-
Anlage mit mindestens einer Flugkolbenmaschine zum Erzeugen eines
Druckmittels und mindestens einer von diesem Druckmittel angetriebenen Kraftmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage, in der mindestens eine Flugkolbenmaschine
ein Druckmittel erzeugt, von dem dann mindestens eine Kraftmaschine getrieben wird.
-
Es ist zu bemerken, daß -die Bezeichnung Flugkolbenmaschine zum Erzeugen
eines. Druckmittels sowohl Verdichter als auch Treibgaserzeuger und Motorpumpen
umfaßt. DieErfindung betrifft jedoch vorzugsweise Anlagen, die Flugkolbentreibgaser7euger
aufweisen, d. h. Maschinen, in denen die im Verdichterteil unter Druck gesetzte
Luft in ihrer Gesamtheit oder wenigstens zum größten Teil zum Speisen und Spülen
des Motorzylinders der Maschine dient, in dem die Verbrennungsgase nur eine unvollkommene
Entspannung erfahren. Es verläßt dann die Austrittsöffnungen des ivlotorzylinders
ein heißes, verdichtetes Gasgemenge aus Verbrennungsgasen mit einem Überschuß von
Speise- und Spülluft.
-
Der Ausdruclc Flugkolben soll nicht nur Kolben bezeichnen, deren beide
Totpunktstellun.gen ortsveränderlich sind, sondern auch Kolben, die oft als halbfrei
bezeichnet werden und bei denen nur eine Totpunktstellung verändert werden kann,
während die andere dank einer kinematischen Vorrichtung ortsfest bleibt,
Was
die vom Druckmittel der Flugkolbenmaschine getriebene Kraftmaschine anbelangt, so
kann .diese eine Maschine mit fortwährender Drehibewegung oder aber mit hin,und
her gehenden Bewegungen sein. Die Erfindung betrifft indessen vorzugsweise den Fall,
in dem die Kraftmaschine eine Gasturbine ist.
-
Die Anlage ;gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß Mittel
vorgesehen sind, die unter der Wirkung eines. von der Kraftmaschine bei Überschreitung
einer bestimmten Grenzdrehzahl gegebenen Steuerimpulse die -das Druckmittel erzeugende
Flugkolbenmaschine .anhalten.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Einspritzpumpe
für den Brennstoff der Flugkolbenmasohine vom Drehzahlregler .der Kraftmaschine
angehalten., sobald diese durchzugehen beginnt. .
-
Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung sowie Inder beigefügten
Zeichnung beispielshalber erläutert.
-
Die einzige Abbildung dieser Zeichnung zeigt schematisch eine Anlage
mit einem Flugkolbentreibgaserzeuger und einer von diesem angetriebenen, Gasturbine,
wobei die Anlage mit einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Abstellvorrichtung
versehen ist.
-
Was den Flugkolbentreibgaserzeuger anbelangt, so besitzt dieser nach
bekannter Art einen Motorzylinder i, in dem mindestens ein Motorkolben 2, vorzugsweise
als Dieselzweitakter arbeitet, wobei dieser Kolben Einlaßöffnunge.n 3 und Auspufföffnungen
4 im Zylinder i steuert.
-
Mit dem Motorkolben 2 ist ein Verdichterkolben 5 fest verbunden und
bildet mit ihm eine bewegliche Einheit. Der Verdichterkolben 5 arbeitet in einem
Verdichterzylinder 6, dessen eines beispielsweise auf der Innenseite des
Kolbens 5 befindliche Abteil. als eigentlicher Verdichtungsraum dient und dementsprechend
mit Saugventilen 7 und Druckventilen 8 versehen ist, während das andere Abteil als
Rückführenergiespeicherdient. Dieser letztere speichert,die währenddes Arbeitshnbes
im Motorzylinder entwickelte Energie auf und stattet sie an .die bewegliche Kolbeneinheit
beim darauffolgenden Verdichterhub zurück; auf welchem einerseits die in den Verdi:chterraum
eingesaugte Luft verdichtet und in das Gehäuse 9 des Treibgaserzeugers gefördert
und .anderseits die im Motorzylinder eingeschlossene Verbrennungsluft nach dem Verschluß
der öffnungen 3 und 4 verdichtet wird.
-
Am Ende des Verdichtungshubes wird der Brennstoff in die im Motorzylinder
hochverdichtete Luft eingespritzt. Dieses Einspritzen geschieht bei io @dureh Birne
Einspritzdüse, die von einer Brennstoffpumpe i i gespeist wird, die von der beweglichen
Kolbeneinheit 2-5 über eine mit dieser Einheit feste Stange 12, eine Stange 13 "und
einen Hebel 14 getrieben wird. Die Menge des pro Arbeitshub einzuspritzenden Brennstoffs
wird von einer Regelstange 15 bestimmt, die beispielsweise in an sich ,bekannter
Art den Kolben der Einspritzpumpe um seine Längsachse dreht. Das aus einem Gemenge
von unvollkommen entspannten Verbrennungsgasen und dem Spülluftüberschuß bestehende
Treibgas wird durch eine Zwischenleitung 16, in der ein Behälter 17 eingeschaltet
ist, der Gasturbine 18 zugeführt. Diese Turbine w=ird somit vom Treibgas getrieben,
das .dann entspannt und abgekühlt die Turbine durch die Abströmleitung i9 verläßt.
