DE3705711A1 - Druckluftstarter - Google Patents
DruckluftstarterInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02N7/00—Starting apparatus having fluid-driven auxiliary engines or apparatus
- F02N7/08—Starting apparatus having fluid-driven auxiliary engines or apparatus the engines being of rotary type
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Description
Die Erfindung betrifft Druckluftstarter. Insbesondere
richtet sich die Erfindung auf eine Vorrichtung dieser
Art mit einer kompakten vereinfachten Konstruktion, die
ein neuartiges und verbessertes Mittel darstellt, gas
förmiges Beaufschlagungsfluid zu kanalisieren und auszu
nutzen, um den zugehörigen Turbinenrotor anzutreiben,
wodurch eine äusserst wirksame Regelung der Temperatur
seiner Lager,seines Getriebes und Gehäuses möglich wird
und wodurch ein solches Gerät wirksamer durchschlagkräftiger
und im Gebrauch zufriedenstellender wird und wobei insbe
sondere die Wartungsanforderungen auf ein Minimum herab
gesetzt werden.
Vorgeschlagen wird auch ein Druckluftstarter mit höchst
vorteilhaften Mitteln, Konstruktion und Anordnung seiner
Düseneinheit, wodurch ein leichtes Auswechseln hiervon
erleichtert wird und gleichzeitig in einfacherer und
wirksamerer Weise die Ummantelung seines Turbinenrotors
herbeigeführt wird.
Gegenstand der Erfindung sind auch Druckluftstarter mit
neuen und verbesserten äusserst vorteilhaften Einrichtungen
und Konstruktionen und der Anwendung eines Regelsystems,
um ein selbsttätiges Abschalten zu erreichen, sollte die
Drehgeschwindigkeit des hierbei benutzten Turbinenrotors
seine vorbestimmte Auslegungsgrenzgeschwindigkeit erreichen,
wobei das Gerät für einen unmittelbaren neuen Start auto
matisch erneut konditioniert wird.
Die hier beschriebenen Verbesserungen können nicht nur in
Druckluftstartern sondern auch in anderen turbinengetriebe
nen Geräten eingesetzt werden und diesen beachtliche Vorteile
verleihen, die einen Fortschritt auf dem jeweiligen Fach
gebiet bedeuten.
Darüberhinaus wird erfindungsgemäß ein zusätzliches auf dem
am ehesten in Frage kommenden Fachgebiet be
stehendes Problem gelöst, indem die Produktion eines Druck
luftmotorstarters möglich wird, der ausreichend kompakt,
ausreichend leistungsfähig und trotzdem von vernünftigen
Gestehungskosten ist und dabei ausreichend wartungsfrei ist,
um einen allgemeinen Einsatz überall in der Industrie möglich
zu machen.
Als am nächsten kommender Stand der Technik sind bekannt
geworden
U.S. PS 45 18 310 (vom 21. Mai 1985) und
U.S. PS 45 07 047 (vom 26. März 1985).
U.S. PS 45 18 310 (vom 21. Mai 1985) und
U.S. PS 45 07 047 (vom 26. März 1985).
Betrachtet man jedoch diese Patentschriften näher, so zeigt
sich, daß die erste nur peripher mit dem Stand der Technik
zu tun hat und daß die zweite hier bezüglich der Details des
Turbinenrotors genannt wird, der als Beispiel in der nach
stehenden Beschreibung durchgehend gewählt wurde.
Erfindungsgemäß ist ein Druckluftstarter vorgesehen, der
von neuer und verbesserter Konstruktion und Anordnung hin
sichtlich seines Gehäuses und seiner Düseneinheit ist und
wobei das Gehäuse in Abschnitten ausgebildet ist, von denen
eines Teil des Begrenzungswandteils seiner Turbinenanordnung
ist, wobei ausserhalb eines Endes hiervon sein Turbinenrotor
angeordnet ist. Die Düseneinheit und ein Stirnkappenabschnitt
dieses Gehäuses sind in Strömungsrichtung vorher angeordnet
und so angebracht, daß dieses eine Ende der Turbinenanordnung
und dieser Rotor kappenartig abgedeckt werden. Diese Düsen
einheit und dieser Stirnkappenabschnitt bilden hierzwischen
eine Lufteinlaßkammer, die nicht nur in Strömungsrichtung vor
der Düseneinheit sich befindet, sondern so konstruiert und
angeordnet ist, daß hierin unter Druck eingeführte Luft von
dieser in eine relativ gleichförmig aufrechterhaltene Druck
strömung geleitet wird, welche sich gegen und durch diese
Düseneinheit bewegt, auf die Rotorschaufeln derart auftrifft,
daß der grössere Teil ihres Energiegehaltes den Rotor an
treibt und dann in ihrer verbrauchten Form von dort durch
eine Austragskammer sich bewegt, die innerhalb des Gehäuses
abschnittsgebildet ist, der Teil dieser Turbinenanordnung
ist, um schliesslich aus dem Gehäuse über eine Austritts
öffnung in einem Teil von deren Wandung zu entweichen, der
diese Austragskammer begrenzt. Das verbrauchte Fluid, welches
relativ kühl ist, während es seine Bewegung durch diese Aus
tragskammer beginnt, kühlt weiterhin wegen der darin statt
findenden Expansion ab. Somit dient dieses Fluid während
seiner Bewegung durch und aus der Kammer in hervorragender
Weise zur Kühlung der Lager und um an diesen sowie an
Dichtungen, Getrieben und anderen kritischen Teilen des
Kraftübertragungssystems sowie Regelungen eine bescheidene
Temeperatur aufrechtzuerhalten, wobei letztere mit dem Rotor
beim Betrieb des Starters in Funktion stehen. Nach einer
bevorzugten Ausführungsform ist die dort erwähnte obige
Düseneinheit mit einer Umfangsummantelung versehen, die sich
so erstreckt, daß sie nach außen hiervon und koaxial hierzu
reicht, um bei der Montage der Düseneinheit an der Turbinen
anordnung eine Auskleidung für diesen Teil der Innenfläche
des Gehäuses zu liefern, das den Rotor begrenzt und gleich
zeitig einen Mantel für die Rotorschaufeln bildet. Alle
diese erwähnten Ausführungsformen arbeiten mit einem Starter
oder einer ähnlichen Einrichtung mit einer kompakten ver
einfachten Konstruktion, die ein neues und verbessertes Mittel
und eine Art und Weise haben, um das gasförmige Fluid zu
kanalisieren und auszunutzen, das gebraucht wird, um den
Turbinenrotor anzutreiben; eine höchst wirksame Regelung der
Temperatur und ihrer Bauteile ist hierdurch gewährleistet.
Wie im übrigen sich leicht ergibt, erleichtert die Kon
struktion und Anordnung beim Einbau dieser Düseneinheit ein
schnelles Auswechseln hiervon und stellt gleichzeitig einen
einfacheren sichereren und wirksameren Weg zum Ummanteln
des hiermit in Beziehung stehenden Turbinenrotors dar.
Nach einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung sind
Druckluftstarter mit einem Gehäuse mit der neuen und ver
besserten Konstruktion und Anordnung einer äusserst
vorteilhaften Luftventilanordnung und Regelungen hierfür
vorgesehen, die direkt der Drehgeschwindigkeit des Turbinen
rotors entsprechen und ein einfach geschütztes und einfach
zu wartendes Regelsystem liefern, um für eine selbsttätige
Abschaltung zu sorgen, sollte die Drehgeschwindigkeit des
zugehörigen Turbinenrotors seine Auslegungsgeschwindigkeit
erreichen, wobei selbsttätig der Starter konditioniert wird
und damit den unmittelbaren erneuten Start erleichtert.
Zweckmässig sind bei einer Ausführungsform sämtliche Merk
male der bisher beschriebenen Ausführungsformen verwirklicht.
Selbstverständlich können solche Merkmale einzeln oder in
irgendeiner Kombination mit den hieraus resultierenden Vor
teilen eingesetzt werden.
Zweckmässig lassen sich solche Druckluftstarter wirtschaftlich
herstellen, sind im Betrieb wirksam und zufriedenstellend
und können in einem wesentlichen grösseren Anwendungsgebiet
eingesetzt werden als normalerweise zu erwarten war. Auch
sind sie extrem sicher und im Betrieb relativ wartungsfrei.
Diese Druckluftstarter sind auch ausreichend kompakt, aus
reichend wirksam, zuverlässig und sicher und in den Kosten
relativ vernünftig und ausreichend wartungsfrei, um sie für
einen allgemeinen Einsatz überall in der Industrie geeignet
erscheinen zu lassen. Vorzugsweise werden pneumatische Star
ter vorgeschlagen, bei denen die Ausnutzung des Energie
gehaltes des gasförmigen Beaufschlagungsfluids zum Antrieb
von deren Rotor maximiert wird und das relativ kühle ver
brauchte entstehende Fluid optimal ausgenutzt wird, um einen
relativ kühlen Zustand von Lagern, Dichtungen, Getrieben,
Regelungen und anderen kritischen Bauteilen des Starters zu
gewährleisten, wodurch im wesentlichen die Anforderungen
an Wartung und Teileersatz minimiert werden.
Vorgeschlagen wird auch ein neues und verbessertes System
mit zugehöriger Regelung in Verbindung mit Druckluftstartern,
die in der Lage sind, Übergeschwindigkeiten ihres Turbinen
rotors und deren unerwünschten Konsequenzen auszuschalten.
Die vorteilhafterweise beim Druckluftstarter verwendete
Düseneinheit ist so konstruiert, daß sie als integralen
Teil eine Ummantelung oder eine Auskleidung für den Turbinen
rotor, für den sie vorgesehen ist, bildet.
Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun
mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert
werden. Diese zeigen in
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungs
form der Erfindung in der Gestalt eines turbinengetriebenen
Motorstarters;
Fig. 2 ist ein Längsschnitt hierdurch, wobei Teile wegen
der besseren Erkennbarkeit fortgelassen wurden;
Fig. 3 zeigt einen vergrösserten Schnitt des Turbinen
teils des Starters zusammen mit der aufgesetzten Stirn
kappe, die die Düseneinheit verwirklicht;
Fig. 4 ist eine Darstellung des offenen Endes dieser
Stirnkappe an sich;
Fig. 5 ist ein vergrösserter Schnitt durch ein Getriebe,
ein Lager und eine Luftventilanordnung als Teil des
Starters der Fig. 1-4, der teleskopartig in Passung
hiermit sitzt und eine koaxiale Verlängerung eines Teils
seiner Luftturbinenanordnung bildet, wobei das gegenüber
liegende Ende durch den Lufteinlaß und die Düsenanordnung
der Fig. 2 kappenartig übergriffen wird;
Fig. 6 ist ein Schnitt längs der Linie 6-6 der Fig. 5;
Die Fig. 7-9 zeigen das Auslösen, die Auslöse- und Rück
stellbedingungen des Auslöseventils sowie das in den Fig.
