohen Sicherheitsgrades bei der Verwendung der Vorrichtung in einem Turbinenantriebssystem und insbesondere in einer Vorrichtung der gezeigten Art verwirklicht sind.

Obgleich die Erfindung in ihrer vorteilhaftesten Anwendung bei einem Starter gezeigt wird, ist es klar, daß sie nicht auf diese Anwendung beschränkt ist.

Claims

Vorrichtung zur Verhinderung einer übergroßen Geschwindigkeit einer Turbinenantriebseinrichtung Ansprüche

1./ Turbinenanordnung mit einem Gehäuse, einem Rotor innerhalb des Gehäuses, der mit einem Antriebssystem in Verbindung steht und ein Teil dieses Systems bildet, wobei der Rotor durch Beaufschlagung eines gasförmigen Druckfluids angetrieben wird, und mit einer Einrichtung, die einen Strömungsweg für die Zuleitung des gasförmigen Fluids bildet, welches verwendet wird, um den Rotor anzutreiben,

D-8000 München 86, Siebertstraße 4 ■ POB 860 720 · Kabel: Muebobat · Telefon (089) 4740 05 Telecopier Infotec 6400 B - (089) 4740 08 · Telex 5-24285

JJ lö

gekennzeichnet durch eine Ventileinrichtung, durch eine Steuereinrichtung, die in Verbindung steht mit einem Bauteil des Antriebssystems, welches ein Teil aufweist, das eine begrenzte Bewegung relativ dazu besitzt, die auf die Rotationsgeschwindigkeit anspricht, wenn diese einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt, und durch eine Einrichtung, welche im wesentlichen augenblicklich auf diese begrenzte Bewegung des Teils der Steuereinrichtung anspricht, um zu erbringen, daß die Ventileinrichtung quergestellt wird, um wenigstens einen Bereich des Strömungsweges zu versperren, wobei die Sperrung ausreichend ist, um die Beaufschlagung des Fluids auf den Rotor zu vermindern und eine unmittelbare Verringerung der Drehgeschwindigkeit des Rotors, des Antriebssystems und dessen Bauteile zu bewirken.

2. Turbinenanordnung nach Anspruch 1, welche in einem Starter für eine Maschine angeordnet und einen Teil dieses Starters bildet, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einen Einlaß und Elemente aufweist, die darin und in Verbindung mit dem Einlaß einen Strömungsweg für das Druckfluid und die Beaufschlagung auf den Rotor vorsehen ,und daß die Ventileinrichtung mit dem Einlaß dem Gehäuse verbunden ist.

3. Turbinenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil der Steuereinrichtung, das mit dem Bauteil des Antriebssystems verbunden ist, ein Steuerelement umfaßt, welches Vorspannelemente aufweist, die darauf einwirken, und welche aufgebaut und angeordnet sind, um eine schnell springende oder schnappende Betätigung zu schaffen, wenn die Drehgeschwindigkeit den vorbestimmten Grenzwert übersteigt, um im wesentliehen gleichzeitig damit die Betätigung der Einrichtung auszulösen, welche auf die begrenzte Bewegung des Teils

-3-der Steuereinrichtung anspricht.

4. Turbinenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil der Steuereinrichtung, das mit dem Bauteil des Antriebsystems in Verbindung steht, ein vorspannendes Element umfaßt, das auf gegenüberliegende Seiten eines Steuerelements einwirkt, das aufgebaut und angeordnet ist zur Regelung des Steuerelements für eine schnelle oder schnappende Betätigung in dessen äußerer Verlängerung, wenn die Drehgeschwindigkeit den vorbestimmten Wert übersteigt, um im wesentlichen gleichzeitig dadurch die Betätigung der Einrichtung auszulösen, welche auf die begrenzte Bewegung des Teils der Steuereinrichtung anspricht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung in dem Strömungsweg angeordnet ist und derart konditioniert ist, daß sie normalerweise dem Strom des Druckfluids zu dem Rotor einen begrenzten Widerstand bietet und normalerweise in einer geöffneten Stellung durch einen Teil der Einrichtung gehalten wird, welcher im wesentlichen augenblicklich ansprechend auf die begrenzte Bewegung der Steuereinrichtung wirksam wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung eine Drosselventilklappe aufweist, die in dem Strömungsweg angeordnet ist und welche eine Einrichtung aufweist, die die Drosselklappe normalerweise in einer relativ geöffneten Stellung vorspannt, in welcher sie dem Strom des Druckfluids zu dem Rotor einen begrenzten Widerstand bietet, und welche gegen eine Bewegung in eine geschlossene Stellung unter dem Einfluß des aufströmigen Fluids gehalten wird durch ein Teil der Einrichtung, welche im wesentlichen augenblicklich ansprechend auf die begrenzte Bewegung der Steuereinrichtung wirkt.

