DE829828C

DE829828C - Gas turbine with device for speed limitation

Info

Publication number: DE829828C
Application number: DER3388A
Authority: DE
Original assignee: Rotax Ltd
Current assignee: Lucas Support Services Ltd
Priority date: 1948-02-03
Filing date: 1950-08-26
Publication date: 1952-03-20
Also published as: CH272384A; FR979897A; GB646658A; FR61799E

Description

(WiGBI. S. 175)(WiGBI. P. 175)

AUSGEGEBEN AM 20. MÄRZ 1952ISSUED MARCH 20, 1952

R 3388 I a/46 fR 3388 I a / 46 f

Rotax Limited, LondonRotax Limited, London

ist in Anspruch genommenis used

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Gasturbinen und dient dem Zwecke, die Verletzung bzw. das Risiko einer Beschädigung des Rotors auf ein Mindestmaß herabzudrücken für den Fall, wenn er zufällig mit einer übermäßigen Geschwindigkeit umlaufen sollte.The present invention relates to gas turbines and is for the purpose of injury or to minimize the risk of damage to the rotor in the event that it should happen to be revolving at an excessive speed.

Die Gasturbine nach der Erfindung besteht aus der Kombination eines Rotors mit einem Gehäuse, welches den Rotor enthält, einem Paar von Düsen, Gliedern, von denen eins fest in dem Gehäuse angeordnet ist, während das andere von ihnen winklig beweglich und, wenn es aus seiner Stellung gebracht ist, geeignet ist, das Antriebsmittel von den Rotorschaufeln abzulenken und mit Mitteln zur Erzeugung von Reibung entsprechend der Zentrifugalkraft und von der Geschwindigkeit des Rotors abhängend, um dem beweglichen Düsenglied eine winklige Verschiebung zu erteilen.The gas turbine according to the invention consists of the combination of a rotor with a housing, which contains the rotor, a pair of nozzles, members, one of which is fixedly located in the housing is angularly movable while the other of them and when it is brought out of its position is, is suitable to deflect the drive means from the rotor blades and with means for Generation of friction according to the centrifugal force and the speed of the rotor depending to impart angular displacement to the movable nozzle member.

Die Erfindung besteht weiter in der Kombination einer Gasturbine, wie im vorstehenden Absatz !«schrieben, mit Mitteln zur zwangsläufigen Wiederherstellung der normalen Arbeitsbedingung der Turbine, nachdem die Geschwindigkeit des Rotors wieder genügend verringert worden ist.The invention further consists in the combination of a gas turbine, as in the preceding paragraph ! «, With means of inevitable Restoring the normal working condition of the turbine after the speed of the Rotor has been sufficiently reduced again.

In den Zeichnungen zeigtIn the drawings shows

Fig. ι einen teilweisen seitlichen Schnitt einer Gasturbine gemäß der Erfindung,Fig. Ι a partial side section of a Gas turbine according to the invention,

Fig. 2 die Hälfte der Turbine in einem dazu senkrechten Schnitt, wobei der linke Teil von Fig. ι entfernt ist, um die Überwachungseinrichtungen zu zeigen, welche mit den Einlaßdüsen für das Antriebsmittel in Verbindung stehen;FIG. 2 shows half of the turbine in a section perpendicular thereto, the left part of FIG Fig. Ι is removed to show the monitoring devices, which with the inlet nozzles for the drive means are in communication;

Fig. 3 ist ein Teilschnitt in der horizontalen Ebene und stellt den Teil der Kontrollorgane dar, welcher einer der Düsen und dem benachbarten Teil des Rotors zugeordnet ist.Fig. 3 is a partial section in the horizontal plane and represents the part of the control organs, which is assigned to one of the nozzles and the adjacent part of the rotor.

