-
Schalteinrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge mit Antrieb
durch eine Gasturbinenanlage Gasturbinen zum Fortbewegen von Straßenfahrzeugen bestehen
im allgemeinen aus einem Aggregat mit einer Turbine und einem Verdichter und aus
einer Fahrturbine, die mechanisch von diesem Aggregat unabhängig ist. Eine solche
Anordnung wurde bereits für andere Anwendungen der Gasturbine benutzt. Für den Antrieb
eines Straßenfahrzeuges stellen aber die Anwendungsmerkmale besondere Aufgaben für
die Steuerung und die Regelung der gesamten Einrichtung.
-
Man hat schon eine Vorrichtung zur Steuerung und Regelung einer Gasturbinenanlage
für Fahrzeuge vorgeschlagen, welche eine Verdichterantriebsturbine und eine davon
mechanisch unabhängige und durch die Abgase der Verdichterantriebsturbine gespeiste
Fahrturbine enthält, wobei man in den Auslaß der Fahrturbine die Abgase der Verdichterantriebsturbine
ableitet und der Brennstoffdruck der letzteren auf einen diese Umleitung steuernden
Servomotor einwirkt.
-
Die Erfindung betrifft demgegenüber eine Gasturbinenanlage für Fahrzeuge
aus einer Verdichterantriebsturbine und einer davon mechanisch unabhängigen und
durch die Abgase der mit einer Umgehungsleitung versehenen Verdichterantriebsturbine
gespeisten Fahrturbine, durch welche Umleitung die Abgase der Verdichterantriebsturbine
in den Auslaß der Fahrturbine geleitet werden können, bei der, um das Durchgehen
der einen oder anderen dieser Turbinen zu vermeiden, Mittel zwischen der Steuerung
dieser Umgehungsleitung, dem Schalthebel und der Fußtaste vorgesehen sind,
welche
eine derart eingerichtete Anordnung zur Blockierung der Steuerung der Geschwindigkeitsveränderung
umfassen, daß diese Steuerung blockiert wird, wenn die Umgehungsleitung geschlossen
wird.
-
Ferner wird ein durch eine Gasturbine fortbewegtes Fahrzeug in der
Regel mit einer Bremsvorrichtung ähnlich derjenigen gewisser Lastfahrzeuge versehen,
weil der von der Fahrturbine bei gedrosselter Brennstoffzufuhr entgegengestellte
Widerstand sehr klein ist. Diese Bremsvorrichtung kann ebenfalls beim Öffnen der
Umgehungsleitung eingeschaltet und beim Schließen dieser Umgehungsleitung ausgeschaltet
werden.
-
Fig. I der Zeichnung zeigt schematisch die Steuereinrichtung einer
mit einer erfindungsgemäßen Umgehungsleitung ausgerüsteten Gasturbine; Fig. 2 und
3 zeigen eine andere Ausbildung der Sperrvorrichtung für den Hebel des Schaltkastens
und für die Bremsvorrichtung.
-
In Fig. I der Zeichnung bezeichnet I den gesamten Turbinenkörper.
2 ist ein Verdichter, der hier als einstufiger Kreiselverdichter dargestellt ist.
3 ist eine Brennkammer oder eine der Brennkammern. 4 ist die den Verdichter antreibende
Turbine. 5 ist die Fahrturbine. Für jede der beiden Turbinen ist ebenfalls nur eine
Stufe vorausgesetzt. Die Fahrturbine 5 betätigt ein Untersetzungsgetriebe 6. dessen
Abtriebswelle 7 die Fahrzeugräder 8 durch Vermittlung eines Schaltkastens 9 und
eines Kegelräderpaares Io mit dem üblichen (nicht dargestellten) Ausgleichgetriebe
antreibt. Es wird ein an sich bekannter Schaltkasten mit einem genügend wirksamen
Getriebe zum Gleichschalten der Zahnräder vorausgesetzt, das die Anwendung einer
Ausrückkupplung erübrigt. Die Turbine ist mit einer Umgehungsleitung II versehen,
die z. B. mit Hilfe eines Ventils I2 geöffnet und geschlossen wird und durch welche
die Abgase der Turbine 4 unmittelbar in die Auslaßleitung I3 der Fahrturbine 5 abgelenkt
werden können, ohne letztere zu durchströmen, oder durch die mindestens das Druckgefälle
in der Turbine 5 vermindert werden kann.
-
Das Ventil I2 wird durch einen Servomotor I4 gesteuert. Dieser besteht
aus einem in einem Zylinder I6 gleitenden Kolben I5, der durch eine Feder I7 in
die der Öffnungslage des Ventils I2 entsprechende Lage zurückgeführt wird. Der in
der Brennzuleitung herrschende Druck wird durch eine Rohrleitung 7o auf die Rückseite
I8 des Kolbens I5 übertragen.
