-
Kraftanlage mit mindestens einem Freiflugkolben-Treibgaserzeuger,
einer durch die Treibgase angetriebenen Kraftmaschine und einer Brennkammer zwischen
Freiflugkolben- und Kraftmaschine Die Erfindung betrifft die Kraftanlagen mit mindestens
einem Freiflugkolben-Treibgaserzeuger,einer durch die Treibgase angetriebenen Kraftmaschine,
insbesondere Turbine, und einer Brennkammer zwischen Freiflugkolbeni- und Kraftmaschiine.
-
Bekanntlich kann die Menge (Masse und Volumen) der von einem Freiflugkolben-Treibgaserzeuger
gelieferten Treibgase zwischen bestimmten unteren und oberen Grenzen verändert werden,
und zwar dank der möglichen Veränderung der Hublänge der Kolben dieser Maschinen,
wobei diese unteren und oberen Grenzen ihrerseits von dem Förderdruck des Treibgaserzeugers
abhängen.
-
Für einen gewissen Belastungsbereich der durch eine Turbine gebildeten
Kraftmaschine, welcher einem gewissen Bereich der Speisedrücke der Kraftmaschine
entspricht, können die von dem Freiflugkolben-Treibgaserzeuger gelieferten Treibgase
sowohl hinsichtlich ihres Volumens wie hinsichtlich ihres Drucks dem Bedarf der
Kraftmaschine durch die einfache Regelung des in den Brennkraftzylinder des Treibgaserzeugers
eingeführten Brennstoffs angepaßt werden. Bei kleinen Belastungen der Kraftturbine,
welche verhältnismäßig geringen Treibgasdrücken und -mengen entsprechen, sind die
von dem Treibgaserzeuger bei den für die Kraftturbine erforderlichen Drücken gelieferten
kleinsten Treibgasvolumina im allgemeinen größer als die Volumina, welche die Turbine
durchströmen müssen, so daß man gezwungen ist, einen Teil der von dem
Treibgaserzeuger
gelieferten Gase bei diesen kleinen Belastungen abzulassen oder umzuleiten.
-
Bei den Anlagen der betrachteten Art sind im allgemeinen zwei Regelbereiche
vorhanden, nämlich ein erster für die kleinen Lasten der Kraftturbine, in welchem
man einen Teil der von dem Treibgaserzeuger mit dem gewünschten Druck gelieferten
Treibgase entweichen läßt oder umleitet, und ein zweiter, bis zur Höchstlast der
Turbine reichender Bereich, in welchem alle von dem Treibgaserzeuger gelieferten
Tnei#bgase .duirch die Twrbine strömen und in welchem die in den Brennkraftteil
des Treibgaserzeugers eingespritzte Brennstoffmenge bis auf den Wirkungsgrad der
Anlage der Belastung der Turbine entspricht.
-
Bei diesen bekannten Anlagen sind der Treisgaserzeuger und die Turbine
so aneinander angepaßt, daß der Treibgaserzeuger bei der Höchstlast der Turbine
unter dem dieser Höchstlast entsprechenden Druck die größte Gasmenge liefert, welche
er bei diesem Druck liefern kann, wobei diese Menge auch der für die unter Vollast
arbeitenden Turbine erforderlichen Menge entspricht.
-
Es ist noch zu bemerken, daß in den bekannten auf die obige Weise
geregelten Anlagen der Eingangsquerschnitt der Turbine unabhängig von der Last derselben
unverändert bleibt, was gestattet, in diesen Anlagen Turbinen einfachen Aufbaus
zu benutzen.
-
Die Erfindung bezweckt die Herstellung einer derartigen Anlage, deren
Höchstleistung größer als die der bekannten Anlagen ist, und zwar ohne Vergrößerung
der Abmessungen des Treibgaserzeugers und unter Beibehaltung des einfachen Aufbaus
der Turbine.