5 und 6 gezeigte Regelsystem;
Fig. 10 ist eine schematische weitere Ausführungform und
zeigt die Anordnung für Anwendung und Regelung des gas
förmigen Fluids, welches verwendet wird, um den Turbinen
rotor anzutreiben sowie das System zur Betätigung des
Auslöse- oder Kippventils, welches im Starter ausgebildet
ist, um Sicherheit im Betrieb zu gewährleisten;
die Fig. 11 und 12 sind Schnitte längs der Fig. 11-11
und 12-12 der Fig. 7;
Fig. 13 ist ein Längsschnitt durch eine weitere bevor
zugte Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 14 ist eine auseinandergezogene Darstellung des
Starters der Fig. 13 und umfasst die Stirnkappe mit Luft
einlaß, die Düseneinheit, die zusammen mit der Stirnkappe
die Düseneinlaßkammer bildet sowie ein Segment der Luft
turbinenanordnung einschliesslich Turbinenrotor und einen
Teil des Antriebssystems, von dem es einen Teil bildet;
Fig. 15 ist eine Darstellung in Richtung 15-15 der Fig. 13
gesehen.
Ähnliche Teile tragen durchgehend die gleichen Bezugs
zeichen.
Die Ausführungsform eines in den Fig. 1-12 gezeigten Starters
oder Anlassers (starter) zeigt ein Gehäuse , das in vier
Abschnitten ausgebildet ist, die jeweils mit 11, 26, 56 und
100 bezeichnet sind, wobei dessen Abschnitt 11 sein Einlaß
ende bezeichnet. Diese Abschnitte sitzen stirnseitig anein
ander und passen in Reihenanordnung teleskopartig ineinander.
Die Abschnitte 11, 26 und 56 bilden jeweils einen unterein
ander in Beziehung stehenden Teil einer getrennten besonderen
Unteranordnung, d.h. einer (a) Lufteinlaß- und Düsenanordnung,
(b) einer Turbinenanordnung und (c) eine Getriebe- Lager- und
Luftventilanordnung.
Insbesondere hat der äusserste Teil des Abschnitts 26 die
Gestalt eines Röhrenmantels, bildet die Außenwand 25 der
Turbinenanordnung und verfügt über eine Gegenbohrung in dem
einen Ende, die in ihrer Innenfläche eine nach außen weisende
im wesentlichen ringförmige Schulter 18 erzeugt, deren Ebene
benachbart, parallel zu und unter Axialabstand von derjenigen
der Ringfläche ist, welche dieses eine Ende dieser Wandung 25
bildet. Diese beiden Ebenen stehen senkrecht zu einer im
wesentlichen mittigen, in Längsrichtung sich erstreckenden
Achse dieses Gehäuseabschnittes 26. Das gegenüberliegende
Ende der Wandung 25 ist am Außenumfang hinterschnitten und
bildet hierauf eine Ringschulter 16, die in einer eng
benachbarten Parallelbeziehung zur Ringfläche steht, welche
dieses gegenüberliegende Ende dieser Wandung 25 bildet, von
dort nach außen steht und zusammen mit dieser parallel zur
Schulter 18 ist.
Ein ringförmiger Innenringzahnkranz 37 (Fig. 2) verfügt
über einen radial äussersten Teil einer Stirnfläche seiner
axialen Erstreckung, die stirnseitig an die Schulter 18 an
liegt; ihre gegenüberliegende Fläche liegt in einer Ebene
parallel zu und unter Abstand innen von dem benachbarten
Ende der Wandung 25; ihre Außenumfangsfläche liegt gegen
die Wandfläche an, welche diese Gegenbohrung begrenzt.
In der so vorgeschlagenen Lage ist der Zahnkranz 37 konzen
trisch zur genannten im wesentlichen mittig in Längsrich
tung sich erstreckenden Achse des Gehäuseabschnitts 26.
Ein im wesentlichen ringförmiger Steg 27, der einteilig mit
der Wandung 25 ist und radial nach innen von ihrer Innen
wandung vorsteht, steht in Abstands- und Parallelbeziehung
zu und geringfügig nach innen zur Schulter 18 und zum Zahn
kranz 37. Integriert mit der radial am weitesten innen
befindlichen Kante des Stegs 27 und konzentrisch mit der
vorgenannten Achse des Gehäusesabschnittes 26 ist ein Rohr 28
vorgesehen. Das Rohr 28 steht vor von und befindet sich senk
recht zu diesem 0berflächenteil des Stegs 27, welches zum
Zahnkranz 37 abgelegen ist, um sein vorstehendes Ende in der
Ebene des abgelegenen Endes der Wandung 25 zu positionieren.
Das vorstehende Ende des Rohres 28 verfügt über einen integra
len Ringteil 31, der nach innen hiervon gerichtet ist und
eine Gegenbohrung trägt und eine schmale Ringschulter 32 er
zeugt, die vom Rohr 28 nach außen weist. Die Innenwandfläche
des Rohres 28 begrenzt eine Bohrung 34 und steht in konzen
trischer Abstandsbesziehung zu einer Welle 29, die hierdurch
über die vom Flansch 31 begrenzte Öffnung vorragt.
Die Innenfläche des Rohres 28 ist von einer ringformigen
Dichtungseinheit 33 sowie einer Lageranordnung 30, 30 ausge
kleidet. Die Dichtungseinheit 33 füllt die Gegenbohrung im
Flansch 31 und überbrückt radial den Raum zwischen der Wand
fläche, welche diese Gegenbohrung begrenzt und der hier
durch vorstehenden Welle 29. Der radial am weitesten innen
befindliche Teil der Dichtung 33 ist definiert durch einen
axial sich erstreckenden Lagerring, der unmittelbar um die
Welle 29 positioniert ist und eine Lagerfläche hierfür
bildet. Eine Stirnfläche dieses Lagerrings ist so angeordnet,
daß sie co-planar mit der nach innen weisenden Fläche des
Flansches 31 ist, der selbst durch das äussere Kugellager
einer Kugellagereinheit 30 anliegt, während der Innenkäfig
dieser Kugellagereinheit in Stirnanlage sich befindet und
eine direkte koaxiale Verlängerung des Lagerungsrings so
wie eine zusätzliche Lagerfläche für die Welle 29 bildet.
Ein Verriegelungsring, dessen äusserer Umfangsteil in einer
Nut lagert, die in der Innenfläche des Rohrs 28 und in Um
fangsrichtung zu dieser unmittelbar hinter dem Lager 30
ausgebildet ist. Ihr radial am weitesten innen liegender
Teil steht vor und liegt auf der benachbarten Fläche des
äusseren Käfigs dieser Lagereinheit an, um hierdurch diese
Einheit gegen Axialbewegung festzulegen. Eine zweite iden
tische Kugellagereinheit 30 ist in das Rohr 28 eingeführt
und liegt auf deren Innenfläche an; hierdurch wird eine
weitere Lagerfläche für die Welle 29 sowie eine Lagerung
koaxial mit und in Längsrichtung unter Abstand zur erst
genannten Lagereinheit mittels einer zwischengeschalteten
Hülse geschaffen, deren koaxiales Ende in Beziehung zu den
jeweiligen Innenkäfigen anliegt. Eine Schraubenfeder ist
zwischengeschaltet zwischen und ist mit ihren Enden jeweils
vorgespannt gegen diesen Sperring und den entgegenweisenden
äusseren Käfig der axial unter Abstand vorgesehenen Lager
einheit 30, um die Lagerungsanordnung für die Welle 29 zu
vervollständigen und hierdurch eine freie und abgeglichene
Drehung der Welle innerhalb und koaxial zum Rohr 28 sicher
zustellen. Die Fläche des Innenkäfigs dieser zweiten Lager
einheit, welche benachbart zu, jedoch unter Innenabstand zu
diesem Ende des Rohres 28 das dem Ringzahnrad 37 am weites
ten benachbart liegt, positioniert ist, wird stirnseitig
durch eine nach aussen gerichtete radial vorstehende Schul
ter 29′ stirngelagert, wobei die Schulter ausgebildet
ist auf und einteilig ausgebildet ist mit der Welle 29. Die
Schulter 29′ dient dazu, die Bauteile der Lageranordnung
in Stellungen zu halten, die ihre relative Axialbewegung
ausschliessen. Der axial sich erstreckende Lagerring, der
die radial am weitesten innen befindliche Begrenzung der
Dichtung 33 bildet, steht nach außen vor von und gering
fügig über die Ebene der benachbarten Stirnflächen des
Gehäuseabschnittes 26 und das Rohr 28, wodurch sein vor
stehendes Ende eine Auflagefläche für ein Ende der zylin
drisch konfigurierten röhrenförmigen Nabe eines Rotors 35
bildet, der gelagert ist um und in Quellbeziehung steht
zu diesem Endteil der Welle 29, welches sich benachbart
und unmittelbar ausserhalb der Dichtung 33 befindet. Die
gegenüberliegende Stirnfläche der Rotornabe und das vor
stehende Ende des Stirnteils der Welle, an der die Lagerung
erfolgt, sind so gebildet und positioniert, daß sie co-pla
nar sind und Querlageranlage durch eine Unterlegscheibe 38′
haben, die hiergegen durch den Kopf eines Bolzens 38 ver
klemmt ist, deren Körper durch die Unterlage vorsteht und
in einer Sackbohrung verankert ist, die gegen die Innenseite
des benachbarten Endes der Welle 29 an deren Mitte und koaxial
hierzu gerichtet ist.
Der Rotor 35, dessen Aussendurchmesser etwas geringer als der
des Innendurchmessers des benachbarten Endes der Wandung 25
des Gehäusesabschnittes 26 ist, umfasst einen integral hier
mit ausgebildeten Scheibenteil, der in Umfangsrichtung der
Nabe und radial von aussen sich zu dieser erstreckt und in
Umfangsrichtung zu ihrer radial äussersten Fläche einen in
sich verbundenen Reifen lagert. Eine Reihe von Turbinen
schaufeln sind einstückig hiermit ausgebildet und in Umfangs
richtung der radial äussersten Fläche des Reifens oder Bandes
ausgebildet. Die Details des Rotors 35 und insbesondere die
des Reifens oder Bandes in die Art von deren gegenseitiger
Verbindung mit der Rotorscheibe entsprechen vorzugsweise
denen des Turbinenrotors, wie er im US-Patent 45 07 047 dar
gelegt ist. Hierauf wird insgesamt, vor allen Dingen auf
dessen Zeichnungen und Beschreibung, Bezug genommen.
Der Stirnteil der Welle 29, der dem den Rotor 35 lagernden
Teil abgelegen ist, lagert in und konzetrisch mit dem Ring
zahnkranz 37 und ist so ausgebildet, daß hierauf ein Zahn
rad 46 ausgebildet ist.
Der Endteil des Gehäuseabschnittes 26 benachbart dem Rotor 35
ist kappenartig abgeschlossen und axial durch eine Gehäuse
stirnkappenanordnung verlängert, die gebildet ist durch den
schalenartigen Gehäuseabschnitt 11 sowie eine Düseneinheit 36,
in deren weiterem Verlauf diese Düseneinheit bezüglich des
Rotors 35 ausgerichtet ist.
Insbesondere umfasst der Abschnitt 11 einen Basisteil 12,
der integral verbunden ist mit und vorsteht von und im
wesentlichen senkrecht ist zum äusseren Rand, zu der die
Innenfläche eine im wesentlichen röhrenförmige Wandkonstruk
tion ist und deren vorstehendes Ende ihre Mündung bildet.
Auch einteilig ausgebildet mit und vorstehend von sowie
senkrecht zu einer im wesentlichen mittigen Fläche der
Innenfläche des Basisteils 12 ist ein röhrenförmiger Vor
schwung 15, dessen axiale Erstreckung geringer als die
Hälfte der Wandkonstruktion 13 ist. Die Mündung der Wand
konstruktion 13 hebt sich ab durch zwei konzentrische Gegen
bohrungen, wobei die axiale Länge der ersten oder äusseren
relativ kurz verglichen mit der zweiten oder inneren hiervon
ist. Die Basis oder die innere Begrenzung jeder Gegenbohrung
ist gebildet durch eine radiale ringförmige Schulter, die
der Innenfläche der Wandkonstruktion 13 ausgebildet ist.
