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Vorrichtung zur periodischen Einführung von staubförmigen Brennstoffen
in Brennkraftturbinen Werden bei einer Kolbenbrennkraftmaschine die einzelnen Phasen
eines Arbeitsspieles in Bruchteilen einer Kurbelwellenumdrehung ausgedrückt, so
ergibt sich, daß gleichartige Phasen unter sich auch bei verschiedenen Drehzahlen
gleich sind. Aus diesem Grunde muß die Brennstofförderung, ausgedrückt in Bruchteilen
einer Kurbelwellenumdrehung, gleichbleibend gehalten werden. Änderungen des wirksamen
Förderbeginnes und Förderendes des zur Einführung des Brennstoffes dienenden Förderorgans,
bezogen auf Kurbelwellenumdrehüngen, bleiben also nur bestimmt durch die in den
Verbrennungsraum einzuführende Brennstoffmenge.
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Gänzlich anders liegen die Verhältnisse bei Brennkraftturbinen. Wird
bei einer Brennkraftturbine mit einem Steuerwellenantrieb, dessen Drehzahl, wie
üblich, unabhängig von der Drehzahl der Turbine ist, die Turbinenleistung durch
Änderung der Spielzahl geregelt, so ergibt sich, daß trotz Veränderung der Spielzahl
oder, mit ihr gleichbedeutend, der Steuerwellendrehzahl die einzelnen Phasen eines
Arbeitsspieles, zweckmäßig unter Zwischenschaltung bestimmter Pausen, unabhängig
von der Drehzahl der Turbinen- oder Steuerwelle unverändert gehalten werden müssen,
weil ihr Zeitablauf wie der aller physikalisch - chemischen Vorgänge vorbestimmt
und unabänderlich ist. Werden die Phasen entsprechend den Verhältnissen bei Kolbenbrennkraftmaschinen
in Bruchteilen einer Steuerwellenumdrehung ausgedrückt; so sind sie also unter sich
bei den verschiedenen Steuerwellendrehzahlen keineswegs gleich. Hierdurch ist es
bedingt, daß die Brennstofförderung, wenn sie auch, absolut genommen, als stets
gleiche Phase erscheint, gemessen in Bruchteilen einer Steuerwellenumdrehung, verschieden
ausfällt; ihre Anfangs- und Endzeitpunkte müssen daher in bestimmter Weise in den-
verschiedenen Regulierungszuständen der Turbine verlegt werden.
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Wenn in dem vorhergehenden von Brennstofförderung gesprochen worden
ist, so sind bei Verwendung staubförmiger Brennstoffe zwei Vorrichtungen zur Durchführung
der Brennstofförderung zu unterscheiden. Die erste dieser Vorrichtungen besteht
in einem schleusenartigen Organ zur Abteilung bestimmter Kohlenstaubmengen aus dem
Kohlenstaubvorrat. Durchweg wird bereits in diesem Organ der abgeteilten Brennstoffmenge
eine bestimmte Luftmenge zugeteilt, welche die Förderung des Gemisches zur zweiten
Vorrichtung erleichtert. Diese zweite Vorrichtung ist unmittelbar an der Brennkraftturbine
bzw. an deren Verpuffungskammern angeordnet und besteht aus einem gesteuerten Einlaßventil,
in dem dem in der Schleuse gebildeten reichen Kohlenstaubluftgemisch meistens die
zur Bildung des zündfähigen Gemisches erforderliche Verdünnungsluftmenge zugesetzt
wird. Diesem gesteuerten Einlaßventil liegt die Einführung des zündfähigen Kohlenstaubluftgemisches
in vorbestimmten Zeitpunkten in der Verpuffungskammer ob.
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Wenn also die Anfangs- und Endzeitpunkte der Brennstofförderung in
bestimmter Weise
in den verschiedenen Regulierungszuständen der
Turbine verlegt werden müssen, so bezieht sich dieses Erfordernis zunächst nur auf
das jeder Verpuffungskammer unmittelbar zugeordnete, gesteuerte Einlaßventil für
das zündfähige Gemisch. In der Erkenntnis, daß die Verlegung der Steuerung dieses
und der übrigen Ventile einer Verpuffungskammer, insbesondere des Spülluft-, Düsen-
und Ausströmventils, in der vorbestimmten Weise innerhalb der verschiedenen Regulierungszustände
mechanisch außerordentlich schwierig und nur mittels sehr verwickelter, zu großen
Reglerrückdrücken und entsprechenden Reglerabmessungen führender Einrichtungen zu
verwirklichen ist, hat man schon verhältnismäßig frühzeitig die hydraulische Steuerung
der Ventile durchgeführt. Die Anpassung der Steuerung an die verschiedensten Regulierungszustände
erfolgte dabei durch einen umlaufenden Verteiler für das gespannte Mittel, wobei
der die Steuerimpulse erzeugende Steuerkörper Einrichtungen zur Veränderung der
Vor- oder Nacheilung seiner wirksamen Steuerpunkte gegen die die periodische Ventilbetätigung
erzeugende Bewegung aufweist.
