DE6800191U

DE6800191U - Gasturbinengetriebenes motorfahrzeug

Info

Publication number: DE6800191U
Application number: DE6800191U
Authority: DE
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1967-10-02
Filing date: 1968-09-30
Publication date: 1969-06-04
Also published as: US3433319A; DE1800280A1; GB1193602A

Description

Der Patenta'nwäct DiPL'-Iiit. W.^EYfk

6C00 FRANKFURT/MAIN FREIHERR-VOM-STEIN-STRASSE

In Suchen: Az.:

Ford-Werke Aktiengesellschaft
Köln/ Ehein
Henry-Ford-Strasse

Gas.turbinengetriebenes Motorfahrzeug.

Priorität der amerikanischen Patentanmeldung Nr.672 269 vom 2. Oktober.1967

Die Erfindung betrifft ein gasturbinengetriebenes Motorfahrzeug mit zwei Antriebsachsen, bestehend aus einem im offenen Kreislauf arbeitenden Gasturbinensatz, welcher einen Vergaserteil mit Kompressor und einer mit diesem antriebsmäßig verbundenen Kompressorturbine sowie eine weitere durch den Gasstrom angetriebene, vom ersten Turbinenteil unabhängig drehbare Kraftturbine umfaßt.

Kraftfahrzeug-Gasturbinen arbeiten gewöhnlich im offenen Kreislauf. Sie bestehen im allgemeinen aus einem Vergaserteil, der wiederum einen Kompressor und eine mit diesem über eine Welle verbundenen Kompressorturbine enthält und einer gegenüber dem Vergaserteil frei drehbaren Kraftturbine, welche mit der Antriebsseite eines herkömmlichen Getriebes oder den Antriebsrädern des Motorfahrzeuges verbunden ist.

Gasturbinenmotoren der obigen Art werden normalerweise so betrieben, daß einige Maschinenteile ständig unter optimalen Bedingungen arbeiten. So soll beispielsweise die durch die physikalischen Eigenschaften des In der Maschine verwendeten

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Materiales bestimmte Turbineneingangstemperatur auf einem maximal erlaubten Wert gehalten und Kompressor-Stoßwellen verbindert werden. Die Temperaturregelung kann generell in einem oder zwei Wegen erfolgen. Ist der Gasturbinenmotor mit einstellbaren Turbineneinlaßdüsen versehen, so können die öffnungs- und Schließbewegungen der Düsen in Übereinstimmung mit der wechselnden Kompressordrehzahl vorgenommen werden, so daß der Brennstoffzufluß den Motor auf seiner maximal erlaubten Betriebstemperatur hält. In einem Gasturbinenmotor mit festen Einlaßdüsen wird die Kompressordrehzahl normalerweise durch die Brennstoffsteuerung geregelt, wodurch die Maschine auf ihrer optimalen Betriebstemperatur gehalten und Kompressorwellen verhindert werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein gasturbinengetriebenes Motorfahrzeug zu schaffen, bei dem die auf zwei Antriebsachsen selektiv einwirkende Gasturbine durch automatische Steuerung der Kompressordrehzahlen unter verschiedenen Betriebsbedingungen ständig in ihrem optimalen Temperaturbereich arbeitet, so daß Kompressorstöße verhindert werden. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine der Antriebsachsen über ein Getriebe ständig mit der Kraftturbine und die andere Antriebsachse über Steuermittel zeitweilig zur Regelung der optimalen, drehzahlabhängigen Turbineneingangstemperatur mit dem Vergaserteil antriebsmäßig verbunden ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die die Turbineneingangstemperatur regelnden Steuermittel aus einer hydraulisch betätigten Rutschenkupplung, einem mit dieser verbundenen Druckmittelerzeuger, einem von der Kompressordrehzahl gesteuerten Druckregler zur Regelung des Druckmittelflusses vom Erzeuger zum Kupplungszylinder und aus einer von Hand zu be-

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tätigenden Ventilvorrichtung bestehen.

Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Darstellung eines Motorfahrzeuges mit Zwei-Vierradantrieb,

Fig. 2 die schematische Darstellung eines Steuersystemes zur Betätigung und Regulierung eines Teiles der Antriebsvorrichtung nach Fig. 1.

