-
Vorrichtung zum Antrieb des Kolbenverdichters bei Verbrennungsturbinen.
Es ist bei Verbrennungsturbinen bereits bekannt, die Verdichtungsbewegung des hin
und zurück gehenden Verdichterkolbens von einer Schraubenspindel vermittels einer
die Bewegung auf den Kolben weiterleitenden Schraubenmutter abzuleiten. Bei diesen
vorbekannten Vorrichtungen führt dabei die Schraubenmutter die achsialen Bewegungen
des Kolbens mit aus und tritt nach erfolgtem Verdichtungshub bis nach erfolgter
Zurücktreibung des Kolbens außer Verbindung mit der Schraubenspindel. Auf diese
Weise kann die Verbrennung immer nur auf der gleichen Seite des Kolbens vorgenommen
werden. Dieser selbst erhält wohl einen ruhigen Vorwärtsgang, wird aber dann mit
-einem hart einsetzenden Stoß zuu.-ückgetrieben.
-
Mit vorliegender Erfindung wird demgegenüber bezweckt, unter Beibehaltung
der Bewegungsableitung von einer achsial hinter dem Kolben angeordneten und mit
dieser in Verbindung stehenden Schraubenspindel eine Vorrichtung zum Antrieb des
Kolbens sowie ;ler Steuerung der Ventile bei Verbrennungsturbinen zu schaffen, die
den Verbrennungsraum bei genau bemessener, konstanter Treibgaserzeugung abwechselnd
vor und hinter den Kolben verlegen läßt und .dem Kolben einen von harten Stößen
freien Gang sichert.
-
Hierzu wirkt bei vorliegender Erfindung die mit der Kolbenstange verbundene
und in deren Verlängerung liegende Schraubenspindel, gegen Drehung gesichert, unter
Vermittlung einer gegen achsnale Verschiebung gesicherten Mutter sowie einer voreilenden
und und sidh gegen Ende eines jeden Kolbenhubes selbsttätig ausrückenden Friktionsschenbe
auf ein lose gelagertes SchEvingrad ein, dessen Schwingungen vermittels zurückschleudernd
wirkender Puffer begrenzt werden, und das
nach jeder so herbeigeführten
Bewegungsamkehrung so lange, bis der Kolben den notwendigen Verbrennungsraum freigegeben
und dieser sich gleichzeitig gefüllt sowie die Entzündung des Gasgemisches stattgefunden
hat, als Antriebsorgan auf die Friktionsscheibe und damit auf den Kolben der Verbrennungsturbine
einwirkt und diesem eine achsiale Verschiebung erteilt, die sich unter der darauf
erfolgenden Expansion beschleunigt und durch diese Beschleunigung zu einer neuerlichen
Voreilurng der Friktionsscheibe führt.
-
Die selbsttätige zeitweise Ausrückung der Friktionsscheibe kann dadurch
erfolgen, daß diese achsial verschiebbar gefedert auf der Mutter der erwähnten Schraubenspindel
lagert und am Ende jedes Schwingungsweges durch Auflaufen auf Nocken o. dgl. entgegen
der Federwirkung achsial verschoben und damit von der Friktionsfläche des Schwingrades
abgehoben wird.
-
Die notwendige Voreitung der Friktionsscheibe kann durch entsprechendes
Geringhalten der Federung und damit des Anpressungsdruckes an die Friktionsfläche
des Schwingrades erreicht werden.
-
In der Zeichnung ist eine derartige Regelungsvorrichtung durch Abb.
r in einem Vertikalschnitt und durch die Abb. 2 bis 5 in verschiedenen Teilansichten
dargestellt.