-
Die erfindungsgemäße Kraftanlage mit mindestens einem Freiflugkolben-Treibgaserzeuger,
einer durch die Treibgase angetriebenen Kraftmaschine, insbesondere Turbine, und
mit Mitteln zum Verbrennen von Brennstoff in den vom Treibgaserzeuger erzeugten
Treibgasen, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungsvorrichtung für die einerseits
in den Brennkraftzylinder des Treibgaserzeugers und andererseits in die Treibgase
eingeführten Brennstoffmengen derart ausgebildet ist, daß oberhalb einer bestimmten
mittleren Belastung der Turbine, bei der das notwendige Treibgasvolumen gleich dem
größten, von dem Treibgaserzeuger bei dem entsprechenden Treibgasdruck lieferbaren
Volumen ist, einerseits der Treibgaserzeuger Treibgas liefert, dessen Druck der
jeweiligen Belastung der Turbine entspricht, und dessen Volumen dem vom Treibgaserzeuger
bei diesem Druck lieferbaren Höchstvolumen entspricht, wobei dieses jedoch geringer
als das für die Turbine notwendige Volumen ist, und andererseits die in den Treibgasen
verbrannte Brennstoffmenge derart in Abhängigkeit von der Belastung gesteuert ist,
daß sich das vom Treibgaserzeuger gelieferte Volumen unter dem Einfluß der Verbrennung
der letztgenannten Brennstoffmenge, bei Beibehaltung des genannten Drucks, -um dass
für den Turbinenantrieb erforderliche zusätzliche Volumen vermehrt wird. Hierzu
ist zu bemerken, daß es bekannt ist, eine gewisse Brennstoffmenge in die von dem
Treibgaserzeuger gelieferten und zum Antrieb einer Turbine dienendenTreibgase einzuspritzen,
welche genügend Sauerstoff zur Gewährleistung der Verbrennung dieses Brennstoffs
enthalten. Die Regelung der einerseits in den Brennkraftzylinder des Treibgaserzeugers
und andererseits in die von diesem gelieferten Gase eingeführten Brennstoffmengen
ist jedoch neu und Gegenstand der Erfindung. Hierdurch wird der Fortschritt erzielt,
daß die Anlage gleichmäßig mit einer Leistung betrieben werden kann, die größer
als die Höchstleistung des Treibgaserzeugers selbst ist. Ferner konnte bei diesen
bekannten Anlagen nicht der einfache Aufbau der die Kraftmaschine bildenden Turbine
beibehalten werden, welcher einer der Vorteile der ohne Einführung von Brennstoff
in die Treibgase arbeitenden bekannten Anlagen ist. Bei der erfindungsgemäßen Anlage
wird jedoch der einfache Aufbau der Turbine beibehalten, und es ist insbesondere
keine Vorrichtung zur Veränderung des Eintrittsquerschnitts der Turbine in Abhängigkeit
von der Belastung derselben erforderlich.
-
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird die Anlage
noch mit einer Vorrichtung zur Begrenzung des in den Treibgasen verbrannten Brennstoffs
versehen, welche in Abhängigkeit von der Temperatur der Treibgase am Eingang der
Kraftmaschine sowie in Abhängigkeit von der Drehzahl derselben arbeitet. Diese Begrenzungsvorrichtung
gestattet die Vergrößerung der in den Treibgasen verbrannten Brennstoffmenge bei
gewissen Betriebszuständen der Anlage, welche von den obigen verschieden sein können,
insbesondere bei der Inbetriebsetzung der Anlage.
-
Fig. i und 3 der Zeichnung zeigen zwei AusführungsbeLsp,iele einer
erfindungsgemäßen Kraftanlage; Fig.2 ist ein Schaubild zur Erläuterung der Arbeitsweise
einer erfindungsgemäßen Kraftanlage, insbesondere der in F.iig. i da@rges@tellten.
-
Der Erailugkolben-Treibgaserzeubg!er der in Fig. i dargestellten Kraftanlage
enthält einen Brennkraftzylinder i und wenigstens einen Verdi.chterzylinder 2. In,
,diesen Zylindern arbeitet ein diurch einen Brennkraftkolben 3 und einen Verdichterkolben
4 gebildeter Stufenkolben. Diese beiden Kolben sind miteinander starr verbunden,
und zwar entweder mit Hilfe einer nach außen gerichteten und sich bis zu dem Kolben
4 erstreckenden Verlängerung des Kolbens 3 (s. Fig. i) oder mit Hilfe einer nicht
dargestellten, die beiden Kolben verbindenden Stange. Der im Zweitakt, insbesondere
nach dem Dieselprozeß, arbeitende Brennkraftzylinder i ist mit einem Brennstoffeinspritzer
5 versehen. In der Wand dieses Zylinders sind durch den Brennkraftkolben 3 gesteuerte
Einlaß- und Auslaßöffnungen 6 bzw. 7 angebracht.
