CH263381A - Power plant. - Google Patents

Power plant.

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CH263381A
CH263381A CH263381DA CH263381A CH 263381 A CH263381 A CH 263381A CH 263381D A CH263381D A CH 263381DA CH 263381 A CH263381 A CH 263381A
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Ljungstrom Birger Ing Dr
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Ljungstrom Birger Ing Dr
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

  

  Kraftanlage.    Vorliegende Erfindung betrifft eine Kraft  anlage mit einer Gasturbine und einem direkt  verbundenen Verdichter, wobei die Gastur  bine unter Druck stehende Verbrennungsgase  abgibt..     Diese        Verbrennungsgase    können ent  weder für den Vortrieb von Flugzeugen,     Ge-          schossen,    Schiffen oder Fahrzeugen gemäss  dem Reaktionsprinzip oder --um Antrieb  einer     andern    Gasturbine verwendet     werden,     die     ihrerseits    zum Antrieb einer oder meh  reren     Kraftwahlen    dient.  



  Die letztgenannte Turbine, im folgenden  als Kraftturbine bezeichnet, kann,     besonders     wenn     es    erwünscht ist, eine kompakte     Anlage     aufzustellen,     als    direkte Fortsetzung der     Ver-          dichter-Treibturbine    angeordnet sein, oder sie  kann eine separate Maschine sein, deren Gas  eintritt mit dem     Verbrennungsgasaustritt    der  ersten Turbine in Verbindung steht. In einem       solchen    Fall kann z. B. die Kraftturbine  koaxial ausserhalb der ersten Turbine an  geordnet sein, wobei eine zusätzliche Verbren  nungskammer     zwischen    den beiden Turbinen  eingeschaltet sein kann.

   In diesem letzt  genannten Fall können die Rotations  maschinen mit den zugehörigen     Verbren-          nun;skarnrnern    so zusammengestellt werden,  wie     es    zwecks Ermöglichung einer weit  gehenden     Ausnützung    des     Wärmeinhaltes    des       Treibfluidums    in     Wärnreaustauschemn    zweck  mässig     iss    In solch einem letzteren Fall kann  sich die koaxiale Anordnung der Turbinen,  relativ zueinander, erübrigen.

      Die Erfindung bezieht sich auf die Aus  bildung der aus Verdichter und seiner     Treib-          turbine        bestehenden        Gruppe.    Gemäss der Er  findung sind der mehrstufige     Turboverdichter     -und die von diesem axial distanzierte mehr  stufige     Verbrennungsturbine        dureh    ein     Wel-          lensystem        verbunden,        welches    eine Mehrzahl  Hohlwellen umfasst, die koaxial ineinander  liegen und     sieh    unabhängig voneinander dre  hen können,

   wobei jede Hohlwelle     einerends     an ein     Laufschaufolrad    der Turbine und     an-          derends    an ein     Laufschaufelrad    des     Verdieh-          ters        angeschlossen        ist.     



  Das obengenannte     Wellensystem    erlaubt  die, Kraftübertragung von einzelnen Lauf  sehaufelrädern der Turbine auf einzelne  Kompressor -     Laufschaufelräder.    Durch die       Wahl    entsprechender Schaufelwinkel ist es  möglich, jede gewünschte Umfangsgeschwin  digkeit der einzelnen     Schaufelräder    zu erzie  len, wie z. B. die gleiche Geschwindigkeit,  ungeachtet der     Durchmesserunterschiede,     und sie in gleicher oder entgegengesetzter  Richtung     urhlaufen    zu lassen.  



  In einer Anlage mit nur in einer Rich  tung urilaufenden Rädern ermöglicht die Er  findung die Verbindung von einer oder     allen     Hohlwellen, an einem oder beiden Enden, an  mehr     als    ein     Schaufelrad,    z. B. zwei oder drei,  oder an verschiedene Anzahlen von Schaufel  rädern an entgegengesetzten Enden.

   Solch  eine     Ausführungsform    vermindert die Zahl  der     Hohlwellen,    wie sie für eine gegebene An-      zahl     Schaufelräder    verlangt wird, aber     ver-          mindert        anderseits    auch die     Möglichkeit,    für  jedes     Schaufelrad    die     günstigsten        Verhältnisse          einzuhalten,    und verursacht     eine    entspre  chende     Gewichtsvergrösserung    des rotierenden       Systems.     



  Am     vorteilhaftesten    ist eine     Aiusfühmung,     bei der die Hohlwellen     beiderends    nur an     ein          einziges        Schaufelrad        angeschlossen    sind.

   In       diesem        PaE    rotiert jedes zweite Schaufelrad  der     Turbine        und,        das        Verdichters    in der einen       Richtung,    und die übrigen     Sehaufelrädex    in  der entgegengesetzten     Richtung,    so dass     be-          naehbarte        Schaufelräder    ein     und    derselben  Maschine     immer    in     entgegengesetzten        Rich-          tungen    rotieren.

       Zweckmässig    werden     die          Schaufelwinkel    dann so gewählt, dass das       Treibfluidum    von     einem        Schaufelrad        zum        an-          dern    ohne die Hilfe     zwischengeschalteter        Leit-          schaufeln        paskerren    kann.  



  Die     gegenläufige        Bauart        vermindert        die     Zahl der     Schaufelräder,    wie sie für ein gege  benes Wärmegefälle     verlangt    wird,     auf    einen       Viertel.    Dieser Effekt kann, wie durch Ver  suche     festgestellt    ist, durch     Verwendung    der  gleichen     Umfangsgeschwindigkeit    für alle  Schaufelräder     vergrössert    werden, und zwar  ohne     zusätzliche    Einrichtungen.  



  Es ist somit     möglich,    bei der Ausführung       vorliegender        Erfindung    mit gegenläufigen  Rädern das Gewicht des     Rotationssystems     verglichen     mit    einem     Rotationssystem    mit nur  einer Welle, weitgehend zu     vermindern,          und        damit    die     Abmessungen    der Gesamt  anlage     entsprechend    zu reduzieren.  



  Die     Gewichtsreduktion    vermindert, beson  ders im Fall eines Flugzeuges, den     Kraft-          und        Brennstoffaufwand    und vergrössert den  Aktionsradius.  



  In den Zeichnungen sind Ausführungs  beispiele "der Kraftanlage nach der Erfin  dung dargestellt:       Fig.    1 ist ein schematischer     Axialschnitt     einer Kraftanlage wie sie zum Vortrieb eines       Düsenflugzeuges    verwendet wird.  