-
a ist die bei x an :die Kolbenstange des Verdichters
einer Verbrennungsturbine angeschlossene Schraubenspindel. Dieselbe ist in dem Lagerauge
c des Ständers b achsial verschiebbar gelagert und innerhalb derselben durch Führungsansätze
d gegen Drehung gesichert. Auf der Schraubenspindel a sitzt unmittelbar eine hülsenförmige
Mutter f, die finit einem Ringflansch S drehbar und gegen eine achsiale Verschiebung
gesichert in einer muffenförmigen Verstärkung t des Lagerauges c sitzt und überdies
in einem zweiten Lagerauge g gelagert ist. Auf dem äußeren Ende -der Mutter f sitzt
eine Friktionsscheibe k mit einer bis nahe an die muffenförmge Verstärkung t des
Lagerauges c heranreichenden Nabe u. Diese Friktionsscheibe ist mit ihrer Nabe achsial
verschiebbar auf cler Mutter f gelagert und wird von dieser bei einer Drehung mitgenommen.
Auf der Nabe v der Friktionsscheibe k ist zweckmäßig zwischen einem Halsansatz der
ersteren und einem dahinter aufgesetzten Widerlagsring h die Schwingscheibe i mit
ihrer Nabe y lose und gegen adhsiale Verschiebung gesichert gelagert. Hierzu liegt
Nabe y unverschiebbar und zweckmäßig zusammen mit der Nabe 2i der Friktionsscheibe
in dem Lagerauge ä des Ständers b. Zwischen dem inneren Ende der Nabe
y des Sohwingrades i und <lein Widerlagsring h sind eine oder mehrere
Schrauben- o. dgl. Federn u, angeordnet, «-elche die Friktionsschelibe h nach einwärts
gegen einen Friktionsring l drücken. Dieser Frikt:onsring sitzt seitlich der Schwingscheibe
i. und kann mit dieser aus einem Stück bestehen. Zwischen dem Widerlagsring h (Abb.
3) und dem Lagerauge c bzw. der inuffenförinngen Verstärkung desselben (Ahb. z)
sind Nocken s bzw. r vorgesehen, welche bei den Schwingungen der Friktionsschaibe
h in Wirkung zueinander treten und ein zeitweises Abheben derselben von dem Friktionsring
dadurch bewirken, daß sie die I# riktionsscheibennabe u entgegen der Wirkung der
Federn u, achsial verschieben. Die Schwingscheibe i. besitzt ferner einen Pufferarm
in mit zweckmäßig gefederten Anschlagbolzen N und eine gewichtbelastete Doppelklinke
o, die sich zeitweise mit .der Friktionsscheibe k kuppelt (s. Abb. q.). Der Pufferarm
in arbeitet miit zweckmäßig gefederten Puffern n zusammen, die, wie besonders aus
Abb.5 ersichtlich ist, einander gegenüberliegend in einem Lagerbock e angeordnet
sind.
-
Die Arbeitsweise und Wirkung der Schwingscheibe ist folgende: Wird
die Schraubenspindel a, z. B. beim Anlassen der Verbrennungsturbine, in der einen
oder anderen Richtung achsial verschoben, so wind dadurch -die Mutterfund mit ihr
die Friktionsscheibe k in der einen oder anderen Riichtung in Umdrehung versetzt.
Die Friktionsscheibe k nimmt dabei unter dem durch die Schrauben- o. dgl. Federn
u, erzeugten Anpressungsdruck die Schwingscheibe i. mit, bis diese etwa nach einer
8/" Uinidrehung mit ihrem Pufferarm in gegen den jeweils im Bewegungsweg entgegen
der Bewegungsrichtung liegenden Puffer ii anstößt. Unmittelbar, bevor dies eintritt,
läuft eine der Nocken s ;des Wiiderlagsringes la auf die ihm zugehörige Nocke r
des Lagerauges c auf und bewirkt auf die beschriebene Weise ein Abheben .der FriktionsscheIbe
k vom Friktionsring 1, so daß das Schwingrad i dem Einfluß der Friktionsscheibe
k entzogen wird. Stößt nun das so befreite Schwingrad mit seinem Pufferarm m gegen.
den vorgenannten Puffer n, so wird es zurückgeschleudert. Dabei stellt sich die
Klinke o derart ein, daß sie sich mlit der Friktionsscheibe k kuppelt und diese
nunmehr in der neuen entgegengesetzten Drehungsrichtung des Schwingrades mitnimmt.