-
Der Verdichterzylinder 2 besitzt Einlaß- und Druckventile 8 bzw. g.
Die Druckventile sitzen zweckmäßig in der Trennwand io, welche den Innenraum des
Verdichterzylinders 2 von einem den
Brennkraftzylinder i umgebenden
Gehäuse oder Luftbehälter i i trennt. Der Verdichterraum wird somit in dem in Fig.
i dargestellten Treibgaserzeugerbeispiel durch den Raum zwischen der Trennwand io
und der die Verlängerung des Kolbens 3, mittels welcher dieser an dem Kolben 4 befestigt
ist, umgebenden Ringfläche des Verdichterkolbens 4 gebildet.
-
Der Kolben 4 saugt somit die Außenluft durch die Einlaßventile 8 an,
wenn der Stufenkolben 3, 4 infolge der Verbrennung des in den Brennkraftzylinder
i eingespritzten Brennstoffs seinen nach außen gerichteten Arbeitshub ausführt,
während die Verdichtung dieser Luft und ihre Förderung durch die Ventile 9 in das
Gehäuse i i stattfinden, wenn der Stufenkolben 3, 4 seinen nach innen gerichteten
Verdichtungshub ausführt.
-
Der Verdichtungshub erfolgt mittels der Energie, welche in einem pneumatischen
Speicher für die Rückführungsenergie 12 aufgespeichert wird, de-r hierfür ein Luftpolster
enthält, welches sich in dem äußeren Teil des Zylinders 2 zwischen der Außenseite
des Kolbens 4 und dem äußeren Boden des Zylinders 2 befindet.
-
Die den Einspritzer 5 speisende Einspritzpumpe 13 wird vom Stufenkolben
3, 4 z. B. mittels einer Stange 14 angetrieben, welche mit der Kolbenstufe 4 starr
verbunden ist und ein mit einem Hebel 16 verbundenes Gestänge 15 betätigt, wobei
dieser Hebel auf einen mit dem Kolben der Pumpe 13 fest verbundenen Stößel 17 einwirkt.
Der Antrieb dieser Pumpe erfolgt so, daß die Einspritzung stattfindet, wenn sich
der Kolben 3 in der Nähe des Endes des Verdichtungshubes, d. h. in der Nähe seines
inneren Totpunktes, befindet.
-
Die Auslaßöffnungen 7 des Brennkraftzylinders i sind durch eine Leitung
18 mit dem Eingang i9 der Turbine 2o verbunden, welche die Kraftmaschine für von.
dem T:reibgaserzeuger gelieferte Txeibgase bildet. Diese Treibgase werden in bekannter
Weise durch die unvollständig entspannten Verbrennungsgase des Brennkraftzylinders
i und durch den aus dem Verdichterzylinder 2 kommenden und in das Gehäuse i i durch
die Ventile 9 geförderten überschuß an verdichteter Luft gebildet. Dieser Überschuß
an verdichteter Luft kann in seiner Gesamtheit als Spülluft des Brennkraftzylinders
i dienen, so daß die Gesamtheit der Treibgase durch die Auslaßöffnungen 7 des Brennkraftzylinders
i in die Leitung 18 gelangt, oder ein Teil des Überschusses an verdichteter Luft
kann auch unmittelbar aus dem Gehäuse i i durch eine gestrichelt dargestellte Leitung
21 in eine Brennkammer 22 geleitet werden, welche in die Leitung 18 eingeschaltet
ist und in ihrem Innern einen oder mehrere Brenner 23 enthält, welche dazu dienen,
um in den Treibgasen des Treibgaserzeugers eine zusätzliche Brennstoffmenge zu verbrennen,
welche den Brennern 23 mit Hilfe einer z. B. von einem Motor 25 angetriebenen Pumpe
24 zugeführt wird.
-
Falls ein Teil der Luft durch die Leitung 2i unmittelbar in die Brennkammer
22 geleitet wird, ist diese so ausgebildet, daß der Zusatzbrennstoff in dem von
der Leitung 21 zugeführten Luftüberschuß verbrannt würd und da.ß die von dieser
Verbrennung herrührenden Gase anschließend mit den von den Auslaßöffnungen 7 des
Brennkraftzylinders i kommenden Gasen gemischt werden.