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Vorliegende Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß bei hydraulischer
Betätigung des zur Abteilung bestimmter Kohlenstaubmengen dienenden, schleusenartigen
Organs die Möglichkeit besteht, die Anfangs- und Endzeitpunkte dieser Abteilung
der erforderlichen Kohlenstaubmengen entsprechend der zeitlichen Verlegung der Einführung
des Kohlenstaubluftgemisches in den Verbrennungsraum in derselben einfachen Weise
zu verändern, wie dies bereits für die Ventile der Verpuffungskammer erreicht worden
ist. Hierdurch ist es ausgeschlossen, daß die Bewegung der Kohlenstaubschleuse in
einem solchen Mißverhältnis zur Bewegung des bezüglich seiner Eröffnung und seines
Schlusses in Anpassung an einen neuen Regulierungszustand verlegten Einlaßventils
an der Verpuffungskammer steht, daß dieses schon öffnet bzw. schließt, wenn die
Schleuse noch nicht abgeteilt bzw. die Abteilung der benötigten Kohlenstaubmenge
noch nicht beendet hat. Würde man aber die Anpassung der Wirkungsweise der je Verpuffungskammer
vorgesehenen Kohlenstaubschleuse an die verschiedenen Regulierungszustände auf mechanischem
Wege vorzunehmen versuchen, so würde man sehr umständliche mechanische Einrichtungen
erhalten.
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Die vorliegende Erfindung betrifft nun Vorrichtungen zur periodischen
Einführung staubförmiger Brennstoffe in Verpuffungskammern, insbesondere für Brennkraftturbinen,
bei denen zur zeitweisen Absperrung der Zufuhr des Brennstoffes ein der Brennstoffzufuhr
dienendes Rohr an einem Widerlager anliegt, während zur zeitweisen Eröffnung der
Brennstoffzufuhr beide Teile voneinander entfernt werden. Die Erfindung besteht
darin, daß die Bewegung des verschiebbaren Vorrichtungsteiles durch einen Kraftkolben
bewirkt wird, der unter dem Einfluß eines gespannten Mittels steht.
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Eine störungsfreie Wirkungsweise derartiger Vorrichtungen hängt sehr
von dem Druck ab, mit dem das Brennstoffzufuhrrohr am Widerlager anliegt. Ist der
Anlagedruck zu groß, so arbeitet sich der Rand des Brennstoffzufuhrrohres nach kurzer
Zeit in das vorteilhaft elastisch ausgebildete Widerlager ein, so daß Aufrauhungen
der Widerlagerfläche entstehen, welche zu Kohlenstaubansammlungen Veranlassung geben.
Beim nächsten Hub der Vorrichtung preßt sich das Zuführungsrohr auf die Kohlenstaubansammlungen
auf, so daß zusammengeballte, zusammenbackende Kohlenstaubklumpen entstehen, die
auch durch die später zur Einwirkung gelangenden Verdünnungsluftmengen nicht mehr
aufgeteilt werden und unzerteilt in den Verbrennungsraum gelangen, wo sie das die
vollkommene Verbrennung ausschließende Nachbrennen hervorrufen. Ist andererseits
der Anlagedruck zu gering, so ist der zur Abteilung der benötigten Kohlenstaubmenge
vorgesehene Schleusenraum nicht genügend dicht gegen den Kohlenstaubvorratsraum
abgeschlossen, so daß es zu Störungen in der genauen Bemessung der abgeteilten Kohlenstaubmengen
kommt.
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In weiterer Durchführung des Erfindungsgedankens ist daher zwischen
Kraftkolben und bewegtem Vorrichtungsteil eine Einrichtung zur Verlegung eines oder
mehrerer Kraftangriffspunkte vorgesehen, so daß der Schließdruck zwischen verschiebbarem
und festem Vorrichtungsteil eingestellt werden kann. Vorteilhaft stehen dabei zwei
der der Steuerbewegung unterworfenen Teile der Vorrichtung über ein verstellbares
und feststellbares, das Kupplungsorgan der beiden Teile aufnehmendes, in einem der
Teile gelagertes Gleitstück in Verbindung. Durch Verstellung und Feststellung dieses
Gleitstückes wird der Kraftangriffspunkt geändert und hierdurch der Schließdruck
eingestellt.
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Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführung des Erfindungsgedankens.
