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Einrichtung zur Drehzahl- und Leistungsregelung von Gasturbinen Die
Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Regelung der Drehzahl bzw. der Leistung
von Gasturbinen, denen die Treibgase in axialer Richtung zugeleitet werden und die
Umlenkungskanäle besitzen; die auch als Expansionskammern wirken.
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Bekannt ist es bereits, gegenüber der Eintrittsdüse auf der Austrittsseite
des Laufrades eine verstellbare Düsenscheibe anzubringen, wodurch in jeder Düsengruppe
die Zahl der beaufschlagten Schaufeln des Laufrades bei unverändertem Druck des
Treibmittels verändert werden kann.
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Es handelt sich dabei nur um Zuführungs-oder Ableitungsdüsen; eine
mehrmalige Beaufschlagungfindet nicht statt.
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Die Erfindung besteht nun darin, daB die vorgesehenen Umlenkungskanäle
einzeln für sich oder insgesamt in Gruppen verschiebbar angeordnet sind. Durch das
Verschieben der Umlenkungskanäle wird außer der Zahl der beaufschlagten Schaufeln
auch der Druck in den Kanälen verändert, weshalb der Regelungsbereich bei besserer
Ausnutzung der Gasenergie größer wird.
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Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegehstahdes ist in den Fig.
i bis 3 dargestellt.
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Es zeigen: Fig. i einen Schnitt durch die Gasturbine, Fig.2 eine Vorderansicht
und einen teilweisen Schnitt, wobei tlie Zylinder nicht aufgenommen sind, Fig. 3
einen Teil des Schaufelrades mit den beweglich angeordneten Verteilerkammern. Wie
aus den Figuren hervorgeht, ist auf der Welle i, die beispielsweise einen Flugzeugpropeller
mit der Nabe 2 trägt, ein Schaufelrad 3 mit den Schaufeln 4 angeordnet. Dieses Schaufelrad
befindet sich in einem Gehäuse 5, auf dessen ebenen Flächen Gasverteilerkammern
6, 7, 8 vorgesehen sind, die sich stetig erweitern und das Treibmittel bei fortschreitender
Entspannung auf die Schaufeln zurückführen.
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Die Kammer 8 mit dem größten Fassungsvermögen endigt in einem Austrittsstutzen
g, der entweder direkt oder über eine Leitung mit der Atmosphäre in Verbindung steht.
Die Kammer 6 mit dem geringsten Fassungsvermögen ist unter Zwischenschaltung eines
Ventils io mit einer Explosionskammer i i verbunden, in der die Verbrennung bzw
die Explosion des gasförmigen Brennstoffgemisches stattfindet, durch dessen Entspannung
das Schaufelrad 3 angetrieben werden soll. Das Ventil io besitzt einen Bedienungshebel
12, auf den ein Stößel 13 wirkt, der an seinem einen Ende eine Rolle 14 trägt, die
mit einem Nocken i s der Welle i in Verbindung
steht. Das Ventil
io besitzt eine Feder oder eine Gruppe von Federn 16, die dauernd das Bestreben
haben, es zu schließen, wobei die Doppelfeder 16 so eingestellt ist, daß in der
Kompressionskammer i i ein geeigneter Druck aufrechterhalten wird.
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Wie insbesondere aus der Fig.2 hervorgeht, besitzt jedes Schaufelrad
zwei Gruppen von Verteilerkammern, von denen jede durch eine Explosionskammer i
i beliefert wird und wobei die beiden Explosionskammern vorzugsweise symmetrisch
zur Achse angeordnet sind.
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Jede Explosionskammer i i besitzt eine Zündkerze 17 und ein automatisch
betätigtes Füllventil i8, das in einem Kanal i9 ange= ordnet ist, der mit einem
Pumpenzylinder 2o in Verbindung steht, welcher . mit dem Gehäuse g verbunden ist.
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Jede der beiden Explosionskammern. i i besitzt eine Pumpe 2o und jede
Pumpe einen Kolben 21, dessen Pleuelstange 22 auf einer gemeinsamen Kurbelwelle
23 beweglich angebracht ist, die an dem einen Ende der Welle i angeordnet wird.
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Jeder Pumpenkörper 2o ist mit einer Leitung 24 verbunden, die durch
ein Ventil 24.8 automatisch verschlossen werden kann, so daß die Verbindung des
Pumpenkörpers mit einem Vergaser C gesteuert werden kann.
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Man kann für jede Pumpe einen Vergaser oder einen gemeinsamen Vergaser
für beide Pumpen vorsehen.
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Die Welle i treibt eine Schmierpumpe 25 an.
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Wenn nun die einzelnen Teile die in Fig, i dargestellte Lage einnehmen
und der Kolben 21 am Ende seines Hubes angelangt ist, ist der Zylinder 2o mit einem
explosiven Gemisch gefüllt. Dieses Gemisch wird, wenn sich der Kolben 2i, der durch
die Kurbelwelle 23 angetrieben wird, in umgekehrter Richtung bewegt, . in die Explosionskammer
r i gedrückt, wobei das Ventil 18 gehoben wird, während sich das Ventil 248 zu Beginn
dieses Hubes schließt.
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Wenn der linke Kolben in die Totlage kommt, die sich gegenüber der,in
Fig. i gezeigten Lage befindet, ist das in dem Zylinder ao enthalten gewesene Gemisch
in die Explosionskammer i i gedrückt worden. In diesem Augenblick entsteht an der
Zündkerze 17 ein Funken, der das in, der Kammer i i enthaltene Gas entzündet, während
das entsprechende Ventil id durch den Stößel 13, der in Fig. i nicht sichtbar ist,
geöffnet wird. Die Gase treten dann in die Kammer 6 über, aus der sie auf die Schaufeln
4 des Rades 3 strömen. Diese Wirkung der Gase auf die Schaufeln wiederholt sich
jedesmal, wenn das Gas durch die Verteilerkammern 7 und 8 hindurchgeht, bis es schließlich
durch, den Auslaßstutzen g entweicht.
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Wie bereits erwähnt, vollzieht sich der beschriebene Vorgang auf jeder
der beiden Motorhälften, so daß die Schaufeln abwechselnd Impulse erhalten, wodurch
das Schaufelrad und mithin auch die Welle i eine sehr gleichmäßige Drehbewegung
erhält.
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Zweckmäßigerweise werden auf den Armen des Rades 3 Flügel 26 angebracht,
die die Abkühlung des Ganzen erleichtern.
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Die Verteilerkammern werden erfindungsgemäß gleitend angeordnet, so
daß sie mittels geeigneter Steuerorgane in gegebenen Grenzen auf den beiden Seiten
des Schaufelrades bewegt werden können, um die Geschwindigkeit des Rades 3; .d.
h. die Leistung der Turbine, regeln zu können. Jede Gasverteilerkammer kann getrennt
regelbar sein, oder es können alle Kammern gleichzeitig von Hand oder automatisch
gesteuert werden, beispielsweise durch die Welle i, wenn diese eine bestimmte Drehgeschwindigkeit.
erreicht hat.