-
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die von der Leitung
21 zugeführte Luft anstatt zur Verbrennung des Brennstoffs zur Kühlung der Brennkammer
22 benutzt werden, indem diese Luft vor ihrer Mischung mit den aus der Brennkammer
austretenden Gasen durch eine die Brennkammer umgebende Ringkammer geleitet wird.
-
Die Mittel zur Regelung der obigen Anlage enthalten ein Steuerorgan
26, welches eine Einspritzpumpe 13 z. B. dadurch beeinflußt, daß es die Drehung
des Kolbens dieser Pumpe um seine Achse bewirkt, wodurch die in den Brennkraftzylinder
i des Treibgaserzeugers für jedes Arbeitsspiel eingespritzte Brennstoffmenge bestimmt
wird. Ferner enthalten diese Regelmittel ein Ventil 27 od. dgl., welches die in
die Brennkammer 22 durch den Brenner 23 eingeführte zusätzlicheBrennstoffmenge bestimmt.
-
Schließlich enthalten die Regelmittel noch ein Ventil 28, welches
in der Leitung 18 unmittelbar vor dem Eingang i9 der Turbine 2o liegt und je nach
seiner Stellung den Einlaß der Treibgase in die Turbine schließt und für diese Gase
eine sie unmittelbar in die Auslaßleitung 3o der Turbine 2o hinter derselben führende
Umgehungsleitung 29 öffnet oder diese Umgehungslentung schließt, so daß alle Treibgase
durch die Turbine 20 strömen, oder in einer Zwischenstellung durch die Umgehungsleitung
29 einen Teil der Treibgase unmittelbar ins Freie entweichen läßt, während ein anderer
Teil dieser Gase zur Speisung der Turbine 2o dient.
-
Die Steuerung dieser Regelmittel kann auf verschiedene Weise erfolgen.
Bei der in Fig. i dargestellten Anlage erfolgt diese Steuerung auf hydraulischem
Wege in Abhängigkeit von der Drehzahl der Turbine 2o. Hierfür treibt die Turbine
einen Regler 31 an, welcher einen mit der Drehzahl der Turbine veränderlichen Öldruck
in einer Leitung 32 erzeugt. Der Regler 31 ist so ausgebildet, daß der Öldruck in
der Leitung 32 um so größer ist, je kleiner die Drehzahl der Turbine ist. An die
Leitung 32 sind drei Zylinder 33, 34. 35 angeschlossen, in welchen Kolben 36 bzw.
37 bzw. 38 arbeiten, welche unter der Einwirkung von Gegenfedern 39 bzw. 40 bzw.
41 stehen, deren Kenngrößen weiter unten erläutert sind.
-
Der Kolben 36 ist durch eine Stange 42 mit einem Winkelhebel 43 verbunden,
welcher durch eine Kuppelstange 44 mit dem Steuerorgan 26 der Einspritzpumpe 13
verbunden ist. Eine Aufwärtsbewegung des Kolbens 36 in seinem Zylinder 33 verstellt
das Organ 26 im Sinn einer Vergrößerung der in den Zylinder i eingespritzten Brennstoffmenge.
-
Die möglichen Verstellungen des Steuerorgans 26 werden jedoch durch
zwei Nockenflächen 45 und 46 begrenzt, welche z. B. mit dem Hebel 43 starr verbunden
sind und mit einem Anschlag 47 zusammenwirken,
dessen Stellung in
bezug auf die Nockenflächen 45, 46 vom Ladedruck des Brennkraftzylinders des Treibgaserzeugers
der Anlage abhängt. Hierfür wird der Anschlag 47 durch einen Kolben 48 gesteuert,
auf dessen eine Seite der Ladedruck der Verdichterkolbenstufe oder ein entsprechender
Druck wirkt, z. B. der durch die Lei-
tung 49 zugeführte, in dem Gehäuse i
i herrschende Druck, oder der durch die gestrichelt dargestellte Leitung 5o zugeführte
mittlere Druck in dem Polster r2, welcher mittels einer bekannten, in der Zeichnung
nicht dargestellten Vorrichtung vom Verdichtungsdruck abhängig gemacht ist. Auf
die andere Seite des Kolbens 48 wirkt eine Gegenfeder 5 i. Je höher der Betriebsdruck
ist, um so weiter geht der Anschlag 47 zwischen den Nocken 45 und 46 aufwärts, wobei
der Nocken 45 durch seine Berührung mit dem Anschlag 47 für jeden Förderdruck die
Mindestmenge bestimmt, welche in den Brennkraftzylinder eingespritzt werden ruß,
um den Mindesthub des Stufenkolbens 3, 4 sicherzustellen, während der Nocken 46
durch seine Berührung mit dem Anschlag 47 für jeden Verdichtungsdruck die Höchstmenge
bestimmt, welche in den Brennkraftzylinder i des Treibgaserzeugers zur Erzeugung
des größten Hubes des Stufenkolbens 3, 4 eingespritzt werden kann.
