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Einrichtung zur Umstellung der Drehrichtung einer Rückdruckbrennkraftturbine
Es ist bei Brennkraftturbinen bereits bekannt, Rückdruckerzeuger auf einer drehbaren
Welle anzuordnen. Diese bekannten Anordnungen haben jedoch den Nachteil, daß der
Drehsinn stets der gleiche ist, die Turbinen somit nicht für Vor- und Rückwärtslauf
Verwendung finden können.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Schwenken
des Rückdruckerzeugers einer Rückdruckbrennkraftturbine und besteht darin, daß der
Rückdruckerzeuger um eine zur Achse seiner Brennkammer senkrecht verlaufende Achse
schwenkbar gelagert ist. Der Rückdruckerzeuger wird mittels einer durch Druckmittel
bewegbaren Steuerung geschwenkt, welches Druckmittel je nach der erforderlichen
Schwenkrichtung des Rückdruckerzeugers auf die eine oder die andere Seite eines
Schwenkkolbens einRZrkt. Die Schwenkung des genannten Schwenkkolbens wird durch
Zahnräder auf den Rückdruckerzeuger übertragen. Zur Steuerung des Druckmittels nach
der einen oder anderen Seite des Schwenkkolbens dient ein Doppeldreiweghahn, dessen
Küken derart miteinander gekuppelt sind, daß beim öffnen des einen Hahnes der eine
auf Ablauf und umgekehrt eingestellt werden kann.
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Die Zeichnung zeigt den Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel,
bei welchem zwei Rückdruckerzeuger auf ein und derselben Welle angeordnet sind,
und es ist Abb. i eine Seitenansicht und Abb.2 ein Grundriß desselben, Abb. 1a ein
Schnitt nach der Linie ia-ia in der Abb. i, Abb. 2a ein Schnitt nach der Linie 2a-2a
in der Abb.2. Abb.3 der Zahnradantrieb in größerem Maßstab; Abb. 4 und 5 sind Schnitte
nach den Linien 4-4 und 5-5 in der Abb. 3; Abb.6 ist ein Schnitt nach der Linie
6-6 in der Abb.5. Abb.7 eine Vorderansicht der Schaltvorrichtung, Abb.8 ein Schnitt
nach der Linie 8-8 in der Abb. 7, Abb.9 ein Schnitt nach der Linie 9-9 in der Abb.3;
Abb. i o, i i sind ein Schnitt nach der Linie i o- i o in der Abb. 8 bei verschiedenen
Kükenlagen; Abb.12, 13, 14, 15, 16 sind ein Schnitt nach der Linie 12-12 in der
Abb.8 bei verschiedenen Kükenlagen und Abb. 17, 18, 19, 2o ein Schnitt nach der
Linie 17-17 in der Abb.8 bei verschiedenen Kükenlagen.
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Die Turbinenwelle 25 ist in den Lagern 26, 27 gelagert, welche auf
den Lagerböcken 28, 29 sitzen. Die Läuferscheibe 3o, auf welcher die Rückdruckerzeuger
3.1 einander diametral gegenüber senkrecht zur Ebene der Scheibe 30 verschwenkbar
sind, ist fest auf der Turbinenwelle 25 angeordnet. Zum Verschwenken sind die Rückdruckerzeuger
an dem der Brennkammermündung gegenüberliegenden Ende zu einem senkrecht zur Achse
der Brennkammer 32 verlaufenden zylindrischen Teil, 33 ausgebildet, welcher einerends
in einem auf der Läuferscheibe 3o befestigten-
Lager 34, andernends
durch Stutzen 35 und dazwischen durch das Führungslager 36 an der Läuferscheibe
3o drehbar' gelagert ist. Der Stutzen 35 sitzt auf einer mit der Turbinenwelle 25
sich drehenden, dieser aufgeschobenen Hülse 37, welche mit Längsbohrungen 38, 39,
40, 41 versehen ist. Von diesen Bohrungen dienen die Bohrungen 4o und 41 zur Leitung
von Druckmitteln, mittels welchen die zum Schwenken der Rückdruckerzeuger dienenden
Vorrichtungen bewegt werden. Die Längsbohrung 38 dient zur Führung des Zündkabels
123, welches einem Schleifring 123' (Abb.2a) angeschlossen ist. Die Längsbohrung
39 ist für die Zuführung von Brennstoff vorgesehen und steht mit der Brennstoffleitung
39' in Verbindung. Die übrigen, in Abb. ia ersichtlichen Bohrungen dienen zu anderen
Zwecken, z. B. zur Zuführung von Schmieröl, und kommen weiterhin nicht in Betracht.
