DE933183C - Vorrichtung zur Regelung einer Anlage mit wenigstens einem Brennkraft-Kolbentreibgaserzeuger und einer mit diesen Gasen betriebenen Kraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zur Regelung einer Anlage mit wenigstens einem Brennkraft-Kolbentreibgaserzeuger und einer mit diesen Gasen betriebenen Kraftmaschine

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DE933183C
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propellant gas
piston
gas generator
control
pressure
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DES38446A
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Robert Huber
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Societe dEtudes et de Participations Eau Gaz Electricite Energie SA
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PARTICIPATIONS EAU SOC ET
Societe dEtudes et de Participations Eau Gaz Electricite Energie SA
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B71/00Free-piston engines; Engines without rotary main shaft
    • F02B71/04Adaptations of such engines for special use; Combinations of such engines with apparatus driven thereby
    • F02B71/06Free-piston combustion gas generators per se
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
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Description

  • Vorrichtung zur Regelung einer Anlage mit wenigstens einem Brennkraft-Kolbentreibgaserzeuger und einer mit diesen Gasen betriebenen Kraftmaschine Die Erfindung betrifft die Vorrichtung zur Regelung einer Anlage mit wenigstens einem Brennkraft-Kolbentreibgaserzeuger und einer von diesen Gasen angetriebenen Kraftmaschine, insbesondere für eine Anlage, in welcher der Treibgaserzeuger ein Freiflugkolben-Treibgaserzeüger und die Kraftmaschine eine Turbine ist.
  • Bei derartigen Anlagen sind im allgemeinen mehrere Teile, wie eine Stange zur Regelung der Einspritzpumpe, ein AuslaBventil, eine Vorrichtung zur Einspritzung von Brennstoff in die Treibgase usw., vorhanden, deren In- oder AuBerbetriebsetzung oder Arbeitsweise mehrere Regelbereiche der Anlage bestimmen, wobei jeder Bereich einem bestimmten Belastungsbereich der Anlage entspricht.
  • So wird z. B. bei einer bekannten Anlage mit einem Freiflugkolben-Treibgaserzeuger und einer Turbine als Kraftmaschine in dem kleinen Belastungen der Anlage entsprechenden Regelbereich der die in den Treibgaserzeuger eingeführte Brennstoffmenge regelnde Teil so gesteuert, daB die Brennstoffmenge auf ihren kleinsten Werten gehalten wird, welche von dem Arbeitsdruck des Treibgaserzeugers abhängen, während ein in diesem Bereich kleiner Belastung mehr oder weniger offenes Ventil den Überschüß an Treibgasen ins Freie entweichen läßt, welcher von dem Treibgaserzeuger erzeugt wird, obwohl die ihm zugeführte Brennstoffmenge auf ihren kleinsten Werten gehalten wird.
  • In einem zweiten Regelbereich, welcher größeren Belastungen der Anlage entspricht und bei zahlreichen derartigen Anlagen bis zur Höchstlast reicht, wird das in dem ersten Regelbereich mehr oder weniger offene Auslaßventil geschlossen gehalten, und die Regelung der gesamten Anlage erfolgt ausschließlich durch eine Veränderung der in den Treibgaserzeuger eingeführten Brennstoffmenge in Abhängigkeit von dem Arbeitsdruck desselben.
  • Schließlich besitzen gewisse derartige Anlagen, die bekannt sind, noch einen auf den zweiten Bereich folgenden dritten Regelbereich, während welchem eine zusätzliche Brennstoffmenge in die von dem Treibgaserzeuger gelieferten Treibgase eingespritzt wird. In diesem dritten Regelbereich verändert gemäß einem früheren Vorschlag die Regelvorrichtung einerseits die zusätzliche Brennstoffmenge und andererseits die in den Treibgaserzeuger eingespritzte Brennstoffmenge, welche letztere so geregelt wird, daß sie für jeden Arbeitsdruck der höchsten Gasmenge entspricht, welche der Treibgaserzeuger liefern kann.
  • Die Erfindung knüpft hieran an und bezweckt insbesondere die Gewährleistung .des übergangs von einem Regelbereich in den nächsten Regelbereich ohne Stöße und ohne Unstetigkeit.
  • Die Regelvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß eines der Regelorgane, welches die Anlage in einem unteren Lastbereich regelt und in einer Endstellung ankommt, wenn die Belastung der Anlage der Endbelastung dieses Bereichs entspricht, Auslösemittel betätigt, welche die Inbetriebnahme eines anderen Regelorgans gestatten, welches während des Betriebes im unteren Lastbereich unwirksam war und in dem darauffolgenden höheren Lastbereich regeln soll.