Diese Schultern bilden axial unter Abstand angeordnete Ab
stufungen, die in parallelen Ebenen liegen. Die radial am
weitesten innen liegende Abstufung dieser Schultern ist
relativ schmal und lagert ein Ende eines zylindrischen
dünnwandigen röhrenförmigen Elements 22, dessen axiale
Länge zur Tiefe dieser zweiten Gegenbohrung entspricht und
deren Außenumfangsfläche mit einem relativen Schlupfsitz an
der begrenzenden Wandfläche sitzt und die gleiche Erstreckung
wie diese hat.
Die Düseneinheit 36 umfasst einen mittigen schalenartigen
Körperteil 24 mit einer ringförmigen Basis, die vorragt von
und senkrecht ist zu der Düseneinheit und deren äusserer Rand
ein flacher zylindrischer Wandteil ist. In Umfangsrichtung
zu und einteilig mit der äussersten Umfangswandfläche dieses
schmalen Wandteiles ist eine Reihe von äquidistant und eng
benachbarten Düsenausbildungen. Das Element 22 , welches Teil
der Düseneinheit bildet und dieses vervollständigt, verfügt
über die Hälfte der axialen Erstreckung, die bezüglich der
Wandausbildung 13 am weitesten innen sich befindet, wenn die
ses Element und die Düseneinheit, von der sie einen Teil
bildet, hierin eingeführt ist, mit Schrumpfsitz befestigt ist
oder sonst bezüglich den Düsenausbildungen 23 integriert oder
um diese herum ausgebildet ist. Ersichtlich ist die entstehen
de Düseneinheit so bemessen und gestaltet, daß sie komple
mentär zum Rotor 35 ist. Das Element 22 ist aus gehärtetem
verschleiß- und temepraturbeständigem Material hergestellt.
Bei der Montage der Düseneinheit am Abschnitt 11 sitzt die
Ringbasis des Körperteils über dem vorstehenden Ende des
Vorsprungs 15 und ist hieran mittels Schrauben befestigt,
die durchgehen und ist am Stützendteil des Vorsprungs 15
verankert, wobei eine Ringdichtung sandwichartig hier
zwischengehalten ist, vermittels deren die gesamte Düsen
einheit einschliesslich des Elements 22 teleskopartig inner
halb der Mündung des Abschnitts 11 gehalten ist; eine rela
tiv kleine Ringkammer 102 ist um den Vorsprung 15 herum
angeordnet, was tatsächlich das Einlaßende des Starter
oder Anlaßgehäuses ist.
Die radial am weitesten außen liegende Schulter 19 der bei
den,die definiert ist durch die nach innen gerichteten
Gegenbohrungen der Mündung des schalenförmigen Gehäuseab
schnittes 11, deren Wandfläche die äussere Umfangsbegrenzung
der Schulter 19 begrenzt und die Lippe an der Mündung der
Schale, die umfangsmässig den Rand der Öffnung hierzu bildet,
definieren gemeinsam eine Aufnehmerbuchse mit einer Konfi
guration, die komplementär ist und eine schnelle, leichte
teleskopartige Männchen/Weibchen-gegenseitige Fassung der
Mündung des schalenförmig gebildeten Gehäuseabschnittes 11
und des abgestuften Endes des Wandteils 25 und um diesen
herum ist, wobei dieser Wandteil sich benachbart dem Rotor 35
befindet. Im Verlauf dieses Vorgehens sitzt der Rotor 35 mit
Schlupfsitz innerhalb der äusseren Hälfte der Länge des Ele
mentes 22 und positioniert seine Schaufeln in direkter Aus
richtung bezüglich der Düsen 23 der Düseneinheit 36. Das Er
gebnis dieser Anordnung ist derart, daß die äusseren radialen
Begrenzungen der Rotorschaufeln in einer konzentrischen sehr
eng benachbarten Beziehung zum Begrenzungsteil des Elementes
22 positionieren, welches dann als Ummantelung für die
Schaufeln, wichtiger aber als Auskleidung für diesen Teil
der inneren Wandfläche der Wandkonstruktion dienen, die dann
diesen Rotor begrenzt.
Wie Fig. 2 zeigt, ist in einer in und in Umfangsrichtung zu
der radial innersten Begrenzung der Schulter 16 teilweise
ein O-Ring eingerastet, der eine Abdichtbeziehung der
Verbindung sicherstellt, die durch die ineinanderpassenden
Enden des schalenförmigen Gehäuseabschnitts 11 und des
Abschnitts 26 herbeigeführt wird. Gleichzeitig ist eine
für ähnliche Zwecke aufgebrachte Dichtung vorgesehen in und
in Umfangsrichtung zu der radial am weitesten innen liegen
den Begrenzung der Schulter, an der das innen gelegene Ende
des Elementes 22 bei Montage der Düseneinheit 36 an dem
Abschnitt 11 sitzt.
Ein relativ schmaler Radialteil der Basis 12 des Abschnitts
11, der sich von der Erhebung 15 zur äussersten Oberfläche
der Wandkonstruktion 13 erstreckt, ist gegen die Ebenen der
Basis des Mittelkörperteils der Düseneinheit versetzt, um
axial die Tiefe der Kammer 102 und die Axialerstreckung der
Wandkonstruktion 13 innerhalb der Grenzen hiervon zu er
höhen. Dies lässt die Anordnung einer Radialöffnung in der
Wandkonstruktion 13 an ihrer Basis zu, deren Durchmesser
merklich grösser in der Abmessung als der der axialen Tiefe
der Kammer 102 ausser im Abschnitt dieser Versetzung ist.
Diese Öffnung erstreckt sich von der Wandausbildung 13 nach
aussen um eine röhrenförmige Erhebung 14, die hiermit eine
Einlaßöffnung 17 bildet, um an die Kammer 102 eine Strömung
gasförmigen Fluids unter Druck aus einer Lieferquelle 120
zu liefern. Somit ist die Kammer 102 eine Lufteinlaßkammer,
deren Luftlieferöffnung ziemlich groß, wenn man ihre be
grenzte Volumenkapazität betrachtet, ist. Darüberhinaus sind
die einzigen Auslässe für die Strömung aus dieser Kammer 102
durch die Düsen 23 der Düseneinheit 36 gegeben, die bezüglich
der Schaufeln des Rotors 35 ausgerichtet ausgerichtet sind.
Die Größe der Öffnung 17 und deren innere Erstreckung inner
halb der Begrenzung dieses radialen Versetzungsteils der
Basis 12 sowie die Begrenzung hinsichtlich der Volumenkapazi
tät der Kammer 102 führt zu einer wesentlichen Druckhöhe
bzw. Druckbelastung auf dem gasförmigen, der Kammer 102
zugelieferten Fluid, die derart ist, daß eine im wesentlichen
gleichförmige unter Druck befindliche Strömung durch die Düsen
23 bei hoher Geschwindigkeit sichergestellt ist, deren Natur
so wirksam und durchgreifend ist, daß die Verwendung eines
großen prozentualen Anteils des Energiegehaltes des Fluids
zum Antrieb des Rotors 35 ausgenutzt werden kann. Die Wirk
samkeit des Starters oder Anlassers wird hierdurch optimiert.
Weiterhin ist die Folge die Verwendung des Energiegehaltes
des Fluids zum Antrieb des Rotors zu nutzen derart, daß das
resultierende verbrauchte Fluid relativ kühl ist und daß es
weiter gekühlt wird, indem unmittelbar für seine Expansion
innerhalb der Kammer 21 der Luftturbinenanordnung um das
Rohr 28 in Strömungsrichtung hinter dem Rotor gesorgt wird.
Der hierfür geschaffene Weg für den Austritt des kühlenden
verbrauchten Fluids ermöglicht es, daß sie wirksam funktio
niert, um eine relativ mässige Temperatur des Leistungsüber
tragungssystems des Starters einschliesslich der kritischen
Bauteile hiervon , wie seine Lager, Dichtungen, Regelungen
und Getriebeteile aufrechtzuerhalten. Es wird darauf hinge
wiesen, daß das verbrauchte Fluid aus der Kammer 21 ver
mittels einer radialen Austragsöffnung in seinem begrenzenden
Wandteil 25 am Boden hiervon austritt. Diese Radialöffnung
wird begrenzt und verlängert durch eine nach außen vor
ragende röhrenförmige erhabene Ausbildung 39. Zu beachten
ist, daß der Innendurchmessser des erhabenen Teils 39
eine Abmessung hat, die geringfügig größer als die der
radialen Öffnung ist, die durch sie verlängert wird und
die radiale Öffnung selbst hat eine Durchmesser, dessen
Abmessung größer als eine Hälfte derjenigen der axialen
Länge des Wandteils 25 ist. Dies trägt zum Strömungsbild und
zur Ausnutzung des für den Antrieb des Turbinenrotors ge
lieferten Fluids sowohl hinsichtlich des Ausmasses der Aus
nutzung seines Energiegehaltes wie seines Kühleffektes in
der verbrauchten Form bei. Das Nettoergebnis des Vorstehen
den ist eine Minimierung von Wartungs- und Ersatzerforder
nissen über eine verlängerte zeitliche Periode und somit
ein sichergestelltes abgeglichenes Verhalten des Rotors 35
und der Leistung des Starters.
Ein signifikantes Merkmal der Anordnung des Gehäuseabschnitts
26 und seiner Stirnkappenanordnung 11, 36 ist die, daß das
Element 22 selbsttätig einen Teil seiner Länge als Ummante
lung für den Rotor 35 sowie als Schutzauskleidung für die
umgebende Gehäusewandkonstruktion herstellt. Ein anderer
Faktor von Wichtigkeit in der Verwendung der beschriebenen
Konstruktion ist die Einfachheit und die Geschwindigkeit
der Montage und Demontage der Düseneinheit sowie der durch
den Abschnitt 11 des Startergehäuses gebildeten Stirnkappe
zu einander sowie zum Endteil der Luftturbinenanordnung,
zu der sie gehören. Zusätzlich zu Natur und Charakter der
Düseneinheit und der schnell freigebenden Ausführungsform
im schalenförmigen Abschnitt 11 des Startergehäuses wird
eine einfache,wirtschaftliche und vorteilhafte Auslegung
sowie ein solches System für eine hoch wirkungsvolle An
wendung gasförmigen Fluids unter Druck zum Rotor 35 und eine
unerwartet vorteilhafte hiermit zusammenhängende Verwendung
davon, wie beschrieben, vorgeschlagen. Erfindungsgemäß kann
offensichtlich aufgrund des leichten beschriebenen Ausein
anderbaues die Düseneinheit schnell und leicht in Anpassung
an eine Vielzahl von Forderungen und Anwendungen eines ge
gebenen Starters ausgewechselt werden.