Die Turbine 18 kann zum Antrieb jeder beliebigen Vorrichtung, beispielsweise für
denAntrieb eines Stromerzeugers 2o, herangezogen werden.
-
Die Regelstange 15 der Einspritzpumpe i i wird von einem Drehzahlregler
2i betätigt, .der von der Welle 211 der Turbine 18 getrieben wird. Ein Gestänge,
das gewinkelte Hebel 23 und :24 sowie Verbindungsgestänge 25 und 26 aufweist, überträgt
die Steuerimpulse vom Drehzahlregler 2i auf .die genannte Regelstange 15.
-
Wenn aus irgendeinem Grunde die Geschwindigkeit der Turbine 18 die
für ein normales Arbeiten der Anlage zulässige Höchstgeschwindigkeit übersteigt,
d. h. wenn die Turbine 18 sieh anschickt, ,durchzugehen, so muß die Anlage augenblicklich
stillgelegt werden. Zu diesem Zweck wird dann erfindungsgemäß ,der Treibgaserzeugerdurch
einen vom Drehzahlregler 21 abgegebenen Impuls angehalten. Das Anhalten des Treibgaserzeugers
vollzieht sich praktisch augenblicklich, und sämtliches Druckgas verläßt die Anlage
infolge dieses Anhaltens innerhalb einiger Zehntelsekunden. Jedes Durchgehen der
Turbine 18 wird somit unmöglich gemacht.
-
Das Anhalten des Treibgaserzeugers geschieht vorzugsweise durch Abstellen
der Einspritzpumpe ii. Zu diesem Zweck wird die Kolbenstange dieser Pumpe mit einem
Hilfskolben 27 versehen, der in einem Zylinder 28 arbeitet, dessen unteres Abteil
über eine Rohrleitung 29 mit einer nicht dargestellten Druckluftquelle verbunden
ist. Diese Rohrleitung 29 ist im allgemeinen von der Druckluftquelle durch ein normalerweise
geschlossenes Ventil 30 abgesperrt. Wenn sich jedoch dieses Ventil öffnet,
so hebt die von der genannten Quelle kommende Druckluft den Kolben 27 im Zylinder
28 an und somit auch den Hauptkolben der Pumpe I i, so daß die hin und her gehenden
Bewegungen dieses Kolbens aufhören und ein weiteres Einspritzen von Brennstoff in
den Treibgaserzeuger unterbleibt.
-
Das Ventil 30 wird vom Drehzahlregler 21 geöffnet, wenn die
Turbinendrehzahl den zulässigen Grenzwert überschreitet, von dem weiter oben die
Rede war. In diesem Augenblick entfernen sich die Zentrifugalmassen Zia des Drehzahlreglers
2i von dessen Drehachse um einen solchen Betrag, daß sie auf die Stange 3o11 wirken
und über .diese das Ventil 3o öffnen.
-
Es ist zu bemerken, daß nur in Anlagen, in denen ,das Druckmittel
von einer Flugkol:benmaschine erzeugt wird, ein Durchgehen .der Kraftmaschine durch
Anhalten der das Druckmittel erzeugenden Maschine verhindert werden kann; denn es
ist eine besondere Eigenschaft der Flugkolbenmaschinen, daß diese auf der Stelle
stillgesetzt werden können
und dadurch gleichzeitig jede weitere
Förderung von Druckmittel unterbleibt.
-
Bei besonders großem Fassungsvermögen des Behälters 17 oder der die
Flugkolbenmaschine mit der Gasturbine verbindenden Rohrleitung 16, wenn beispielsweise
diese sehr lang ist, können neben den Mitteln, die das Abstellen der Flugkol'benmaschine
besorgen, Mittel vorgesehen werden., .die ein direktes Entweichen der in der Rohrleitung
16 und dem Behälter 17 befindlichen Treibgase in die Außenluft oder in einen Raum
geringeren Druckes gestatten. Zu .diesem Zweck ist in der dargestelltenAnlage der
Behälter 17 mit einem Auslaßventil 31 versehen, ,das in seiner Normalstellung von
einer Feder 32, ,die sich gegen einen Kolben 33 abstützt, verschlossen gehalten
wird. Dieses Ventil 31 öffnet sich jedoch, sobald sich das Ventil 30 infolge
eines Durchgehens der Turbine 18 öffnet. Das Öffnen des Auslaßventils 31 wird durch
Druckluft bewirkt, ,die über eine Zweigleitung 29a der Rohrleitung 29 unter "den
Kolben 33 geführt wird.
-
Dem Au@slaßventil 31 ähnliche Auslaßventile können ebenfalls am Gehäuse
9 .des Treibgaserzeugers, das als Behälter für die im Zylinder 6 verdichtete Luft
dient, oder am pneumatischen Rückführenergiespeicher, der von dem äußeren Abteil
des Zylinders 6 gebildet wird, vorgesehen werden. Es können auch gleichzeitig an
zwei oder ,drei der genannten Räume Ventile solcher Art vorgesehen werden.
-
Schließlich kann. im Rohr 16 unmittelbar vor dem Einlaß in die Turbine
18 eine (in der Zeichnung nicht dargestellte) Versehlußklappe vorgesehen werden,
die ebenfalls von dem Drehzahlregler 2i betätigt wird und von .diesem letzteren
-dann geschlossen wird, wenn der Regler 2i eine Stellung einnimmt, die einem beginnenden
Durchgehen der Turbine entspricht.