  • Wenn die Anlage mehrere Treibgaserzeuger enthält, welche einzeln in oder außer Betrieb genommen werden können und eine gemeinsame Sammelleitung oder eine gemeinsame Kraftmaschine speisen, wobei zwischen jedem Treibgaserzeuger und der gemeinsamen Sammelleitung oder der gemeinsamen Kraftmaschine ein Ventil angeordnet ist, wird zweckmäßig die Regelvorrichtung dieser Anlage durch Mittel zur Steuerung eines jeden dieser Ventile vervollständigt, welche jedes Ventil in Abhängigkeit von dem Druckunterschied hinter einem jeden Ventil und in dem Lade-und Spülluftsammler des dem betreffenden Ventil zugeordneten Treibgaserzeugers betätigen.
  • Die Erfindung ist schematisch beispielshalber auf der anliegenden Zeichnung dargestellt, deren einzige Abbildung die Mittel zur Regelung einer Anlage mit mehreren Freiflugkolben-Treibgaserzeugern, von _ denen ein einziger dargestellt ist, sowie einer. die mit den von den Treibgaserzeugern gelieferten Treibgasen angetriebene Kraftmaschine bildenden Turbine zeigt.
  • In der Zeichnung besitzt der dargestellte Treibgaserzeuger einen Brennkraftzylinder i und wenigstens einen Verdichterzylinder 2. In diesen Zylindern arbeitet ein durch einen Brennkraftkolben 3 und einen Verdichterkolben ¢ gebildeter Stufenkolben, wobei diese beiden Kolben mittels einer nach außen (s. Abbildung) gerichteten und bis zu dem Kolben 4 reichenden Verlängerung des Kolbens 3 oder mittels einer die beiden Kolben verbindenden nicht dargestellten Stange miteinander starr zu einem Stufen- oder Differentialkolben verbunden sind. Der im Zweitakt nach dem Dieselprozeß arbeitende Brennkraftzylinder i ist mit einem Brennstoffeinspritzer 5 versehen. In der Wand des Zylinders sind Einlaßöffnungen 6 und Auslaßöffnungen 7 vorgesehen, welche von dem Brennkraftkolben 3 gesteuert werden.
  • Der Verdichterzylinder 2 ist mit Einlaßventilen 8 und Druckventilen 9 versehen. Diese letzteren sind zweckmäßig in der Trennwand io angebracht, welche den Innenraum des Verdichterzylinders 2 von einem Gehäuse oder Luftbehälter i i trennt, welcher den Brennkraftzylinder i umgibt. Der Verdichterraum wird somit bei dem auf der Zeichnung dargestellten Treibgaserzeuger durch den zwischen dieser Trennwand io und der Ringfläche des Verdichterkolbens 4 befindlichen Raum gebildet, nämlich der Ringfläche, welche die Verlängerung des Kolbens 3 umgibt, mittels welcher dieser an dem Kolben 4 befestigt ist.
  • Bei dieser Anordnung saugt der Kolben 4 Außenluft durch die Einlaßventile 8 an, wenn der Stufenkolben 3, 4 unter dem Druck 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 Innere des Gehäuses i i erfolgt, wenn der Stufenkolben 3, 4 seinen nach innen gerichteten Verdichtungshub ausführt.
  • Der Verdichtungshub erfolgt durch die Energie, welche in einem pneumatischen Speicher für die Rückführenergie 12 aufgespeichert ist, welcher hierfür ein Luftpolster enthält, welches in dem äußeren Teil des Zylinders 2 zwischen der Außenseite des Kolbens 4 und dem äußeren Boden des Zylinders :2 eingeschlossen ist.
  • Die den Einspritzer 5 speisende Einspritzpumpe 13 `wird vom Stufenkolben 3, 4 z. B. mittels einer mit dein Kolben 4 starr verbundenen Stange 14 angetrieben, welche eine Stange 15 betätigt, welche mit einem Hebel 16 verbunden ist, welcher einen mit dem Kolben der Pumpe 13 starr verbundenen Stößel 17 betätigt. Der Antrieb dieser Pumpe ist so geregelt, daß die Einspritzung erfolgt, wenn sich der Kolben 3 in der Nähe des Endes seines Verdichtungshubes befindet, d. h. in der Nähe seines inneren Totpunktes. Die von dem Treibgaserzeuger gelieferten Treibgase treten aus diesem aus und gelangen in die Druckleitung i8, wenn der Kolben 3 die Auslaßöffnungen 7 am Ende seines nach außen gerichteten Arbeitshubes aufsteuert. Diese Treibgase bestehen aus den unvollständig in dem Brennkraftzylinder i entspannten Verbrennungsgasen und der Spülluft, welche nach Eintritt in den Brennkraftzylinder i durch die Öffnungen 6 zusammen mit den Verbrennungsgasen desselben durch die Öffnungen 7 austritt.
  • Es ist zu bemerken, daß der Einfachheit halber der obige Treibgaserzeuger in Form eines Treibgaserzeugers mit einem-einzigen Stufenkolben dargestellt ist. In der Praxis wird jedoch dieser Treibgaserzeuger in an sich bekannter Weise in Form eines Treibgäserzeugers mit -zwei gegenläufigen Stufenkolben ausgeführt, deren Bewegungen durch eine bekannte Synchronisiervorrichtung zum Gleichlauf gebracht werden.