Dadurch trennen sich die auf einand@ergelaufenen Nocken s und r wieder voneinander
und die Schraubenfedern w ziehen die Friktionsscheibe h wieder gegen den Fri@ktionsring
1.
Gleichzeitig wird 'durch die Mitnahme der Friktionsscheibe durch das Schwingrad
auch
=lie Mutter f in eine umgekehrte Drehrichtung versetzt und
damit auch der Schraubenspindel e und dem mit ihr verbundenen Kolben des Verdichters
eine entgegengesetzte achsiale Verschiebung erteilt. Durch diese wird hinter dem
Kolben Raum zur Füllung für eine Verbrennung gegeben. Die Füllung selbst kann gleichfalls
zeitlich von der Bewegungsumkehr des Srhwingraides i beim Auftreffen auf den betreffenden
Puffern abgeleitet werden, indem z. B. das Schwingrad i jeweils vermittels einer
der Ansätze (Abb. 5) auf einen .der Regelungsorgane q einwirkt, idenen die Ein-
und Auslaßventile ,der Gas- und Luftpreßzylinder sowie die Eintrittsventile des
Verbrennungszylinders unterstellt sind. Nach erfolgter Entzündung des Gemisches
und der darauffolgenden Verbrennung desselben wird der Kolben der Verbrennungsturbine
in der gleichen Richtung, aber beschleunigt fortbewegt. An der bei dieser durch
die Verbrennung des Gemisches herbeigeführten Beschleunigung der Kolbenbewegung
nimmt auch die :Mutter f und mit ihr die Friktionsscheiibe k teil. Diese sucht die
gleiche Beschleunigung auf das Schwingrad zu übertragen. Diies wird aber durch entsprechendes
Geringhalten des Anpressungsdruckes unmöglich gemacht, so daß die Friktionsscheibe
unter Gleiten auf der Friktionsfläche,des Friktionsninges der Schwingscheibe voreilt,
so daß es den Weg, der bis zu einem neuerlichen Abheben der Friktionsscheibe und
einer neuerlichen Richtungsumkehrung des Schwingrades notwendig ist und etwa Ih.
einer ganzen Umdrehung beträgt, rascher ausführt als das Schwingrad. Dieses legt
daher den letzten Teil seines Schwingungsweges, nachdem es von dem Friktionsrad
einen kräftigen Druck in der Bewegungsrichtung erhalten hat, frei zurück. Nach Aufstoßen
auf den anderen Puffer iz wiederholt sich der -gleiche Vorgang bei umgekehrter Bewegungsrichtung.
Die Achsialverschieb!ung der Spindel a und der mit ihr in Verbindung stehenden Kolbenachse
der Verbrennungsturbine wird durcih beiderseits angeordnete Puffer begrenzt. Diese
Begrenzung findet i eweils beim Aufeinanderlaufen der @TOCIren s, r und dadurch
erfolgtem Abheben der Friktionsscheibe k statt.
-
Es bleibt somit infolge der Voreilung der Friktionsscheibe k der Kolben
des Verdichters bis zum Auftreffen der nacheilenden Schwingscheibe auf dem jeweilig
in Betracht kommenden Puffer n still stehen, wodurch eine tunlichst vollkommene
Entleerung der Gase auf das Turbinenlaufrad erzielbar ist und die Verbrennung abwechselnd
vor und hinter dem Kolben vorgenommen werden kann. Nach dem Auftreffen der Schwingscheibe
auf den Puffer erhält der Kolben der Verbrennungsturbine zunächst eine langsaurere
Achsialbewegung, die sich dann erst unter dem Expansionsdruck beschleunigt. Dadurch
wind das stoßweise Arbeiten des Kolbens gemildert. Ferner wird, da die Bewegung
der Schwingscheibe eine genau begrenzte ist, eine genau abgemessene, konstante Treibgaserzeugung
auch beiderseits des Kolbens ermöglicht.