DE829828C - Gasturbine mit Einrichtung zur Drehzahlbegrenzung - Google Patents

Description

(WiGBI. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 20. MÄRZ 1952

R 3388 I a/46 f

Rotax Limited, London

ist in Anspruch genommen

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Gasturbinen und dient dem Zwecke, die Verletzung bzw. das Risiko einer Beschädigung des Rotors auf ein Mindestmaß herabzudrücken für den Fall, wenn er zufällig mit einer übermäßigen Geschwindigkeit umlaufen sollte.

Die Gasturbine nach der Erfindung besteht aus der Kombination eines Rotors mit einem Gehäuse, welches den Rotor enthält, einem Paar von Düsen, Gliedern, von denen eins fest in dem Gehäuse angeordnet ist, während das andere von ihnen winklig beweglich und, wenn es aus seiner Stellung gebracht ist, geeignet ist, das Antriebsmittel von den Rotorschaufeln abzulenken und mit Mitteln zur Erzeugung von Reibung entsprechend der Zentrifugalkraft und von der Geschwindigkeit des Rotors abhängend, um dem beweglichen Düsenglied eine winklige Verschiebung zu erteilen.

Die Erfindung besteht weiter in der Kombination einer Gasturbine, wie im vorstehenden Absatz !«schrieben, mit Mitteln zur zwangsläufigen Wiederherstellung der normalen Arbeitsbedingung der Turbine, nachdem die Geschwindigkeit des Rotors wieder genügend verringert worden ist.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. ι einen teilweisen seitlichen Schnitt einer Gasturbine gemäß der Erfindung,

Fig. 2 die Hälfte der Turbine in einem dazu senkrechten Schnitt, wobei der linke Teil von Fig. ι entfernt ist, um die Überwachungseinrichtungen zu zeigen, welche mit den Einlaßdüsen für das Antriebsmittel in Verbindung stehen;

Fig. 3 ist ein Teilschnitt in der horizontalen Ebene und stellt den Teil der Kontrollorgane dar, welcher einer der Düsen und dem benachbarten Teil des Rotors zugeordnet ist.

Man sieht in Fig. ι in dem Gehäuse ο ein Lager b als Träger der Achse c des Turbinenrotors d; der Rotor d besitzt Schaufeln e, welche an seinem äußeren Umfang gebildet oder dort an ihm befestigt sind. An einer Seite des Rotors ist drehbar in dem Gehäuse durch Lager f und g gelagert eine ringförmige Düsenplatte h angeordnet, welche mit einem seitlich sich erstreckenden Flansch i versehen ist, der die Rotorschaufeln umfaßt und dicht an denselben anliegt; die innere Kreisbegrenzung dieser Platte h ist mit einem Ring ;' aus eine Reibung erzeugendem Material ausgefüttert. In der Platte h ist eine Kupplungsscheibe k angeordnet, welche an der benachbarten Fläche des Rotors befestigt ist und einen seitlich sich erstreckenden und biegsamen Flansch m an seiner Peripherie 'besitzt, der in radialer Richtung an verschiedenen Stellen (vgl. Fig. 2) gespalten ist, um so zu ermöglichen, daß er sich in Berührung

a° mit dem Schleifring ; unter der Wirkung der Zentrifugalkraft ausdehnt, wenn die Geschwindigkeit des Rotors einen vorherbestimmten Betrag übersteigt. Wenn diese Geschwindigkeit erreicht wird, "erteilt die Kupplung k durch ihre Wirkung auf

»5 die Düsenplatte h der letzteren eine drehende Bewegung, welche auf einen geeigneten Betrag in jeder zweckmäßigen Weise begrenzt ist, z. B. durch einen Stopper n, welcher am Gehäuse befestigt ist und sich durch eine Kenbe in dem Flansch i der genannten Platte hindurcherstreckt.

Längsseits der beweglichen Düsenplatte h ist in dem Gehäuse eine feststehende Düsenplatte 0 vorgesehen, wobei- diese in ihrer Lage durch die benachbarte Abdeckplatte p des Gehäuses gehalten wird, in welchem in gleichem Abstand Kanäle q (z. B. vier) für das Antriebsmittel gebildet sind, welche sich radial von einer gemeinsamen Eintrittsstelle r aus verteilen.

Der Querschnitt nach Abb. 1 läßt die Darstellung darin nicht zu, wie die Düsenwege aussehen, welche von den Durchgangswegen q zu den Schaufeln des Rotors führen; darum ist ein solcher Weg bzw. Durchlaß besonders herausgezeichnet in Fig. 3, welche jetzt in Verbindung mit Fig. 1 und¹2

+5 beschrieben werden soll. In der der beweglichen Düsenplatte h benachbarten Seite der feststehenden Düsenplatte 0 ist eine ringförmige Aussparung J vorgesehen, welche offen benachbart mit ihrem äußeren Umfang den Leerlaufausgangsdurchgängen t in dem Gehäuse gegenüberliegt, welche zu dem Hauptauslaß u führen. Ebenso sind in der festen Düsenplatte 0 (z. B. vier) Durchlaßwege ν für das Antriebsmittel vorgesehen, wobei jeder von diesen an einem Ende für den zugeordneten Einlaßvveg q offen ist. Jeder derartige Durchlaß geht durch eine Platte w, welche an der feststehenden Platte ο befestigt ist; unmittelbar gegenüber dem Austrittsende des Durchlasses ν ist in der beweglichen Platte h eine öffnung χ gebildet, durch welche das Antriebsmittel zu den Schaufeln e des Rotors gelangen kann, nachdem es den vertieften Teil j passiert hat. Ferner ist an der Platte h, einem Ende einer jeden öffnung χ benachbart, eine Rippe y befestigt, welche gegenüber der äußeren Fläche der Platte w eine Angrenzung gewährleistet oder dicht an dieser anliegt.