-
Der Kolben 37 ist über eine Stange 52 und einen Winkelhebel 53 mit
dem Ventil 27 verbunden, welches die durch die Brenner 23 in die Treibgase eingespritzten
zusätzlichen Brennstoffmengen steuert. Schließlich ist der Kolben 38 durch die Stange
54, einen Hebel 55, eine Stange 56 und einen Schwenkhebel 57 mit der Stange des
Ventils 28 verbunden. Die Spannungen der Federn 39, 40 und 41 werden so eingestellt,
daß die verschiedenen Regelteile 26, 27 und 28 entsprechend der gewünschten Arbeitsweise
der Anlage arbeiten, welche dem Schaubild der Fig. 2 entspricht.
-
'In dieser Figur s tdllen die Abszissen. die Vorverdichtungs- bzw.
Ladedrücke p des T.reibgaaserzeugers dar, welche praktisch den Speisedrücken der
Turbine 2o entsprechen.
-
Die Ordinaten entsprechen entweder den Volumina V der Treibgase oder
den von der Turbine 2o abgegebenen Leistungen P.
-
In Fig. 2 gibt die Kurve a für die verschiedenen Drücke die größten
Gasvolumina an, welche von dem Treibgaserzeuger geliefert werden können und den
größten Hüben des Stufenkolbens 3, 4 des Treibgaserzeugers entsprechen. Die Kurve
b stellt für die verschiedenen Drücke die geringsten (volumenmäßigen) Förderleistungen
des Treibgaserzeugers dar, welche den geringsten Hüben des Stufenkolbens 3, 4 entsprechen,
welche dadurch bestimmt sind, daß am Ende eines jeden Arbeits- bzw. Expansionshubes
des Stufenkolbens die Öffnungen 6 und 7 des Brennkraftzylinders i zur Füllung und
Spülung desselben aufgesteuert werden müssen.
-
Die Kurve c stellt die Treibgasvolumina dar, welche der Turbine 2o
für die verschiedenen Turbineneintrittsdrücke .geliefert werden müssen,, wobei ihre
Leistung P sich gemäß der Kurve N ändert. Hierzu ist zu bemerken, daß die Turbine
2o eine Turbine mit konstantem Einlaßquerschnitt ist, bei welcher bei wachsender
Belastung nicht nur die Volumina, sondern auch die Drücke der Tareibgase zunehmen
müssen.
-
Aus Fig. 2 geht hervor, daß die Kurve c die Kurve b in dem
Punkt B und die Kurve a in dem Punkt A schneidet. Hieraus ergibt sich,
daß bei geringen Belastungen der Turbine 2o von dem Treibgaserzeuger ein Treibgasüberschuß
geliefert wird, welcher nicht die Turbine durchströmen kann.
-
Für diese Betriebszustände gestattet der Öldruck der Leitung 32 der
Feder 41 das Ventil 28 so zu betätigen, daß es die Umgehungsleitung 29 mehr oder
weniger öffnet.
-
Wenn der Druck in der Leitung 32 mit der Belastung P der Turbine 2o
zunimmt, geht das Ventil 28 mehr und mehr aufwärts, um in dem Augenblick, an welchem
der dem Punkt B entsprechende Druck P2 erreicht ist, die Umgehungsleitung 29 vollständig
zuschließen und den Einlaß der Turbine 2o vollständig zu öffnen. Während der gleichen
Periode wurde der Nocken 45 (Minimalnocken) durch die Gegenfeder 39 beständig mit
dem Anschlag 47 in Berührung gehalten, so daß die Brennstoffeinspritzung während
dieser ganzen Periode ihren kleinsten Wert aufweist.