  • Die Druckleitung 18 eines jeden Treibgaserzeugers ist über eine Leitung i9 an eine Sammelleitung 2o angeschlossen, welche mit dem Einlaß der die Kraftmaschine der Anlage bildenden Turbine 2 i in Verbindung steht.
  • Zwischen der Sammelleitung 2o und der Turbine 2 1 liegt eine Brennkammer 22 mit einem oder mehreren Brennern 23, mit deren Hilfe bei hohen Belastungen der Turbine eine gewisse Brennstoffmenge in die Treibgase eingespritzt wird, um die Energie derselben durch Verbrennung mit dem in ihnen enthaltenen Sauerstoff zu vergrößern. Dieser Zusatzbrennstoff wird den Brennern 23 durch eine Leitung 24 zugeführt, welche durch eine von einem Motor 26 angetriebene Pumpe 25 gespeist wird.
  • Die Vorrichtung zur Regelung der obigen Anlage enthält einerseits Organe zur Regelung der in die Brennkraftzylinder der Treibgaserzeuger bzw. in die Brennkammer 22 eingespritzten Brennstoffmengen sowie Ventile, welche bei geringer Belastung der Turbine einen von den Treibgaserzeugern gelieferten Treibgasüberschuß entweichen lassen.
  • Das in jedem Treibgaserzeuger die in den Brennkraftzylinder i eingespritzte Brennstoffmenge regelnde Organ wird z. B. durch eine Steuerstange 27 gebildet, welche mit einem Steuergestänge verbunden ist. Das Steuergestänge enthält einen dreiarmigen Hebel 28, eine Stange 29 und einen Schwenkhebel 3o, dessen eines Ende mit der Stange 29 verbunden ist, während das andere Ende durch eine Stange 31 mit einem Kolben 32 verbunden ist.
  • Ein Arm des Hebels 28 trägt einen Anschlag 33, welcher mit zwei Nocken 34 und 35 zusammenwirken kann, die an einem Halter 36 sitzen, dessen Stellung in Abhängigkeit von dem in dem Gehäuse i i des Treibgaserzeugers herrschenden Druck veränderlich ist. Hierfür ist der Nockenhalter 36 mit einem in einem Zylinder 38 verstellbaren Kolben 37 fest Verbunden. Auf eine Seite des Kolbens wirkt der durch eine Leitung 39 zugeführte, in dem Gehäuse r i herrschende Druck, während eine Gegenfeder auf die andere Seite des Kolbens 37 wirkt. Die beiden Nocken 34 und 35 begrenzen zwischen sich einen Zwischenraum, welcher in Abhängigkeit von dem Druck in dem Gehäuse i i veränderlich ist, und in welchem sich der Anschlag 33 und mit diesem der Hebel 28 unter der Einwirkung der auf den Kolben 32 wirkenden Kräfte verstellen kann.
  • Das die durch die Brenner 23 in die Verbrennungskammer 22 eingespritzte zusätzliche Brennstoffmenge regelnde Organ wird durch ein Ventil 39 gebildet, welches durch einen Kolben 40 gesteuert wird, der dieses Ventil über einen Schwenkhebel 41 und eine Stange 42 betätigt.
  • Die Mittel zur Steuerung des Auslasses der von dem Treibgaserzeuger gelieferten Treibgase ins Freie umfassen für jeden Treibgaserzeuger ein Ventil 43, welches sich in einer Kammer 44 befindet, die zwischen der Druckleitung 18 des Treibgaserzeugers und der die Leitung 18 mit der Sammelleitung 2o verbindenden Leitung i9 angeordnet ist. In der Wand der Kammer 44 sind zwei Öffnungen 45 und 46 angebracht, von denen die eine oder die andere durch das Ventil 43 geschlossen werden kann, welches jedoch auch in einer Zwischenstellung die gleichzeitige mehr oder weniger vollständige Öffnung dieser beiden Öffnungen bewirken kann.
  • An die Öffnung 45 ist die Leitung i9 angeschlossen, während an die Öffnung 46 eine Leitung 47 angeschlossen ist, in welche ein ins Freie führendes Ventil48 eingeschaltet ist.
  • Die Betätigung des Ventils 43 erfolgt mittels eines Kolbens 49, welcher mit ihm über eine Stange 5o, einen Schwenkhebel 5i und eine Stange 52 verbunden ist.
  • Die verschiedenen Steuerkolben 32, 40 und 49, welche in Zylindern 32Q, 40a und 49" angeordnet sind und auf deren eine Seite der Druck von Gegenfedern wirkt, werden durch einen hydraulischen oder pneumatischen Druck betätigt, welcher in einer Leitung 53 herrscht, die mit-einer Leitung 54 verbunden ist. Die Leitung 54 führt die Steuerimpulse den verschiedenen Leitungen 53 zu, deren jede der Regelvorrichtung eines bestimmten Treibgaserzeugers angehört. Die Steuerimpulse werden in der Leitung 54 mittels eines von der Turbine 21 angetriebenen Drehzahlreglers 55 erzeugt, welcher so arbeitet, daß der Druck in der Leitung 54 und somit in der Leitung 53 um so größer ist, je kleiner die Drehzahl der Turbine 21 ist.