Man sieht in Fig. ι in dem Gehäuse ο ein Lager b als Träger der Achse c des Turbinenrotors d; der Rotor d besitzt Schaufeln e, welche an seinem äußeren Umfang gebildet oder dort an ihm befestigt sind. An einer Seite des Rotors ist drehbar in dem Gehäuse durch Lager f und g gelagert eine ringförmige Düsenplatte h angeordnet, welche mit einem seitlich sich erstreckenden Flansch i versehen ist, der die Rotorschaufeln umfaßt und dicht an denselben anliegt; die innere Kreisbegrenzung dieser Platte h ist mit einem Ring ;' aus eine Reibung erzeugendem Material ausgefüttert. In der Platte h ist eine Kupplungsscheibe k angeordnet, welche an der benachbarten Fläche des Rotors befestigt ist und einen seitlich sich erstreckenden und biegsamen Flansch m an seiner Peripherie 'besitzt, der in radialer Richtung an verschiedenen Stellen (vgl. Fig. 2) gespalten ist, um so zu ermöglichen, daß er sich in BerührungOne sees in Fig. Ι in the housing ο a bearing b as a carrier of the axis c of the turbine rotor d; the rotor d has blades e which are formed on its outer circumference or attached to it there. On one side of the rotor there is rotatably supported in the housing by bearings f and g an annular nozzle plate h which is provided with a laterally extending flange i which surrounds the rotor blades and rests tightly against the same; the inner circumference of this plate h is with a ring; ' Lined from a friction-generating material. In the plate h a clutch disc k is arranged, which is attached to the adjacent surface of the rotor and has a laterally extending and flexible flange m on its periphery, which is split in the radial direction at various points (see. Fig. 2) so as to allow him to get in touch

a° mit dem Schleifring ; unter der Wirkung der Zentrifugalkraft ausdehnt, wenn die Geschwindigkeit des Rotors einen vorherbestimmten Betrag übersteigt. Wenn diese Geschwindigkeit erreicht wird, "erteilt die Kupplung k durch ihre Wirkung aufa ° with the slip ring; expands under the action of centrifugal force when the speed of the rotor exceeds a predetermined amount. When this speed is reached, the action of the clutch k gives up

»5 die Düsenplatte h der letzteren eine drehende Bewegung, welche auf einen geeigneten Betrag in jeder zweckmäßigen Weise begrenzt ist, z. B. durch einen Stopper n, welcher am Gehäuse befestigt ist und sich durch eine Kenbe in dem Flansch i der genannten Platte hindurcherstreckt.5 the nozzle plate h of the latter a rotary motion which is limited to a suitable amount in any convenient manner, e.g. B. by a stopper n which is attached to the housing and extends through a notch in the flange i of said plate.

Längsseits der beweglichen Düsenplatte h ist in dem Gehäuse eine feststehende Düsenplatte 0 vorgesehen, wobei- diese in ihrer Lage durch die benachbarte Abdeckplatte p des Gehäuses gehalten wird, in welchem in gleichem Abstand Kanäle q (z. B. vier) für das Antriebsmittel gebildet sind, welche sich radial von einer gemeinsamen Eintrittsstelle r aus verteilen.Alongside the movable nozzle plate h , a stationary nozzle plate 0 is provided in the housing, this being held in its position by the adjacent cover plate p of the housing, in which channels q (e.g. four) are formed at the same distance for the drive means which are distributed radially from a common entry point r .

Der Querschnitt nach Abb. 1 läßt die Darstellung darin nicht zu, wie die Düsenwege aussehen, welche von den Durchgangswegen q zu den Schaufeln des Rotors führen; darum ist ein solcher Weg bzw. Durchlaß besonders herausgezeichnet in Fig. 3, welche jetzt in Verbindung mit Fig. 1 und¹2The cross-section according to Fig. 1 does not allow the representation of what the nozzle paths look like, which lead from the passageways q to the blades of the rotor; therefore, such a path or passage out particularly marked in Fig. 3, which now in conjunction with FIGS. 1 and ¹ 2