Fig. 1 zeigt ein Motorfahrzeug mit einer vorderen und hinteren Antriebsachse 10 und 12 sowie dem Frontradpaar 1A- und dem Hinterradpaar 16. Beide Achsen besitzen ein herkömmliches Differential 18 bzw. 20, wobei die Frontachse zusätzliche Universalverbindungen 22 aufweist, die eine Lenkung der Räder 14 durch ein besonderes, nicht dargestelltes Lenkgetriebe erlauben.

Der Kraftantrieb der Achsen 10 und 12 erfolgt in diesem Falle durch eine- in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 24- gekennzeichnete Gasturbine. Diese besteht aus einem Vergaserteil 26, der sich aus einem Radialkompressor 28 und einem über eine Welle 30 mit diesem verbundenen Kompressions-Turbinenteil 32 zusammensetzt. In axialer Fortsetzung des Turbinenteiles 32 ist eine gegenüber diesem frei drehbare, mechanische Lei-stung auf eine Abgangswelle 36 übertragende Turbine 34· angeordnet.

Weitere Einzelheiten der Turbinenkonstruktion und ihrer Wirkungsweise erscheinen überflüssig, da derartige Gasturbinen allgemein bekannt sind und nicht zum. Erfindungsgegenstand gehören. Zum Verständnis der Erfindung genügt die Fest«

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stellung, daß die Maschine einen gebräuchlichen Brennerteil, Regeneratoren oder Rekuperatoren, in denen die aus dem Kompressor 28 ausströmende Luft durch die heißen Auspuffgase vorgewärmt wird, wobei sie auf ihrem Weg zu dem Brenner mit Brennstoff vermischt und die erzeugten Auspuffgase zum Antrieb des Kompressors und der Kraftturbine gegen und durch sie hindurchströmen-und eine Kraftturbine aufweist.

In diesem Falle ist die Turbinenausgangswelle 36 über eine allgemein mit 40 bezeichnete Untersetzung zu einem Eingangs-Wechselgetriebe 42 und von diesem ausgehend über eine Abgangswelle 44 mit der Hinterachse 12 verbunden. Die Abgangswelle 44 wiederum treibt die Hinterachse 12 über ein Differential 20 an.

Zur Erzielung unterschiedlicher Betriebsbedingungen des Fahrzeuges kann die Gasturbine 24 wahlweise mit der vorderen Antriebsachse 10 antriebsmäßig verbunden werden. Dabei wird ein als Untersetzung wirkender Hilfsantriebszug 46 über die Kompressorwelle 30 angetrieben. Zusätzlich zu der normalen Kraftübertragung der Gasturbine treibt der Getriebezug 46 ein Antriebsglied 48 einer Rutschkupplung 50. Diese Kupplung 50 kann beispielsweise eine Flüssigkeits-Reibungskupplung sein. Sie ist mittels einer Feder ausrückbar und wirkt durch einen dünnen Flüssigkeitsfilm, der die Drehkraft mit verschiedenen Schlupfwerten von der angetriebenen Reibplatte 48 auf die Abtriebs-Reibplatte 52 in bekannter Weise überträgt.

Die Abtriebsplatte 52 ist kerbverzahnt und axial verschieblich auf einer Welle 5^ angeordnet, die den Antriebsteil des Differentials 18 darstellt. Der vordere Endteil der Kupplungsplatte 52 ist als Kreiskolben 56 ausgebildet, welcher gleitend und abgedichtet in einer Kreisöffnung eines Zylinders 58 angeordnet ist. Eine ringförmige Druckmittelkammer 60 er-

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streckt sich demzufolge zwischen dem Kolben und dem Zylinder . Ein Fluideinlaß 62 gestattet eine Druckerzeugung in der Kammer 60 und eine durch sie 'erzielbare Verstellung des Schlupfes zwischen dem Antriebs- und dem Abtriebsteil 48 und 52 der Kupplung, die unten im einzelnen beschrieben wird.

