-
Von Abgasen einer Brennkraftmaschine für Flugzeugantrieb betriebene
Abgasturbine mit Leistungsregelung durch Zu- und Abschalten der Treibmitteldüsen
Die Erfindung betrifft die Ausbildung einer von Abgasen einer Brennkraftmatsc'hine
für Flugzeugantrieb betriebenen Abgasturbine, bei der zur Regelung der Leistung
in an sich bekannter Weise Treibmitteldüsen zu- und abgeschaltet werden können.
Unter Benutzung bekannter Ventilklappen soll durch die Erfindung bei allen Betriebsverhältnissen
ein wirtschaftlicher Betrieb mit einfachen Mitteln eingestellt und gewährleistet
werden. Die Erfindung besteht darin, daß zwei voneinander getrennte Düsenkammnern
von verschieden großem Beaufschlagtulgsbogen vorgesehen sind und die für beide Kammern
gemeinsame Zuführungsleitung mit einem ins Freie führenden, durch ein Regelventil
abschließbaren Abblaserohr versehen ist und der Düsenkammer mit dem größeren Beaufschlagungsbogenein
Regelorgan zugeordnet ist. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Abblaseventil,
das in dem ins Freie führenden Abblaserohr des Treibmitteletrittsstutzens vorgesehen
ist, mit dem Regelorgan der Düsenkammer mit größerem Beaufschlagungsbogen derart
verbunden, daß bei ,einem den Kraftbedarf der Abgasturbine übersteigenden Abgasanfall
beide Regelorgane sich in ihrer Offenstellung befinden, so däß ein Teil des Abgases
ohne Arbeitsleistung ins Freie austreten kann, bei steigender Belastung der Abgasturbine
das Abblaseventil dagegen geschlossen ist, während bei geringer Abgaszufuhr beide
Regelorgane geschlossen sind und die Abgasturbine allein von der Düsenkammer mit
kleinerem Beaufschlagungsbogen aus mit teilweiser Beaufschlagung betrieben wird.
-
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbieispiel der Erfindung, worin
Fig. i eine Gasturbine mit im Erfindungssinn eingerichteter
Regelung,
Fig.2 und 3 verschiedene Betriebsstel:lungen derselben veranschaulichen.
-
Es bezeichnen io eine den Stromerzeuger i i antreibende Gasturbine
und 12 und 16 die Wellen der Antriebs- und Arbeitsmaschine. Die Gasturbine besitzt
einen Düsenkasten 1 mit einem Düsenring 14 für die Beaufschlagung des Laufrades
15 durch unter Druck stehendes Gas. Die Gasturbine und der Stromerzeuger können
auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sein. Das aus dem Laufrad 15 austretende
Gas kann in bekannter Weise ins Freie abgeleitet werden. Der Düsenkasten 13 ist
mit :einem Eintrittsstutzen 17 versehen. An dien Eintrittsstutzen i,- ist eine Abzweigleitung
18 mit :einer Ventilklappe ig angeschlossen. durch welche :ein Teil des Gases unmittelbar,
ohne zur Arbeitsleistung .in der Turbine herangezogen zu werden, in das Freie abgelassen
werden kann. Der Düsenkasten i_3 ist mit zwei Trennwänden 2o, 21 versehen, so daß
zwei Düsenkammern 22, 23 gebildet werden, von denen die Kammer 23 eine wesentlich
größere Anzahl Düsen besitzt als die Kammer 22. Die Trennwand 21 ragt in die Zuführungsleitung
17 hinein und teilt diese in zwei Kanäle 24, 25. Der Kanal 24 enthält hierbei :eine
Ventilklappe 26. In der in Fig. i gezeigten Lage befinden sich die nach dem Freien
führende Klappe i g und die Klappe 26 in ihrer Oifenstellung. Es wird also das in
den Eintrittsstutzen 1 7 eingeführte Gas zum Teil in das Abblaserohr i S und zum
anderen Teil dien Düsenkammern 22, 23 zugeführt. Beim Schließen des Ventils ig wird,
wie in Fig. 2 dargestellt, das Gas gezwungen, den Düsenkammern 22, 23 zuzuströmen.
Beim Schließen der Klappen 19 und 26 muß dann die gesamte Gasmenge in die
kleinere Düsenkammer 22 eintreten. Durch die Verwendung der Klappe 26 und die Unterteilung
des Düsenkastens -wird ein Betrieb der Gasturbine mit teilweiser Beaufschlagung
ermöglicht. Bei einer gegebenen Gasmenge ist nämlich die Teilbeaufschlagu:ng wirtschaftlicher
als die Vollb.eaufschlagung. Solange Gas durch den Eintrittsstutzen 17 im Überschuß
zugeführt -wird, wenn nämlich die an den Eintrittsstutzen 17 angeschlossene Brennkraftmaschine
mit Höchstdrehzäbl arbeitet, befinden sich die beiden Klappen i9 und 26. in ihrer
Offenst:ellung, wie Fig. i zeigt, wobei ein Teil der Abgase ins Freie abgeführt
und der übrige Teil zur vollen Beaufschlagung des Laufrades 14 benutzt wird.