  • Jeder der Kolben 32, 4o und 49 soll seine Steuerwirkungen in einem bestimmten Regelbereich der obigen Anlage ausüben, welche in der Tat drei Regelbereiche aufweist.
  • Der erste Bereich umfaßt das Anlassen der Anlage und kleine Leistungen der Turbine 2i. Dieser Bereich ist dadurch gekennzeichnet, daß die geringste Fördermenge des Treibgaserzeugers oder der Treibgaserzeuger bei dem in diesem Bereich für die Turbine erforderlichen geringen Speisedruck größer als die Gasmenge ist, welche von der Turbine aufgenommen werden kann. In diesem Bereich läßt man die Gesamtheit oder wenigstens einen Teil der von jedem Treibgaserzeuger gelieferten Treibgase durch Öffnung der Öffnung 46 und des Ventils 48 des Treibgaserzeugers oder der im Betrieb befindlichen Treibgaserzeuger ins Freie entweichen, wobei die Öffnung 45 mittels des Ventils 43 ganz oder teilweise geschlossen ist. Gleichzeitig wird durch Berührung des Anschlags 33 mit dem Nocken 34, der der geringsten Fördermenge entspricht, die Stange 27 zur Steuerung des in jeden Treibgaserzeuger eingespritzten Brennstoffs in der der geringsten Förderleistung desselben für den augenblicklichen Betriebsdruck entsprechenden Lage gehalten. In diesem ersten Regelbereich haben nur der Kolben 49 und das Ventil 43 eine wirkliche Regelwirkung auf die Anlage, während die Kolben 32 und 40 unwirksam sind, so daß die Stellung der Stange 27 nur von der Berührung des Anschlags 33 mit dem Nocken 34 abhängt und das Ventil 39 geschlossen ist.
  • Bei einer. Zunahme der von der Turbine 21 gelieferten Leistung nehmen sowohl die Mengen wie die Drucke der von der Turbine benötigten Gase zu. Schließlich kommt ein Augenblick, an welchem die Gesamtheit der von jedem im Betrieb befindlichen Treibgaserzeuger gelieferten Treibgase der Turbine zugeführt werden muß. Von diesem Augenblick an muß das Ventil 43 die öffnung 46 vollständig schließen und die. Öffnung 45 vollständig öffnen.
  • Hier beginnt der zweite Regelbereich, in welchem das Ventil43 die obige Stellung beibehält, während die in den Treibgaserzeuger oder die im Betrieb befindlichen Treibgaserzeuger eingespritzte Brennstoffmenge ausschließlich in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbens 32 eines jeden Treibgaserzeugers geregelt wird, wobei diese Stellung von den Steuerimpulsen abhängt, welche dem Kolben 32 über die Leitungen 53 und 54 von der Turbine 2z zugeführt werden. In dem gleichen Bereich befindet sich der Anschlag 33 in .dem Zwischenraum zwischen den beiden Nocken 34 und 35, ohne mit irgendeinem dieser Nocken in Berührung zu kommen. In diesem zweiten Bereich bewirkt allein der Kolben 32 eines jeden im Betrieb befindlichen Treibgaserzewgers. die Regelung der Anlage, während der Kolben49 in seiner Endlage gehalten wird, in welcher das Ventil 43 die Leitung 47 verschließt, und der Kolben 40 immer noch ohne Einfluß auf das Ventil 39 bleibt, welcher gesdhlossen bleibt.
  • Dieser zweite Bereich reicht bis zu dem Augenblick, in welchem der Anschlag 33 eines jeden im Betrieb befindlichen Treibgaserzeugers gegen den Nocken 35 stößt, der der höchsten Förderleistung entspricht. In diesem Augenblick haben der Treibgaserzeuger oder die im Betrieb befindlichen Treibgaserzeuger für den augenblicklichen Speisedruck der Turbine ihre Höchstleistung erreicht. Um trotzdem von diesem Augenblick an die Turbine für noch größere Belastungen mit Treibgasen speisen zu können, welche den erforderlichen Druck und das erforderliche Volumen haben, muß in einem dritten Regelbereich Zusatzbrennstoff durch die Brenner 23 in die Verbrennungskammer 22 eingespritzt werden. In diesem dritten Bereich muß also der Kolben 4o das Ventil 39 mehr oder weniger öffnen, um eine mehr oder weniger große Menge von Zusatzbrennstoff durch die Brenner 23 einzuspritzen. Gleichzeitig bleibt der Anschlag 33 mit dem Nocken 35 in Berührung, so daß die Steuerstange 27 in diesem dritten Bereich für jeden Förderdruck die Einführung einer derartigen Brennstoffmenge in den Brennkraftzylinder des Treibgaserzeugers bewirkt, daß dieser die höchste Treibgasmenge liefert. In diesem dritten Bereich haben somit die Kolben 32 und 49 keine Regelwirkung.