Wie oben beschrieben, arbeitet die Gasturbine 24· im allgemeinen in einem maximal zulässigen Temperaturbereich, der durch die physikalischen Eigenschaften der in der Maschine verwendeten Materialien bestimmt wird, die zur Verhinderung vom Kompressorwellen durch die Drehzahl,und andere Steuerparameter verändert werden. In diesem besonderen Beispiel wird der maximal erlaubte Temperaturplan durch die automatische Belastung oder Entlastung der Kompressorwelle 30, insbesondere durch die Rutschkupplungsverbindung zur Frontachse 10 aufrechterhalten. Der Schlupf verändert sich mit wechselnden Kompressordrehzahlen, die sich in einer Verlangsamung oder Erhöhung der Umlaufgeschwindigkeit der Welle 30 auswirken und dabei den Brennstoffzufluß zur Maschine und die durch diesen bestimmte Turbinentemperatur beeinflussen. Eine gegebene Kompressordrehzahl hat demzufolge einen vorher bestimmten Kraftstoffluß zur Folge, der normalerweise die · Turbineneingangstemperatur auf ihrem maximal zulässigen Wert hält und Kompressionsstöße verhinderte Sollte sich die Temperatur aus irgendeinem Grunde ändern, so verändert sich auch der Anpressdruck der Kupplung im Einlaßkanal 62, was einen Wechsel der Belastung der Kupplungswelle 30 zur Folge hat, so daß der Kraftstoffkontrollregler auf diese Veränderung anspricht und den Kraftstoffluß dahingehend ausgleicht, daß die Kompressordrehzahl ihren vorherigen Wert erreicht. Dieser Wechsel des Kraftstofflusses verändert automatisch die Turbinen-Eingangstemperatur und stellt den maximal zweckmäßigen Wert wieder her. Dies ist natürlicherweise

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ein allmählich fortschreitender Prozeß, der mit wieder hergestelltem Gleichgewicht abgeschlossen ist.

Unter normalen Antriebsbedingungen wird die Drehmomentenübertragung auf die Vorderachse 10 in Übereinstimmung mit
einem Wechsel der Kompressordrehsahlen derart veränder,
daß die Turbineneingangstemperatur ständig ihren optimalen
Wert einnimmt.

Der die Kupplung 50 steuernde Flüssigkeitsdruck wird weiterhin zur Erzielung anderer Betriebsverhältnisse des Fahrzeuges verwendet. Soll beispielsweise da.s Fahrzeug beschleunigt werden, so wird die Kupplung 50 vollständig
ausgerückt, der Kompressor wird entlastet und gestattet
somit eine rapide Beschleunigung auf den gewünschten Wert. ' \ Soll dagegen der Motor bis zum Fahrzeugfreilauf abgebremst j werden, so muß die Kupplung 50 voll eingerückt sein, so [ daß die Vorderachse 10 den Vergaserteil antreibt und dadurch \ die Vorwärtsbewegung des Fahrzeuges verzögert. :·

Die Steuerung der Kupplung 50 kann zur Erzielung der drei j oben geschilderten Betriebsbedingungen auf verschiedenen
Wegen erreicht werden, von denen einer in Fig. 1 schematisch

dargestellt ist. Wie gezeigt, wird der auf die Kupplung 50" '.

einwirkende Flüssigkeitsdruck von einer Pumpe 6A- erzeiigt, |

die beispielsweise durch einen nicht gezeigten Elektromotor ! oder durch eine vom Getriebezug 4-6 ausgehende Kraftüber- · \

tragung angetrieben wird. Die Pumpe besitzt eine Zufluß- j

und eine Abflußleitung 65 und 66, wobei der Druck in der . [

Leitung 66 durch ein herkömmliches, in seiner Gesamtheit ^;

mit dem Bezugszeichen 68 gekennzeichnetes Druckregelventil \

gesteuert wird. Der Druckregler besitzt zwei Abgangsleitungen ■

71 und 72, von denen die erstere zu einem Strömungssteuer- j schalter 70 führt und die letztere 72 zum Eingang eines in

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seiner Gesamtheit mit 74 bezeichneten und in Fig. 2 im einzelnen dargestellten, auf Gesc.hwindigkeitsimpulse der Wellen 30 und 76 ansprechenden Druckmodulators verläuft. Die Einzelheiten dieses Modulators werden im Folgenden ausführlich beschrieben. Seine Funktion besteht darin, den Schlupf der Kupplung 50 in oben beschriebener Veise zwecks Be- oder Entlastung des Kompressors zu steuern, so daß ein größerer oder geringerer Kraftstoffluß zu den Brennen) gelangt und sich die Turbineneingangstemperatur dadurch auf den gewünschten Wert einregelt. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist der Modulator durch die in der Zeichnung strichpunktiert ausgeführte Verbindung 76 mit der Vergaserwelle 30 verbunden.