       Fig.    2 ist teilweise eine Draufsicht, teil  weise ein     Axialschnitt    des einen Endes des  Wellensystems der Kraftanlage.         Fig.    2A und 2B sind Detailansichten.       Fig.    3 bis 6 sind     Detailschnittansichten,     die die     Befestigung    der     Schaufeln    an den  Schaufelrädern zeigen.  



       Fig.    7 ist ein Schnitt durch die Befesti  gungsstelle einer Schaufel, in grösserem  Massstab.  



       Fig.    8 zeigt eine spezielle Ausführungs  form der     Schaufeln    in     Abwicklung    (Drauf  sicht),       Fig.    9 eine     schematische    Seitenansicht  einer Kraftanlage, eingebaut in einen Flug  zeugflügel,       Fig.    10 eine Vorderansicht des Flügels  und der     Anlage,          Fig.    11 eine Seitenansicht eines Hohl  wellensystems.  



       Fig.    12 und 13 sind schematische Ansich  ten von Kraftanlagen, deren Turbine     und     Verdichter mit     zylindrischen    Gehäusen ver  sehen sind,       Fig.    14     eine    schematische, teilweise ge  schnittene Seitenansicht eines Ausführungs  beispiels, die neben Verdichter und zugehö  riger     Treibturbine    eine     Kraftturbine    mitein  schliesst,     und          Fig.    15 ein Schema einer andern Anord  nung der Kraftanlage.  



  Wie in     Fig.    1 gezeigt, ist die Kraft  anlage im     rückwärtigen    Teil     des    Flugzeug  körpers mittels     eines    Flansches 1 montiert.  Die Hauptteile der     Anlage    sind der Eintritts  kanal 2, der Verdichter 3 mit seinem Gehäuse  3b, die Turbine 5     mit        Gehäuse        5b,    eine zy  lindrische Wand     4b,    die die Gehäuse     3b    und  5b verbindet und eine Verbrennungskammer  4 bildet und ein Austrittskanal 6. Die Ge  häuseteile bilden zusammen einen einheit  lichen Block, der das     Hohlwellensystem    7 um  gibt.

   Letzteres wird von einer zentralen still  stehenden Welle 12 gestützt, die     beiderends     in Büchsen 8 und 9 geführt ist. Letztere wer  den von stillstehenden Leitschaufelrädern 10  und 11 getragen oder sind mit diesen aus  einem Stück hergestellt, wobei die Leitschau  felräder am Eintritt in den Verdichter bzw.  am Austritt aus der Turbine vorgesehen sind.  Die zentrale Welle 12 trägt     Kugellager    13      und     1.1,    die zur Führung des ersten Paares  von Schaufelrädern 15, 16 und der zugehö  rigen Hohlweile 18, die diese Räder trägt,  dient.  



  Das     in        Fig.    1 gezeigte     Hohlwellensystem          besteht    aus einem Satz koaxial     ineinanderlie-          gender    Drehwellen 18 bis 24, die sich mit       individuellen        Drehzahlen    drehen können, wo  bei benachbarte Wellen in entgegengesetzten  Richtungen rotieren.

   Die Schaufelräder der  Turbine, die von 16a bis     22a    numeriert sind,  und diejenigen des Verdichters, die von 15b  bis 21b numeriert sind, sind jeweils paar  weise mit einer Welle des Wellensystems ver  bunden und alle auf Kugellagern montiert,  um die     unabhängige    Rotation jeder     einzelnen     Welle zu ermöglichen. Die     Verdichter-End-          kugellager    sind mit 13 und 26 bezeichnet,       und    die     Turbinen-Endkugellager    mit 25 bzw.  14.

   Das     innerste    Verdichter- und das     innerste     Turbinenkugellager, nämlich 26 bzw. 25, wer  den von     Leitschaufelringen    28 und 27 und  der     zwischen    letztere     eingeschalteten        Isolier-          büchse    29     getragen,    damit auch die     innerste     Hohlwelle 24 im Gehäuse der Anlage geführt  werden kann.  



  Das Hohlwellensystem, zusammen mit den  damit verbundenen Schaufelrädern, wird an  seinen .Aussenenden durch die Kugellager 13  und 14 und in Systemmitte durch die Kugel  lager 25 und 26 geführt, während die zwischen  14 und 25 und 13 und 26 befindlichen Ku  gellager innerhalb der Turbinen- und     Ver-          dichtergehäuse    durch den Einfluss der erst  genannten Kugellager zentriert werden.  



  Mit 4c in     Fig.    1 ist gestrichelt eine Mög  lichkeit der Vergrösserung der Verbrennungs  kammer 4 angedeutet.  



  Die Kühleinrichtung der Kraftanlage be  sitzt Mittel zum Absaugen von Luft aus der  Verbrennungskammer 4 durch symmetrisch  um die Anlage angeordnete Röhren 30. Letz  tere münden in ein ringförmiges Sammelrohr  32, von wo aus die Luft über den     Luftein-          trittskanal    2 der     Kraftanlage    durchsetzende  abgeflachte Röhren 31 zu einem     ringförmigen     Sammelrohr 33 gelangt. Die in den Röhren 31    strömende Druckluft wird von der im Ein  trittskanal strömenden Frischluft gekühlt.

   Die  gekühlte Luft wird aus der genannten     Sam-          melröhre    33 durch eine oder mehrere radial  angeordnete Röhren 34 in ein oder mehrere       Nebelschmierapparate    35 und dann zum Ein  tritt des     Hochdruek-Zusatzgebläses    36 gelei  tet. Letzteres drückt die Kühlluft mit dem       Ölnebel    mit erhöhtem Überdruck durch die  Hohlwelle 12 über dessen ganze Länge in das  Zentrum des Wellensystems.  



  Das genannte Hochdruckgebläse ist mit  tels eines Zahnradgetriebes, das bei 37 und  38     angedeutet    ist, mit einem Schaufelrad 15  und weiterhin     mittels    eines im     Gehäuse    39  eingeschlossenen Klinken - Schaltwerkes mit  einem     Anlassmotor    40 beliebiger Gattung ver  bunden.  



  Beim Anlassen der Anlage werden somit  das erste Schaufelrad des Verdichters und  das letzte Rad der Turbine, zusammen mit  der betreffenden Hohlwelle, durch die     Aktion     des     Anlassmotors    über das Zusatzgebläse 36  und das zugeordnete     Vorgelege    in Drehung  versetzt, wodurch die Luft bzw. das Treib  fluidum der Anlage axial durch den Ver  dichter, die Verbrennungskammer und die  Turbine gedrückt wird.

