CH247824A - Anlage mit von einer Kraftmaschine angetriebenem Verdichter. - Google Patents

Description

  Anlage mit von einer     Kraftmaschine    angetriebenem     Verdichter.       Die Erfindung betrifft eine Anlage mit  von einer Kraftmaschine angetriebenem Ver  dichter und getrennt angetriebenem     Vorver-          dichter    und bezweckt, ungünstige Betriebs  bedingungen für den     Vorverdichter        bezw.    für  die Kraftmaschine zu vermeiden.  



  Die Erfindung besteht in einer Vorrich  tung, die den     Verstellweg    des Organes zur  Regelung der Leistung der den Verdichter an  treibenden Kraftmaschine in Abhängigkeit  einer Betriebsgrösse der     Vorverdichtung        min-          destens    in einer     Verstellrichtung    begrenzt.  Vorzugsweise weist     die    Vorrichtung einen       Begrenzungsteil    zum Begrenzen der grössten  einstellbaren Leistung sowie einen weiteren  Teil zum Begrenzen der kleinsten einstell  baren Leitung auf.  



  Durch Einbau einer solchen Begrenzungs  vorrichtung kann verhindert werden,     da.ss    eine  im Verhältnis zur Luftmenge zu grosse Brenn  stoffmenge der Anlage zugeführt wird, die  dann zu unvollkommener, nicht rauchfreier  Verbrennung führen würde. Sie kann ausser  dem     vemhindern,    dass sich infolge von Regu  liereingriffen oder Veränderungen in der  Entnahme von Luft oder Treibgas aus der  Anlage solche     Betriebszustände    des Verdich  ters     einstellen    können, die, sofern es sich     um     einen Kreiselverdichter handelt, zu Ablö  sungserscheinungen an den Schaufeln und  den damit verbundenen, unerwünschten Be  gleiterscheinungen führen.  



  Bei     Treibgasaulagen    mit     Freikolben-Treib-          ga,serzeugern    von veränderlichem Hub kann    durch Einbau einer solchen Begrenzungsvor  richtung bewirkt werden, dass die     zulässigen     Hubgrenzen infolge eines zu grossen oder zu  kleinen     Vorverdichterdruckes    nicht über  schritten werden.  



  Auf der     Zeichnung    sind drei Ausfüh  rungsbeispiele schematisch dargestellt.  



       Fig.    1 zeigt eine     Treibgaskraftanlage    mit       Vorverdichter,        Treibgaserzeuger    und Ver  brauchermaschine, die nebst dem     Vorverdich-          ter    einen Generator antreibt.  



       Fig.    2 stellt eine     Verdichteranlage    mit  durch Gasturbine angetriebenem     Vorver-          dichter,        Freikolben-Brenukraftmaschine    zum  Antrieb des Verdichters dar, mit Druckluft  lieferung in ein Netz.  



       Fig.    3 zeigt eine     Treibgaskraftanlage    mit       Vorverdiehter,        Freikolhen-Treibgas,erzeuger     und zwei     Verbrauchermaschinen,    mit     Ilydrau-          lischem    Regelgestänge.  



       Fig.    4 veranschaulicht eine weitere Aus  bildung eines     Sperrorganes.     



  Bei der Anlage nach     Fig.    1 strömt die  vom     VorverdIchter    1 gelieferte Luft zum       Treibgaserzeuger    2,     in    diesem Fall eine aus  Brennkraft- und     Verdichterzylindern    aufge  baute Maschine mit Kurbelwelle, wo sie an  der     Verbrennung    des im     Brennstoffrebgulier-          organ    3 dosierten Brennstoffes teilnimmt.

    Darauf wird das     entstandene    Treibgas in der  Gasturbine 4 entspannt, wobei die Mehrlei  stung der Turbine 4 gegenüber dem     Vorver-          dichter    1 als     Nutzleistung    vom Generator 5  aufgenommen wird.      Die unter dem Druck der vorverdichteten  Luft stehende und federbelastete Membran 6       stellt    die     Begxenzerschwinge    7 in Abhängig  keit vom     Vorverdichtungsdruck    ein.