Der Strömungsschalter 70 ist ein Dreiwegeventil. In der gezeigten Position versperrt das Ventil den direkten Druckmittelfluß vom Druckregler 68 zur Kupplung 50 über die Leitung 78, wo hingegen die Abgangsleitung 79 des Druckmodulators 74- mit der Leitung 78 verbunden ist* Bei einer Ventilbewegung nach rechts wird die Leitung 79 blockiert und die Druckreglerleitung 71 ist direkt mit der Kupplungszuführleitung 78 verbundene Wird das Ventil 70 in seine linke Endstellung bewegt, so sind beide Leitungen 71 und 79 vom Druckregler 68 und vom Geschwindigkeitsmodulator 74 blockiert und die Kupplungszufuhrleitung 78 ist entlüftet.

In seine verschiedenen Positionen kann das Dreiwegeventil 70 in herkömmlicher Weise entweder von Hand oder automatisch unter der Wirkung elektrischer Ilapulse verstellt werden.

Der in Fig. 2 dargestellte Geschwindigkeits-Druckmodulator 74 enthält einen Druckmittel-Fliehkraftregler 80, einen temperaturabhängigen Druckregler 82, einer die Turbineneingangstemperatur überwachenden Bimetallsonde 84 und einen Komparator 86, der die tatsächliche Turbineneingangstemperatur mit der gewünschten vergleicht oder den Temperatur-Druckgeber 82 zur

automatischen Erzielung eines auf den Kolben 56 der Kupplung 50 einwirkenden Flüssigkeitsdruckes betätigt.

Der Fliehkraftregler 80 besteht aus einem seitlich gekröpften zylindrischen Endgehäuse 88, welches an einer drehbaren, von der Kompressorwelle 50 angetriebenen Welle 90 befestigt ist. Die Bohrung des Gehäuses 88 bildet eine Kammer 92, in der ein Druckmittelmeßkolben 94 von bestimmter Masse gleitend angeordnet ist. Der Kolben ist mittels einer Feder 96 gegen einen zylindrischen Entlüftungskanal 98 vorgespannt, der im Gehäuse befestigt ist und zum Druckmittelsumpf führt. Der Zwischenraum zwischen dem Durchlaß, dem ,Kolbenende 94 und j; den rehäusewänden ergibt eine ringförmige Druckkammer 100, j die über eine Zentralbohrung 102 in der Welle 90 und eine

Düse 104· mit dem Druckregler 68 und der Pumpe 64 verbunden }■ ' ist.

Die Masse des Kolbens 94- und die Rückstellkraft der Feder 96 'r wird so gewählt, daß bei Null oder einer vorgewählten Dreh- k zahl der Welle 90 der Kolben 94 anfänglich gegen das Ende · ; des Durchlaßkanales 98 anliegt und dadurch den Druckmittel- ; I fluß von der Bohrung 102 zum Sumpf blockiert. Sobald der \ I . Fliehkraftregler rotiert, hält die Kraft der Feder 96 und . I f! ■ [

I dir r.iif den Kolben 94- wirkende Fliehkraft den Durchgang 98 {

ϊ . so lange offen, bis der sich in der Kammer 100 aufbauende (

j; . Rückdruck über den Gleichgewichtspunkt dieser Kräfte ge- ί

I stiegen ist. Der Durchgang 98 wird dann aufgerissen und j

! Druckmittel beginnt in den Sumpf abzufließen. Für irgend- |

I ' eine gegebene Drehzahl wird der Kolben 94 solange hin- und ί

II herschwingen, bis sich eine Gleichgewichtsposition einstellt in der der Flüssigkeitsdruck die Zentrifugal- und Feder-

' kräfte exakt ausgleicht, wodurch sich ein vorher bestimmter Druckwert in der Leitung 102 einstellt. Mit einer Drehzahl-1 änderung der Welle 90 wird sich auch der Flüssigkeitsdruck

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verändern, und zwar in Form einer bekannten parabelförmigen < Kurve.