   Der     Verbrennungs-          prozess    in der Verbrennungskammer     wird     gleichzeitig in Betrieb     gesetzt    und auf diese  Weise die Anlage als Ganzes     angeworfen.    Der       Anlassmotor    und sein Schaltwerk können  dann     abgeschaltet    werden.  



  In     Fig.    1 ist mit 41 der Eintritt der  Kühlluft mit dem     Schmierölnebel    in die Zwi  schenräume zwischen den verschiedenen Hohl  wellen bezeichnet, zwischen welchen der     Öl-          nebel    zu den     verschiedenen    Drehteilen der  Anlage gelangen kann. .  



  Die dargestellte Kraftanlage besitzt nur  eine zwischen Turbine und Verdichter ange  ordnete Verbrennungskammer. Zwecks Er  zeugung einer erhöhten Leistung kann aber  auch im     Turbinenaustrittskanal    eine noch  malige Verbrennung erfolgen.  



  Die gezeichnete Kraftanlage besitzt keine  Kraftwelle und die Kraftabgabe geschieht  ausschliesslich durch Reaktionswirkung.           Fig.    2 zeigt einen     Axialschnitt    durch das  eine Ende des Zellensystems mit der still  stehenden zentralen     Hohlwelle    12 und den  Drehwellen 18 bis 24. In dieser     Zeichnung     sind sowohl die führenden Endkugellager 14  und 25 als auch die andern,     zwischen    den       Turbinenscheiben        zwecks        Zentrierens    letzterer       und    der Drehwellen angeordneten Kugellager  gezeigt.

   Die Turbinenscheiben     18a    bis     22a        sind     an den betreffenden Hohlwellen mittels Ver  schraubung auf deren mit     Gewinden        verse-          henen    Enden     befestigt.    Diese Enden     sind     dicker als der Mittelteil jeder Welle. Jede  Verschraubung ist so ausgebildet, dass die  Scheibe durch     ihr    Drehmoment gegen die  Endfläche der Welle gepresst wird, so dass  ein Lockern der Scheibe im Betriebe verhin  dert ist.

   Die Turbinenscheibe     17a    ist auch  mittels     Verschraubung    befestigt, aber in die  sem Fall     sind    zur     Drehmomentübertragung     noch mehrere Keile 42 zwischen der Welle  und der Scheibe angeordnet, welche aus dün  nem Blech gefertigt sind, so dass ihre abge  bogenen Enden zugleich als Sicherungsele  mente für die Gegenmutter 43 dienen können.

    Das     Schaufelrad    16a stellt     eine    weitere Va  riante dar,     in    welcher die Hohlwelle 18 mit       einer        darübergescbobenen    Büchse 44 verse  hen ist, welch     letztere    durch Schweissen, wie  bei 45 gezeigt, mit der Welle verbunden ist.  Die Verbindung zwischen dem Schaufelrad       und    dieser Büchse wird mittels Keilen 46  und Gegenmutter 47 samt zugehöriger       Muttersicherungsscheibe    48 bewerkstelligt.  



  Die     Fig.        2A    und 2B zeigen     Details    von  diesen zwei letztgenannten     Befestigungsarten.     Die beschriebenen verschiedenen     Befesti-          gungsarten_können    auf alle Schaufelräder an  gewendet werden. Die letzte Methode bedingt  ein Montieren der Schaufelradnaben nach  folgend der     Einführung    der Hohlwellen in  einander.  



  Die stillstehende Rohrwelle 12 kann fort  gelassen werden, in welchem Fall die Dreh  welle 18 mit     ihrer    Büchse 44     beiderends    ver  längert und, zwecks     Führung    des     Wellen-          systems,        in    Kugellagern montiert wird.

      Die     Einführung    des Schmier- und Kühl  fluidums gemäss     Fig.    1 in die ortsfeste Hohl  welle 12 muss dann bei der abgeänderten Va  riante in die Drehwelle 18     erfolgen.    In beiden  Fällen tritt das Kühl- und     Schmierfluidum     in die Räume     zwischen    den Wellen durch in  jeder     Rohrwand    gebildete Öffnungen.

   Wie  bei 49 angegeben,     wird    das Kühl- und  Schmierfluidum     zwischen    alle Hohlwellen  durch eine radiale Reihe von     Öffnungen    ein  geführt, während, wie bei 50     gezeigt,    der Aus  tritt des Kühl- und     Schmierfluidums    aus den  Zwischenräumen zwischen den Hohlwellen an  axial versetzten Punkten     in    die     Zwischen-          räLune    zwischen den Schaufelrädern inner  halb deren Lager erfolgt. Das Kühl- und  Schmierfluidum strömt dann durch die Ku  gellager radial nach aussen zwischen die  Schaufelräder, wie es aus     Fig.    3 hervorgeht.  



       Fig.    3 zeigt einen     Axialschnitt    durch  zwei benachbarte     Schaufelradscheiben    53 und  53b mit zugehörigen     Wellenenden-Kugella-          gern.    Radial     ausserhalb    der Kugellager sind       LabyrinthdichtLmgen    51 und 52, und zwar in  der Nähe der Kugellager bzw. am Aussenum  fang der Scheiben, angeordnet.

   Das     Kühl-          und    Schmierfluidum     wird    somit in das  Schaufelsystem durch die     Labyrinthrichtun-          gen    fliessen und zusammen mit dem     Treib-          fluidum    entweichen. Durch Bemessung der       Diarchtrittsflächen    dieser Richtungen kann  der     Durchfluss    von Ölnebel durch jedes La;       ger    und zwischen den Scheiben auf einen ge  wünschten Wert begrenzt werden.  



  Nach     Fig.    3 besteht jedes     SchaLLfelrad    aus  zwei Scheiben 53 und 53b, die an ihrem     in-          nern    und äussern Umfang zusammenge  schweisst sind, so dass sie einen Hohlkörper  bilden, dessen Raum mit 54 bezeichnet ist.  Die in     Fig.    3 gezeigten Schaufeln können an  ihren betreffenden Schaufelrädern mittels  Schweissens,     vorzugsweise    durch Widerstand  schweissung,     befestigt    werden.  



       Fig.    4 bis 6 illustrieren eine andere     Be-          festigungsart    der Schaufeln zwischen den  beiden Scheiben jedes Schaufelrades. Hierin  werden die     Schaufeln    an     Schaufelwurzeln    55  besonderer Gestalt befestigt oder mit diesem      aus einem Stück hergestellt.     Fig.    7 zeigt diese  Befestigungsart in     grösserem    Massstab.