Die Längsbohrungen 40, 41 stehen mit den Leitungen 42, 43 im Anschlußgehäuse 44
in Verbindung, welche mittels der Anschlußstutzen 65, 66 einem Doppeldreiweghahn
67 angeschlossen sind. In diesem Hahn befinden sich die Küken 68, 69. Diese werden
mittels Federn 70, 70' (Abb. 8), welche einerends den Küken, andernends den Hahndeckeln
71, 71' anliegen, gegeneinandergedrückt. -Das Küken 69 trägt an seinem Schaft 72
ein Handrad 73 mit einem Zeiger 74. Auf dem Deckel 71' ist eine mit Marken 75, 76,
77, 78,versehene Teilscheibe 79 befestigt. Das Küken 68 ist mit einem Nocken 8o
versehen, der in eine Aussparung 81 des Kükens 69 eingreift, das einen Gegennocken
82 trägt, so daß das Küken 69 das Küken 68 mit sich drehen kann. Um nebst den in
den Abb. i o, 13 bzw. 11, 15 ersichtlichen Hauptstellungen der Küken 68, 69 Zwischenstellungen
nach den Abb. i 2, 14 und 16 zu erreichen, sind die Küken verschwenkbar zueinander
gekuppelt. Das Küken 69 ist mit einem Durchgang 83 und einem Kanal 84 versehen und
das Gehäuse 67 mit einer Aussparung 85, so daß bei entsprechender Kükenstellung
(Abb.14) ein Nachfließen des durch den betreffenden Hahnteil fließenden Druckmittels
durch den Kanal 84 und die Aussparung 85 sowie durch den Durchgang 83 stattfinden
kann. Die beiden Zulaufstutzen 86, 87 sind den Zuleitungen 88, 89 angeschlossen,
welche von einem in der Zeichnung nicht dargestellten Druckerzeuger hergeführt sind.
9o und 9i sind die beiden Ablaufstutzen, von welchen aus das zurückfließende Druckmittel
durch die Leitungen 92, 93 (Abb. i) nach einem Sammler abfließen kann.
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_ Die." Teile 33 tragen fest auf ihnen.angeordnete Kegelräder 94,
welche mit einem. gemeinsamen Zahnkranz 95 in Eingriff stehen, so daß beide Rückdruckerzeuger
gleichzeitig aber entgegengesetzt zueinander verschwenkt werden können. Der Kegelzahnkranz
95 ist mittels einer Kugellagerung 96 (Abb. 3) auf der auf der Hülse 37 befestigten
Ringscheibe 97 drehbar gelagert und trägt einen Stirnkranz 98, welcher mit einem
Stirnrad ,99 kämmt. Dieses Stirnrad sitzt fest auf der Welle ioo, welche in dem
auf der Ringscheibe 97 angeordneten Gehäuse ioi gelagert ist. In diesem Gehäuse
sitzt auf der Welle i oo ein Schwenkkolben i o2 fest (4bb. 4), der zwischen zwei
Dichtungskolben 103, 103' angeordnet ist (Abb. 5). Dieser Kolben ist mit radialen
Dichtungen 104 versehen sowie mit Anschlägen io5, 105', die in den Endlagen des
Schwenkkolbens an im Gehäuse ioi angeordneten Nocken, io6 und io6' anzuliegen bestimmt
sind. Die Schwenkbewegung des Schwenkkolbens entspricht der Schwenkbewegung der
Rückdruckerzeuger und ist so groß bemessen, daß die Rückdruckerzeuger um 18o° geschwenkt
werden können. Zwischen den beiden Nocken 1o6 und io6' ist eine auf einer Auflage
107 ,aufliegende Dichtung i o8 vorgesehen, um den Durchgang des Druckmittels, vorteilhäfterweise
unter Druck stehendes Öl, unter der Kolbennabe iog hindurch zu verhindern. Die Dichtung
io8 ist in der Kolbennabe iog mittels einer Blattfeder iio angepreßt, deren- Spannung
mittels einer Stellschraube i i i geregelt werden kann, welche durch die an das
Gehäuse i o i von unten her befestigte, den die Dichtung 107 und die Feder
i io aufnehmenden Schlitz i i2 überbrükkende Platte ii3 hindurchgeschraubt ist.