Der Rückdruck in der Kammer 100 und dem Durchgang 102 wirkt ; über eine LeitungTiO auf den Temperaturregler 82. Dieser enthält eine Druckmittelkammer 112, die in zwei Teile 114 und 116 lurch eine flexible kreisförmige Membran 118 getrennt ist. Die obere Kammer 114 ist direkt mit der Abgangsleitung 110 des Fliehkraftreglers verbunden« Die untere Kammer weist einen Einlaß 120 auf, an dem eine zum Abgang des Druck- ^; reglers an den eine zum Abgang des Druckreglers über die Überströmdüse 104 führende Leitung 122 angeschlossen ist.

Die Düse isoliert den Abgangsdruck des Reglers 68 von dem Einfluß des Fliehkraftreglers in bekannter Weise.

Die Kammer 116 weist weiterhin eine veränderliche Auslaß*- öffnung 124 auf, in die eine mit der Membran 118 fest ver- ' bundene, sich verjüngende Ventilnadel 126 hineinragt. Die Membran ist durch eine aufwärts wirkende Feder. 128 sowie .I^-durch eine Zentrierfeder 129 derart vorgespannt, daß sich ; im Ruhezustand eine vorher bestimmte öffnungsweite des Auslasses 124 einstellt und eine dadurch bedingte Druckabnahme des Flüssigkeitsdruckes in der Leitung 122 gegenüber einem gewünschten oder eingestellten Druck in der Leitung I30 bewirkt. Demzufolge wirkt die Ventilnadel 126 als Druckregulierventil zur veränderlichen Steuerung des Druckes in der Leitung I30 als Funktion der Drehzahländerungen. Die Leitung 130 enthält eine gewöhnliche Blende 132, deren Niederdruckteil mit dem entlüfteten Flüssigkeitssumpf in Verbindung steht. Die Leitung I30 ist mit einer Seite des Komparators 86 verbunden.

Die Druckmittelleitung 122 besitzt eine Abzweigleitung 136, die sich wiederum in zwei Leitungen I37 und 138 teilt. Die

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Leitung 137 leitet einen gesteuerten Druck zur Unterseite des !Comparators 86, um eine Differenzkraft im Komparator zu erzeugen. Dieser letzte steuert die Stellung des !Comparators und regelt somit den Fluß des unter Druck stehenden Fluides von der Teilleitung 138 zur Kupplung 50 über die Druckleitung 78. .

Der Flüssigkeitsstrom durch die Teilleitung 137 wird durch eine Bimetall-Temperatursonde 84 gesteuert. In diesem Fall würde die Sonde 84 im Turbinenteil der Gasturbinen-Maschine angeordnet sein, so daß sie die Temperatur in diesem Teil messen kann. Wie gezeigt besteht die Sonde aus einem festen äußeren Röhrengehäuse 139 aus beispielsweise Stahl, in die eine Keramikstange 140 lose eingesetzt ist. Die Stange ist an einem abgeschrägten nadelähnlichem "Ventil 142 befestigt, das den Druckmittelstrom und die Druckabnahme zwischen der Teilleitung 137 und der Leitung 144 regelt. Das Ventil 142 und die Stange 140 sind in diesem Falle durch eine Feder nach links in eine Ausgangsposition verschoben, in der ein vorbestimmter Minimalfluß oder eine Verbindung der Flüssigkeit zwischen den Leitungen 137 und 144 besteht. Es wirkt daher als Druckregelventil.

Im Betrieb würde das Ventil 142 anfänglich in eine von der vorher eingestellten Turbinengaseinlaßtemperatur bestimmten Position verschoben. Bei Schwankungen über oder unter diese Temperatur wird sich das Stahlgehäuse schneller als die Keramikstange ausdehnen oder zusammenziehen und der Feder 146 erlauben, die Stange nach links zu verschieben oder die Stange wird sich nach rechts gegen die Wirkung der Feder ausdehnen, wodurch eine größere oder kleinere Verbindung zwischen den Leitungen 136 und 144 zustande kommt.