   Man       ersieht    aus der Zeichnung, dass der     Ver-          stemmdraht    56 eine feste Verbindung bei 57  bewirkt zwecks Übertragung der Zentrifugal  beanspruchungen und Verbindung der beiden  Scheiben 53 und     53b.     



  In     Fig.    4 und 5 ist eine Form von       Schaufelwurzeln    55 gezeigt, die einen dünnen       Radialsteg    58, der von einer Innenfläche       vorspringt,    aufweist. Dieser Steg bildet dank  seiner geringen Stärke einen grossen Wider  stand gegen Wärmeleitung, wodurch die von  den Schaufeln und den Schaufelwurzeln auf  die     Schaufelräderscheiben    übertragene -Wär  memenge     herabgesetzt    wird.  



  In     Fig.    3 ist ferner eine Dichtungsvor  richtung gezeigt, wie sie auf der Innenseite  des Turbinen- und     Verdichtergehäuses    vorge  sehen ist und die ein Lecken von Treibflui  dum über die Spitzen der Schaufeln oder die  Aussenränder der Schaufelräder verhindern  soll. In der einfachsten Form sind zu diesem  Zweck axiale Ringvorsprünge 59 auf der  Innenseite des konischen Gehäuses 5b vorge  sehen. Wie bei 60 gezeigt, können diese Vor  sprünge durch Ringe winkligen Querschnittes  und aus dünnem Blech ersetzt werden, die in  Nuten eingesetzt werden, welche im Gehäuse  vorgesehen sind und mittels     Verstemmdräh-          ten    61 in letzteren abgedichtet werden.  



       Fig.    4 veranschaulicht eine andere Form  der Dichtungsvorrichtung, welche einen sepa  raten Ring 62 besitzt, der mittels eines Ex  pansionsringes 63 mit einem Sitzring 64, der  in einer Nut des Gehäuses     5b    eingelegt ist,  verbunden und in dieser Lage mittels eines       Verstemmdrahtes    65 abgedichtet ist. Diese       Konstruktion    erlaubt dem Ring 62, sich in  folge von Temperaturschwankungen gegen  über dem Gehäuse 5b unabhängig zusammen  zuziehen.

   Ein     U-förmiger    Ring 66, welcher  an den Schaufelspitzen vorgesehen ist, weist  zwei     Abdichtrippen    auf, die gegen den Ring  62 anliegen und im Betrieb bei nur kleiner  Wärmeerzeugung abgenützt werden, bis das  vom Betrieb verlangte Spiel hergestellt ist.         Fig.    8     zeigt    die Abwicklung eines Schau  felkranzes mit den Schaufelwurzeln 55 und  mit den Ein- und Austrittswinkeln.  



       Fig.    9 zeigt eine erfindungsgemässe Kraft  anlage, die in einem Flugzeugflügel unter  gebracht ist.. In diesem Falle sind der Ver  dichter 3 und die Turbine 5 aus praktischen  Überlegungen miteinander mittels eines sehr  langen Hohlwellensystems 67 verbunden, das  in     Fig.    11 in einem grösseren Massstab, und  zwar in einem schematischen Längsschnitt  dargestellt ist.  



  Wie ersichtlich, nimmt der Durchmesser  der Hohlwellen allmählich gegen die Mitte  der Wellen zu. Es empfiehlt sieh, die Wellen  wandstärke dabei gegen die Mitte zu all  mählich abnehmen zu lassen.  



  Die Hohlwellen können     ineinanderge-          schoben    werden, da der mittlere, grösste  Durchmesser einer innern Welle etwas klei  ner ist als der kleinste Durchmesser am Ende  der benachbarten weiteren Welle.  



  In     Fig.    10 ist der Flügel mit eingebauter  Kraftanlage in Vorderansicht mit der Luft  eintrittsöffnung gezeigt. Das ganze Bauwerk  ist so gestaltet., dass es der Luft möglichst ge  ringen Widerstand entgegenstellt.  



       Fig.    12 und 13 sind schematische Ansich  ten von Kraftanlagen, die zylindrische an  statt konische Verdichter K und Gasturbine T  besitzen, wobei die Durchmesser beider Ma  schinen entweder gleich sind, wie in     Fig.    12  gezeigt, oder verschieden, wie in     Fig.    13.  



  In Flugzeugen für sehr hohe Geschwin  digkeiten wird der Luftwiderstand beträcht  lich sein, trotz Anordnung von mehreren  Reaktionsanlagen. Der Luftwiderstand einer  solchen Anlage ist ungefähr der     grössten          Querschnittsfläche    der Anlage proportional.  Diese Fläche kann nicht unter die vom     Ver-          dichterdurchmesser    und seiner Eintrittsfläche  bestimmten Abmessungen reduziert werden,  welche bei einer gegebenen Luftmenge unter  Berücksichtigung der günstigsten Eintritts  geschwindigkeit berechnet werden.  



  Es ist jedoch zu beachten, dass eine wei  tere Reduktion des Durchmessers bei Anwen  dung grösserer Schaufelwinkel     wirtschaftlich         begründet ist, sogar auf Kosten des Wir  kungsgrades des Verdichters, sofern dies eine  entsprechende     Reduktion    des     Anlagendurch-          messers    ergibt, d. h.     eine    Reduktion des       Luftwiderstandes        und    Gewichtes und damit  auch des     Fhigzeuggewichtesdund    des totalen  Luftwiderstandes des Flugzeuges.  



  Im     oberstehenden    handelt es     sich    um  Anwendungen der Kraftanlage zum Vortrieb  von Flugzeugen gemäss dem Reaktionsprin  zip. Die Kraftanlage nach Erfindung kann  aber auch in andern     Zusammenhängen    ange  wendet werden, wo Verbrennungsgase, die  unter einem hohen Druck erzeugt werden,       verwertet    werden;     wie    z. B. zum Vortrieb  von Schiffen, Fahrzeugen     iisw.    und auch für  stationäre     Krafterzeugungszwecke.     



  Beispiele solcher Varianten sind in       Fig.    14 und 15 veranschaulicht.  