   Dadurch       ist    bei jedem     Vorverdichtungsdruck    die mit  Hilfe des Handrades 8     einstellbare,    zeitlich       zuströmende        Brennstoffmenge        begrenzt.    Die  gezeichnete Schwinge 7 begrenzt sowohl die  grösste als auch die kleinste     Brennstoffmenge.     Sie kann aber auch so ausgebildet sein, dass  sie nur eine der beiden begrenzt.  



  In der Anlage nach     Fig.    2 wird die vom  Vorverdichten 1     gelieferte    Luft dem     Frei-          ko,lben-T,reib"o"aeerzeu#ger    10     zugeführt.    Im       F^eikolben-Treibgaserzeuger    10     wird    die Luft  in den     Verdichterzylindern    12 weiterverdich  tet.

   Ein Teil der Luft     wird    im     Brennkraft-          zylinder    13 zur     Verbrennung    des aus dem       Brennstoffregulierorgan    3     zuströmenden          Brennstoffes    :verwendet. Der andere Teil wird  durch das Ventil 11 an andere Verbraucher  abgegeben.  



  Das im Zylinder 13     entstandene    Treibgas  leistet in der Gasturbine 4 die zum     Antrieb     des     Vorverdichters    1 erforderliche Arbeit.  



        Wie    in     Fig.    1 stellt die     federbelastete     Membran 6 die     BegTenzerschwinge    7 in Ab  hängigkeit vom     Vorverdichtungsdruck    ein,  wodurch die Einstellung des-     Brennstoffregu-          lierorganes    mittels des Handrades 8 begrenzt       wird.    Auch der .Vorverdichten 1 kann Luft  an andere Verbraucher,     wie        punktiert    ge  zeichnet,     abgeben.     



  Anstatt die     Schwinge    7 wie in den Bei  spielen der     Fig.    1 und 2 mit einer Nut zu ver  sehen, deren Kanten mit einer als     Anschlag     dienenden Rolle am Bedienungshebel des       Brennstoffregulierorganes    3 zusammenarbei  ten, könnte sie auch mit einer der Form der  Nut     angepassten    Steuernase ausgerüstet sein,  deren beide Steuerkanten mit je einer An  schlagrolle     zusammenarbeiten    würden.  



  In     Fig.    3 ist eine Anlage dargestellt, zur  Erzeugung von-     mechanischer        Energie    mit  Hilfe der     Gasturbine    14. Diese Anlage weist  eine     hydraulische        B,egrenzungsvorriohtung     auf.    Der     Freikolben-Treib@g!a@s-erzeuger    10 hat  einen als Kraftmaschine arbeitenden Brenn  kraftzylinder 13 und zwei     Verdichterzylinder     1.2, denen die erforderliche Luft unter einem  bestimmten Überdruck von dem Vorverdich  ten 1 über die Leitung 15 zugeführt     wird.     Der Vorverdichten 1 wird von der Gasturbine  4 angetrieben.

   Die im     Verdichterteil    12 wei  ter verdichtete Luft gelangt als     Verbren-          nungs-    und Spülluft über eine nicht gezeich  nete Leitung in den Teil 13, in dem sie bis  auf den     Zünddruck    weiter verdichtet, die  durch das     Brennstoffregelorgan    3 dosierte       Brennstoffmenge    zum Zünden bringt und  nach der Expansion durch nicht gezeichnete       Auslassschlitze    als Treibgas in die Leitung 16       ausströmt,    vermischt mit Spülluft.

   Das Treib  gas gelangt über die     Leitung    17 und eine  Drosselvorrichtung 18 zur     Nutzleistungstur-          bine    14, die     beispielsweise    zum Antrieb eines       Generators,    einer Arbeitsmaschine     bezw.    einer       Schiffssehraube    dienen kann. Von     demselben     Treibgas wird auch die Turbine 4 über die  Leitung 19 angetrieben.  



       Das    Regelorgan 3 zur Regelung der Lei  stung der     Freikolbenmaschine    10 wird vom       Regler    20 über ein hydraulisches     Gestänge,     das auch als     pneumatisches    ausgebildet sein  kann, betätigt.

   Dazu ist     ein        Servomotor    vor  gesehen, dessen Stufenkolben 21 auf der     obern     Seite     ständrig    mit der     Druekmittelzufuhrlei-          tung    22 in offener     Verbindung    steht, wäh  rend der Zu-     bezw.        Abfluss    von     Druckmittel     zu     bezw.    aus dem Raum 23 vom     .Steuerorgan     24 gesteuert wird.