-
Während dies normalen Betriebes beim Flug des Flugzeuges ist die Klappe
ig ge-
schlossen, die Klappe 26 dagegen offen, so daß das gesamte verfügbare
Abgas dem Laufrad 14 durch beide Düsenkammern 22, 23 zugeführt wird. Bei geringerer
Belastung der vorgeschalteten Brennkraftmaschine dagegen, z. B. während des Gleitfluges,
sind beide Klappen ig und 26 geschlossen, so daß die gesamte verringerte
Abgasmenge der Düsenkammer 22 zugeführt wird und die Gasturbine mit teilweiser Beaufschlagung
arbeitet. Bei sinkendem Gaszufluß zum Eintrittsstutzen 17 ist es daher wünschenswert,
die beiden Ventile i g und 26 nacheinander zu schließen. Dies wird gemäß der Erfindung
durch eine auf diese Ventile einwirkende Steuervorrichtung selbsttätig vorgenommen.
-
Die Steuerungsvorrichtung besteht aus einem Fl.iehkraftreglür 27,
der von der Welle 12 unter Zwischenwirkung eines Getriebes 28 angetrieben wird und
mit einem Kraftgetriebe a9, 32 zusammenwirkt. Das Kraftgetriebe besteht aus einem
Steuerschieber 30 und einem Kraftkolben 33. Die Gehäuse 29. 32 dies Kraftgetriebes
sind durch :eine Leitung 31 für die Zu- oder Abführung des Steuermittels verbunden.
Die Spinde134 des durch eine Feder 35 belasteten Kraftkolbens greift an dem um den
Drehpunkt 37 schwenkbar°ti Hebel 36 an. In der Fig. i ist die Steuervorrichtung
in einer der Höchstdrehzahl entsprechenden Lage gezeigt, in welcher der Steuerschieber
30 sich in seiner obersten Stellung befindet, so daß die untere Seite des
Kraftkolbens 33 mit der Saugseite der Steueröl.pumpe verbunden ist und der Kraftkolben
33 durch die Feder 35 in seine unterste Lage gedrückt wird. Die Stellung des Kraftkolbens
33 bei der Höchstdrehzahl. ist die gleiche wie beim Ausfall der Druckölzufuhr infolge
Bruches :einer Steuerölleitung. In dein rechten Arm des Hebels 36 äst der Hebel
38 schwenkbar gelagert, der seinerseits mit den Lenkern 39, 4o gelenkig verbunden
ist. Die Lenker 39, 4o sind an den Armen 41, 42 der Ventilklappen 26, ig angelenkt.
An der gelenkigen Verbindung zwischen dem Hebel 36 und dem Hebel. 38 .ist :eine
Federspirale 43 vorgesehen, welche versucht, den Hebe138 im Uhrzeigersinn um seinen
Drehpunkt zu schwenken und dadurch dien Lenker 4o abwärts und den Lenker 39 aufwärts
zu bewegen. Diese Bewegung der Lenker wird durch einen an der Außenseite des Stutzens
17 angebrachten Anschlag 44 begrenzt. Wenn nun infolge der Drehzahlminderung die
Spindel 34 dies Kraftgetriebes aufwärts bewegt w-ird,, so wird der Hebe136 um seinen
Drehpunkt 37 geschwenkt, wobei der rechte Arm des Hebels 38 infolge der Abwärtsbewegung
des rechten Armes dies Hebels 37 in die in Fig. 2 dargestellte Lage nach unten bewegt
wird, in welcher das Ventil 19 _ geschlossen ist. Beim Übergang der Steuerungsvorrichtung
von der Lage nach Fig. i in die Lage nach Fig. 2. dreht sich der Lenker 39 um seinen
Anlenkpunkt
am Arm 41. Das obere Ende des Lenkers 39 wird durch
den Anschlag ¢4. an einer Aufwärtsbewegung gehindert, so daß hierdurch die Bewegung
der Ventilklappe 26 begrenzt wird. Bei einem weiteren Drehzahlabfall wird der Hebel.
j6 weiter im Uhrzeigersinn gedreht. Eine weitere Abwärtsbewegung des rechten Armes.
des Hebels 38 bewirkt ein Schwenken des Hebels 38 um seinen Drehpunkt am
Hebe136 meiner dem Uhrzeigersinnentgegengesetzten Richtung, so daß die Ventilklappe
26 allmählich in ihre in Fig.3 dargestellte Schließstellung gebracht -wird. In Fig.
2 befindet sich die Ventilklappe i9 in ihrer Schließlage, so daß ihre Sitze eine
Weiterbewegung in der Schließrichtung nicht mehr zulassen.
-
Die Feder 43 (entspannt sich, wenn die Seeuerungsvorrichtung aus der
Lage nach Fig. i in die Lage nach Fig. 2 übergeht, während die Spannung der Feder
¢3 wächst, sobald cli!e Steuerungsvorrichtung aus der Lage nach Fig. 2 in die Lage
nach Fig.3 verstellt wird. Am gelingsten ist die Spannung der Feder in der Steuerungslage
nach Fig.2. Durch diese Einrichtung werden rdie Ventile 26, i9 nachgiebig in ihrer
Offen- biw. Schließstellung gehalten.