όό I ö / JZ

7. Turbinenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil der Steuereinrichtung ein Hammerelement aufweist, welches für eine Bewegung in Radialrichtung zu dem Bauteil des Antriebssystems angebracht ist, und eine winklig oder schräg verbundene vorspannende Einrichtung, welche normalerweise das Hammerelement in einer radial zurückgezogenen Stellung hält, um das Element für die schnelle oder schnappende nach außen gerichtete vorspringende Bewegung zu halten, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Bauteils des Antriebssystems den vorbestimmten Grenzwert übersteigt, daß das Hammerelement in der radialen äußeren Verlängerung das Element des Teils der Steuereinrichtung bildet, welche die begrenzte Bewegung oder Verschiebung aufweist, welche körperlich an einem Teil der Einrichtung anliegt, welche im wesentlichen augenblicklich ansprechend auf die begrenzte Bewegung wirkt, um einen Zustand auszulösen, in welchem die Ventileinrichtung betätigt wird, um die Beaufschlagung des Fluids auf den Rotor zu verringern und die unmittelbare Rotationsgeschwindigkeit des Rotors, des Antriebssystems und dessen Bauteile zu bewirken.

8. Turbinenanordnung, gekennzeichnet durch einen Rotor innerhalb eines Gehäuses, der mit einem Antriebssystem in Verbindung steht und einen Teil dieses Systems bildet, wobei der Rotor durch die Beaufschlagung eines gasförmigen Druckfluids angetrieben wird, durch eine Einrichtung zur Bestimmung eines Strömungsweges für die Zuleitung des gasförmigen Fluids und dessen Beauf- ·

gO schlagung zum Antreiben des Rotors, und durch eine Einrichtung zur wahlweisen Begrenzung des Strömungsweges in Übereinstimmung mit der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors und des Antriebssystems, mit welchem der Rotor verbunden ist, und durch eineEinrichtung, die mit einem Teil des Antriebssystems verbunden ist zum Steuern der Begrenzuungsmittel, um im wesentlichen den Strömungsweg

im wesentlichen ansprechend auf die Drehgeschwindigkeit eines Bauteils des Antriebssystems zu steuern, wenn dieses einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt.

9. Turbinenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungseinrichtung eine Ventileinrichtung ist, welche in der geöffneten Stellung zum Teil den Strom durch den Weg versperrt, während das Druckfluid in ausreichender Menge hindurchtritt, um den Rotor anzutreiben und daß, wenn die Rotationsgeschwindigkeit den vorbestimmten Grenzwert übersteigt, die Begrenzungseinrichtung geregelt wird, um den Strom des gasförmigen Fluids zu dem Rotor ausreichend zu regeln, um unmittelbar eine Verringerung der Rotationsgeschwindigkeit auf einen Wert unterhalb des vorbestimmten Grenzwertes zu bewirken.

10. Turbinenanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung ein Drosselventil ist, welches bei Abwesenheit eines Fluidstromes durch den Strömungsweg normalerweise in einergeöffneten Stellung vorgespannt ist.

11. Turbinenanordnung nach einem der Ansprüche 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbinenanordnung Teil eines Starters für eine Maschine bildet, daß das Gehäuse einen Einlaß und eine Einrichtung aufweist, welche darin und in Verbindung mit dem Einlaß einen Strömungsweg für das Druckfluid und dessen Beaufschlagung auf den Rotor bildet,und daß die Ventileinrichtung an dem Einlaß des Gehäuses angeordnet ist.

12. Turbinenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Teil des Antriebssystems in Verbindung stehende Einrichtung ein Steuerelement aufweist, das für eine radiale Bewegung des Bauteils

oo

des Antriebssystems angebracht ist, daß eine winklig oder schräg verbundene vorspannende Einrichtung vorgesehen ist, welche angelegt ist, um das Steuerelement normalerweise in einer radial zurückgezogenen Stellung zu halten, um es für eine schnelle oder schnappende Betätigung in Richtung seiner äußeren Verlängerung zu konditionieren, wenn die Rotationsgeschwindigkeit den vorbestimmten Grenzwert übersteigt, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die auf diese schnappende oder vorspringende Bewegung des Steuerelements im wesentlichen gleichzeitig damit anspricht, welche derart wirkt , daß die Begrenzungsmittel gesteuert werden, um im wesentlichen den Strömungsweg zu versperren.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, welche Teil eines Starters für eine Maschine bildet, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einen Einlaß und Mittel aufweist, welche darin und in Verbindung mit dem Einlaß einen Strömungsweg für das Druckfluid und dessen Beaufschlagung auf den Rotor bilden, daß die Einrichtung zur wahlweisen Begrenzung des Strömungsweges mit dem Einlaß zu dem Gehäuse verbunden ist ., daß das Steuerelement Seitenflächenabschnitte an gegenüberliegenden Enden aufweist, welche in einer Richtung radial nach innen divergieren, und daß die winklige oder schräg verbundene vorspannende Einrichtung Federanordnungen an jeweiligen gegenüberliegenden Seiten des Steuerelements aufweist und ein Kopfende, das schwenkbar an einem der divergierenden Seitenabschnitte des Steuerelements und am gegegenüberliegenden Ende schwenkbar an einer Stützfläche abgestützt ist, welche in Axialrichtung einstellbar ist.