Die vorbeschriebene Getriebe- Lager- und Luftventilanordnung
wird im Zusammenhang mit dem Gehäuseabschnitt 56 beschrieben,
der eine röhrenförmige Gestalt hat, eine Bohrung 45 und einen
Endteil 57 aufweist, der einen Flansch besitzt und sich durch
zwei Gegenbohrungen abhebt, um hierin konzentrisch nach außen
weisende ringförmige Schultern 62 und 64 zu bilden. Diese
Schultern verfügen über einen begrenzten Axialabstand und
liegen unter in Längsrichtung unter Abstand vorgesehenen
Parallelebenen, die parallel zu der des benachbarten ring
förmigen Endes des Endteils 57 und senkrecht zur Längsachse
der Bohrung 45 sind. Die radial am weitesten innen liegende
Schulter 64 ist relativ schmal und gegen sie liegt die axial
am weitesten innen befindliche Fläche des äusseren Käfigs
eines Kugellagers 50 an, dessen größere Axialerstreckung
von dessen äusserer Umfangsfläche auf die begrenzende Wand
fläche (Fig. 2) anliegt. Die äusserste Schulter 64, die
enger benachbart dem äusseren Ende des Endteils 57 ist, ist
relativ breit. Die Außenfläche des äusseren Käfigs des Lagers
50 zusammen mit dem Ausgleich seiner Umfangsfläche werden
fest erfasst und überlappt durch einen komplementär ausge
bildeten Innenumfangsrandteil einer ringförmigen Rückhalte
platte 52, die in überlagernder fester Beziehung zu der
Schulter 62 durch Schrauben 54 steht. Dieses äussere Ende
des Endteils 57 ist an seinem Außenumfang hinterschnitten
und bildet hierauf eine schmale Ringschulter. Dieser wird
eine Konfiguration verliehen, die eng teleskopartig in
einander passt mit bzw. bezüglich des Endteils der Wandung 25
des Gehäuseabschnittes 26 benachbart dem Ringzahnkranz 37
und wird so angebracht.
Bei der gegenseitigen Fassung des Endteiles 57 bezüglich
des Wandteiles 25 sitzt dieser planare ringförmige Stirn
flächenteil seines Endes an dem radial am weitesten aussen
befindlichen Teil der Außenfläche des Zahnkranzes 37 und
hält diesen Zahnkranz in Anlage gegen die Schulter 18,
während die schmale versetzte Schulter an ihrer äusseren
Begrenzung fest gegen das benachbarte Ende des Wandteiles 25
anliegt und die Außenumfangsfläche des Abschnittes 56 zwi
schen dieser planaren Ringfläche und dieser versetzten
Schulter liegt an und hat die gleiche Erstreckung wie die
Wand der Gegenbohrung, deren Basis die Schulter 18 ist.
Die radial äussersten Flanschteile (Fig. 2 und 6) des
Endteiles 57 umfassen nicht nur Teile hiervon, die gegen
seitige Passung mit dem Wandteil 25 wie gerade beschrieben
haben, sondern sorgen darin auch für eine Reihe von vier
kreisförmig äquidistant angeordneten Bohrungen 63, deren
Linien parallel zur Längsachse der Bohrung 45 des Gehäuse
abschnittes 56 sind. Diese äquidistant angeordneten Boh
rungen sind jeweils direkt ausgerichtet auf entsprechende
Bohrungen, die sich erstrecken durch den Ringzahnkranz 37 von
Fläche zu Fläche; durch den Wandteil 25 über dessen gesamte
Länge; und Blindbohrungen, die nach innen bezüglich der
Schulter 19 und axial zur Wandkonstruktion, von der sie
Teil ist, gerichtet sind. Diese Konstruktion und Anordnung
sorgt für vier Gruppen von rein in Beziehung stehender
ausgerichteter Bohrungen, von denen eine jede Gruppe tat
sächlich eine lange Bohrung bildet, die den Körper eines
langen Bolzens 58 aufnimmt, dessen Gewindeende fest in
eine Blindbohrung in der Wandkonstruktion 13 greift und
dessen Kopf fest auf einer Radialschulter auf dem abge
legenen Ende von einem Teil des Flansches des Endteiles 57,
durch welchen der Bolzen gesteckt wird, sitzt Das Netto
ergebnis der Anwendung der vier Bolzen ist darin zu sehen,
daß auf diese einfache und zweckmässige Weise die Stirn
kappenanordnung einschliesslich des Gehäuseabschnittes 11,
des Gehäuseabschnittes 56, des Wandteils 25 und damit des
Gehäuseabschnittes 26 alle fest aneinander gebunden sind,
wobei geeignete Dichtungen hierzwischen gleichzeitig vor
gesehen sind. Gleichzeitig hiermit sind, wie gezeigt werden
wird, die Innenelemente des Starters und die komplementären
Teile der beschriebenen Anordnung bildenden Teile und/oder
durch diese gestützten oder darin enthaltenen Teile in ein
facher und wirksamer Weise zusammengebracht, um deren opti
male Leistung und gegenseitige funktionelle Beziehung sicher
zustellen.
Hierzu nimmt die Bohrung 45 des Gehäuseabschnittes 56 eine
Welle 55 auf, die radial zentriert ist, da sie hierdurch
über die gesamte Länge vorsteht. Ein Ende 49 der Welle 55
ist im wesentlichen co-planar mit dem äusseren Ende des
Endteiles 57 positioniert, während das gegenüberliegende
Ende nach aussen hiervon und um ein begrenztes Stück über
das abgelegene Ende des Gehäuseabschnittes 56 vorsteht.
Die Welle 55 zeichnet sich dadurch aus, daß aufeinanderfol
gende Abschnitte ihrer Länge aufeinanderfolgend in ihrem
Durchmesser verändert werden. Ein kurzer Teil 48 ihrer Länge
benachbart ihrem Ende 49 wird gleichförmig hinsichtlich ihres
Durchmessers vergrössert, um hierauf einen zylindrischen
radialen Vorsprung zu erzeugen, dessen axial unter Abstand
angeordneten Enden parallel radial vorstehende Ringschultern
65 und 67 klappen. Ein Teil ihrer Länge wird vom Lager 50
benachbart ihrem Ende 49 abgestützt. Die am weitesten innen
liegende Schulter 67 liegt an gegen die Außenfläche des
Innenkäfigs des Lagers 50, welches auf dem Wellenteil un
mittelbar auf seinen Teil 48 folgend anliegt, über den hinaus
ein kurzer Teil 58 der Länge der Welle 55 verschraubt ist
und unter Verschraubung von einer Mutter 60 erfasst ist, die
gegen die Innenfläche des Innenkäfigs eben dieses Lagers 50
anliegt. Letzteres wird hierdurch zwischen die Mutter 60 und
die Schulter 67 zum Drehen der Welle verklemmt. Über diesen
Gewindeteil hinaus ist ein länglicher Abschnitt 57 der Welle
55 in seinem Durchmesser geringfügig reduziert und verkeilt;
anschliessend ist ein kurzer Teil der Wellenlänge weiter im
Durchmesser reduziert und unterschiedlich mit Keilnuten ver
sehen. Der Rest der Welle, der gleichförmig hinsichtlich des
Durchmessers reduziert und glatt ist, steht mit dem grösse
ren Teil seiner Länge nach außen über das Ende 61 des Gehäu
seabschnittes 56, das dem Endteil 57 abgelegen ist, vor.
Das Zahnrad oder Ritzel 36 bildet Teil eines Planetenrad
getriebes, welches eine Geschwindigkeituntersetzeranordnung
bildet, mittels deren die Welle 29 in Antriebsbeziehung mit
der unter Koaxialabstand befindlichen Welle 55 angelenkt
ist. Insbesondere ist das Ritzel 36 positioniert zwischen
und kämmt mit einer Vielzahl von unter Umfangsabstand ange
ordneten Planetenrädern 68, die co-planar und gleichzeitig
in kämmendem Eingriff mit dem Innenringzahnkranz 37 stehen.
Die Räder 68 sind durch Nadellager 42 zur freien Drehung um
Bolzen 40 gelagert, welche überbrücken und mit ihren Enden
in Preßsitz sitzen in ausgerichteten Öffnungen in axial
unter Abstand angeordneten koaxial ausgerichteten mittig
geöffneten Platteneinheiten 44. Die Platteneinheiten 44
verfügen über ausgerichtete Teile ihrer Umfangskanten, die
durch Bänder untereinander verbunden sind um hiermit einen
Käfig zu bilden, innerhalb dessen diese Zahnräder 68 ge
lagert und geschützt gehalten werden. Dieser Käfig ist
integral mit dem Ende 49 der Welle 55 durch Schweißen,
wie Fig. 2 zeigt, verbunden und bildet eine koaxiale Ver
längerung hierzu, die senkrecht hierzu verläuft. Ersichtlich
werden die Welle 55, ihr integrierter Käfig und der Inhalt
hiervon am Gehäuseabschnitt an einem Ende gleichzeitig ange
bracht und untereinander wie vorher beschrieben und vor der
Montage des Abschnitts an und Verbindung mit dem Abschnitt 26
sowie der anderen Abschnitte des anströmseitigen Gehäuses
hiervon verbunden. Die Plantenräder 68, drei an der Zahl,
werden tatsächlich kämmend mit dem Ritzel 46 der Welle 29
dann und wenn der Endteil 57 des Gehäuseabschnitts 56 ange
bracht ist, angeordnet, haben Fassung bezüglich einander und
sind miteinander verbunden, um eine Verlängerung des Wand
teiles 25 zu bilden.
Der Endteil des Gehäuseabschnitts 56 , der dem Endteil 57
abgelegen ist, ist mit drei Gegenbohrugnen versehen, die nach
innen bezüglich seines vorstehenden Endes sich erstrecken und
in der Innenwandfläche drei unter Axialabstand vorgesehene
Schultern bilden, deren innerste in einer Ebene senkrecht zu
der in Längsrichtung verlaufenden Mittelachse in der Nachbar
schaft der Mutter 60 und unter Abstand hiervon ist. Diese
Gegenbohrungen erweitern die Bohrung 45 innerhalb von deren
Grenzen um hierin eine Überlastreibkupplung 94, beispielsweise
einen Bendix-Anlasser unterzubringen, dessen Antriebskupplungs
element eine Keilnutenverbindung mit dem Wellenteil 47 hat.
Eine geeignet bemessene Distanzhülse zwischen dem innen ge
legenen Ende der Kupplung 94 und der Mutter 60 sorgt für
eine zweckmässige Positionierung der Kupplungselemente des
Bendix-Anlassers bezogen auf die Welle 55. Vermittels der
Kupplung 94 wird die Welle 55 in Antriebsverbindung mit
einer koaxialen Ausgangswelle 96 gesetzt. Letztere hebt sich
ab durch ein Spiralgewinde mit einem relativ großen Neigungs
winkel. Ein Ausgangszahnrad 98 mit einem komplementären Innen
gewinde greift gewindeartig auf die Welle 96 und wird norma
lerweise unmittelbar an der Ausgangsseite der Kupplungsein
heit 94 positioniert. Der vorstehende Endteil der Welle 96,
der gewindefrei ist, wird abgestützt in und gehalten durch
ein Lager im äussersten Ende des Gehäuseabschnitts 100. Das
am weitesten innen gelegene Ende des Gehäuseabschnitts 100,
welches von im wesentlichen röhrenförmigem Charakter ist, be
sitzt einen Außenflansch und ist derart komplementär zum End
teil des Gehäuses 56 abgestuft, bezüglich dessen eine gegen
seitige Fassung und eine Befestigung gegeben ist, um eine
direkte koaxiale Verlängerung hiervon durch axial vorgesehene
Schrauben zu bewirken. Der Gehäuseabschnitt 100 hat nicht nur
stromlinienförmige Konfigurationen sondern ist auch dort, was
man den Boden des äusseren Endabschnitts bezeichnet, wegge
schnitten, um einen Unterteil der Welle 96 und das Ritzel 98
freizulegen, so daß der Starter in zweckmässiger Weise posi
tioniert werden kann und das Ritzel 98 richtig ausgerichtet
werden und angeordnet werden kann in unter normalem Axial
abstand zu den Zähnen eines Motorschwungrades und hieran für
die beabsichtigte Funktion und wenn notwendig angebracht wer
den kann.