  In     Fig.    14 ist 101 ein     ortsfester        Leit-          schaufelring,    der am Eintritt des Turbover  dichters vorgesehen ist, während 102 die  Schaufelräder dieses Verdichters bezeichnet.  Der     Leitschaufelring    101 ist an seinem  Aussenumfang     mit    dem     Verdichtergehäuse     103 und an seinem Innenumfang mit einem  die Welle 105 der Kraftturbine, die nach  stehend     beschrieben    werden wird, tragenden  Lager 104     verbinden.    Die Schaufelräder 102  des Verdichters besitzen allmählich vom Ein  tritt gegen den Austritt des Verdichters ab  nehmende Durchmesser.

   Jedes Schaufelrad ist  von einer Hohlwelle 106 abgestützt, die an  ihrem andern Ende ein entsprechendes       Schaufelrad    107 einer Gasturbine trägt. In  der Zeichnung sind     die        koaxial        ineinanderlie-          genden    Hohlwellen 106 nicht auf     ihrer    gan  zen Länge gezeigt,     sondern    nur deren Enden.  Die einzelnen Hohlwellen 106     können    unab  hängig voneinander rotieren. Zu diesem  Zweck sind zwischen die     Sehaufelrä,der    102  des Verdichters Kugellager 108 eingesetzt  und ähnliche Kugellager 109 zwischen die  Schaufelräder 107 der Turbine.

   Zwischen  dem     Austrittsende        des    Verdichters und dem       Eintrittsende    der     Turbine    befindet sich eine  ortsfeste Trennwand 110, die nach aussen in  eine     Verbrenntmgskammer    111     vorspringt,       welch letztere das Verdichter- und Tur  binengehäuse umgibt. Diese Trennwand bil  det eine     Führungsfläche,    die einerseits das  verdichtete Fluidum aus dem Verdichter in  die     Vebrennungskammer,        anderseits    die  Verbrennungsgase in die     Turbine    leitet, die  durch Verbrennung von mittels der Düse 12  eingespritztem Brennstoff entstehen.  



  Sowohl der Turboverdichter 102 als auch  die Gasturbine 107 sind von gegenläufiger  Bauart, können aber auch durch     Maschinen     mit nur in einer Richtung umlaufenden Rä  dern ersetzt werden. Solch eine letztere Tur  bine üblicher Bauart ist als unmittelbare  Fortsetzung der den Verdichter treibenden       G        astiirbine    107 vorgesehen und besitzt eine  Anzahl ortsfester     Leitschaufelringe    113 und  eine entsprechende Anzahl von rotierenden       Schaufelrädern    114.

   Letztere sind mit der  erstgenannten Welle 105 verbunden, die an  einem Ende im obererwähnten Lager 104  und am andern Ende in einem am Turbinen  austrittsstutzen 117     vorgesehenen    Lager 115       gelagert    ist. Ausserhalb des Lagers 115 trägt  die Welle 105 einen Flansch 116 zwecks  Kupplung mit einer getriebenen Welle. Die  aus der Turbine 114 strömenden Abgase ent  weichen durch den Austrittsstützen 117 und  strömen dann z. B. in einen     Wärmeaus-          tauscher.     



  In der in     Fig.    15 dargestellten Anlage ist  die     Kraftturbine,    die     Nut2ilei@stung    nach  aussen durch ihre     Welle    abgeben     soll,    separat  montiert in einem Abstand vom Verdichter       und    seiner     Treibturbine.    Eine     Verbrennungs-          kammer    122 ist zwischen dem     Austritt    des  Verdichters 120     und    dem Eintritt der     Ver-    ;

         dichterturbine    121 vorgesehen und vor der  Kraftturbine 123 befindet     sich    eine wei  tere     Verbrennungskammer    124. Die Anlage       schliesst    auch einen     Wärmeaustauscher    125  ein. Um den Einbau des     Wärmeaustauschers     leichter zu gestalten, sind der     Verdichter    und  seine     Treibturbine        gegenseitig    so     angeordnet,     dass ihre     Austrittsöffnungen    einander gegen  überliegen.  



  Das zu verdichtende Fluidum wird gemäss  den Pfeilen     a    in den Verdichter gesaugt           und    strömt aus letzterem in den     Wärmeaus-          tauseher    125, wo seine Temperatur (300 )  noch     weiter    erhöht wird (450 ) durch die Ab  gabe von Wärme von Seite der aus der Kraft  turbine 123 austretenden Gase. Das Flui  dum tritt dann mit dieser hohen Temperatur  in die     Verbrennungskammer    122, wo     es    mit       Brennstoff        gemischt    und das     entstehende    Ge  misch dann gezündet wird.

   Die Verbren  nungsgase, die eine noch höhere Temperatur  (900 ) aufweisen, treten in die Treibturbine  121 des Verdichters ein, wo sie einen Teil       ihres        Energiegehaltes    unter     Reduktion    ihres       Druckes    und ihrer Temperatur (z. B. auf       600 )    abgeben. Das aus der Turbine 121 aus  tretende Gas     wird    nicht direkt in die Kraft  turbine 123 übergeführt, sondern zuerst  durch die Verbrennungskammer 124, wo       Brennstoff    zugeführt und eine erneute Ver  brennung     eingeileitet    wird. Dadurch wird die  Temperatur     wiederum    auf den Höchstwert  (z.

   B.<B>9000)</B>     gesteigert    und die     entstandenen          Gase    treten in die Kraftturbine 123, wo ihre  Energie in mechanische Energie umgewandelt  wird. Die aus der Turbine 123 austretenden  Gase besitzen immer noch eine verhältnis  mässig hohe Temperatur (z. B.     500a)    und  werden daher durch den     Wärmeaustauscher     125 geführt, wo ein Teil ihres     Wärmeinhaltes     zurückgewonnen wird. Der Rest des     Wärme-          inhaltes,    der z. B. einer Temperatur von<B>350'</B>       entspricht,    kann zum Erhitzen von     Wasser     oder für andere Zwecke benützt werden.

    



  Die oben in     Klammern    angegebenen Tem  peraturen sind nur     als    ungefähre Werte     auf-          zufassen.     



  Auch im     Falle    der in     Fig.    14 und 15     dar-          gestellten    Anlagen können Abänderungen       vorgenommen    werden, durch Verwendung  von     Verdichtern    und zugehörigen Treibtur  binen     zylindrischer    Form     an        Stelle    der     ge-          zeigten    konischen     Verdichter    und     Treibtur-          binen,    wie das in     Fig.    12 und 13 gezeigt ist,

         worin    K den Turboverdichter und T     dessen          Treibturbine    bezeichnet. Die genannten Ma  schinen können entweder den gleichen Durch  messer     (Fig.    12) oder     verschiedene        Durch-          messer        (Fig.    13)     aufweisen.  