Die Wirkungsweise ist folgende: Solange der Rotor mit der zugelassenen Geschwindigkeit umläuft, nehmen die Düsenplatten die Stellungen zueinander ein, wie sie in Fig. 3 dargestellt sind. Aber in dem Augenblick, wo die Geschwindigkeit das zulässige Maß überschreitet, veranlaßt die Wirkung der Zentrifugalkraft auf. die ausdehnungsfähige Peripherie m des Kupplungsteiles k diesen in Eingriff mit dem Reibungsring ; zu treten und bewegt dadurch die Platte h (in der Richtung des Pfeiles 1 gemäß Fig. 3) in einem durch den Stopperteil η begrenzten Maße und veranlaßt so, daß jede der Rippen y zu der entgegengesetzten Seite der Öffnung in der Platte w verschoben wird. Das Antriebsmittel, welches durch die Durchlässe ν fließt, und zwar zu den Schaufeln e, wird dadurch durch die Platte h aufgehalten und radial nach außen durch die Aussparung J zu den Leerlaufdurchgängen t abgelenkt, indem so der Rotor außer Wirkung gesetzt wird.

Um zu ermöglichen, daß die Platte h ihre normale Stellung wieder einnimmt, nachdem die Geschwindigkeit des Rotors genügend verringert ist, um das Kupplungsglied k wieder zu lösen, kann jede geeignete Feder oder äquivalente Mittel benutzt werden. Bei einer Anordnung sind eine Mehrzahl von Federn z, von denen eine in Fig. 1 gezeigt ist, in dem Gehäuse in Verbindung mit der Platte h angeordnet und so vorgesehen, daß sie die Platte h zu ihrer Ausgangsstellung zurückbringen, wenn die Auslösung des Kupplungsgliedes erfolgt ist. Es ist indessen wünschenswert, daß die Rückkehr der Platte h zu ihrer Ausgangsstellung nach ihrer Freigabe nicht eher eintritt, als bis das Durchströmen des Antriebsgases durch die Durchlässe ν unterbrochen oder genügend verringert ist; dieses Erfordernis wird durch den Druck der abgelenkten Gasströme gegen eine Seite der Rippen y erfüllt, indem dieser Druck groß genug ist, um die Platte Ii i°5 gegen den Einfluß der Federn zu haken, bis die Gaszufuhr genügend verringert ist.

Während im vorhergehenden eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, daß die Erfindung im nicht auf diese beschränkt ist. So kann an Stelle der oder zusätzlich zu der Kupplungseinrichtung, wie sie oben beschrieben wurde, die Verbindung zwischen dem Rotor und der beweglichen Düsenplatte durch seitliche Ablenkung oder radiale Aus- dehnung des Rotors selbst unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft zum Eingriff mit der Platte hergestellt werden. Ebenso können die Feder oder die Federn für die Rückbewegung der beweglichen Düse in ihre normale Stellung auch in jeder anderen zweckmäßigen Stellung angeordnet sein als in der in den Zeichnungen dargestellten Anordnung.

Das spezielle Ausführungsbeispiel, wie es oben beschrieben wurde, ist besonders geeignet für die Benutzung als Teil einer Maschinenanlaßvorrich-

tung, wobei der Rotor der Turbine durch Gas getrieben werden kann, welches von einer in einer Patrone enthaltenen Explosivladung zugeführt werden kann. In solch einem Falle geschieht die automatische Rückkehr der beweglichen Düsenplatte, im Falle ihrer Verschiebung als Ergebnis einer übermäßigen Geschwindigkeit des Rotors, bei oder ungefähr am Ende der Entladung von der Patrone bei Bereitschaft für eine Betätigung durch ίο eine stufenweise Entladung der Patrone.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Gasturbine, l>estehend aus der Kombination von einem Rotor, einem den Rotor enthaltenden Gehäuse, einem Paar von Düsengliedern, deren eines fest in dem Gehäuse angeordnet ist, während das andere um einen Winkel drehbar und, wenn aus seiner Lage gebracht, geeignet ist, das Antriebsmittel von den Schaufeln des Rotors abzulenken, und Bremsmitteln, welche auf die Zentrifugalkraft ansprechen und von der Geschwindigkeit des Rotors abhängen, um dem beweglichen Düsenglied eine Winkeldrehung zu erteilen.
2. 2. Gasturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Düsenglied bei seiner Winkeldrehung geeignet ist, das Antriebsmittel zu einem Leerlaufgang abzulenken, welcher zu einem Auslaß in dem Gehäuse führt.
3. 3. Gasturbine nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel für die zwangsläufige Rückschaffung der normalen Arbeitsbedingungen der Turbine vorgesehen sind, nachdem die Geschwindigkeit des Rotors genügend verringert worden ist.
4. 4. Gasturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die zwangsläufige Rückkehr des beweglichen Düsengliedes zu seiner normalen Stellung nach seiner Verschiebung federnde Mittel angeordnet sind.
5. 5. Gasturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel entsprechend dem Druck des Antriebsmittels angeordnet sind, um das bewegliche Glied in seiner durch die Verschiebung gegebenen Stellung zu halten.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   O 3466 3.