Der Komparator 86 enthält ein Ventil 148, das an seinen beiden Endseiten durch kreisförmige flexible Membrane 150

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■und 152 gehalten ist. Die Membranen sind gegen die Wände der· in dem Ventilkörper ausgebildeten Kammern 154 und I56 dichtend abgesichert, wobei jede gegenüber der anderen durch eine Zentrierfeder 157 rad 158 vorgespannt ist. Die Membranen unterteilen die Kammer 154 und I56 in weitere Kammern 159, 160 und 162, wobei die Kammern 160 und 162, wie gezeigt, entlüftet sind. Die Kammer 149 wird über, die Druckleitung mit Druckmittel beaufschlagt, während die Kammer 161 ihr Druckmittel von der Leitung 144 erhält.

Der Kolben des Ventiles 148 besteht aus zwei Stegen 163 und 164, die durch einen Mittelteil 165 von'geringerem Durchmesser verbunden sind, Der Mittelteil.begrenzt einen Druckmittelringraum 165, welcher ständig mit der Teilleitung einerseits und der Druckmittelauslaßleitung 79 (Pig. 1) andererseits zusammenwirkt. Die Wirkung des Komparators 86 besteht demzufolge darin, daß sich in ihn der eingestellte oder gewünschte Siuck der Leitung 130 und der gefühlte oder tatsächliche Anzeigedruck der Leitung 144 gegenüberstehen, wobei der zwischen beiden bestehende Differenzdruck den Ventilkörper nach oben oder u~iten verschiebt und dadurch mehr oder weniger Druckmittel von der Pumpenleitung I38 zur Abflußleitung 79 strömen läßt.

Die Wirkungsweise der Steuerungseinrichtungen ist folgende:

Zuvorderst sind die extremen Betriebsverhältnisses des Schlupfes der Kupplung 50 zu beschreiben. Es wird angenommen, daß die Gasturbinenmaschine 24 gestartet wird oder falls sie bereits im Leerlauf läuft, daß sie beschleunigt wird. Der Schalter 176 (Fig. 1) wird betätigt, so daß das Drehwegeventil 70 sich aus der gezeigten Position, nach links bewegt und dadurch die Leitungen 7I und 79 vom Druckregler

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und vom Drehzahlmodulator 7^ versperrt. Demzufolge wird
das Druckmittel in der Kupplungsaufuhrleitung 78 über ;

die Leitung 178 entlüftet und die Rückholfeder der Kupplung \ wird dieser außer Eingriff bringen. Die Kupplung 15 ist : somit vollständig ausgerückt und der Vergaserteil kann sich \ ohne die zusätzliche Belastung durch die Vorderachse 10 frei
drehen. Aufgrunl der derzeitigen geringen Belastung kann
eine schnelle Beschleunigung des Vergaserteiles fris auf den
gewünschten Wert erfolgen. !

Angenommen das Fahrzeug wurde beschleunigt und es läuft im
Freilauf. Soll nunmehr die Maschine abgebremst werden, so
muß der Schalter 176 durch den Fahrer · derart betätigt ;■

werden, daß sich das Dreiwegeventil 70 in seine rechte ■ .' ; Endlage verschiebt. In dieser Stellung ist die Leitung 71
vom Druckregler 68 direkt mit der Kupplungs-Zufuhrleitung 78
verbunden, während die Leitung 79 vom Drehzahlmodulator 7^ _s gesperrt ist. Demzufolge fließt Druckmittel aus dem Druck- J regler 68 direkt durch die Kupplungseinlaßöffnung 62, wirkt } gegen den Kolben 56 der Kupplung 50 und rückt dabei die" \ Kupplung voll ein. Dies schafft die maximale Verbindung . i zwischen der Achse 10 und dem Kompressor 28, wobei ein ■ | Antrieb des Kompressors und des Vergaserteiles durch die
Frontachse 10 erfolgt. Dies wirkt sich in einer Fahrtverringerung des Gefälltes aus. ί

Wird ein normaler Vierradantrieb des Fahrzeuges gewünscht,
so betätigt der Fahrer den Schalter 176 zur Verstellung
des Dreiwegeventiles in die in Fig. 1 gezeigte Lags. In
dieser Stellung ist die Leitung vom Druckregler 68 blockiert,
während die Leitung 79 des Drehzahlmodulators 74 direkt mit
der Kupplungszuführleitung 78 verbunden ist. Dieser liefert
komprimiertes Druckmittel zvr Kupplung 50 in einer von der
Kompressordrehzahl abhängigen Menge.