  • Zur Erzielung eines stoßfreien stetigen übergangs von einem Regelbereich zu dem nächsten wird erfindungsgemäß die Inbetriebsetzung der Regelmittel, welche in einem späteren Regelbereich arbeiten sollen, durch die in dem früheren Regelbereich arbeitenden Regelmittel ausgelöst, wenn diese letzteren eine dem Ende ihres eigenen Bereichs entsprechende Stellung erreicht haben.
  • Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird in dem Augenblick, in welchem die einem bestimmten Bereich angehörenden Regelmittel in Betrieb kommen sollen, die vorher lose gewesene Schwenkachse des diesen Mitteln angehörenden Schwenkhebels blockiert. So wird z. B. die Achse 30a des Schwenkhebels 3o des zwischen dem Kolben 32 und der Steuerstange 27 angeordneten Gestänges in dem Augenblick blockiert, in welchem der das Ventil 43 betätigende Kolben 49 die Stellung erreicht, welche der vollständigen Schließung der Auslaßleitung 47 durch dieses Ventil entspricht. Entsprechend wird in dem Augenblick, in welchem der Anschlag 33 unter der Einwirkung des Kolbens 32 mit dem Nocken 35 in Berührung kommt, die Schwenkachse 41" des Schwenkhebels 41 blockiert, welcher zwischen dem Kolben 4o und dem Ventil 39 angeordnet ist, welcher die in die Brennkammer 22 eingespritzte Brennstoffmenge regelt.
  • Hierfür wird jede Schwenkachse 30a und 41" von einer Stange 30b bzw. Orb getragen, welche axial in einer geeigneten Bohrung gleiten aber in dieser durch eine Bremse od. dgl. 3o, bzw. 41, blockiert werden kann. Solange die Stangen 30b oder Orb in ihrer Bohrung gleiten können, sind die entsprechenden Schwenkachsen lose, und die Schwenkhebel 30 oder 41 können die Bewegung der Kolben 32 oder 4o nicht übertragen. Während dieser Periode schwenken nämlich die Schwenkhebel um das Gelenk,.mit welchem sie mit den Stangen 29 bzw. 42 verbunden sind, welche übrigens unter der Einwirkung einer Feder 29" bzw. 42, stehen, wobei die Feder 2,9" die Berührung zwischen dem Anschlag 33 und dem Nocken 34 aufrechtzuerhalten sucht, während die Feder 42" das Ventil 39 geschlossen zu halten sucht. Von dem Augenblick an, an welchem die Stangen 30b bzw. Orb und mit ihnen die Schwenkachsen 3o" bzw. 41" blockiert werden, können jedoch die Schwenkhebel 3o bzw. 41 um ihre Schwenkachse entsprechend den von den Kolben 32 bzw. 4o ausgeführten Bewegungen schwenken.
  • Die Blockierung der Stangen 30b bzw. Orb durch die entsprechende Bremse 3o, bzw. 41, kann pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch gesteuert werden.
  • Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform betätigt die Stange 5o des Kolbens 49, wenn der Kolben die Stellung erreicht hat, in welcher das Ventil 43 die Öffnung 46 schließt, einen Verteiler 56, welcher von dem Ende dieser Stange entgegen der Wirkung einer Rückführungsfeder 56" so verstellt wird, daß ein Druckmittel einen mit der Bremse 30, starr verbundenen Kolben Sod so betätigt, daß die Stange 30b und die Schwenkachse 3o" blockiert werden.
  • Die Ankunft des Ventils 43 in der Stellung, in der die Auslaßöffnung 46 geschlossen ist, leitet somit zum zweiten Regelbereich über, in welchem das Regelorgan 27 frei von dem Kolben 32 gesteuert wird.
  • Die Überleitung zum dritten Regelbereich rnuß erfolgen, wenn alle Treibgaserzeuger der Anlage ihre Höchstleistung für einen gegebenen Förderdruck erreicht haben. Die Mittel zur Blockierung der Stange 41b und der Schwenkachse 41" werden daher zweckmäßig elektrisch gesteuert. Jeder Anschlag 33 der verschiedenen Treibgaserzeuger schließt bei der Berührung mit dem entsprechenden Nocken 35 einen Kontakt, welcher in eine elektrische Leitung 57 eingeschaltet ist. Diese Leitung speist ein Relais 58, welches einen Verteiler 59 eines Druckmittelströmungskreises betätigt. Wenn das Relais 58 zur Auslösung der dritten Regelvorrichtung betätigt wird, läßt der Verteiler 59 ein Druckmittel in einen Zylinder 6o ein, in welchem ein mit dem auf die Stange 41b einwirkenden Bremsorgan 41, starr verbundener Kolben. 41d arbeitet.