  Power plant. The present invention relates to a power plant with a gas turbine and a directly connected compressor, the gas turbine emitting pressurized combustion gases. These combustion gases can either be used to propel aircraft, projectiles, ships or vehicles according to the reaction principle or - be used to drive another gas turbine, which in turn serves to drive one or more power choices.



  The last-mentioned turbine, hereinafter referred to as a power turbine, can, especially if it is desired to set up a compact system, be arranged as a direct continuation of the compressor drive turbine, or it can be a separate machine whose gas enters with the combustion gas outlet first turbine is connected. In such a case, e.g. B. the power turbine to be arranged coaxially outside the first turbine, with an additional combustion chamber between the two turbines can be turned on.

   In this last-mentioned case, the rotary machines with the associated combustion systems can be put together in such a way that it is expedient to make extensive use of the heat content of the propellant fluid in heat exchangers.In such a latter case, the coaxial arrangement of the turbines can be , relative to each other, superfluous.

      The invention relates to the formation of the group consisting of the compressor and its propulsion turbine. According to the invention, the multi-stage turbo-compressor and the multi-stage combustion turbine, which is axially spaced from it, are connected by a shaft system which comprises a plurality of hollow shafts which lie coaxially inside one another and can rotate independently of one another,

   each hollow shaft being connected at one end to a rotor blade wheel of the turbine and at the other end to a rotor blade wheel of the compressor.



  The shaft system mentioned above allows power to be transmitted from individual turbine impellers to individual compressor impellers. By choosing the appropriate blade angle, it is possible to provide any desired speed of the individual paddle wheels to erzie, such. B. the same speed, regardless of the diameter differences, and let them run in the same or opposite direction.



  In a system with only in one direction urilaufenden wheels, the invention allows the connection of one or all hollow shafts, at one or both ends, to more than one paddle wheel, eg. B. two or three, or on different numbers of paddle wheels at opposite ends.

   Such an embodiment reduces the number of hollow shafts required for a given number of paddle wheels, but on the other hand also reduces the possibility of maintaining the most favorable conditions for each paddle wheel and causes a corresponding increase in the weight of the rotating system.



  The most advantageous solution is one in which the hollow shafts at both ends are only connected to a single impeller.

   In this PaE every second impeller of the turbine and the compressor rotates in one direction, and the other Sehaufelrädex in the opposite direction, so that adjacent impellers of one and the same machine always rotate in opposite directions.

       The vane angles are then expediently chosen so that the propellant fluid can pass from one vane wheel to another without the aid of intermediate guide vanes.



  The opposing design reduces the number of paddle wheels, as required for a given heat gradient, to a quarter. This effect can, as has been established by tests, be increased by using the same peripheral speed for all paddle wheels, without additional equipment.



  It is thus possible to largely reduce the weight of the rotation system compared to a rotation system with only one shaft when the present invention is carried out with counter-rotating wheels, and thus to reduce the dimensions of the overall system accordingly.



  The weight reduction reduces, especially in the case of an airplane, the expenditure of energy and fuel and increases the radius of action.



  In the drawings, exemplary embodiments "of the power plant according to the inven tion are shown: Fig. 1 is a schematic axial section of a power plant as it is used for propelling a jet aircraft.



       Fig. 2 is partly a plan view, partly an axial section of one end of the shaft system of the power plant. Figs. 2A and 2B are detailed views. Figures 3 through 6 are detailed sectional views showing the attachment of the blades to the paddle wheels.



       Fig. 7 is a section through the attachment point of a shovel, on a larger scale.



       Fig. 8 shows a special embodiment of the blades in the development (plan view), Fig. 9 is a schematic side view of a power plant built into an aircraft wing, Fig. 10 is a front view of the wing and the plant, Fig. 11 is a side view of a hollow wave system.



       12 and 13 are schematic views of power plants, the turbine and compressor of which are provided with cylindrical housings, FIG. 14 shows a schematic, partially cut side view of an embodiment, which includes a power turbine in addition to the compressor and associated power turbine, and 15 is a diagram of another arrangement of the power plant.



  As shown in FIG. 1, the power system is mounted in the rear part of the aircraft body by means of a flange 1. The main parts of the system are the inlet duct 2, the compressor 3 with its housing 3b, the turbine 5 with its housing 5b, a zy-cylindrical wall 4b that connects the housings 3b and 5b and forms a combustion chamber 4 and an outlet duct 6. The Ge Housing parts together form a unitary block that is the hollow shaft system 7 to.

   The latter is supported by a central stationary shaft 12, which is guided in bushes 8 and 9 at both ends. The latter who carried the stationary vane wheels 10 and 11 or are made of one piece with these, the vane wheels being provided at the entrance to the compressor or at the exit from the turbine. The central shaft 12 carries ball bearings 13 and 1.1, which is used to guide the first pair of paddle wheels 15, 16 and the associated hollow shaft 18 which carries these wheels.



  The hollow shaft system shown in FIG. 1 consists of a set of coaxially nested rotating shafts 18 to 24, which can rotate at individual speeds, where adjacent shafts rotate in opposite directions.

   The turbine blades, numbered 16a to 22a, and those of the compressor, numbered 15b to 21b, are each connected in pairs to a shaft of the shaft system and are all mounted on ball bearings to allow the independent rotation of each individual shaft to enable. The compressor end ball bearings are labeled 13 and 26, and the turbine end ball bearings are labeled 25 and 14, respectively.

   The innermost compressor and innermost turbine ball bearings, namely 26 and 25, respectively, are carried by the guide vane rings 28 and 27 and the insulating bushing 29 connected between the latter so that the innermost hollow shaft 24 can also be guided in the housing of the system.



  The hollow shaft system, together with the paddle wheels connected to it, is guided at its outer ends by the ball bearings 13 and 14 and in the center of the system by the ball bearings 25 and 26, while the ball bearings located between 14 and 25 and 13 and 26 inside the turbine and the compressor housing are centered by the influence of the first-mentioned ball bearings.



  With 4c in Fig. 1, a possibility of enlarging the combustion chamber 4 is indicated by dashed lines.



  The cooling device of the power plant has means for sucking air out of the combustion chamber 4 through pipes 30 arranged symmetrically around the plant. The latter open into an annular collecting pipe 32, from where the air passes through the air inlet duct 2 of the power plant, flattened tubes 31 reaches an annular manifold 33. The compressed air flowing in the tubes 31 is cooled by the fresh air flowing in the inlet duct.

