DE906162C

DE906162C - Switching element for hot gas

Info

Publication number: DE906162C
Application number: DEL5664D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Karl Leist
Original assignee: KARL LEIST DR ING
Current assignee: KARL LEIST DR ING
Priority date: 1943-02-28
Filing date: 1943-02-28
Publication date: 1954-03-11

Description

Schaltorgan für heißes Gas Beim Betrieb von Gasturbinen, Abgasturbinen und sonstigen Anlagen zur Ausnutzung sehr heißer Gase besteht vielfach die Notwendigkeit, die Verbindung von Rohrleitungen, Gehäuseteilen und anderen von den heißen Gasen durchströmten Teilen währenddes Betriebes zu uinterbrechen bzw. ab- oder umzuschalten. Bei den bIsiher üblichen Schaltorganen ist infolge der außerordentlich hohen Temperaturen, die die zu verstellenden sowie die dichtenden Teile des Schaltorgans annehmen können, im allgemeinen ein reibungsloser Betrieb erschwert bzw. die benutzbare Temperatur begrenzt.Switching element for hot gas When operating gas turbines, exhaust gas turbines and other systems for utilizing very hot gases, there is often a need to the connection of pipes, housing parts and others from the hot gases to interrupt or switch off or switch over parts through which the air flows during operation. With the switching devices that have been used up to now, due to the extraordinarily high temperatures, which can accept the parts to be adjusted as well as the sealing parts of the switching device, generally a smooth operation is difficult or the usable temperature limited.

Demgegenüber Liegt der Erfindung die ,Aufgabe zugrunde, ein derartiges Schaltorgan zu schaffen, bei dem möglichst wenige Teile dies Ventils m-it dem heißen Gas in Berührung kommen, die übrigen Teile zudem in einem kalten Raum, wenn möglich in einem kalten Luftstrom liegen.In contrast, the invention is based on the object of such a thing To create switching element in which as few parts as possible are called this valve with the Gas come into contact, the other parts also in a cold room, if possible lying in a stream of cold air.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erzielt, daß das Se:haltorgan ein nach beiden Seiten hin dichtendes Absperrglied jeweils in. einer seiner Endstellungen hält, so daß immer nur eine Seite dieses Dichtungsgliedes mit den heißen Gasen in Berührung ist.This is achieved according to the invention in that the Se: holding organ a shut-off member sealing on both sides in one of its end positions holds, so that only one side of this sealing member with the hot gases in Touch is.

Soll bei dieser Einrichtung ein bi,sber nicht vom heißen Gas durchströmter Teil einer Lekung, eines Gehäuses öd. dgl. nunmehr vom Gas durchströmt werden, so wird diie Dichtungsfläche, die ursprünglich .den Raum, in dem sich das Betütigungsgestänge des Dichtungsorgans befindet, gegenüber dem Giasrau.m abdichtete und somit das heiße Gas von diesem Raum fernhielt, nunmehr in die andere Endlage gezogen, so adaß sie wiederum die Offnung in der betreffenden Leitung, durch die das Betätigungsgestänge in den genannten Raum hineinführt, gegenüber diesem nunmehr von heißem Gas ausgefüllten Raum von innen abschließt. Dabei: kann das Schaltorgan in dien beiden Endlagen zweckmäßig durch Anbringung einer nach beiden Seiten: wirkenden Federkraft oder durch Einschaltung einer Kniehebelwirkung oder :durch ähnliche konstruktive Maßnahmen festgehalten werden. Würde das Dichtungsorgan in Zwischenlagen verbleiben, so würde es von heißem Gas vollständig umströmt werden, die Spindel bzw. das Betätigungsgestänge könnte sich verziehen, und die Dichtung wäre gefährdet. Da jedoch beim Erfindungsgegenstand nur ein sehr kleiner Teil mit dem heißen Gas in Berührung ist und .die Verbindung mit dem übrigen Teil des Schaltorgans nur durch das Betätigungsgestänge (Ventilschaft od. dgl.) gebildet wird, sind die Möglichkeiten der Wärmeleiteng von den heißen zu den kalten Teilen :gering, zumal ;die kalten Teile sich -.dauernd in kalter Luft befinden können.With this device, a bit of acid should not be flown through by the hot gas Part of a lever, a housing wasted. Like. Are now flowed through by the gas, so becomes the sealing surface that was originally the space in which the actuating linkage is located of the sealing organ is located opposite the Giasrau.m sealed and thus the hot gas kept away from this room, now moved to the other end position, so that they in turn the opening in the relevant line through which the actuating linkage leads into the named space, opposite this now filled with hot gas Closes off the space from the inside. In doing so: the switching element can expediently in both of the end positions by applying a spring force acting on both sides or by switching on a toggle lever effect or: held by similar constructive measures will. If the sealing element were to remain in intermediate layers, it would become hot Gas are completely flowed around the spindle or the actuating rod warp and the seal would be compromised. However, as with the subject matter of the invention only a very small part is in contact with the hot gas and .the connection with the remaining part of the switching element only through the actuating linkage (valve stem Od. Like.) Is formed, the possibilities of Wärmeleitg are from the hot Regarding the cold parts: low, especially; the cold parts are constantly in cold air can be located.