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Bei einer gegebenen Kompressordrehzahl wirkt der Druck in der Leitung 110 auf die Membran 118 des einstellbaren Temperatur-Druckgenerators 82 und* stellt diesen auf einen planmäßigen Wert. Der Auslaßdruck des Reglers 68 wird sich zu diesem Zeitpunkt in der Kammer 116 des Druck-Temperaturreglers aufbauen. Die Differenz zwischen den beiden Drücken wird die Ventilnadel 126 derart verschieden, daß sich ein planmäßiger Druck in der Leitung 130 aufbaut, der den gewünschten Druck für diese besondere Kompressordrehzahl darstellt. Dieser wiederum wirkt gegen die Membran I50 des !Comparators 86. Gleichzeitig damit ist der Abgangsdruck des Reglers 86 durch das temperaturgesteuerte "Ventil 142 in der temperaturgereg lten Druckleitung 144 gedrosselt, so daß ein vorher bestimmter Druck in der Kammer 161 des Komparators eingehalten wird.

Die Differenz zwischen den Drücken in den Komparatorkammern 159 und 161 wird das Ventil 148 nach aufwärts oder abwärts verschieben und die Verbindung zwischen der Teilleitung und der Druckleitung 79 entsprechend öffnen oder schließen. Ist die durch die Sonde 84 gemessene Gasturbineneingangstemperatur auf dem der jeweiligen Kompressordrehzahl entsprechenden richtigen Wert, so wird in der Zuflußleitung ein Druck herrschen, welcher dem vorher bestimmten Schlupf der Kupplung 50 entspricht und eine vorausberechnete gewünschte Belastung der Kompressorwelle 30 bewirkt, die wiederum die Kompressordrehzahl auf diesem Stand hält. Diese· vorausberechnete Belastung wird über die normalerweise im Gasturbinen-Steuersystem vorgesehene Brennstoffregelung eine vorausberechnete Brennstoffmenge planmäßig zu dem Brenner leiten und dadurch die gemessene Turbineneingangstemperatur aufrecht erhalten. Gleichzeitig ist der Einrückdruck der Rutschkupplung richtig eingestellt, so daß die gewünschte Temperatur beibehalten wird.

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Zeigt dagegen die Sonde 84, daß die Turbineneingangstemperatrur niedriger oder höher als die für diese betreffende Kompressordrehzahl zulässige, so muß ein Pumpen des Kompressors oder ein Ansteigen der Maschinentemperatur verhindert werden. Bei höherer Temperatur wird sich das Sondengehäuse 139 nach links bewegen und durch den Druck •der Feder 146 die Stange 140 mitnehmen. Dadurch verschiebt sich das Ventil 142 und vergrößert den Druckmittelwert in der Leitung 144 sowie in der Kammer 161 des Komparators Da der ursprünglich eingestellte Druck in der Kammer 154 entsprechend der partiellen Maschinendrehzahl erhalten bleibt, wird der Ventilstößel 148 durch^ den höheren Druck in der Kammer 161 nach aufwärts bewegt, so daß sich der ' Druckmittelfluß von der Leitung 138 zur Leitung 79 vergrößert und dadurch der Anpreßdruck der Kupplung geringer wird. Die Kupplung 50 rutscht nunjmehr als zuvor und auf die Kompressorantriebswelle 30 wirkt eine geringere Belastung. Das hat eine Drehzahlsteigerung des Kompressors zur Folge, der einen Impuls zu dem Kompressor-Brennstoffregler sendet, der den Brennstoffzufluß zur Maschine entsprechend drosselt und somit die Turbineneingangstemperatur verringert. Diese Veränderung des Kupplungs-Einrückdruckes wird solange anhalten, solange die Turbineneingangstempe« ratur über dem gewünschten oder kritischen Wert liegt. Falls sie unter den gewünschten Wert fallen sollte, wird naturgemäß eine entgegengesetzte Wirkung eintreten. Dies geschieht dadurch, daß der gewünschte oder eingestellte Druck größer als der in der Leitung 144 (der gemessene Temperaturdruck) wird und mehr Druckmittel wird in die Kupplungszufuhrleitung 79 strömen. Das ergibt einen geringeren Schlupf der Kupplung, eine daraus folgende größere Kompressorbelastung, einen größeren Brennstofffluß zur Maschine und daraus folgend eine gesteigerte Gaseingangstemperatur .