-
Wenn der Förderdruck den Wert P2 übersteigt und in der Zone zwischen
den dem Punkt B bzw. dem Punkt A entsprechenden Drücken P2 bzw. p3 liegt, hält der
Druck in der Leitung 32 die Umgehungsleitung 29 geschlossen und regelt durch seine
Einwirkung auf den Kolben 36 die in den Brennkraftzylinder i eingespritzte Brennstoffmenge
derart, daß der Treibgaserzeuger für jeden Druck zwischen P2 und P3 die für die
Turbine erforderliche Treibgasmenge liefert, welche durch einen der Punkte des Abschnitts
B-A der Kurve c gegeben ist.
-
In dieser Periode wird die Leistung der Anlage ausschließlich durch
die Regelung der in den Zylinder i des Treibgaserzeugers eingespritzten Brennstoffmenge
geregelt, und der Anschlag 47 befindet sich in dem Zwischenraum zwischen den Nocken
45 und 46, ohne diese zu berühren.
-
Wenn der für die Turbine 2o erforderliche Speisedruck den Wert p3
erreicht und überschreitet, kommt der Nocken 46 (Maximalnocken) mit dem Anschlag
47 in Berührung, welcher für die Drücke zwischen p3 und P4 die in den Brennkraftzylinder
des Treibgaserzeugers eingespritzte Brennstoffmenge bestimmt. Das Volumen der von
den Treibgaserzeuger gelieferten Treibgase entspricht somit dem rechts von dem Punkt
A liegenden Abschnitt der Kurve a. Dieses Volumen ist jedoch für den Bedarf derTurbine
2o ungenügend, da dieser volumenmäßige Bedarf durch den jenseits des Punktes A liegenden
Abschnitt der Kurve c angegeben wird. Um den Gasen am Eingang der Turbine 2o das
erforderliche Volumen zu geben, beginnt man von dem Druck p. an mittels der Brenner
23 eine gewisse zusätzliche Brennstoffmenge in die Treibgase einzuspritzen, nachdem
das Ventil 27 für unterhalb p3 liegende Drücke geschlossen, gehalten wurde.
Die
zusätzliche Brennstoffmenge wird durch die Einwirkung des Drucks in der Leitung
32 auf den Kolben 37 so bestimmt, daß die hiervon herrührende Erwärmung das Volumen
der Treibgase so weit vergrößert, daß es dem durch den jenseits des Punktes A liegenden
Abschnitt der Kurve c angegebenen Wert entspricht.
-
Der Punkt p4 ist der höchste Speisedruck der Turbine, für welchen
diese ihre Höchstleistung erreicht.
-
Bei der in Fig. i dargestellten Anlage arbeiten die verschiedenen
Steuermittel in Abhängigkeit von der Drehzahl der Turbine 2o.
-
Bei der in Fig. 3 dargestellten Abwandlung dieser Anlage werden diese
verschiedenen Steuermittel von der Bedienungsperson der Anlage betätigt, welche
hierfür mittels einer Handpumpe den in der Leitung 32 herrschenden Druck erhöht
oder erniedrigt.
-
In Fig. 3 sind nur die an die Leitung 32 angeschlossenen drei Steuerzylinder
33, 34 35 sowie die Mittel zur Einspritzung des zusätzlichen Brennstoffs und die
Mittel zur Betätigung des Ventils 28 der Umgehungsleitung dargestellt.
-
Die bereits in Fig. i dargestellten Teile der Fig.3 sind mit den gleichen
Bezugszeichen bezeichnet.
-
Zur Erhöhung oder Erniedrigung des Drucks in der Leitung 32 hat z.
B. die Bedienungsperson ein Handrad 58 zu ihrer Verfügung, mit welchem sie die Pumpe
59 betätigt, deren Förderseite an die Leitung 32 angeschlossen ist.
-
Man kann natürlich die in Fig. 3 dargestellte Anlage mit Ausnahme
der Mittel zur Veränderung des Drucks in der Leitung 32 ebenso ausbilden, wie die
in Fig. i dargestellte. In der Anlage der Fig. 3 benutzt man jedoch zweckmäßig noch
Mittel, welche gestatten, die in den Treibgasen verbrannte zusätzliche Brennstoffmenge
für gewisse Betriebszustände der Anlage, insbesondere während der Anlaßperiode,
schnell zu vergrößern, wobei eine Vorrichtung zur Begrenzung dieser Brennstoffmenge
vorgesehen ist, welche in Abhängigkeit von der Temperatur der Treibgase am Eingang
der Turbine und in Abhängigkeit von der Drehzahl derselben arbeitet.