Da eine Überlastreibkupplung wie sie hier bezeichnet wurde
sowie deren Funktion im Betrieb eines Starters den Fachleuten
an sich bekannt ist und von Hause aus nicht ein Element der
Erfindung darstellt, ist diese hier weder gezeigt noch be
schrieben.
Wichtige Teile des erfindungsgemäßen Starters, die im Ab
schnitt 56 untergebracht sind, sind die Luftventilanordnung
sowie deren Regelungen. Bezug wird auf die Fig. 5 und 6 in
dieser Hinsicht genommen. Man sieht, daß der Teil 48 der
Welle 55 eine Diametralbohrung 92 hat, die zwischen ihren
axialen Grenzen zentriert ist, welche eine Gegenbohrung 69
in dem einen Ende hiervon umfasst, deren Ringbasis Sitz für
eine Schraubenfeder 72 ist. Durch die Bohrung 92 sowie die
Feder 69 ragt eine Stange 70 vor. Einstückig mit einem Ende
der Stange 70 ausserhalb des Wellenteils 68 verbunden ist ein
Gewicht, das diese mit einem Radialkopf 71 versieht, dessen
radial am weitesten außen liegende Fläche 73 auf einem gleich
förmigen Radius ausgebildet ist und einen symmetrisch be
züglich der Stange positionierten Bogen bildet. Die radial
am weitesten innen gelegene Fläche des Kopfes 71 ist eine
Abflachung, die diesen Bogen überspannt, verfügt über eine
schmale rechtwinkelige Konfiguration und bildet eine Ebene
senkrecht zu dieser Stange. In unmittelbarer Nähe und in
Verbindung mit diesem Kopf 71, in einer radial innen hierzu
befindlichen Lage ist ein rechtwinkeliger Block aus einem
Material vorgesehen, dessen radial am weitesten innen befind
liche Begrenzung normalerweise in Lagerbeziehung zum Wellen
teil 48 unmittelbar um die Bohrung 92 an einem Ende hiervon
liegt. Gleichzeitig positioniert eine äussere Seitenfläche
dieses Blockes 73′ in Lagerbeziehung zur benachbarten Fläche
der Platteneinheit 44, die hiermit verschweißt und einstückig
mit dem Ende 49 der Welle 55 ausgebildet ist. Über das mit
Gewinde versehene vorragende Ende der Stange 70 an dem dem
Kopf 71 abgelegenen Ende und am äussersten Ende der Feder 72
befindet sich eine Unterlegscheibe sowie eine Mutter 74.
Abhängig vom Verstellen der Mutter 74 gegenüber der Stange 70
kann eine gewählte Zusammendrückung der Feder 72 und dadurch
eine gewählte Kraft erreicht werden, welche die radiale Aus
wärtsbewegung des Kopfes 71 bezüglich der Welle 55 auf irgend
einen merklichen Grad verhindert, bis wann und falls die
Drehgeschwindigkeit der Welle eine vorbestimmte Grenze über
schreitet.
In im wesentlichen co-planarer Beziehung zum Kopf 71 der
Stange 70 befindet sich radial auswärts hiervon und in
einer kreisförmig verschobenen Beziehung hierzu ein Schwenk
stichstift 76, der sich quer zu dem Raum erstreckt, der
zwischen der Rückhalteplatte 52 und der unmittelbar benach
barten Platteneinheit 44 gebildet ist, welcher die Nabe eines
Hebels 78 mit Armen 80 und 82 lagert, die radial hiervon in
weit divergenter Beziehung vorragen. Die Anordnung ist derart,
daß normalerweise das hervorragende Ende des Arms 80 direkt mit
dem Scheitel der Fläche 73 des Kopfes 71 und in normal radia
ler Abstandsbeziehung hierzu unter dem Einfluß einer Feder 88
ausgerichtet ist. Gleichzeitig ist das äussere Ende des Arms
82 normalerweise hierdurch vorgespannt, wodurch die Positi
onierung in der Bahn des äusseren Endes einer Kolbenstange
115 erfolgt, die in der Wandung des Gehäuseabschnitts 56 aus
zu beschreibenden Zwecken untergebracht ist. Die Fläche 84 des
vorstehenden Endes des Arms 80, die der Fläche 73 am weitesten
benachbart ist, ist ebenfalls auf einem im wesentlichen gleich
förmigen Radius ausgebildet, jedoch einem, der wesentlich
kleiner als der der Fläche 73 ist. Der Oberflächenteil des
Arms 80 direkt hinter der Fläche 84 ist flach und beinhaltet
einen einteilig hiermit ausgebildeten im wesentlichen koni
schen Vorsprung 86, der normalerweise mit dem Scheitel der
Fläche 73 und der der Fläche 84 ausgerichtet ist. Der Vor
sprung 86 setzt sich in das radial am weitesten innen gele
gene Ende der normalerweise ausgerichteten Gegenfeder 86,
deren gegenüberliegendes, radial am weitesten außen liegendes
Ende zweckmässigerweise sitzt und fest positioniert ist in
einem Stützwandteil des Gehäuseabschnitts 56. Durch diese
Ausbildung und Konstruktion wird das äussere Ende des Arms 82
normalerweise in Blockierstellung bezüglich der Kolbenstange
115 gehalten.
Hinsichtlich des Bodens verfügt der Gehäuseabschnitt 56 über
einen relativ schmalen Wandabschnitt, der in Längsrichtung
hiervon verläuft und hinsichtlich der radialen Dicke ver
grössert ist und mit einer in Längsrichtung sich erstrecken
den axial gerichteten Bohrung versehen ist, von der ein Ende
vom abströmseitigen Ende des Abschnitts 56 sich öffnet, während
ihr gegenüberliegendes Ende durch und von der abgelegenen Schul
ter 62 offen ist. Diese Bohrung verfügt über zwei Gegenbohrun
gen, die von ihrem Abströmende nach innen gerichtet sind.
Am innen gelegenen Ende der ersten und größten Gegenbohrung
befindet sich eine Ringschulter, die hiervon nach außen weist,
wobei ein radial am weitesten innen liegender Ringteil hier
von einen Ringventilsitz 122 bildet, der randartig von einem
ringförmig relativ eingebuchteten Begrenzungsteil dieser
Schulter umfasst wird. Der Begrenzungswandteil dieser ersten
und größten Bohrung 113 ist gekennzeichnet durch ein hierin
ausgebildetes Gewinde, das vom Eintrittsende etwa zwei Drittel
über ihrer Axiallänge sich erstreckt. Die zweite Gegenbohrung
111 verfügt über eine Axiallänge, die etwas länger als die
der Gegenbohrung 113 ist und deren Durchmesser gleichförmig
ist und in der Abmessung der des Innendurchmessers des Ventil
sitzes 112 entspricht. Das innen gelegene Ende der Bohrung
111 wird gebildet durch eine Ringschulter, deren innere Be
grenzung den Durchmesser des verbleibenden Teils 112 der
Bohrung 113, 111, 112 einfasst und definiert, wobei letztere
von der Schulter 62 weg offen ist.
Das Eintrittsende der Bohrung 113, 111, 112 ist kappenartig
durch den Kopf eines im wesentlichen zylindrischen Stopfens
114 geschlossen, dessen verminderter Durchmesserkörperteil
angebracht wird innerhalb und sich erstreckt über einen we
sentlichen Teil der Länge der Gegenbohrung 113 unter Radial
abstand zu seiner begrenzenden Wand, bis auf die Fläche der
beiden axial unter Abstand angeordneten zylindrischen Vor
sprünge von ihrer Außenfläche, deren axiale Erstreckung sehr
kurz ist. Die radial am weitesten außen liegenden Flächen
dieser Vorsprünge greifen unter Verschraubung in den Körper
flächenteil der Begrenzungswand. Durch diese Mittel lässt
sich der Stopfen 114 leicht jedoch sicher anbringen oder
schnell, falls erforderlich, entfernen.
Eine vom vorstehenden Ende nach innen bezüglich des Körper
teils des Stopfens 114 verlaufende Blindbohrung erstreckt sich
axial hiervon ein wesentliches Stück ihrer Länge bis zu einer
Stelle benachbart jedoch unter Abstand von ihrem Kopf, wodurch
für diese Bohrung eine Begrenzungswandkonstruktion mit einer
röhrenförmigen Konfiguration erzeugt wird. Diese Begrenzungs
wandkonstruktion ist mit einem Paar von diametral ausgerich
teten Öffnungen zwischen den genannten zylindrischen Vor
sprüngen vorgesehen, deren letztere hierzwischen eine Ring
kammer kurzer Axialerstreckung bilden, mit denen ein Ende
einer Radialöffnung 110 in Verbindung steht, die in den Be
grenzungswandteil des Gehäuseabschnitts 56 ausgebildet ist.
Befindet sich der Stopfen 114 an seinem Ort, so spannt ein
um den Körperteil des Ringstopfens unmittelbar an und
zwischen seinem Kopf und dem am weitesten benachbarten seiner
zylindrischen Vorsprünge gegen die Flächen hiervon und den
unmittelbar begrenzenden Wandteil der Gegenbohrung 113 vor,
um den Eingang zur Bohrung abzudichten, an der der Stopfen
vorgesehen ist.
Das vorstehende Ende des röhrenförmigen Wandteils, das durch
die Blindbohrung geschaffen wird, verfügt über eine planare
Ringfläche 118, die senkrecht zur Mittelachse der Gegenboh
rung 113 und der Bohrung ist, von der es einen Teil bildet
und zeichnet sich weiter aus durch zwei Paare einander dia
metral gegenüberstehender Kerben 119. Die Kerben 119 jedes
Paares verlaufen parallel, eng benachbart und radial haben
sie die gleiche Erstreckung wie Teile der Ringfläche 118,
in der sie ausgebildet sind.
In der voll eingesetzten Stellung des Stopfens 114 ist die
Ringfläche 118 in einer benachbarten axial beabstandeten
Beziehung zum Ventilsitz 122 vorgesehen und ein schwimmendes
Ventilelement 120 ist hierzwischen positioniert. Das Element
120 verfügt über Scheibenform, dessen Außenumfang von hexago
naler Konfiguration ist.
Weiterhin in der Bohrung 113, 111 und 112 untergebracht ist
ein Kolben und eine Kolbenstangeneinheit 115. Die Einheit 115
umfasst einen relativ langen zylindrischen Kolbenkörperteil,
der in den Gegenbohrungen 111 und 113 untergebracht ist.
Die Abmessungen des Außendurchmessers dieses Kolbenkörper
teils sind geringer als die des Durchmessers der Gegenboh
rung 111, bis auf die Anordnung eines zylindrischen Vor
sprungs 126, der integral mit und radial vorstehend von seiner
Außenfläche ist. Der Vorsprung 126 ist mit einer Umfangsnut
in der Außenfläche ausgebildet, die teilweise Sitz für einen
O-Ring bildet, der hiervon vorsteht und eine Abdichtung zwi
schen diesem Kolbenkörperteil und seiner begrenzenden Wand
fläche bildet.