   The cooled air is conveyed from the aforementioned collecting pipe 33 through one or more radially arranged pipes 34 into one or more mist lubricating devices 35 and then to the inlet of the high-pressure auxiliary fan 36. The latter presses the cooling air with the oil mist with increased overpressure through the hollow shaft 12 over its entire length into the center of the shaft system.



  Said high-pressure blower is connected with means of a gear transmission, which is indicated at 37 and 38, with a paddle wheel 15 and furthermore by means of a pawl included in the housing 39 - switching mechanism with a starter motor 40 of any kind.



  When the system is started, the first impeller of the compressor and the last wheel of the turbine, together with the relevant hollow shaft, are set in rotation by the action of the starter motor via the additional fan 36 and the associated back gear, whereby the air or the propellant fluidum Plant is pushed axially through the compressor, the combustion chamber and the turbine.

   The combustion process in the combustion chamber is started at the same time and in this way the system is started as a whole. The starter engine and its rear derailleur can then be switched off.



  In FIG. 1, the entry of the cooling air with the lubricating oil mist into the intermediate spaces between the various hollow shafts is designated with 41, between which the oil mist can reach the various rotating parts of the system. .



  The power plant shown has only one combustion chamber located between the turbine and the compressor. For the purpose of generating increased power, however, another combustion can also take place in the turbine outlet duct.



  The power plant shown has no power wave and the power output occurs exclusively through reaction effects. Fig. 2 shows an axial section through one end of the cell system with the stationary central hollow shaft 12 and the rotating shafts 18 to 24. In this drawing, both the leading end ball bearings 14 and 25 and the others between the turbine disks for the purpose of centering the latter and the Rotating shafts arranged ball bearings shown.

   The turbine disks 18a to 22a are fastened to the relevant hollow shafts by means of screw connections on their ends provided with threads. These ends are thicker than the center portion of each shaft. Each screw connection is designed in such a way that the torque presses the disk against the end face of the shaft, so that the disk is prevented from loosening during operation.

   The turbine disk 17a is also fastened by means of a screw connection, but in this case several wedges 42 are arranged between the shaft and the disk for torque transmission, which are made of thin sheet metal, so that their bent ends at the same time as safety elements for the lock nut 43 can serve.

    The paddle wheel 16a represents a further variant in which the hollow shaft 18 is provided with a bushing 44 over it, the latter being connected to the shaft by welding, as shown at 45. The connection between the paddle wheel and this bushing is made by means of wedges 46 and lock nut 47 together with the associated nut locking washer 48.



  Figures 2A and 2B show details of these two latter types of attachment. The various types of fastening described can be applied to all paddle wheels. The last method requires the impeller hubs to be assembled after the hollow shafts have been inserted into one another.



  The stationary tubular shaft 12 can be left out, in which case the rotary shaft 18 with its sleeve 44 is extended at both ends and, for the purpose of guiding the shaft system, is mounted in ball bearings.

      The introduction of the lubricating and cooling fluid according to FIG. 1 into the stationary hollow shaft 12 must then take place in the rotating shaft 18 in the modified variant. In both cases, the cooling and lubricating fluid enters the spaces between the shafts through openings formed in each pipe wall.

   As indicated at 49, the cooling and lubricating fluid is passed between all hollow shafts through a radial row of openings, while, as shown at 50, the cooling and lubricating fluid exits from the spaces between the hollow shafts at axially offset points into the Between the paddle wheels takes place within their bearings. The cooling and lubricating fluid then flows through the Ku gellager radially outward between the paddle wheels, as can be seen from FIG.



       3 shows an axial section through two adjacent impeller disks 53 and 53b with associated shaft end ball bearings. Labyrinth seals 51 and 52 are arranged radially outside the ball bearings, in the vicinity of the ball bearings or on the outer circumference of the discs.

   The cooling and lubricating fluid will thus flow into the blade system through the directions of the labyrinth and escape together with the driving fluid. By dimensioning the diarch treads in these directions, the flow of oil mist through each La; ger and limited to a desired value between the discs.



  According to FIG. 3, each shift wheel consists of two disks 53 and 53b, which are welded together on their inner and outer circumference, so that they form a hollow body, the space of which is denoted by 54. The blades shown in FIG. 3 can be attached to their respective blade wheels by welding, preferably by resistance welding.



       FIGS. 4 to 6 illustrate another type of fastening of the blades between the two disks of each blade wheel. Here, the blades are attached to blade roots 55 of a special shape or are made in one piece with this. Fig. 7 shows this type of fastening on a larger scale.

   It can be seen from the drawing that the caulking wire 56 creates a fixed connection at 57 for the purpose of transmitting the centrifugal loads and connecting the two disks 53 and 53b.



  In Figs. 4 and 5, a shape of blade roots 55 is shown which has a thin radial web 58 protruding from an inner surface. Thanks to its low thickness, this web forms a great resistance to heat conduction, which means that the amount of heat transferred from the blades and the blade roots to the blade wheel disks is reduced.



  In Fig. 3, a Dichtungsvor direction is also shown as it is easy to see on the inside of the turbine and compressor housing and which is intended to prevent leakage of Treibflui dum over the tips of the blades or the outer edges of the impellers. In the simplest form, axial annular projections 59 are provided on the inside of the conical housing 5b for this purpose. As shown at 60, these projections can be replaced by rings of angled cross-section and made of thin sheet metal, which are inserted into grooves which are provided in the housing and which are sealed in the latter by means of caulking wires 61.



       Fig. 4 illustrates another form of the sealing device, which has a separate ring 62 which is connected by means of an expansion ring 63 with a seat ring 64 which is inserted in a groove of the housing 5b and is sealed in this position by means of a caulking wire 65 . This construction allows the ring 62 to contract independently as a result of temperature fluctuations relative to the housing 5b.

   A U-shaped ring 66, which is provided on the blade tips, has two sealing ribs which rest against the ring 62 and are worn during operation with only a small amount of heat generated until the clearance required by operation is established. Fig. 8 shows the development of a blade ring with the blade roots 55 and with the entry and exit angles.



       Fig. 9 shows a power plant according to the invention, which is placed in an aircraft wing under .. In this case, the Ver denser 3 and the turbine 5 are connected for practical reasons by means of a very long hollow shaft system 67, which is shown in Fig. 11 in a larger Scale, namely shown in a schematic longitudinal section.



  As can be seen, the diameter of the hollow shafts gradually increases towards the center of the shafts. It is advisable to let the wave wall thickness decrease gradually towards the middle.