+5 beschrieben werden soll. In der der beweglichen Düsenplatte h benachbarten Seite der feststehenden Düsenplatte 0 ist eine ringförmige Aussparung J vorgesehen, welche offen benachbart mit ihrem äußeren Umfang den Leerlaufausgangsdurchgängen t in dem Gehäuse gegenüberliegt, welche zu dem Hauptauslaß u führen. Ebenso sind in der festen Düsenplatte 0 (z. B. vier) Durchlaßwege ν für das Antriebsmittel vorgesehen, wobei jeder von diesen an einem Ende für den zugeordneten Einlaßvveg q offen ist. Jeder derartige Durchlaß geht durch eine Platte w, welche an der feststehenden Platte ο befestigt ist; unmittelbar gegenüber dem Austrittsende des Durchlasses ν ist in der beweglichen Platte h eine öffnung χ gebildet, durch welche das Antriebsmittel zu den Schaufeln e des Rotors gelangen kann, nachdem es den vertieften Teil j passiert hat. Ferner ist an der Platte h, einem Ende einer jeden öffnung χ benachbart, eine Rippe y befestigt, welche gegenüber der äußeren Fläche der Platte w eine Angrenzung gewährleistet oder dicht an dieser anliegt.+5 should be written. In the side of the fixed nozzle plate 0 adjacent to the movable nozzle plate h , an annular recess J is provided which, openly adjacent, with its outer periphery opposes the idle outlet passages t in the housing, which lead to the main outlet u . Likewise, in the fixed nozzle plate 0 (e.g. four) passage paths ν are provided for the drive means, each of these being open at one end for the associated inlet path q. Each such passage goes through a plate w which is attached to the fixed plate o ; Immediately opposite the exit end of the passage ν , an opening χ is formed in the movable plate h , through which the drive means can reach the blades e of the rotor after it has passed the recessed part j. Furthermore, a rib y is attached to the plate h, adjacent to one end of each opening χ , which rib y ensures an abutment with respect to the outer surface of the plate w or rests closely against it.

Die Wirkungsweise ist folgende: Solange der Rotor mit der zugelassenen Geschwindigkeit umläuft, nehmen die Düsenplatten die Stellungen zueinander ein, wie sie in Fig. 3 dargestellt sind. Aber in dem Augenblick, wo die Geschwindigkeit das zulässige Maß überschreitet, veranlaßt die Wirkung der Zentrifugalkraft auf. die ausdehnungsfähige Peripherie m des Kupplungsteiles k diesen in Eingriff mit dem Reibungsring ; zu treten und bewegt dadurch die Platte h (in der Richtung des Pfeiles 1 gemäß Fig. 3) in einem durch den Stopperteil η begrenzten Maße und veranlaßt so, daß jede der Rippen y zu der entgegengesetzten Seite der Öffnung in der Platte w verschoben wird. Das Antriebsmittel, welches durch die Durchlässe ν fließt, und zwar zu den Schaufeln e, wird dadurch durch die Platte h aufgehalten und radial nach außen durch die Aussparung J zu den Leerlaufdurchgängen t abgelenkt, indem so der Rotor außer Wirkung gesetzt wird.The mode of operation is as follows: As long as the rotor is rotating at the permitted speed, the nozzle plates assume the positions relative to one another as shown in FIG. But at the moment when the speed exceeds the permissible level, the effect of centrifugal force causes. the expandable periphery m of the coupling part k this in engagement with the friction ring; and thereby moves the plate h (in the direction of arrow 1 in Fig. 3) to an extent limited by the stopper part η and thus causes each of the ribs y to be displaced to the opposite side of the opening in the plate w. The drive means which flows through the passages ν to the blades e is thereby stopped by the plate h and deflected radially outward through the recess J to the idle passages t , in that the rotor is disabled in this way.

Um zu ermöglichen, daß die Platte h ihre normale Stellung wieder einnimmt, nachdem die Geschwindigkeit des Rotors genügend verringert ist, um das Kupplungsglied k wieder zu lösen, kann jede geeignete Feder oder äquivalente Mittel benutzt werden. Bei einer Anordnung sind eine Mehrzahl von Federn z, von denen eine in Fig. 1 gezeigt ist, in dem Gehäuse in Verbindung mit der Platte h angeordnet und so vorgesehen, daß sie die Platte h zu ihrer Ausgangsstellung zurückbringen, wenn die Auslösung des Kupplungsgliedes erfolgt ist. Es ist indessen wünschenswert, daß die Rückkehr der Platte h zu ihrer Ausgangsstellung nach ihrer Freigabe nicht eher eintritt, als bis das Durchströmen des Antriebsgases durch die Durchlässe ν unterbrochen oder genügend verringert ist; dieses Erfordernis wird durch den Druck der abgelenkten Gasströme gegen eine Seite der Rippen y erfüllt, indem dieser Druck groß genug ist, um die Platte Ii i°5 gegen den Einfluß der Federn zu haken, bis die Gaszufuhr genügend verringert ist.Any suitable spring or equivalent means may be used to enable the plate h to return to its normal position after the rotor has decreased sufficiently in speed to disengage the coupling member k. In one arrangement, a plurality of springs z, one of which is shown in Figure 1, are disposed in the housing in connection with the plate h and are arranged to return the plate h to its original position when the coupling member is released is. It is, however, desirable that the return of the plate h to its original position after its release does not occur until the flow of the drive gas through the passages ν is interrupted or sufficiently reduced; this requirement is met by the pressure of the deflected gas streams against one side of the ribs y , this pressure being great enough to hook the plate 11 against the influence of the springs until the gas supply is sufficiently reduced.