In dem Gehäuse ioi sind unterhalb der Bohrung ioi' zwei zueinander parallele Zylinderbohrungen
114, i i 4', w_ elche mit der Bohrung r o i' durch Kanäle i 15, 115' in Verbindung
stehen. Diese Kanäle werden durch Kolben 116, 116' geöffnet und geschlossen, deren
Achsen i 17, -117' andernends je in ein in die Bohrungen i i 4, 114'
eingeschraubte Federngehäuse i i 8 ragen, in welchen je ein Federteller.i i 9 auf
den -Stangen festsitzt, der zur Aufnahme des einen. Endes der Feder i--,o als Auflage
dient, deren anderes Ende dem Dekkel 121 des Federngehäuses i 18 aufliegt, so daß
die Kolben i 16 stets das Bestreben haben, die Kanäle i 15, 115' abzuschließen.
Die beiden Federteller i 19 sind durch eine Verbindung i2z miteinander gekuppelt,
so daß die Kolben i 16, 116' parallel zueinander verschoben werden.
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Die Bohrungen 114 und i 14' sind mittels Leitungen 45 bzw. 46 mit
den Längsbohrungen 4o bzw. 4_1 verbunden. 123 sind die elektrischen Zündkabel zu
den Zündkerzen 124, die an den Mündungen der Rückdruckerzeuger 31 sitzen.
In
der Zeichnung ist eine gemäß Pfeil P in der Abb. i in rechtsläufigem Sinne umlaufende
Turbine dargestellt. Die Küken 68 und 69 des Doppeldreiweghahnes 67 befinden sich
in den in den Abb. 8, 1 o und 12 und der Schwenkkolben 102 in der in den Abb. 4.
und 9 dargestellten Lagen. Die Kolben i 16, 'i 16' sperren beide Zuleitungen 45
und 46 ab, so daß weder ein Druckmittel aus dem Gehäuse ioi austreten, noch in dasselbe
eintreten kann, während das vor den Kolben i 16 befindliche Druckmittel durch die
angeschlossenen Leitungen 42 und 43 abfließen konnte, wozu der Ablauf durch das
Küken 68 durch den Kükendurchgang 68' über Kanal go und der Ablauf durch das Küken
69 durch den Kanal 8.1 und die Aussparung 85 erfolgte. Die Nocken 8o und 82 der
Küken 68 und 69 befinden sich in der in Abb. 17 dargestellten Lage, und das Handrad
73 weist mit seinem Zeiger 74 auf die Marke 7 8 der Teilscheibe 9. Diese Marke ist
mit VS (Ventilsicherung' bezeichnet (Abb. 7!'.
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S011 die Turbine in linkslaufendem Drehsinn übergeführt werden, so
werden erst sämtliche übrigen, in der Zeichnung nicht näher dargestellten Zuführungen,
z. B. von Brennstoff und Brennluft, unterbrochen. Darauf wird das Handrad 3 in rechtsläufigem
Sinne um 60`' gedreht, so daß der Zeiger 74 auf die Marke 77 zeigt. Damit
wird das Küken 69 um 6o' gedreht, so daß es die in Abb. 13 ersichtliche Lage einnimmt,
während das Küken 68 in der in Abb. io dargestellten Lage verharrt. Es wird damit
der Zulauf des Druckmittels von der Leitung 43 nach dem Gehäuse i o i geöttnet.