  • Hierzu ist zu bemerken, daß die Auslösung der Regelorgane, welche in einem bestimmten Bereich arbeiten sollen, durch die in dem vorhergehenden Bereich arbeitenden Regelmittel durch von den beschriebenen Vorrichtungen ganz verschiedene Vorrichtungen erzielt werden kann, welche z. B. Riegel, Klinken usw., aufweisen können, welche im gewünschten Augenblick zurückgezogen, unwirksam gemacht usw. werden.
  • Die obige Anordnung wird zweckmäßig durch Mittel ergänzt, welche das Ventil 43 in der die Öffnung 45 schließenden Stellung halten, solange der Druck in der Leitung 18 nicht wenigstens angenähert den Druck erreicht hat, welcher in der frei mit der Sammelleitung 2o in Verbindung stehenden Leitung i9 herrscht. Die Aufrechterhaltung dieser Schließstellung des Ventils 43 bis zu diesem Augenblick ist besonders bei einer Anlage mit mehreren die Kraftmaschine speisenden Treibgaserzeugern wichtig. Wenn nämlich in einer derartigen Anlage einer der Treibgaserzeuger zu einem Zeitpunkt in Betrieb genommen werden soll, in welchem andere Treibgaserzeuger der Anlage bereits arbeiten und die Turbine 21 speisen, darf der in Betrieb zu nehmende Treibgaserzeuger erst an die gemeinsame Sammelleitung 2o angeschlossen werden, wenn der Förderdruck des betreffenden Treibgaserzeugers etwa den in der gemeinsamen Sammelleitung herrschenden Druck erreicht hat.
  • Man hat bereits vorgeschlagen, hierfür das Ventil, dessen Öffnung die Druckleitung des Treibgaserzeugers mit der gemeinsamen Sammelleitung in Verbindung setzt, durch den Unterschied der Drucke unmittelbar hinter und vor diesem Ventil zu steuern. Es hat sich jedoch gezeigt, daß eine derartige Vorrichtung nicht richtig arbeitet, wenn der Treibgaserzeuger, dessen Druckleitung über das betreffende Ventil mit der gemeinsamen Sammelleitung verbunden wird, aus irgendeinem Grunde stehenbleibt. In diesem Augenblick bleiben die Drucke vor und hinter dem Ventil unverändert und das durch die bekannten Vorrichtungen betätigte Ventil schließt sich nicht, während das Gegenteil erforderlich wäre.
  • Um diesem Nachteil abzuhelfen, werden die Mittel zum Verschluß der Öffnung 45 durch das Ventil 43 in den obigen Fällen durch den Unterschied zwischen dem Druck hinter dem Ventil 43 und dem Druck in dem Gehäuse i i des entsprechenden Treibgaserzeugers gesteuert. Dieser letztere Druck sinkt bei einem Stillstand des Treibgaserzeugers schnell ab, was die Schließung des Ventils 43 bewirkt.
  • Zur Kombination der die Schließung des Ventils 43 in Abhängigkeit von diesem Druckunterschied steuernden Mittel mit den Mitteln, welche das gleiche Ventil in Abhängigkeit von dem in der Leitung 53 herrschenden Druck steuern, wirken diese ersteren Mittel zweckmäßig auf die Leitung 61 ein, welche die Leitung 53 mit dem Zylinder 49" verbindet, in dem der Kölben 49 arbeitet. Hierfür ist in die Leitung 61 ein Schieber 62 eingeschaltet, welcher durch einen in einem Zylinder 64 arbeitenden Kolben 63 betätigt wird. In dem rechten Teil des Zylinders 64 wirkt der Druck, welcher in der Leitung ig herrscht und diesem Teil des Zylinders durch eine Leitung 65 zugeführt wird, während in dem linken Teil des Zylinders 64 der in dem Gehäuse ii des entsprechenden Treibgaserzeugers herrschende Druck wirkt, welcher durch eine Leitung 66 zugeführt wird, in welche ein Hahn 67 eingeschaltet ist. Wenn der Druck in dem Gehäuse i i größer als der Druck in der Leitung ig ist, wird der Kolben 63 und mit ihm der Schieber 62 nach rechts verschoben, wodurch die Leitung 53 mit der Leitung 61 verbunden wird. Infolgedessen kann der in der Leitung 53 herrschende Druck den Kolben 49 so verstellen, daß die Öffnung 45 geöffnet und die Öffnung 46 geschlossen wird. Solange dagegen der Druck in dem Gehäuse i i kleiner oder sogar sehr wenig größer als der Druck in der Leitung ig ist, wird der Schieber 62 nach links verstellt, wodurch die Verbindung des Zylinders 49a mit der Leitung 53 unterbrochen wird und dieser Zylinder mit einer Auslaßöffnung 68 in Verbindung gesetzt wird. Die auf den Kolben 49 wirkende Feder hält somit diesen in einer Stellung, in welcher das Ventil 43 die Öffnung 45 schließt. Die obige Vorrichtung spielt auch während des Anlassens des entsprechenden Treibgaserzeugers eine wichtige Rolle. Wenn der Treibgaserzeuger als erster der Anlage angelassen wird, wird im allgemeinen vor dem Anlassen der Hahn 67 geschlossen, während das Ventil 48 voll geöffnet wird. Der Treibgaserzeuger kann dann anlaufen, ohne eine bedeutende Verdichtung liefern zu müssen, bevor er warm ist. Es wird dann der Hahn 67 geöffnet, wodurch der Schieber 62 sofort nach rechts verstellt wird, da der Druck in der Leitung i9 gleich dem Atmosphärendruck ist. Der Kolben 49 ist somit sofort dem in der Leitung 53 herrschenden Druck ausgesetzt, so daß - das Ventil 43 die Öffnung 45 allmählich öffnet und die Öffnung 46 schließt.