-
Die Brennstoffzufuhr erfolgt beispielsweise durch eine Zahnradpumpe
I9, die vom Aggregat durch eine Schnecke 2o und ein Schneckenrad 2I angetrieben
wird. Diese Pumpe saugt den Brennstoff aus einem Behälter 22 und fördert ihn einerseits
in die Einspritzdüse 23 der Brennkammer 3 und andererseits in einen Druckregler
24. Dieser besteht aus einem an einem Kolben 26 befestigten Drosselkegel 25. Der
Druck des Brennstoffes wirkt auf die Rückseite des Kolbens ein, die den Drosselkegel
trägt, wogegen die Vorderseite von einer einstellbaren Feder 27 beeinflußt wird.
Die Spannung dieser Feder ist von der Lage der Fußtaste 28 abhängig, die vom Fahrer
zum Einstellen der Fahrgeschwindigkeit betätigt wird. Die Fußtaste ist an einem
Hebel 74 befestigt, der bei 29 schwenkbar gelagert ist und durch den Hebelarm 30
und den bei 32 schwenkbar gelagerten Hebel 31 mit der auf die Feder 27 einwirkenden
Stange 33 verbunden ist.
-
Die Fußtaste 28 wird durch eine Feder 34 in der Lage der geringsten
Federspannung, d. h. in der Leerlaufstellung des Aggregates, gehalten, welcher auch
der geringste Brennstoffdruck in der Druckleitung der Pumpe I9 entspricht. In Richtung
der Druckverminderung des Brennstoffes wird der Hub der Fußtaste durch eine Rolle
35 begrenzt, die auf einem Keilstück 36 ruht. Dieses Keilstück kann vom Fahrer nach
Belieben mit Hilfe eines bei 38 schwenkbar gelagerten Handhebels 37 und eines Lenkers
39 verschoben werden. Der Hebel wird in der gewünschten Lage durch ein Klinkenwerk
gesperrt, das aus einer Feder 4I und einer Kugel 4o besteht, welche in die Kerben
42 eines am Hebel 37 befestigten Segmentes 43 eingreift. Die Verschiebung des Keilstückes
36 durch den Hebel 37 hat den Zweck, die Lage der Fußtaste 28 für Langsambetrieb,
also auch die entsprechende Drehzahl des Aggregates, zu ändern.
-
Das Keilstück 36 wirkt ebenfalls durch eine Rolle 44, einen bei 46
schwenkbar gelagerten Hebel 45 und eine Stange 47 auf die Spannung der Feder I7
des Servomotors I4 ein. Das Keilstück 36 ist derart berechnet, daß bei beliebigem
Langsambetrieb des Aggregates das Ventil I2 für den diesem Langsambetrieb entsprechenden
Brennstoffdruck offen steht, und sich sofort schließt, sobald der Fahrer die Fahrt
beschleunigt.
-
Die Stange 48, die den Servomotor I4 mit dem Ventil 12 verbindet,
betätigt auch einen bei 5o schwenkbar gelagerten Hebel 49, dessen Zweck darin besteht,
den Schalthebel 5I des Schaltkastens zu sperren oder freizugeben. Dieser Schalthebel
wirkt in an sich bekannter Weise auf die Getrieberäder des Schaltkastens 9 derart
ein, daß die gewünschten Untersetzungsverhältnisse erreicht werden. Der Hebel 51,
der bei 52 im Schaltkasten schwenkbar gelagert ist, trägt einen mit Zähnen 54 versehenen
Sektor 53, und das mit einer Nase 55 versehene Ende des Hebels 49 greift in einen
der Zähne 54 ein, wenn der Servomotor 14 unter der Einwirkung des Brennstoffdruckes
das Ventil 12 schließt. Es ist dann nicht möglich, den Hebel 51 zu verstellen. Öffnet
der Servomotor 14 das Ventil 12, so befindet sich umgekehrt die Nase 55 des Hebels
49 außer Eingriff mit den Zähnen 54, und der Fahrer kann den Hebel 51 betätigen.
Läßt der Fahrer aus Versehen den Hebel 51 in einer Totlage und drückt er dann auf
die Fußtaste 28, so stößt die Nase 55 des Hebels 49 auf einen der Zähne des Sektors
53, und der Hebel 51 stellt sich dann dem Schließen des Ventils i2 entgegen. Auf
diese Weise wird das Durchgehen der Fahrturbine 5 zuverlässig vermieden. Zur Vermeidung
solcherFehlsteuerungen kann der Schaltkasten übrigens mit einer an sich bekannten
Sperrvorrichtung versehen
werden, die an den den Totpunkten entsprechenden
Stellen keine Zahnlücken aufweist.
-
Die Stange 48 betätigt ebenfalls einen elektrischen Schalter 56, der
den Stromkreis einer elektrischen Bremsvorrichtung 57 an sich bekannter Art öffnet
und schließt, die beispielsweise aus einer Magnetscheibe 58 besteht, welche sich
zwischen zwei Polstücken mit Erregungsspule 59 dreht. Die Spule wird dabei von der
Akkumulatorenbatterie 6o erregt. Steht das Ventil I2 offen, so wird durch den Schalter
56 der Stromkreis der Bremse geschlossen. Schließt sich dagegen das Ventil I2, so
öffnet der Schalter 56 den Stromkreis. Damit die Bremse bei Stillstand nicht in
unnötiger Weise Strom verbraucht, ist in den Stromkreis ein Fliehkraftschalter 7I
bekannter Art eingeschaltet, welcher derart eingestellt ist, daß der Stromkreis
bei Stillstand und bei sehr geringer Geschwindigkeit geöffnet wird, sich jedoch
beim Erreichen einer gewissen Geschwindigkeit wieder schließt.