In besonderem Maße wird die Wirkung der Erfindung erzielt, wenn sich in dem kalten Raum fortgesetzt eine kalte Luftströmung befindet, die die hineingeleitete Erwärmung abführt. Der Erfindungsgegenstand eignet sich insbesondere zur Veränderung des Beaufschlagungsgrade q einer kühlend beaufschlagten Gasturbine, indem .diejenige Seite beispielsweise .des Ventiltellers, an -der der Schaft angreift, sich in dem von der Kühlluft durchströmten Raum befindet. Dieses Schaltorgan läßt sich nun einerseits in einer Verbindungsleitung' zwischen dem kalten und dem warmen Zuströmrohr der Turbine anbringen, andererseits jedoch auch unmittelbar in dem ringförmigen Zu.strömgehäuse der Beaufschlagungsströ.mungen, wo bei einem in geeigneter Weise tangential angeordneten Einbau des Schaltorgans kein. zusätzlicher Raum für dieses in Anspruch genommen wird. Als Ventilsitze können die Zwischenwände zwischen dem kalten und dem warmen Gehäuse benutzt werden.The effect of the invention is achieved in particular when in the cold room there is still a current of cold air which is directed into it Dissipates warming. The subject matter of the invention is particularly suitable for change the degree of exposure q of a gas turbine subjected to cooling by .the For example, the side of the valve disk on which the shaft engages, is located in the the room through which the cooling air flows. This switching element can now be on the one hand in a connecting line 'between the cold and the warm inflow pipe of the Attach the turbine, but on the other hand also directly in the ring-shaped inflow housing of Beaufschlagungsström.mungen, where in a suitably arranged tangentially Installation of the switching element no. additional space taken up for this will. The partitions between the cold and the warm can be used as valve seats Housing can be used.

Dlie Zeichnung veranschaulicht die Erfindung beispielsweise an vier verschiedenen Ausführungsformen des :Erfindungsgegenstandes, die schematisch im ,Schnitt dargestellt sind, und zwar zeigt Fig. i das erfindungsgemäße,Schaltorg:an in Anwendung bei einer Turbine mit Teilibeaufschlagung durch ein Kühlmittel, Fig. 2 eine ähnliche =Ausführung, bei der das Schaltorgan im Turbinengehäuse angeordnet ist, Fig.3 eine Anordnung zum Absperren und Öffnen einer Leitung und Fig. q. eine Ausführung mit einem als Klappe ausgebildeten Dichtungsorgan.The drawing illustrates the invention at four, for example different embodiments of the: subject matter of the invention, which are shown schematically in , Section are shown, namely Fig. I shows the inventive, Schaltorg: an in use with a turbine with partial admission by a coolant, Fig. 2 a similar = version in which the switching element is arranged in the turbine housing is, Fig.3 an arrangement for shutting off and opening a line and Fig. q. one Version with a sealing element designed as a flap.

Bei der in Fig. i und 2 dargestellten Turbine ist ein Teil a des Gehäuses dauernd von heißem Gasdurchströmt, Idas durch die Leitung b zuggeführt wird, während ein anderer Teil c dauernd einer kühlenden Beaufschlagung des Turbinenrades dient. Hierzu strömt ein Kühlmittel, z. B. Luft, durch die Leitung d im .den Gehäuseteil c ein. Zwischen diesen beiden Gehäuseteilen ca und c liegt ein Teil e, der zeitweise von heißem Gias, zeitweise von kalter Luft dürcherömt werden soll. Bei der Ausführungsform nach Fisg. i ist zwischen den beiden Zuströmlemtungen b und d eine Stitchleitung f mit zwei Ventilsitzen g und la angebracht, zwischen denen ein als Tellerventil i au gebildetes Dichtungsorgan hin und her bewegbar isst, das dabei unter dem Einfluß einer Feder stehen kann. @Bei der in Fig.2 dargestellten Ausführungsform ist das Tellervensti@l i unmittelbar im Einströmgehäuse der Turbine angeordnet, und zwar tangential in dem Teil e. Auf das Ende der Ventilspindel k wirkt eine Druckfeder 1, die das Ventil in .dien beiden Endstellungen festhält. Betätigt wird das Ventil durch ein Hebelgestänge m, . Durch die Betätigung des Ventils kann nun .dem dem Gsehäusetell e entsprechenden Beaufschlagungsbogen der Turbine entweder das kalte oder das warme Medium zugeleitet werden..In the turbine shown in FIGS. I and 2, a part a of the housing is continuously traversed by hot gas, which is drawn through the line b, while another part c is continuously used for cooling the turbine wheel. For this purpose, a coolant flows, for. B. air, through line d in .den housing part c a. Between these two housing parts ca and c is part e, which is to be flowed through at times by hot glass and at times by cold air. In the embodiment according to FIG. A stitch line f with two valve seats g and la is attached between the two inflow ports b and d , between which a sealing element designed as a poppet valve i au can move back and forth, which can be under the influence of a spring. In the embodiment shown in Figure 2, the plate valve @ li is arranged directly in the inflow housing of the turbine, tangentially in part e. A compression spring 1 acts on the end of the valve spindle k and holds the valve in the two end positions. The valve is operated by a lever linkage m,. By actuating the valve, either the cold or the warm medium can now be fed to the application arc of the turbine corresponding to the housing part.