   Das Steuerorgan 24 ist  über die Feder 25 als     Rückführvorrichtung     mit dem Hebel 26 mit entsprechendem     Nak-          ken    verbunden. Das Steuerorgan 24     steuert     den     Druckmittelzufluss    aus der     Leitung    22  zum Raum 23 und den Abfluss aus     demselben     zur Leitung 27. Seine Fläche     29        steht    unter  dem vom Regler 20     eingestellten    Druck eines       Druckmittels    in den     Leitungen    28 und 31,  denen das Druckmittel durch die Pumpe 30  zugeführt wird.

   Der Regler 20     steuert    mit  Hilfe des Drosselschiebers 32 den Druck in  der     Leitun,    31.      In     diese    Regulierleitungen     31,    28 ist ein  Sperrorgan, der Schieber 33, eingeschaltet,  und ausserdem ist ein Gegenkolben 34 für das       Steuerorgan    24 vorgesehen. Der Schieber 33  wird auf der     obern.    Seite über den Kanal 35  vom Druck des Druckmittels in der Leitung  28 belastet, der gleichfalls den Gegenkolben  34 von oben belastet. Das andere Ende dieser  Organe 33 und 34 ist durch die Federn 36  und 37 belastet, deren Federteller 38 und 39  von den     Kulissen    40 und 41     eingestellt    wer  den.

   Die     Kulissen    40 und 41 sind einstellbar  auf der Schiene 42 befestigt, die von dem       Pres@sostaten    43 entgegen der     Stell'kraft    der  Feder 44 verschoben wird. Der     Pressostat    43;  verbunden mit der Leitung 15, wird durch  den Druck der vorverdichteten Luft einge  stellt.  



  Die Wirkungsweise ist die folgende:       *U"enn    der Regler 20 das Drosselorgan 32  mehr schliesst, erhöht sich der Druck in den  Leitungen 31, 28, das Steuerorgan 24 hebt  sich, Druckmittel aus der Leitung 22 hebt den  Kolben 21 und verstellt das Regelorgan 3, so  dass mehr     Brennstoff    in den     Treibgaserzeuger          eingespritzt        wird.        Gleichzeitig    wird     die    Feder  25 gespannt und das Steuerorgan 24 zurück  geführt.  



  Bei einem bestimmten Druck in der     Leitung     31, welchem innerhalb des     Regelbereiches     der     Regelvorrichtung    eine bestimmte Stellung  des     Kolbens    21 und     somit    eine     bestimmte     Brennstoffmenge entspricht, ist der Druck  auf dem     .Schieber    33 so gross,     da.ss    er die Lei  tung 28 von der Leitung 31 absperrt. Dieser  Druck     entspricht    einem     bestimmten,    durch  die Charakteristik der Feder 36 und die Aus  bildung der Kulisse 40 gegebenen Verhältnis  zum     Vorverdichterdruck    in der Leitung 15.

    Von diesem Moment an kann der Regler 20  zwar den Druck in der Leitung 31 noch wei  ter erhöhen, eine Druckzunahme in der Lei  tung 28 erfolgt jedoch nicht und somit auch  keine Verstellung -des     Regelorganes    3 im Sinne  einer höheren     Brennstoffmenge.    Durch     Un-          diehtheit    längs des Schiebers 33 in die Lei  tung 28 eingedrungenes     Druckmittel    aus der  Leitung 31     entweicht    durch die Leitung 45    und     kann    den Druck in der Leitung 28 nicht  erhöhen.  



  Sinkt anderseits der Druck in der Lei  tung 31, so sinkt wegen des     Druckmittelver-          lustes    durch die Leitung 45 auch der Druck  in den Leitungen 28 und 35. Die Kolben 33  und 34 gehen nach oben, bis der Kolben 34  auf das Organ 24 stösst.  



  Von jetzt an ist die von der Feder 25  auf das Organ 24 auszuübende     Rückstell-          kraft    nicht mehr vom Druck in der Leitung  28 abhängig, sondern     dauernd    gleich der  Kraft der Feder 37. Die in den     Treibgaser-          zeuger        einzuspritzende    Brennstoffmenge wird  somit nur noch durch den Druck der vorver  dichteten Luft geregelt, aber nicht mehr  durch den Regler 20.