  • Wenn der Treibgaserzeuger zu einem Zeitpunkt angelassen wird, an welchem andere Treibgaserzeuger sich bereits im Betrieb befinden und ein größerer Druck als der Atmosphärendruck in der Sammelleitung 2o und der Leitung i9 herrscht; bewirkt die Öffnung des Hahnes 67 nicht eine sofortige Verstellung des Schiebers 62 nach rechts, da der auf die rechte Seite des Kolbens 63 wirkende Druck erheblich größer als der auf seine linke Seite -wirkende ist. In diesem Fall wird nach dem Anlassen des Treibgaserzeugers das Ventil 48 allmählich geschlossen, was eine allmähliche Zunahme des Förderdrucks des Treibgaserzeugers bewirkt. Wenn dieser Druck etwa gleich dem in der Leitung i9 herrschenden geworden ist, wird der Schieber 62 nach rechts verstellt, worauf der in der Leitung 53 herrschende Druck durch seine Einwirkung auf den Kolben 49 das Ventil 43 in dem Sinn einer Öffnung, der Öffnung 45 und der Schließung der Öffnung 46, verstellt.
  • Zur Erzielung eines richtigen Arbeitens während der Anlaßperioden wird noch in der Leitung 53 vor dem Zylinder 32" ein nicht dargestellter Hahn vorgesehen, um den Kolben 32 dem Einfluß der in den Leitungen 53 und 54 herrschenden Steuerdrucke zu entziehen. Man kann auch in diesen Perioden auf den Kolben 32 einen Druck einwirken lassen, welcher von dem durch den Regler 55 der Turbine 21 erzeugten verschieden ist. Es kann ferner zweckin äßig sein, die Einwirkung des Steuerdrucks auf die Bremse 30, willkürlich abstellen zu können, selbst zu einem Zeitpunkt, an welchem sich der Kolben 49 in seiner obersten Stellung befindet, in welcher das Ventil 43 die Öffnung 45 vollständig öffnet. Hierfür kann ein nicht dargestellter Hahn in der das Druckmittel dem Kolben 30d der Bremse 30, zuführenden Leitung vorgesehen werden.
  • Schließlich wird in den Stromkreis 57 des Relais 58 ein Schalter 69 eingeschaltet, welcher willkürlich durch die Bedienungsperson der Anlage betätigt werden kann, sowie ein anderer Schalter 70, welcher von dem- in der Sammelleitung 2o herrschenden Druck betätigt wird. Hierfür wird der Schalter 7o durch einen Kolben 7i betätigt, welcher sich in einem Zylinder 72 verstellt, welcher auf der einen Seite unter der Einwirkung des in der Sammelleitung 2o herrschenden Drucks und auf der- anderen Seite unter der Einwirkung einer Gegenfeder 73 steht.
  • . Die Öffnung des Schalters 69 gestattet die Verhinderung der Einführung des Zusatzbrennstoffs in die Brennkammer 22 zu jedem gewünschten Zeitpunkt, insbesondere in den Anlaßperioden, in welchen sich die Anschläge 33 gegen den- Nocken 35 legen können, um die Förderung einer bedeutenden TreibgasTnenge zu bewirken. Der Schalter 70 gestattet die Unterbrechung der Brennstoffzufuhr zur Brennkammer 22, wenn infolge einer Störung alle Treibgaserzeuger stehenbleiben, was in der Sammelleitung 2o einen Druckabfall bis auf den Atmosphärendruck zur Folge haben würde.
  • Schließlich wird, falls die Vorrichtungen 33 bis 35 der verschiedenen Treibgaserzeuger in dem Stromkreis 57 in Reihe @ geschaltet sind, der sich längs des Nockens 35 erstreckende Kontaktstreifen 35, bis auf den Grund des Zwischenraums zwischen den Nocken 34 und 35 verlängert, damit der Kontakt nicht unterbrochen wird, falls einer der Treibgaserieüger infolge einer Störung stehenbleibt; was die Aufwärtsbewegung des Halters 36 der Nocken 34 35 zur Folge haben und die Berührung des Anschlags 33 mit dem Grund dieses Zwischenraums bewirken würde.