Während im vorhergehenden eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, daß die Erfindung im nicht auf diese beschränkt ist. So kann an Stelle der oder zusätzlich zu der Kupplungseinrichtung, wie sie oben beschrieben wurde, die Verbindung zwischen dem Rotor und der beweglichen Düsenplatte durch seitliche Ablenkung oder radiale Aus- dehnung des Rotors selbst unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft zum Eingriff mit der Platte hergestellt werden. Ebenso können die Feder oder die Federn für die Rückbewegung der beweglichen Düse in ihre normale Stellung auch in jeder anderen zweckmäßigen Stellung angeordnet sein als in der in den Zeichnungen dargestellten Anordnung. While in the foregoing an expedient embodiment of the invention has been described was, it goes without saying that the invention in is not limited to this. So instead of or in addition to the coupling device, as described above, the connection between the rotor and the movable nozzle plate by lateral deflection or radial expansion expansion of the rotor itself under the action of centrifugal force to engage the plate getting produced. Likewise, the spring or springs for the return movement of the movable In its normal position, the nozzle can also be arranged in any other appropriate position than in the arrangement shown in the drawings.

Das spezielle Ausführungsbeispiel, wie es oben beschrieben wurde, ist besonders geeignet für die Benutzung als Teil einer Maschinenanlaßvorrich-The particular embodiment as described above is particularly suitable for Use as part of an engine starting device

tung, wobei der Rotor der Turbine durch Gas getrieben werden kann, welches von einer in einer Patrone enthaltenen Explosivladung zugeführt werden kann. In solch einem Falle geschieht die automatische Rückkehr der beweglichen Düsenplatte, im Falle ihrer Verschiebung als Ergebnis einer übermäßigen Geschwindigkeit des Rotors, bei oder ungefähr am Ende der Entladung von der Patrone bei Bereitschaft für eine Betätigung durch ίο eine stufenweise Entladung der Patrone.device, wherein the rotor of the turbine can be driven by gas, which from one in one Cartridge contained explosive charge can be supplied. In such a case that happens automatic return of the movable nozzle plate, in case of its displacement as a result excessive speed of the rotor, at or about the end of discharge from the Cartridge when ready for actuation by ίο a gradual discharge of the cartridge.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS:

i. Gas turbine, consisting of the combination of a rotor, one containing the rotor Housing, a pair of nozzle members, one of which is fixedly mounted in the housing is, while the other is rotatable through an angle and, when brought out of position, suitable, the drive means of deflect the blades of the rotor, and braking means acting on the centrifugal force respond and depend on the speed of the rotor to the movable nozzle member to issue an angular rotation.

2. Gas turbine according to claim 1, characterized in that the movable nozzle member its angular rotation is suitable for deflecting the drive means to an idle gear, which leads to an outlet in the housing.

3. Gas turbine according to claim 1 and / or 2, characterized in that means for the inevitable return of the normal Working conditions of the turbine are provided after the speed of the rotor has been sufficiently reduced.

4. Gas turbine according to claim 1, characterized in that that for the inevitable return of the movable nozzle member to its normal position after its displacement resilient means are arranged.

5. Gas turbine according to claim 1, characterized in that means according to the Pressure of the drive means are arranged to move the movable member in its by the displacement to hold the given position.

1 sheet of drawings

O 3466 3.O 3466 3.