Die Kolbenstange der Einheit 115, die ein einteilig verbunde
ner stiftartiger Verlängerungsteil mit vermindertem Durch
messer des Endes dieses Kolbenkörperteils ist, das dem Ein
gang zu seiner Blindbohrung 125 abgelegen ist, steht vor durch
und liegt an auf der Begrenzungswand des Abschnitts 112 der
Bohrung 113, 111, 112.
Eine Schraubenfeder 128, die innerhalb der Gegenbohrung 111
um diesen Teil der Kolben- und Kolbenstangeneinheit 115
positioniert ist, die der Bohrung 112 am meisten benachbart
ist, sitzt mit einem Ende an der Schulter, die die Basis
dieser Gegenbohrung bildet und mit dem anderen Ende an der
nächsten Fläche des Vorsprungs 126. Wie die Fig. 5 bis 9
ohne weiteres erkennen lassen, sind zwei zusätzliche Öffnungen
108 und 109 in dem Begrenzungswandteil des Gehäuseabschnitts
56 ausgebildet, die jeweils mit den jeweiligen Ringkammern
in Verbindung stehen, die um den Kolbenkörperteil der Einheit
115 innerhalb der Gegenbohrung 111 und jeweils mit den gegen
überliegenden Seiten des Vorsprungs 126 in Verbindung stehen,
der Teil einer Abdichtung des einen Bauteils gegen das ande
re bildet und jede direkte Verbindung hierzwischen verhindert.
Die oben beschriebene Luftventilanordnung, in eigenartiger,
jedoch einfach integrierter innen vorgesehener Teil des
erfindungsgemäßen Starters umfasst ein Überdrehzahlauslöse
ventil (overspeed trip valve), das arbeitet wenn und falls
aus irgendeinem Grund der Turbinenrotor des Starters, von dem
es einen Teil bildet, eine vorbestimmte Drehgeschwindigkeit
überschreitet. Für eine vereinfachte und wirksame Regelung
dieser Auslöseventilanordnung und um Leistung zum Erregen und
Antreiben des Turbinenrotors wird auf die schematische Dar
stellung der Fig. 10 Bezug genommen. Wie dort gezeigt, ist
dort dem oben beschriebenen Starter ein System zugeordnet,
das vorwiegend aus einer Quelle 130 gasförmigen Fluids unter
Druck und zugeordnet hiermit einem Regelventil 132 und einem
Überström- oder Servoventil 138 besteht. Die Quelle kann
mittels einer Lieferleitung 131, dem Regelventil 132 und der
Lieferleitung 134 mit der Öffnung 110 des Starters verbunden
sein, bei dem die oben genannte Luftventilanordnung ver
wirklicht ist und wobei es sich tatsächlich um ein Überdreh
zahlauslöseventil handelt. Gleichzeitig steht die Öffnung 108
mittels der Leitung 136 mit dem Starterrelaisventil bzw.
Überströmventil 138 in Verbindung, wobei es sich in diesem
Fall um ein Schieberventil handelt.
Es wird wieder auf die Fig. 5 und 6 Bezug genommen. Hierin
sind die Auslöseventilbauteile (trip valve components) wie
oben beschrieben sowie deren unmittelbare Regelungen in den
jeweiligen Stellungen gezeigt, die sie vor der Benützung des
Starters, in dem sie verwirklicht werden, einnehmen. Jetzt
wird das äussere Ende des Arms 82 in überlagernder Blockier
anordnung zu dem vorstehenden Ende der Kolbenstange 115 ge
halten, um die Einheit herzustellen und aufrechtzuerhalten,
von der sie einen Teil innerhalb der Bohrung 113, 111, 112
bildet, und zwar in dem Ausmaß, daß das am weitesten innen
gelegene Ende am Ventil 120 anliegt und es kappenartig zu
und quer zur Stirnfläche 118 und in rückwärtig axialer
Abstandbeziehung zum inneren Ventilsitz 122 hält. Die Aus
löseventilbauteile und Regelungen der erwähnten Art verblei
ben in dem gerade beschriebenen Zustand, wenn der Starter
erregt wird und hinsichtlich seines beabsichtigten Zweckes
beaufschlagt wird, und zwar so lange, wie er richtig arbeitet
und die Drehgeschwindigkeit des Rotors 35 ein bestimmtes
voreingestelltes Limit nicht überschreitet. Vor der Erregung
des Starters befindt sich im übrigen das Regelventil 132 in
einem Zustand, in dem es eine Strömung des gasförmigen Fluids
unter Druck aus der Quelle 130 entweder zur Öffnung 110 oder
zur Öffnung 17 verhidnert, wobei letztere zur Einlaßkammer
102 führt.
System und Vorrichtung nach der Erfindung nach der hier be
schriebenen bevorzugten Ausführungsform schreiben den folgen
den Vorgang zum Erregen des Starters vor. Das Ventil 132 muß
zunächst betätigt werden, um die Leitungen 131 und 134 zu ver
binden: das Ergebnis ist, daß die Quelle 130 in Verbindung mit
der Öffnung 110 gesetzt wird, um hierdurch zu liefern, die
Bohrung des Stopfens 114 abzudecken. Ausserdem wird ein Aus
gangssignal in Form einer Fluidströmung unter Druck gelie
fert, wobei letzteres sich nach außen über Kerben oder Nuten
119 und längs Abflachungen auf dem Außenumfang des schwimmen
den Ventils 120 und durch die Öffnung 108 (Fig.5) bewegt. Beim
Austritt aus der Öffnung 108 geht dieses Signal in und durch
die Leitung 136 zur Beaufschlagung und schnellen Verstellung
des Relais- oder Überströmventils 138, in diesem Fall eines
Schieberventils in eine voll offene Stellung, die es dem Gas
erlaubt, dann aus der Quelle 130 unter dem geforderten Druck
in und durch die Einlaßöffnung 17 zur Einlaßkammer 102 des
Starters zu strömen, in dem der vorgenannte Zustand und die
auf das Eintreten hin auftretenden Wirkungen somit erscheinen.
Die Betätigungseinrichtung zum Auslösen der Funktion des Aus
löseventils im Falle einer Überdrehzahl des Rotors 35 um
fasst also die Stange 70, das Gewicht 71, und verbunden mit
dessen Ende benachbart der Fläche 84 des Arms 180 Mutter
und Unterlegscheibe 74 am gegenüberliegenden Ende und darum
geführte Feder 72, die zwischen Mutter und Unterlegscheibe
und Basis der Gegenbohrung 69 im Wellenteil 48 zwischenge
schaltet ist. Im Zuge der Drehung der Welle 55 auf deren
Antrieb proportional zu und entsprechend der Drehgeschwin
digkeit des Rotors 35 wird diese Auslöseeinrichtung aufgrund
ihres eigenen Aufbaues genau entsprechend hiermit und im
abgeglichenen Zustand sich drehen, wozu ihr seitlicher Lager
teil 73′ beiträgt. Diese Bedeutung dieser einfachen Anord
nung muß unterstrichen werden genau wie die Tatsache, daß
durch zweckmässige Wahl der Eigenschaften der Feder 72 und
ihres Kompressionsgrades bei deren Einstellung durch Ver
stellen der Mutter 74 bezüglich der Stange 70 man ohne
weiteres ihr Timen feineinstellen kann, um sicherzustellen,
daß das Auslöse- und Umschaltventil (trip valve) im wesent
lichen genau wie gefordert arbeiten wird, wenn die vorein
gestellte Begrenzung der Drehgeschwindigkeit des Rotors 35
überschritten wird.
Sollte die Drehgeschwindigkeit des Rotors 35 und entspre
chend die proportionale Drehgeschwindigkeit der Welle 55
dieses voreingestellte Limit während des Betriebes des
Starters überschreiten, so antworten hierauf die Auslöse
einrichtung 70, 71 etc. direkt und zwangsweise mit einer
glatten abgeglichenen Radialbewegung hiervon nach außen,
und zwar des Wellenteils 48 gegen die Vorspannung der
Feder 72 derart, daß ihre Oberfläche 73 im wesentlichen
augenblicklich bezüglich der Welle 55 nach außen gedrückt
wird und gegen den ausgerichteten Teil 84 des Arms 80 an
schlägt und diesen radial nach außen gegen die Vorspannung
der Feder 88 treibt und hierdurch den Hebel 78 verschwenkt
und den Arm 82 ausreichend schiebt, um das vorstehende Ende
von Kolben und Kolbenstangeneinheit 115 freizubekommen.
Aufgrund der fortgesetzten Strömung des Druckfluids gegen
die Blindbohrung des Stopfens 114 und dessen fortgesetzten
bemessenen Durchgang um das Ventil 120 und in die Gegen
bohrung 111 zu der um den benachbarten Endteil des Kolben
körpers der Einheit 115 gebildeten Ringkammer bis zu dieser
Stelle, um zwar rechtzeitig vor dessen oder deren Bewegung
mittels der Öffnung oder des Schlitzes 108 und dessen
"Lieferung", um das Relaisventil 138 mit dem Ausgangssignal,
welches es darstellt, zu versorgen, hat ein wesentlicher
Druckaufbau nicht nur hinter dem Ventil 120 sondern auch
hinter dem Kolbenteil von Kolben- und Stangeneinheit 115
stattgefunden. Somit werden gleichzeitig mit der Verschie
bung des Arms 82 aus seiner Blockierbeziehung zum nach
außen vorstehenden Ende der Kolbenstange der Einheit 115,
Ventil 120 sowie Kolben- und Stangeneinheit 115 nach vorne
geworfen und von der Stirnfläche 118 des Stopfens 114 ver
schoben und axial gegeneinander bewegt. Während dieses
Vorganges dichtet das Ventil 120 gegen den Ventilsitz 122
und überbrückt diesen; die vordere Begrenzung des Kolben
körperteils, welcher das innen gelegene Ende der vorstehen
den Kolbenstange begrenzt, setzt sich gegen die Ringschulter,
welche die Basis der Gegenbohrung 111 bildet. Ersichtlich
wird das zur Blindbohrung des Stopfens 114 gelieferte Druck
fluid davon ausgeschlossen, in die Gegenbohrung 111 zu strö
men und - siehe Fig. 7 - gleichzeitig dient die Vorwärtsbe
wegung von Kolben- und Stangeneinheit 115 dazu, diametral
sich gegenüberliegende Öffnungen im innen gelegenen Ende
der ihre Blindbohrung 124 begrenzenden Öffnungen mit der
Öffnung 109 zu verbinden, während das offene Ende der
Bohrung 124, die axial gegen den Ventilsitz 120 verschoben
ist, dann in Verbindung mit der Kammer in der hierum ge
legenen Gegenbohrung sowie die Öffnung 108 gesetzt wird.
Das Ergebnis ist eine Einwärtsströmung zur Gegenbohrung 111 der
in der Leitung 136 verbliebenen Luft und ein Abblasen dieser
Restluft und dies in die Gegenbohrung 111 vermittels der
Gegenbohrung 124 und der Öffnung 109 (Fig. 7).