Durch den Druck des Druckmittels, z. B. von unter Druck stehendem Öl auf den Kolben
i 16, werden beide Kolben i 16 und i16' unter Spannen der Feder i 2o so weit verschoben,
daß sie die Kanäle i 15 und I 15' freigeben. 'Durch das durch den Kanal 115
in
das Gehäuse ioi' unter den Schwenkkolben io2 eindringende Druckmittel wird der Schwenkkolben
102 in linksläufigem Sinne gedreht und das im übrigen Teil des Gehäuses toi befindliche
Druckmittel aus dem Gehäuse ausgestoßen.
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Durch das Drehen des Schwenkkolbens 102 wird mittels des mit ihm auf
derselben Welle ioo festsitzenden Stirnrades 99 der Stirnradkranz 98 und mit diesem
der Kegelzahnradkranz 95 in rechtsläufigem Sinne gedreht. Diese Drehbewegung wird
durch die Kegelräder 94 auf den zylindrischen Teil 33 übertragen und beide Rückdruckerzeuger
31 zugleich um i 8o" gedreht, so daß sich bei Wiedererzeugung von Verbrennungen
derTurbinenläufer in umgekehrtem Sinne dreht. Darauf werden die Dreiweghähne 68,
69 wieder geöffnet und das Handrad 73 um 60° in linksläufigem Sinne gedreht, so
daß der Zeiger 74 wiederum auf der Marke 78 steht. Das Küken 69 folgt dabei ohne
Mitdrehen des Kükens 68, so daß der Zulauf des Druckmittels durch die Leitung 43
wieder unterbrochen wird, während durch den Kanal 84 ein Rückfließen des Druckmittels
stattfindet, so daß unter Wirkung der Federn i2o die Kolben i 16 und i 16' in ihre
die Kanäle i 15, i 15' abschließende Lage zurückgeführt werden, wobei gleichzeitig
vor den Kolben i 16 und i 16' gebliebenes Druckmittel in die Leitungen 42 und 43
zurückgedrängt wird.
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Soll die Turbine wieder in rechtslaufendem Sinn übergeführt werden,
so wird nach Abstellen der übrigen Zuführungen das Handrad 73 um 24o' nach rechts
gedreht, bis der Zeiger 74 auf den Punkt 75 zeigt. Bei dieser Drehung legt sich
nach einer Teildrehung von I 2o° der Nocken 82 des Kükens 69 dem Nokken 8o des Kükens
68 an, so daß das Küken 68 um i 2o' gedreht wird. Dann gelangen die Küken 68, 69
in die in den Abb. i i und 1.4 ersichtlichen Lagen und die Nocken 8o und 82 in die
in der Abb. i 9 ersichtliche Lage. Der Kükendurchgang 68' ist nun so gestellt, daß
das Druckmittel aus der Leitung 42 unter Spannen der Federn i2o durch Druck auf
den Kolben i 16' die beiden Kolben i 16 und 116' so verschiebt, daß Druckmittel
unter den Schwenkkolben i o2 in das Gehäuse i o i' eintreten kann. anschließend
an die Drehbewegung des Kükens 69 nach rechts ist dieses Küken um 6o° in linksläufigem
Sinne in die in Abb. 15 dargestellte Lage zurückzuführen, so daß der Zeiger 74 auf
die Marke 76 zeigt und die Nocken 8o und 82 in die in Abb.2o ersichtliche Läge gelangen.
Um den Duchgang des Druckmittels durch das Küken 69 zu sperren, kann dasselbe aus
der in Abb. 15 ersichtlichen Lage durch Drehen des Handrades in rechtsläufigem Sinn
in die in Abb.16 ersichtliche Lage gebracht werden.
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Um eine Sicherung gegen Eintritt des Druckmittels in das Gehäuse i
o i aus einer der beiden Leitungen 42 bzw. 43 zu bewirken, können nach erfolgter
Schwenkung des Rückdruckerzeugers die beiden Küken 68 und 69 wieder in die erstbeschriebene
Lage nach Abb. i o und i 2 eingestellt werden, so daß das vor den Kolben i 16 und
i 16' befindliche Druckmittel ablaufen kann und die Kanäle 115 und 115' geschlossen
werden.