-
Gemäß Fig. 2 betätigt die Fußtaste unmittelbar einen Schalter 6I,
der den Erregungsstromkreis der Bremse 57 schließt, solange der Fahrer die Fußtaste
nicht eindrückt. Dies erfolgt bei jeder Drehzahl des Langsambetriebes, indem die
Stange 72 an einem Ende mit der Fußtaste 28 und am anderen Ende mit dem Schalter
6I versehen ist. Diese Stange gleitet in einer zu diesem Zweck am Ende des Hebels
74 vorgesehenen Öffnung 75 und wird durch einen Anschlag 73 der Stange betätigt.
Sobald jedoch der Fahrer die Fußtaste 28 eindrückt, wird der Erregungsstromkreis
der Bremse geöffnet.
-
Der Fliehkraftschalter 7I der Fig. I ist in Fig. 2 nicht dargestellt,
jedoch kann er selbstverständlich auch hier Anwendung finden. Bei der Anordnung
gemäß Fig.2 erfolgt das Sperren des Schalthebels unmittelbar in Abhängigkeit von
der Lage der Fußtaste zum Einstellen der Fahrgeschwindigkeit. Zu diesem Zweck betätigt
die mit dem Hebel 30 verbundene Stange 62 einen bei 64 schwenkbar gelagerten Hebel
63, durch den der Zahnsektor 53 des hier nicht dargestellten Schalthebels mit Hilfe
eines Stiftes 65 gesperrt wird, dessen Spitze in die Zahnlücken 54 eingreift. Der
Stift 65 kann in einer Öffnung 66 des Hebels 63 gleiten und wird durch eine Feder
67 in der dargestellten Lage gehalten, solange sie nicht gegen den Sektor 53 stößt.
Sobald der Fahrer die Fußtaste 28 eindrückt, greift die Spitze des Stiftes 65 in
eine der Zahnlücken 54 ein. Wird die Fußtaste weiter eingedrückt, so wird die Feder
67 zusammengedrückt, und der Stift 65 gleitet in der Öffnung 66. Fig. 3 zeigt die
gegenseitige Lage des Stiftes 65 und des Hebels 53, wenn die Fußtaste ganz eingedrückt,
also die Brennstoffzufuhr ganz geöffnet ist.
-
Die Arbeitsweise ist folgende: Es wird vorausgesetzt, daß die den
Verdichter 2 antreibende Turbine 4 angelassen wurde und die an sich bekannten und
nicht dargestellten Zündvorrichtungen der Brennkammer oder Brennkammern 3 eingeschaltet
sind. Wird ferner vorausgesetzt, daß die Turbine 4 in der Ruhelage der Fußtaste
28 mit der durch den Handhebel 37 bestimmten Drehzahl langsam läuft, so steht das
Ventil I2 offen, und die Abgase entweichen unmittelbar durch die Umgehungsleitung
II. Die Fahrturbine 5 erzeugt dann ein Drehmoment, das vernachlässigt werden kann.
-
Drückt der Fahrer die Fußtaste 28 ein, so wird die Feder 27 des Druckreglers
24 zusammengedrückt, und der Brennstoffdruck steigt in der Druckleitung der Pumpe,
wodurch das Ventil I2 mit Hilfe des Servomotors 14 geschlossen wird, während gleichzeitig
die Drehzahl des aus Turbine und Verdichter bestehenden Aggregates steigt. Die Fahrturbine
5 erzeugt dann ein gewisses Drehmoment. Nach dem Schließen des Ventils I2 wird ferner
der Stromkreis der Bremse 57 durch den Schalter 56 geöffnet.
-
Läßt der Fahrer die Fußtaste 28 in die Ruhelage für Langsambetrieb
zurückgehen, so geht der Brennstoffdruck unter der Einwirkung des Druckreglers 24
auf den diesem Langsambetrieb entsprechenden Wert zurück. Das Aggregat läuft langsamer,
das Ventil I2 öffnet sich wieder, der Schalter 56 wird geschlossen und schaltet
die Bremse 57 wieder ein. Diese bleibt so lange eingeschaltet, bis die Fahrgeschwindigkeit
so weit gesunken ist, daß der Fliehkraftschalter 7I den Stromkreis der Bremse 57
wieder öffnet, um dadurch bei sehr geringer Geschwindigkeit oder während des Stillstandes
einen unnötigen Stromverbrauch zu vermeiden.
-
Um das Durchgehen des Aggregates oder der Fahrturbine beim Versagen
der einen oder anderen erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung zu verhüten, ist
die Turbine des Verdichters sowie die Fahrturbine mit einer an sich bekannten Vorrichtung
zum Begrenzen der Drehzahl ausgerüstet, welche die Zufuhr des Brennstoffes zur Brennkammer
beim Überschreiten der Höchstgeschwindigkeit abschaltet.