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Abb. z gibt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete
Vorrichtung zur periodischen Einführung von staubförmigen Brennstoffen in Verpuffungskammern,
vorzugsweise von Brennkraftturbinen, wieder, während Abb. :2 einen waagerechten
Schnitt durch
das Gleitstück der Abb. i gemäß Linie II-II derselben
darstellt.
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In Abb. i bezeichnet i das Brennstoffzufuhrrohr, das in bereits vorgeschlagener
Weise an einem Widerlager 2 bzw. an einem besonderen elastischen Teil 3 desselben
zum Abschluß der Brennstoffzufuhr zum Abteilungsraum 4. anliegt bzw. von ihm entfernt
wird, wenn die Brennstoffzufuhr zum Abteilungsraum 4. bewirkt werden soll. Der Abteilungsraum
4 ist gegen die Leitung 5, die zum an der Verpuffungskammer angeordneten, gesteuerten
Einlaßventil führt, durch eine federnde Ringplatte 6 abgeschlossen. Sobald durch
Entfernung des Brennstoffzufuhrrohres i vom Widerlagerteil 3 und durch Wiederanlage
an demselben die während eines Arbeitstaktes der Verpuffungskammer zuzuführende
Kohlenstaubmenge abgeteilt worden ist, eröffnet sich ein nicht gezeichnetes Druckluftventil,
so daß unter Wirkung der über die Löcher 7 in den Abteilungsrauen 4. gelangenden
Druckluft die dort befindliche, vorn Kohlenstaubvorrat im Brennstoffzufuhrrohr i
abgeteilte Kohlenstaubmenge wirbelnd erfaßt und unter Eröffnung der Ringplatte 6
als reiches Kohlenstaubluftgemisch in die Rohrleitung 5 getragen wird. Erfindungsgemäß
wird nun das Kohlenstaubzuführungsrohr i durch einen Kraftkolben 8 bewegt, der unter
dem Einfluß des über Leitung 9 rythrnisch zugelassenen, gespannten Mittels steht.
Es wurde einleitend auseinandergesetzt, daß sich durch diese Bewegung des Brennstoffzufuhrrohres
i eine eii2fache Anpassung der Kohlenstaubabteilung an die verschiedenen Regulierungszustände
ergibt. Die Zulassung des gespannten Mittels erfolgt dabei zweckmäßig durch einen
umlaufenden Verteiler. Kraftkolben 8 steht mit dem zu bewegenden Kohlenstaubzuführungsrohr
i über einen kolbenförmigen, im Gehäuse 13 geführten Fortsatz und den doppelarmigen
Hebel i i, der bei 12 im Gehäuse 13 der Kohlenstaubschleuse drehbar gelagert ist,
in Verbindung. Das Gleitstück 14, das in einem Hohlraum des kolbenförmigen Fortsatzes
io angeordnet ist, trägt den Zapfen 15, über den es mit dem gabelförmig ausgestalteten
Ende des Doppelhebels i i gekuppelt ist. In einer schlitzartigen, unterschnittenen
Ausnehmung 16 des Gleitstückes 14, die aus Abb. 2 besser ersichtlich ist, wird der
Zapfen 17 des Gewindestopfens 18 aufgenommen. Die Lage des Gewindestopfens i8 im
Verhältnis zum kolbenförmigen Fortsatz io des Kraftkolbens 8 bestimmt also die Lage
des Gleitstückes 14 zum Glied io der Kraftübertragung und damit die Lage des Kohlenstaubzuführungsrohres
i im Verhältnis zum Widerlagerteil 3. Diese Lage bestimmt wiederum den Schließdruck
des Schleusenteils i zum Schleusenteil 3. Dieser Schließdruck ist, wie eingangs
erörtert, von größter Wichtigkeit für die ungestörte und genaue Wirkungsweise der
beschriebenen Vorrichtung. Eine Gegenmutter i9 dient zur Sicherung der einmal eingestellten
Lage des Gewindestopfens 18 zum Glied io und damit zur Erhaltung des einmal eingestellten
Schließdruckes. Die Feder 2o, die den Kraftkolben 8 in die Ausgangslage zurückführt,
ist so bemessen, daß diese Rückführung unabhängig von den Widerständen, die sich
bei der Bewegung des Kohlenstaubzu-Führungsrohres i ergeben, mit Sicherheit erfolgt.
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Es liegt im Wesen der Erfindung, daß die in bezug auf den Kraftangriffspunkt
15 erörterten Maßnahmen mit demselben Erfolg in bezug auf den Drehpunkt 12 oder
auf den Angriffspunkt 21 des Hebels i i am Kohlenstaubzuführungsrohr i angewandt
werden können.