Fig. 8 macht den ausgelösten Zustand der Ventilanordnung
zu diesem Zeitpunkt deutlich und zeigt, daß aufgrund dieser
Bewegung noch innerhalb der Blindbohrung des Stopfens 114
Signalluft aus der Quelle 130 unter Druck anliegt. Gleich
zeitig hat das Ausgangssignal zum Relaisventil 138 aufge
hört und ermöglicht ein schnelles Abschalten des Relais
ventils und des Starters, während weitere Fluidströmung
zur Öffnung 110 praktisch aufgehört hat, was zu einem
Abfall des Gasdrucks in der Blindbohrung des Stopfens 114
und der Kammer der Gegenbohrung 113 führt. Als Folge dieses
Druckabfalls werden der Kolben und die Stangeneinheit 115,
unter dem Einfluß der Feder 128 zurück gegen das frei schwim
mende Ventil 120 gedrückt und bewegt dieses Ventil hiermit
bis es zusammen mit diesem Ventilsitz sich wieder in die
in Fig. 5 gezeigten Lagen zurücksetzt. Da aufgrund des
Abschaltens des Starters sowie der Drehung der Welle 55,
Stange 70 und Quellenkopf 71 völlig in ihre Ausgangslage
zurückgestellt sind spannt, während dieses letzte eintritt,
die Vorspannung der Feder 88 erneut das außen liegende Ende
ihres Arms 82 über das vorstehende Ende des Kolbens 115
in Blockierbeziehung hierzu vor. Der selbsttätige Rückstell
vorgang, der so eintritt, ermöglicht ein völliges Abschalten
des Starters ohne wesentliche Beschädigung hieran und ver
hindert jede Möglichkeit, daß gasförmiges Signalfluid an
den Einlaß des Starters gelassen wird. Somit sind Auslegung
und Funktion der Auslöseventilanordnung völlig selbsttätig
und sorgt für dessen selbsttätige Rückstellung nach einem
Abschalten. Wirtschaftlichkeit wie Sicherheit und funktionel
le Vorteile der Einrichtungen und des Aufbaus dieser Kon
struktion sollten klar sein.
Von beachtlicher Wichtigkeit, um die Funktion der Luftventil
anordnung sowie die beschriebenen Ergebnisse zu erreichen
sind die physikalische Ausführungsform von deren Grundbau
teilen in einfachster Konstruktion in dem Wandaufbau des
Gehäuseabschnitts 56. Dies ist nicht nur im wesentlichen
als voller Schutz für die in Frage kommenden Bauteile zu
sehen, es vereinfacht vielmehr auch und macht das System
äusserst wirksam, welches vorgesehen ist, um die Ventilan
ordnung in der günstigsten Weise zum Auslösen oder Kippen zu
bringen. Die verschiedenen Merkmale der Erfindung sowie
deren Wichtigkeit sowie die Folgen ihrer Verwendung wurden
ausführlich und genau in der vorliegenden Offenbarung be
schrieben. Die Vorteile sind jedem Fachmann klar. Zusätz
liche Ausführungen müssen jedoch mit Bezug auf die Art der
abschnittsweisen Unterteilung des Gehäuses des Starters nach
der Erfindung und den äusserst vorteilhaften nützlichen
Merkmalen und Einsparungen, wenn diese benutzt wird, gemacht
werden. Besonderes Gewicht soll auf die Tatsache gelegt wer
den, daß im wesentlichen die Gesamtheit der Starterkonstruk
tion gleichzeitig zusammengebaut werden kann, indem ledig
lich vier lange Bolzen 58 zur Anwendung kommen. Man muß sich
vor Augen halten, in welchem Grad Zeiteinsparungen und Ein
sparungen in der Montage und Demontage auftreten und wie die
Wartungskosten gesenkt werden. Neuartige Anordnungen einer
Düseneinheit an einen Stirnkappenabschnitt des Startergehäu
ses und die resultierende kompakte und äusserst wirksame
Konstruktion einer Lufteinlaß- und Lieferkammer der hier be
schriebenen Art sind von besonderer Bedeutung. Dies erfor
dert eine im wesentlichen direkte Leitungsbeaufschlagung
des Fluids, um die Drehung des Rotors 35 in einer Weise her
beizuführen, daß die Strömungsbahn in und durch die Schaufeln
nicht nur direkt ist, daß vielmehr die Verluste minimiert
werden, zumindest insoweit es um Energie geht. Dies
zusammen mit der Tatsache, daß die Düseneinheit ein wesent
liches Merkmal in einem geformten und angeordneten Mantel hat,
daß Nutzen und Funktion gleichzeitig gedient wird, durch
Leichtigkeit beim schnellen Zusammenbau und beim Auseinander
bauen und bei der Auswechslung einer Düseneinheit nach kurzem
Hinweis, ohne daß nachteilige Wirkungen in Kauf genommen wer
den müssten. In dieser Hinsicht sind die Effekte äusserst
vielfaltig und ermöglichen eine große Vielfalt von Anwendun
gen der erfindungsgemäßen Ausführungsformen, die bisher nicht
in Betracht gezogen wurden. Besonders wichtig ist, daß durch
die Maßnahme nach der Erfindung eine relativ kleine Starter
einheit für sehr erhebliche Leistungen und Funktionen möglich
wird, was weiteste industrielle Einsatzmöglichkeiten und damit
Akzeptanz mit sich bringt, deren Reichweite bei weitem vor
herige Vorstellungen oder tatsächliche Bedingungen über
schreitet, die im Stand der Technik in dieser Hinsicht vor
handen waren. Wichtig ist auch die Leichtigkeit, mit der
die Düseneinheit in der Anordnung einer Auskleidung und
einer Abschirmung für die Schaufeln des zugeordneten Rotors
bietet; dessen Konstruktion vereinfacht und besonders günstig
ist, um eine enge Regelung der Sicherheitsanforderungen bei
allen Herstellern der Ausführungsform der Erfindung mit sich
zu bringen. Dies, abgesehen von den offensichtlichen Vor
teilen des verbesserten Auslösesystems nach der Erfindung
eliminiert im wesentlichen die üblichen Bedenken hinsicht
lich dessen, was bei Falschfunktion eines Bauteils eintre
ten kann, wie sie erfindungsgemäß in Betracht gezogen ist.
Bezug genommen wird auf die Modifikation der Ausführungsfor
men der Fig. 1-12 in den Fig. 13-15 der Zeichnungen. Die
Änderungen bei dieser Ausführungsform beziehen sich auf
Format und Konstruktion der Gehäuseendkappe 11′ sowie der
Düseneinheit 22. Der dort gezeigte Starter ist im Detail
ähnlich denen der Fig. 1-12; weitere Beschreibungen der
gleichen Teile (gleiche Bezugszeichen) ist daher nicht not
wendig.
Betrachten wir die auseinandergezogene Darstellung der
Fig. 14, so unterscheidet sich deren Stirnkappe 11′ von
der Stirnkappe 11 in dem Ausmaß, daß dort die Konstruktion
fehlt, die dem der Erhebung 15 entspricht sowie die Verkürzung
der axialen Erstreckung der Wandkonstruktion 13, welche ihre
Basis 12′ begrenzt und nach außen an und senkrecht zu ihrer
Innenfläche vorsteht. Die besonders verbesserte Version der
Düseneinheit in den Fig. 13 und 14 verfügt über einen
Düsenring 24′ mit einer Umfangsbegrenzungswandungsaus
bildung 22′, von der ein Stirnteil von deren axialer Er
streckung nicht nur dazu dient, eine Ummantelung zu bilden,
die an und um den äusseren Umfang ihrer in Umfangsrichtung
sich erstreckenden Düsenausbildungen, jedoch über ihre
gesamte Erstreckung befestigt ist, die über eine wesentlich
grössere radiale Dicke als die des Elements 22 verfügt und
auch dazu dient, einen zusätzlichen Gehäuseabschnitt 9 zu
schaffen, der zwischen die Abschnitte 11′ und 26 in dem
Aufbau des Gehäuses eingefügt ist. Darüberhinaus ist die
Wandkonstruktion 22′ mit vier in Längsrichtung verlaufenden
Bohrungen versehen, die so positoniert sind, daß sie bezüg
lich der entsprechenden Bohrungen ausgerichtet sind, die
in den Gehäuseabschnitten 11, 26 und 56 vorhanden sind und
gemeinsam hier zwischen zwei Bolzen 58′ aufnehmen, die den
Bolzen 58 nach der erstbeschriebenen Ausführungsform ent
sprechen und dazu dienen, auf einmal sämtliche dieser Ge
häuseabschnitte aneinander zu binden. Zusätzlich hat die
Wandkonstruktion 22′ auch eine Verlängerung über den Düsen
ring hinaus und umfasst den Rotor 35 des Abschnitts 26 in
der Anwendung von und auf den Rotor 35, der im vorliegenden
Fall auch sowohl eine Ummantelung wie eine sehr starke Aus
kleidung für die Schaufeln des kappenförmig abgedeckten
Rotors schafft. Beim Zusammenbau des Gehäuseabschnitts 9
und der Düseneinheit der Ausführungsform 24′ mit dem Gehäuse
abschnitt 11′ ist so hierzwischen eine anströmseitige Einlaß
kammer definiert, die hinsichtlich ihrer Größe und kompakten
Konfiguration äusserst wirksam ist und so ausgebildet ist,
wie mit Bezug auf die Stirnkappe 11 der Fig. 1-12 beschrie
ben, sich jedoch von der Stirnkappe 11 dadurch unterscheidet,
daß sie innen vollständig ohne Auskleidung versehen ist
(uncluttered). Vorteile lassen sich dadurch erreichen, daß die
Erhebung 15 fehlt und jeder geringe Energieverlust, der
aufgrund ihres Vorhandenseins auftritt, in Fortfall kommt.
Darüberhinaus it die sehr flache, nicht verkleidete Kammer
102, die in der Stirnkappendüsenanordnung nach dieser be
vorzugten Ausführungsform erzeugt ist, noch sicherer, wenn
man einen glatten und gleichförmigen Strom aus der Kammer
102 in die abströmseitige Kammer 21 der den Rotor 35 er
reichen will, strömen lässt. Die Maßnahme nach der Erfindung
ist äusserst einfach und wie bei den erstgenannten Ausführungs
formen ergibt sich ein sehr schneller und wirksamer Zusammen
bau der Starterteile und ein sauberer und wirksamer Betrieb
der entstehenden Konstruktion mit großer Sicherheit und
Zufriedenstellung in der Benutzung.
Aus der oben stehenden Beschreibung ergibt sich, daß so eine
Vorrichtung der beschriebenen Art geschaffen wird, welche
besondere, oben aufgelistete vorteilhafte Merkmale hat und
die natürlich hinsichtlich ihrer Form, ihrer Abmessung,
ihrer Detailkonstruktion und der Anordnung von Teilen im
Rahmen der Erfindung ohne weiteres abgeändert werden kann.
Die Erfindung ist also nicht auf die dargestellten und be
schriebenen Ausführungsformen beschränkt. Änderungen und
Abänderungen liegen im Rahmen der Erfindung.