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Die obige Regelung des Kupplungsanpreßdruckes wird solange variiert, bis die Turbinengas-Eingangstemperatur entsprechend der Kompressordrehzahl ihren richtigen oder optimalen Vert erreicht, so daß bei Aufrechterhaltung dieses maximal günstigsten Wertes ein Kompressorpumpen verhindert wird.

Aus Obenstehendem geht hervor, daß durch die Erfindung ein Vierradantrieb eines durch eine Gasturbine angetriebenen Fahrzeuges geschaffen wird, bei der entweder ein Vier- oder ein Zweiradantrieb als Funktion der Betriebsbedingungen erfolgt. Ein Vierradantrieb besteht bei normalem Reisebetrieb des Fahrzeuges, ein Zweiradantrieb während der Fahrzeugbeschleunigung und ein Vierradantrieb ergibt sich wiederum zum Motorbremsen während des Fahrzeugfreilaufes.

Patentansprüche /

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Claims

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1. Gasturbinengetriebenes Motorfahrzeug mit zwei Antriebsachsen, bestehend aus einem im offenen Kreislauf arbeitenden Gasturbinensatz, welcher einen Vergaserteil mit Kompressor und einer mit diesem antriebsmäßig verbundenen Kompressorturbine sowie eine weitere durch den Gasstrom angetriebene, vom ersten Turbinenteil unabhängig drehbare Kraftturbine umfaßt, dadurch gekennzeichnet , daß eine der Antriebsachsen (12) über ein Getriebe (40, 42) ständig mit der Kraftturbine (34) und die andere Antriebsachse (10) über Steuermittel (50, 56, 70, 74, 64) zeitweilig zur Regelung der optimalen, drehzahlabhängigen Turbineneingangstemperatur mit dem Vergaserteil (26) antriebs- * mäßig verbunden ist.

2. Gasturbinengetriebenes Motorfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Turbineneingangstemperatur regelnden Steuermittel aus einer hydraulisch betätigten Rutschkupplung (50), einem mit dieser verbundenen Druckmittelerzeuger (64), einem von der Kompressordrehzahl gesteuerten Druckregler (74) zur Regelung des Druckmittelflusses vom Erzeuger zum Kupplungszylinder ' (58) und aus einer von Hand zu betätigenden Ventilvorrichtung (70) bestehen.

3· Gasturbinengetriebenes Motorfahrzeug nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastung des Kompressors und mit ihr die zu dem Brenner gelangende Frischluftmenge über den durch den Druckregler (74·) und die Ventilvorrichtung (70) gesteuerten Schlupf der Kupplung (50) veränderbar ist.

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4. Gasturbinengetriebenes Motorfahrzeug nach. Anspruch. 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsteil (48) der Kupplung (50) über ein Getriebe (46) mit der Kompressorwelle (30) verbunden ist und das der Abtriebsteil (52) der Kupplung (50) durch einen gegen Federkraft wirkenden hydraulischen Kolben (56) gegenüber dem Antriebsteil (48) der Kupplung axial verschieblich angeordnet ist.

5· Gasturbinengetriebenes Motorfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im hydraulischen Kreis angeordnete Druckregler (74) einen mit der Kompressorwelle (30) verbundenen Drehzahlfühler (80) und einen mit dem Druckerzeuger (64) und der Kupplung (50) verbundenen Druckmittelregler (86) zur Steuerung des die Einrückkraft der Kupplung (50) bewirkenden Druckmitteldruckes in Abhängigkeit von der Kompressordrehizahl und der Turbineneingangstemperatur aufweist.

6. Gasturbinengetriebenes Motorfahrzeug nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die temperaturabhängige Druckmittelsteuerung mittels eines auf ein Ventil (142) einwirkenden Bimetall-Thermostaten (84) erfolgt.

7. Gasturbinengetriebenes Motorfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehmomentübertragung ein mit der Kraftturbine (34) antriebsmäßig verbundenes und den Eingangsteil einer Transmission (42) antreibendes Reduktionsgetriebe.' (40) vorgesehen ist, dessen Abgangswelle (44) die Antriebsachse (12) über ein Differential' (20) antreibt.

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