   Denn auch     -wenn    der  Regler 20 den     Druck    in den     Leitungen    31,  28 unter denjenigen absenkt, bei welchem die  Organe 34 und 24     zusammenstossen,    erfolgt  keine Verschiebung des Organes 24 mehr,  weil die Federn 25 und 37 sich das Gleich  gewicht halten.  



  In bestehende Anlagen mit hydraulischer  Übertragung des     Regulierimpulses    kann auch  eine     Vorrichtung    eingebaut werden, wie sie  in     Fig.    4 dargestellt     ist.    In Übereinstimmung  mit     Fig.    3 bedeutet daher 31 den Anschluss  an den Regler 20 und 28 den Anschluss an  das     Steuerorgan.    eines     Verstellservomotors,     der in diesem Fall in     irgendeiner    bekannten  Weise gebaut     ist.    Die Stange 42 steht mit  dem     Pressostaten    des     Vorverdichters    in Ver  bindung.

   Durch die Leitung 51 wird die Vor  richtung mit einem     Druckmittel        gespiesen,     die Leitungen 52 dienen als Abläufe. Da der       Sperrsteuerkolben    46 oben und unten Bleiehe  Flächen     aufweist,    wird' sich,     sofern    er     nidht     durch die     Gegenkolben,    47, 48, gehemmt wird,  in der Leitung 28 der gleiche Druck wie in  der Leitung 31 einstellen, das heisst die Steue  rung spielt ungehindert.

   Fällt jedoch der  Druck in der Leitung 31 unter einen bestimm  ten, durch die Stange 42     einzustellenden     Druck, so stösst der Gegenkolben 48 unter dem  Einfluss der Druckfeder 49 gegen den     Sperr-          steuerkolben    46 und verhindert ein     weiteres     Absinken des     Druckes    in der     Leitung    28.           Steigt    der Druck in der Leitung über einen  einzustellenden Höchstwert, so stösst der Ge  genkolben 47 unter Spannen der Zugfeder 50  gegen den     Sperrsteuerkolben    46 und verhin  dert in der Leitung 28 einen     weiteren    Druck  anstieg.  



  Die     Grenzdrücke,    bei denen die Gegen  kolben 47 und 48 auf den     Sperrsteuerkolben     46 auftreffen, werden meist verschieden sein.       Zwischen    den Nocken 40 und 41 kann noch  eine     zusätzliche    Vorrichtung zur Änderung  der Spannung der Federn 49     bezw.    50 vor  handen sein, um das Intervall zwischen  Höchst- und     Kleinstdruck    ändern zu können.  



  Die     Begrenzerschwinge    7 kann als Funk  tionsscheibe ausgebildet sein, bei welcher die  Begrenzungsteile entweder als Kanten dieser  bewegbaren     Funktionsscheibe    oder als Kan  ten einer Nut     in    der Scheibe ausgebildet sein  können. Es dient jeweils eine Kante zum Be  grenzen der grössten einstellbaren Leistung  und die andere Kante zum Begrenzen der  kleinsten einstellbaren Leistung,     wie    dies aus  den Figuren ohne     weitere    Erklärung ersicht  lich ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Anlage mit von einer Kraftmaschine an getriebenem Verdichter und getrennt ange triebenem Vorverdichter, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, die den Verstellweg des Organes zur Regelung der Leistung der den Verdichter antreibenden Kraftmaschine in Abhängigkeit von einer Betriebsgrösse deT Vorverdichtung .mindestens in einer Verstell- rIchtung begrenzt, zum Zweck, ungünstige Betriebsbedingungen für ,

   den Vo.rverdiehter bezw. für die Kraftmaschine zu vermeiden.T UNTERANSPRüCHE: 1. Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekenuzeiehnet, dass sie als Freikolben-Treib- gaserzeugeranlag-e ausgebildet ist. 2.

   Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Begrenzungsteil zum Bebrnrenzen .der grössten einetel'lbaren Leistung, sowie einen weiteren Teil zum Begrenzen der kleinsten einstellba ren Leistung aufweist. 3.