-
Diese letzteren Mittel sind besonders zweckmäßig, wenn die Anlage
für den Antrieb von Fahrzeugen benutzt wird, insbesondere von Lokomotiven, bei welchen
ein starkes Anfahrmoment verfügbar sein muß.
-
Hierzu ist zu bemerken, daß es durchaus möglich ist, in den Treibgasen
während der Anlaßperioden der Anlage zusätzliche Brennstoffmengen zu verbrennen,
welche erheblich größer als die sind, welche man in den Treibgasen während des normalen
Arbeitens der Turbine verbrennen kann. Während dieser Perioden ist nämlich die Anlage
noch kalt, die von dem Treibgaserzeuger gelieferten Treibgase haben eine Temperatur,
welche niedriger als ihre normale Temperatur ist, so daß die Temperatur der Gase
am Einlaß der Turbine, selbst wenn man in diesen eine Brennstoffmenge verbrennt,
welche größer als die für das normale Arbeiten der Anlage zulässige ist, nicht den
für ein gutes Betriebsverhalten der Schaufeln der Turbine zulässigen Wert überschreitet.
Da ferner die Drehzahl der Turbine während der Anlaßperiode klein ist, ist die auf
die Schaufeln des Rades oder der Räder der Turbine wirkende Fliehkraft in dieser
Periode ebenfalls klein, so daß die Schaufeln größeren Beanspruchungen als während
des normalen Betriebes ausgesetzt werden.. können.
-
Aus diesen Gründen gestattet die obige Vorrichtung zur Begrenzung
der zusätzlichen Brennstoffmenge, welche in Abhängigkeit von der Temperatur der
Treibgase am Eingang der Turbine und in Abhängigkeit von der Drehzahl derselben
arbeitet, während der Anlaßperiode eine größere zusätzliche Brennstoffmenge zu verbrennen
als während der normalen Betriebsperioden, so daß man beim Anlassen ein besonders
großes Moment erhält.
-
In Fig.3 enthält die Begrenzungsvorrichtung eine in der den Brenner
23 speisenden Leitung 6o vorgesehene Auslaßöffnung, welche zwischen dem Ventil
27 und dem Brenner angeordnet ist und durch ein Ventil oder eine Nadel 61
gesteuert wird, welche die Auslaßöffnung unter der Einwirkung eines Thermostaten
62 öffnet, welcher in der Gasleitung i 8 am Eingang der Turbine 2o angeordnet ist
und eine Stange 63 betätigt, welche, wenn die Temperatur der Gase einen bestimmten
Wert erreicht, die Öffnung der Nadel bi über einen Schwenkhebel 64 bewirkt. Die
Wirkung des Thermostaten 62 wird noch durch einen Drehzahlregler 65 berichtigt,
welcher von der Turbine 2o angetrieben wird und über ein Relais auf die Stellung
der Schwenkachse des Hebels 64 einwirkt. Je kleiner die Drehzahl der Turbine 2o
ist, um so größer kann die Temperatur der Gase am Eingang der Turbine sein, bevor
der Thermostat 62 die Auslaßöffnung der Leitung 6o zu öffnen beginnt.
-
Es ist zu bemerken, daß eine erfindungsgemäße Anlage nicht in der
in Fig. i und 3 dargestellten Weise mit nur einem einzigen Treibgaserzeuger versehen
zu sein braucht, sondern mehrere Treibgaserzeuger enthalten kann, welche eine oder
mehrere Turbinen speisen. Anstatt eines einzigen Stufenkolbens 3, 4 kann jeder Treibgaserzeuger
auch mit zwei gegenläufigen Stufenkolben versehen sein, deren Bewegungen durch eine
bekannte Synchronisiervorrichtung zum Gleichlauf gebracht werden. Diese letztere
Form des Treibgaserzeugers wird übrigens im allgemeinen in der Praxis verwendet.
Die Steuerung der Anlage braucht nicht auf hydraulischem Wege zu erfolgen, sondern
kann pneumatisch, elektrisch oder rein mechanisch vorgenommen werden.