Claims (9)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zur Regelung einer Anlage mit wenigstens einem Brennkraft-Kolbentreibgaserzeuger und einer mit dessen Gasen betriebenen Kraftrriaschine, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Regelorgane, welches die Anlage in einem unteren Lastbereich regelt und in einer Endstellung ankommt, wenn die Belastung der Anlage der Endbelastung dieses Bereichs entspricht, Auslösemittel zur Inbetriebnahme eines anderen Regelorgans steuert, welches während des Betriebes im unteren Lastbereich unwirksam ist und in dem darauffolgenden höheren Lastbereich regelt.
  2. 2. Regelvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das einen unteren Lastbereich regelnde Regelorgan die Auslösemittel zur Inbetriebnahme des den darauffolgenden höheren Lastbereich regelnden Regelorgans mittels eines Servomotors betätigt.
  3. 3. Regelvorrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Vorrichtung zur Übertragung der Verstellkräfte zwischen den Impulsgebern und den höhere Lastbereiche regelnden Regelorganen (27, 39) Schwenkhebel (30, 41) eingeschaltet sind, deren Schwenkachsen (3o" bzw. 44a) parallel zu sich selbst verschiebbar angeordnet sind, wobei das Auslösemittel zur Blockierung der Parallelbewegung der Achse der Schwenkhebel und somit zur Herstellung der kraftschlüssigen Verbindung der den höheren Lastbereich regelnden Regelorgane mit ihren zugehörigen Steuerkolben benutzt wird.
  4. 4. Regelvorrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der die Verstellkraft übertragenden Vorrichtung zwischen den Schwenkhebeln (30, 41) und dem durch diese Vorrichtung betätigten Regelorgan (27, 39) eine Feder (29a, 420 angeordnet ist, welche das Regelorgan in einer seiner bestimmten Endlagen hält.
  5. 5. Regelvorrichtung nach Anspruch i, bei welcher das Organ zur Regelung der Brennstoffzufuhr zum Treibgaserzeuger durch ein von dem Regler der Kraftmaschine unter Druck gesetztes und auf einen mit dem Organ verbundenen Kolben wirkendes Druckmittel gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß in die das Druckmittel dem Kolben zuführende Leitung (54, 53) ein Hahn eingeschaltet ist, mit dessen Hilfe der Druck des Druckmittels von dem Kolben ferngehalten werden kann.
  6. 6. Regelvorrichtung nach Anspruch i für eine Anlage mit mehreren eine gemeinsame Kraftmaschine speisenden Brennkraft-Kolbentreibgaserzeugern, dadurch gekennzeichnet, daß das Organ zur Regelung der Brennstoffzufuhr zu einem jeden Treibgaserzeuger einen Schalter (33, 35a) betätigt, wobei alle diese Schalter in Reihe in einen Stromkreis (57) eingeschaltet sind, dessen Schließung eine Vorrichtung zum Einspritzen von Brennstoff in eine von allen Treibgaserzeugern gespeiste, vor der Kraftmaschine (2i) angeordnete Sammelleitung (2o) auslöst.
  7. 7. Regelvorrichtung nach Anspruch i und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis noch einen Schalter (70) enthält, welcher von dem in der Sammelleitung (2o) herrschenden Druck gesteuert wird. B.
  8. Regelvorrichtung nach Anspruch i und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis einen weiteren handbetätigten Schalter (69) aufweist.
  9. 9. Regelvorrichtung nach Anspruch i und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte eines jeden Schalters einerseits durch einen Nocken (35, 36) und andererseits durch einen Anschlag (33) gebildet werden, welcher durch seine Berührung mit dem Nocken die größte in den Treibgaserzeuger einzuspritzende Brennstoffmenge in Abhängigkeit von den Augenblickswerten des Drucks der Treibgase bestimmt. io. Regelvorrichtung nach Anspruch i für eine Anlage mit mehreren Brennstoff-Kolbentreibgaserzeugern, welche einzeln in oder außer Betrieb genommen werden können und eine gemeinsame Kraftmaschine speisen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Treibgaserzeuger und der gemeinsamen Kraftmaschine ein Absperrventil (43, 45) angeordnet ist, welches in Abhängigkeit von dem Unterschied der Drucke betätigt wird, welche einerseits hinter dem Ventil (43, 45) und andererseits in dem Lade- und Spülluftsammler (ii) des dem Ventil zugeordneten Treibgaserzeugers herrschen. Angezogene Druckschriften: Österreichische Patentschrift Nr. i26 845; schweizerische Patentschriften Nr. 248 308 und 244153.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1060668B (de) * 1957-04-30 1959-07-02 Participations Eau Gaz Soc Et Vorrichtung zur Regelung einer Anlage mit einem oder mehreren Freiflugkolben-Treibgaserzeugern und einer von den Treibgasen angetriebenen Maschine, insbesondere Turbine
DE1099272B (de) * 1957-07-15 1961-02-09 Gen Motors Corp Regelanlage eines Turbinentriebwerks

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