Bei der ,Ausführungsform nach Fig.3 ist das ebenfalls als Tellerventil i ausgebildete Schaltorgan in einer Leitung n angeordnet, um diese abzusperren oder zu öffnen. Diese Leitung kann. beispielsweise die Abgasleitung einer .Blrennkraftm:aschine sein, die das Abgas einem weiteren Verwendungszweck, z. B. Rückstoßdüsen, zuführt oder in einem anderen Betriebsfall von diesen trennt. Eine Fedeir o wirkt der Öffnung des Ventils entgegen.In the embodiment according to FIG. 3, this is also a poppet valve i formed switching element arranged in a line n in order to shut it off or to open. This line can. For example, the exhaust pipe of an internal combustion engine be that the exhaust gas can be used for another purpose, e.g. B. thrust nozzles, feeds or separates from them in another operational case. A Fedeir o acts the opening of the valve against.

Bei der in F1g, 4 .dargestellten Ausführungsform ist das Dichtungsorgan als Klappep ausgebildet und meinem Rohikrümmer q angebracht, und zwar ist die Klappe p an dem einen Arm eines doppelarmigen Hebels m' angelenkt, dessen anderer Arm gegibelt ist. In diese Gabel ,greift ein Nocken r ein, der an einem Hebel s sitzt. Durch Verschwe:nk en dieses Hebels wird der Hebel m' ebenfalls: verschwenkt und die Klappep in die andere, gestrichelt wiedergegebene Endlage gebracht, in. der sie den Rohrdürchfluß freigibt. Der Rohrkrümmer q kann beispielsweise Teil einer Zuströmleitung für heißes Gas zu den Düseneiner Gasturbine sein.. In der dargestellten Stellung sperrt die Klappep das Gas ab und gibt .den Weg für die kühlende Außenluft frei.In the embodiment shown in FIG. 4, the sealing member is designed as a flap p and attached to my pipe manifold q, namely the flap p hinged to one arm of a double-armed lever m ', the other arm of which is forked is. A cam r, which sits on a lever s, engages in this fork. By When this lever is swiveled, the lever m 'is also swiveled and the flap p brought into the other end position shown in dashed lines, in which they the Rohrdürchfluß releases. The pipe bend q can, for example, be part of an inflow line for hot Gas to the nozzles of a gas turbine .. In the position shown, the Fold off the gas and open the way for the cooling outside air.

Alle diese Ausführungen sind insbesondere für die Anwendlung bei Frisch- oder Abgasturbinen und sonstigen Abigasverwertungs:anllagen von Flugmotoren geeignet, da sie gewichtlch und bezüglieh Raumbedarf hierfür besonders günstig ausgebildet werden können. Sie sind jedoch genau so gut auch für stationäre und auf anderen. Fahrzeugen angebrachte Gasleitungen als Schaltorgane verwendbar.All of these versions are particularly suitable for use with fresh or exhaust gas turbines and other waste gas recovery systems suitable for aircraft engines, as they are particularly inexpensive in terms of weight and space requirements can be. However, they are just as good for stationary and on others. Gas lines attached to vehicles can be used as switching devices.

Claims

PATENT CLAIMED: i. Switching element for with varying degrees of loading working turbines, in particular gas or exhaust gas turbines, characterized by a shut-off member which seals on both sides and which is always in one of its end positions is held.

2. Switching element. according to claim i, characterized in that d-aß thereof un, is arranged indirectly in the gas inlet housing, in particular tangenti: al.

3. Switching element according to claims i and 2, characterized in that the a coolant flow, in particular cooling air, does not flow through the space through which hot gases flow, is flowed through.

4. switching element .nach .den claims i to 3, characterized in that @ that in both end positions all parts of the switching element except one side of the sealing member lie in a room through which the hot glass does not flow.

5. Switching element after claims i to 4, characterized in that as a changeover mechanism, ismus for this is provided a spring-loaded toggle joint.

6. Switching element according to claims i to 4, characterized in that as a changeover mechanism: is, m @ us for this a smallpox-controlled pivot lever: is used. Approved publications: German patent specifications No. 656286, 476694.