Claims (17)
1. Vorrichtung, insbesondere zur Verwendung bei einem
Druckluftstarter und ähnlichen turbinenangetriebenen
Einrichtungen mit einem Gehäuse mit einer Vielzahl von Schalen
(Mänteln), die in stirnseitig aneinanderliegende Reihen
anordnung vorgesehen sind und eine erste solche Schale
umfassen, welche tassenartig ausgebildet ist und eine
Kappe an einem Ende des Gehäuses bildet, wobei eine
zweite solcher Schalen aus einem röhrenförmigen äußeren
Wandteil besteht und in Verbindung hiermit und hierin
positioniert unter Radialabstand zu ihrer Innenwandung
Einrichtungen umfaßt, die eine in Axialrichtung er
streckende Welle abstützen und Lagereinrichtungen um
diese Welle, die für deren freie Drehung hierin und
relativ hierzu sorgen und daß eine dritte solche Schale
vorgesehen ist, die über eine im wesentlichen röhren
förmige Konfiguration verfügt und eine axiale Verlängerung
dieses zweiten Mantels bildet, einem Turbinenrotor, der
in Antriebsverbindung mit der Welle steht, wobei der
Rotor benachbart diesem Ende dieses zweiten Mantels an
geordnet ist, der in der Montage hiervon der tassen
förmigen Schale am weitesten benachbart ist, Einrich
tungen mit einer Reihe von Düsen, die an und quer zur
mündungsförmigen Öffnung dieses schalenförmigen Mantels
angeordnet sind und hiermit eine flache Einlaßkammer
bilden, um hierin eine Strömung gasförmigen Fluids unter
Druck aufzunehmen und deren geregelte Abströmung ver
mittels Düsen zum Antrieb des Motors ermöglichen, wobei
diese Düsen benachbart und in direkter Ausrichtung zu
den Turbinenschaufeln an dem Außenumfang dieses Rotors
positioniert sind, um ein direktes stoßartiges Auftreffen
der durchgehenden Druckfluidströmung auf diese Schaufeln zu
ermöglichen, derart, daß dieser Rotor angetrieben wird
und Einrichtungen eine Kammer in diesem Gehäuse in
Strömungsrichtung hinter dem Rotor bilden, der ver
brauchtes Gas aus dem Rotor zugeführt wird, um aus dem
Gehäuse vermittels einer Abgasöffnung in einem Wandteil
hiervon zu strömen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß diese Einrichtungen eine Reihe von Düsen, eingesetzt
in die mündungsartige Öffnung dieser tassenartigen Mantel
schale,aufweisen, die lösbar hieran befestigt sind und
hiermit eine Anordnung bilden, die in kappenartiger Be
ziehung zu diesem Ende dieses zweiten Mantels stehen,
der dieser tassenartigen Mantelschale am weitesten be
nachbart ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß diese eine Reihe von Düsen umfassenden Einrichtungen
eine gesonderte Einheit dieser Vorrichtung ist, deren
Außenumfangsteil eine zylindrische röhrenartige axial
sich erstreckende Wand oder ein solches Wandungsteil
ist, der oder das als eine weitere solche Schale dient,
die zwischen dieser mündungsartigen Ausbildung des
schalenartigen Mantels und dem Ende des zweiten Mantels
zwischengesetzt ist und in Teleskopbeziehung hierzu
steht, wobei zu diesem zweiten Mantel dieser Rotor
positioniert ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die axiale Erstreckung dieses Wandelements größer
als die axiale Erstreckung des Rests dieser Einrichtung
und einer Reihe von Düsen ist und ein Teil ihrer axialen
Erstreckung unmittelbar um diesen äußeren Umfang dieses
Rotors angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß diese Einrichtungen mit einer Reihe von Düsen in
die mündungsartige Ausbildung dieser tassenartigen
Mantelschale eingesetzt und lösbar hiermit verbunden ist,
um hiermit eine Anordnung zu bilden, die in kappenartiger
Beziehung zu diesem Ende des zweiten Mantels steht, be
nachbart zu dem dieser Rotor positioniert ist und wobei
der Außenumfangsteil dieser Einrichtung eine Reihe von
Düsen umfaßt und durch ein zylindrisches relativ dünnwandiges
röhrenförmiges Element gebildet ist, dessen axiale Er
streckung größer als die des Restes dieser Einrichtung
mit einer Reihe von Düsen ist und wobei ein Teil ihrer
axialen Erstreckung die Innenfläche des Wandungsteils
dieses Gehäuses unmittelbar um den äußeren Umfang dieses
Rotors in umfangsbegrenzender Schutzbeziehung auskleidet.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß diese tassenartige Stirnkappe Mittel umfaßt, die
eine Einlaßöffnung zu dieser Kammer, die sie mit den
Mitteln, die eine Reihe von Düsen aufweisen, bildet
und daß diese Einlaßöffnung einen Querschnitt gleich oder
größer der mittleren Tiefe dieser relativ flachen Einlaß
kammer hat.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß diese Abgasöffnung dieser abströmseitigen Kammer über
eine Querschnittsfläche verfügt, deren größere Abmessung
wesentlich,verglichen mit der der mittleren Axialer
streckung dieser abströmseitigen Kammer, ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß diese eine Seitenwandung dieser abströmseitigen Kammer
durch den Turbinenrotor gebildet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß diese Abgasöffnung eine Querschnittsfläche hat,
deren größere Abmessung gleich etwa der halben oder
mehr als die halbe mittlere Axialerstreckung dieser
abströmseitigen Kammer ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Radialteil der axialen Erstreckung dieser
flachen Einlaßkammer von axialer Erstreckung ist
und daß ein Einlaß in deren Fläche zum Liefern von
gasförmigem Fluid unter Druck an diese Einlaßkammer
vorgesehen ist, wobei die größere Abmessung der hier
hineinführenden Öffnung hierdurch gebildet wird und
wesentlich im Vergleich mit der axialen Tiefe der
Kammer ist, wodurch ein wesentlicher Staudruck auf das
Fluid in dieser Kammer erzeugt wird und ein im wesent
lichen gleichförmiges Strömungsniveau hiervon durch die
Düsen aufrechterhalten wird und der Energiegehalt
maximal zum Antrieb des Rotors ausnutzbar wird und
damit relativ kühle Luft aus dem Gehäuse über diese
Kammer während des Verfahrens austritt, um dazu zu dienen,
die Temperatur von kritischen Teilen dieser Vorrichtung
und damit zusammenhängenden Teilen zu ermäßigen und
auf dem ermäßigten Niveau zu halten.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Auslaßöffnung über eine Querschnittsfläche
verfügt, deren größere Abmessung wesentlich verglichen
mit der der mittleren axialen Erstreckung dieser ab
strömseitigen Kammer ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein solcher zusätz
licher Mantel teleskopartig in stirnseitig anstoßender
Beziehung zum zweiten Mantel angebracht ist, um eine
axiale Verlängerung von dem dem Rotor abgelegenen Ende
zu bilden, wobei in diesem dritten Mantel ein Transmissions
system untergebracht ist, von dem ein Wellenteil mit der
Rotorantriebswelle vermittels einer Geschwindigkeits
untersetzereinheit gekoppelt ist, um den Ausgang des
Rotors in erregtem Zustand und, wenn er erregt ist,
zu richten, um die beabsichtigte Benützung der Vor
richtung zu gewährleisten und wobei diese Mantelausbil
dungen gleichzeitig in ihrer stirnseitig aneinander
anliegenden Lage einfach dadurch befestigt werden,
daß die Körper langer Bolzen durch jede von einer Reihe
koaxial ausgerichteter hierin vorgesehener Bohrungen
gesteckt werden, um ein gleichzeitiges Verklemmen
der Mantelausbildungen zusammen zu erreichen und gleich
zeitig für eine geforderte Positionierung und gegensei
tige Beziehung von Teilen hiervon zu sorgen, wodurch
auch deren Auseinanderbau für Austausch- und Wartungs
zwecke erleichtert wird.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß dieser dritte Mantel durch eine im wesentlichen
röhrenförmige Wandkonstruktion gebildet ist und Mittel
umfaßt, die an der röhrenförmigen Wandkonstruktion
angebracht sind, um die Drehgeschwindigkeit des Rotors
zu erfassen, wie er sich durch die Drehgeschwindigkeit
dieses Wellenteils dieses Transmissionssystems dar
stellt, daß ein System zum Liefern dieses Fluids unter
Druck an diese Einlaßkammer vorgesehen ist, wobei dieses
Liefersystem funktionell in Beziehung mit den Einrich
tungen steht, die an dieser röhrenförmigen Wandkonstruktion
vorgesehen sind und daß diese Erfassungs- oder Meß
einrichtungen wirksam werden, um zu signalisiern, daß
dieses Liefersystem beim Erfassen der Drehgeschwindigkeit
des Rotors, wenn dieser eine vorbestimmte Grenze über
schreitet, die Wirkungsweise der Vorrichtung abschaltet
und die potentiellen Konsequenzen einer Übergeschwindig
keit des Rotors deutlich macht.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß diese dritte Mantelausbildung durch eine im wesent
lichen röhrenförmige Wandkonstruktion mit einer axial
gerichteten durchgehenden Bohrung in einem in Längs
richtung sich erstreckenden Teil gebildet ist,
daß ein Auslöseventil in dieser durchgehenden Bohrung
positioniert ist, wobei dieses Auslöseventil wirksam
mit einer Anordnung in Beziehung gesetzt ist, die diese
Fluiddruckströmung an die Einlaßkammer liefert und
normalerweise im Ruhezustand sich befindet und daß Ein
richtungen wirksam mit diesem Wellenteil des Trans
missionssystems in Beziehung gesetzt sind und wirksam
dem Auslöseventil zugeordnet sind, um dessen Arbeits
weise zu dem Zeitpunkt auszulösen, daß die Drehge
schwindigkeit des Rotors eine vorbeschriebene Grenze
überschreitet, wobei dieses Auslöseventil Einrichtungen
zugeordnet ist, um die Übergeschwindigkeit des Rotors
an dieses System zu signalisieren, um diese Fluiddruck
strömung an die Einlaßkammer zu legen, derart, daß die
Lieferung der Druckströmung des Fluids an diesen Rotor
automatisch abgeschaltet wird.
15. Düseneinheit zur Verwendung bei einem Turbinenrotor
mit einem mittleren Gehäuseteil, dessen äußeres Umfangs
ende im Profil im wesentlichen kreisförmig ist,
Einrichtungen mit einer Reihe von unter Abstand angeord
neten eng benachbarten Düsenausbildungen, die mit dem
äußeren Umfang dieses mittleren Gehäuseteils verbunden
und radial hiervon nach außen stehen und wobei eine
zylindrische röhrenförmige Wandkonstruktion vorgesehen
ist, deren axiale Länge im wesentlichen größer als die
axiale Erstreckung der Düsenausbildungen ist, welche
durch Schrumpfsitz oder sonst befestigt sind an und
in Schutzmantelbeziehung hierzu stehen und axial und
nach außen von diesen Düsenausbildungen und diesem
mittleren Gehäuseteil vorragen, wobei sie an letzterem
gelagert sind, derart, daß sie bei Beaufschlagung der
Düseneinheit als Auskleidung und Mantel dienen und
den Außenumfang des Rotors begrenzen, bezüglich dessen
die Düseneinheit ausgerichtet sein kann, um ihrer beab
sichtigen Funktion zu dienen.
16. Düseneinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß diese röhrenförmige Wandkonstruktion von einem
zylindrischen dünnwandigen röhrenförmigen Element
gebildet ist.
17. Düseneinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß diese zylindrische röhrenförmige Wandkonstruktion derart
gestaltet ist, um einen sich klar unterscheidenden
lösbaren Axialabschnitt eines Startergehäuses mit
einer im wesentlichen radialen Dicke zu schaffen.
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Legal Events
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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Ipc: F01D 25/24 |
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8130 | Withdrawal |