   Anlage nach Patentanspruch und Un- teranspmuch 2, .dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungsteile .als Kanteneiner beweg baren Funktionsscheibe ausgebildet sind, die von einem in Abhängigkeit von einer B@etriebs- grösse des Vorverdichters arbeitenden Stel.l organ eingestellt wird und mit mindestens einem Anschlag zusammenarbeitet, der mit dem Leistungsregelorgan (3) verbunden ist. 4.

   Anlage nach Patentanspruch und Un- teranepruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungsteile als Kanten einer Nut in einer bewegbaren Funktionsscheibe ausgebil det sind, die von einem in Abhängigkeit von einer Betriebsgrösse des Vorverdichters arbei tenden Stehorgan eingestellt wird und mit einem Anschlag zusammenarbeitet, der mit .dem Leietungsregelorgan (3) verbunden ist. 5.

   Anlage nach Patentanspruch., dadurch gekennzeichnet, dass,die Begrenzungsvorrieh- tun@g den Verstellweg des Brennstoffregel- organes (3) begrenzt. 6.

   Anlage nach Patentanspruch, mit hy- draulisehem Regelgestänge zwischen dem vom Verbrauch beeinflussten Regler und dem die Leistung der Kmaftmasthine regelnden Organ, dadurch gekennzeichnet, da.ss im Re- gelgestänge (31, 28) ein Sperrorgan vorge sehen ist, das in Abhängigkeit von einer Be- triebsgrösse der vorverdichteten Luft durch eine Kraft so belastet wird,

   da.ss bei einem der Betriebsgrösse zugeordneten Grenzdruck des Druckmittels die Betätigung des Regel- aDganes. zur weiteren Erhöhung der Leistung durch den Regler gesperrt ist. 7.

   Anlage nach Patentanspruch, mit hy- draulischem Regelgestänge zwischen dem vom Verbrauch beeinflussten Regler und dem die Leistung der Kraftmaschine regelnden Organ, dadurch gekennzeichnet, dass im Re gelgestänge (31, 28) ein Sperrorgan vorge sehen ist, das in Abhängigkeit von einer Be triebsgrösse der vorverdichteten Luft durch eine Kraft eo belastet wird,

   da.ss bei einem der Betriebsgrösse zugeordneten Grenzdruck des Druckmittels die Betätigung des Regel- organes zur weiteren Erniedrigung der Lei stung durch den Regler gesperrt ist. $.

   Anlage nach Patentanspruch und Un- teransprüohen 6 und 7, dadurch gekennzeich net, dass das Sperrorgan zwischen dem Regler und dem Steuerorgan des Servomotors zum Verstellen des Leistungsregelorganes einge- cha-1tet ist. 9.

   Anlage nach Patentanspruch und Un teransprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeich net, dass auf der vom Druckmittel beauf- schl@agten Seite (29) des Steuerorganes (24) für einen Servomotor des Regelorganes (3) ein Gegenkolben (34) gleichen Durchmessers vorgesehen ist, der von einer in Abhängigkeit von einer Betriebsgrösse der vorverdichteten Luft gespannten Feder (37) so belastet wird, da.ss bei einem der Betriebearösse zugeordne ten Grenzdruck des Druckmittels der Gegen kolben auf das Steuerorgan auftrifft. 10.

   Anlage nach Patentanspruch, mit hydraulischem Regelgestänge zwischen dem vom Verbrauch beeinflussten Regler und dem die Leistung der Kraftmaschine regelnden Organ, dadurch gekennzeichnet, dass ein ein ziges Sperrorgan (46) im Regelgestänge vor gesehen ist, welehes Sperrorgan bei Erreichen eines obern, von einer Betriebsgrösse der vor- ver.diehteten Luft abhängigen Grenzdruckes eine weitere Erlhöhung, bei Erreichen eines untern,

   von der Betriebsgrösse der vorverdieh- teten Luft abhängigen Grenzdruckes eine weitere Verringerung der Leistung durch den Regler verhindert. 11. Anlage nach Patentanspruch und Un teranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass für das Sperrorgan (46) ein durch eine Zug feder belasteter und ein durch eine Druok- feder belasteter Gegenkolben vorgesehen sind. 12.

   Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeiohne t, dass die Begrenzungsvorrich- tung in Abhängigkeit vom Druck der vorver- ciichteten Luft betätigt wird.