  The hollow shafts can be pushed into one another, since the mean, largest diameter of an inner shaft is somewhat smaller than the smallest diameter at the end of the adjacent further shaft.



  In Fig. 10, the wing with built-in power plant is shown in a front view with the air inlet opening. The whole structure is designed in such a way that it offers as little resistance as possible to the air.



       12 and 13 are schematic views of power plants which have cylindrical instead of conical compressor K and gas turbine T, the diameters of both machines being either the same, as shown in FIG. 12, or different, as in FIG. 13.



  In aircraft for very high speeds, the air resistance will be considerable, despite the arrangement of several reaction systems. The air resistance of such a system is roughly proportional to the largest cross-sectional area of the system. This area cannot be reduced below the dimensions determined by the compressor diameter and its inlet area, which are calculated for a given amount of air taking into account the most favorable inlet speed.



  It should be noted, however, that a further reduction in the diameter when using larger blade angles is economically justified, even at the expense of the efficiency of the compressor, provided that this results in a corresponding reduction in the system diameter, i. H. A reduction in air resistance and weight and thus also in the aircraft weight and the total air resistance of the aircraft.



  The above concerns applications of the power plant for propelling aircraft according to the reaction principle. The power plant according to the invention can also be used in other contexts, where combustion gases that are generated under high pressure are used; such as B. for propulsion of ships, vehicles iisw. and also for stationary power generation purposes.



  Examples of such variants are illustrated in FIGS. 14 and 15.



  In FIG. 14, 101 is a stationary guide vane ring which is provided at the inlet of the turbo compressor, while 102 denotes the vane wheels of this compressor. The guide vane ring 101 is connected on its outer circumference to the compressor housing 103 and on its inner circumference to a bearing 104 carrying the shaft 105 of the power turbine, which will be described below. The impellers 102 of the compressor have gradually from a occurs against the outlet of the compressor from decreasing diameter.

   Each impeller is supported by a hollow shaft 106, which at its other end carries a corresponding impeller 107 of a gas turbine. In the drawing, the hollow shafts 106 lying coaxially one inside the other are not shown over their entire length, but only their ends. The individual hollow shafts 106 can rotate independently of one another. For this purpose, ball bearings 108 are inserted between the blades 102 of the compressor and similar ball bearings 109 are inserted between the blade wheels 107 of the turbine.

   Between the outlet end of the compressor and the inlet end of the turbine there is a stationary partition 110 which projects outward into a combustion chamber 111, which surrounds the compressor and turbine housing. This partition wall forms a guide surface which, on the one hand, guides the compressed fluid from the compressor into the combustion chamber and, on the other hand, guides the combustion gases into the turbine, which result from the combustion of fuel injected via the nozzle 12.



  Both the turbo compressor 102 and the gas turbine 107 are of opposing design, but can also be replaced by machines with wheels rotating in only one direction. Such a latter turbine of conventional design is provided as a direct continuation of the gas turbine 107 driving the compressor and has a number of stationary guide vane rings 113 and a corresponding number of rotating vane wheels 114.

   The latter are connected to the first-mentioned shaft 105, which is mounted at one end in the above-mentioned bearing 104 and at the other end in a bearing 115 provided on the turbine outlet connection 117. Outside of the bearing 115, the shaft 105 carries a flange 116 for the purpose of coupling with a driven shaft. The exhaust gases flowing from the turbine 114 ent soft through the outlet supports 117 and then flow z. B. in a heat exchanger.



  In the system shown in FIG. 15, the power turbine, which is supposed to deliver groove power to the outside through its shaft, is mounted separately at a distance from the compressor and its power turbine. A combustion chamber 122 is between the outlet of the compressor 120 and the inlet of the compressor;

         Denser turbine 121 is provided and a further combustion chamber 124 is located in front of the power turbine 123. The system also includes a heat exchanger 125. In order to make the installation of the heat exchanger easier, the compressor and its power turbine are mutually arranged so that their outlet openings are opposite one another.



  The fluid to be compressed is sucked into the compressor according to the arrows a and flows from the latter into the heat exchanger 125, where its temperature (300) is further increased (450) by the release of heat from the power turbine 123 escaping gases. The fluid then enters the combustion chamber 122 at this high temperature, where it is mixed with fuel and the resulting mixture is then ignited.

   The combustion gases, which have an even higher temperature (900), enter the drive turbine 121 of the compressor, where they release part of their energy content by reducing their pressure and temperature (e.g. to 600). The gas emerging from the turbine 121 is not transferred directly into the power turbine 123, but first through the combustion chamber 124, where fuel is supplied and a new combustion is initiated. This in turn increases the temperature to the maximum value (e.g.

   B. <B> 9000) </B> and the resulting gases enter the power turbine 123, where their energy is converted into mechanical energy. The gases emerging from the turbine 123 are still at a relatively high temperature (e.g. 500a) and are therefore passed through the heat exchanger 125, where part of their heat content is recovered. The rest of the heat content that z. B. corresponds to a temperature of <B> 350 '</B>, can be used for heating water or for other purposes.

    



  The temperatures given in brackets above are only to be regarded as approximate values.



  Modifications can also be made in the case of the systems shown in FIGS. 14 and 15 by using compressors and associated driving turbines of cylindrical shape instead of the conical compressors and driving turbines shown, such as that in FIGS. 12 and 13 is shown

         where K denotes the turbo compressor and T its power turbine. The mentioned machines can either have the same diameter (FIG. 12) or different diameters (FIG. 13).

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Kraftanlage, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine mehrstufige Verbrennungsturbine und einen von dieser axial distanzierten mehrstufigen Turboverdichter aufweist, wo bei die genannten Maschinen durch ein Wellensjnstem verbunden sind, das eine Mehr zahl von unabhängig voneinander drehbaren, koaxial ineinanderliegenden Hohlwellen be sitzt, wobei jede dieser Wellen einerends an ein Verdichter-Laufschaufelrad und ander- ends an ein Turbinen-Laufschaufelrad ange- schlossen ist. PATENT CLAIM: Power plant, characterized in that it has a multi-stage combustion turbine and a multi-stage turbocompressor axially spaced therefrom, where the machines mentioned are connected by a shaft system that has a plurality of independently rotatable, coaxially nested hollow shafts, each of these shafts is connected to a compressor impeller at one end and to a turbine impeller at the other end. UNTERANSPRüCHE 1.. Kraftanlage nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Hohlwellen beiderends mit wenigstens zwei Sehaufelrä- dern verbunden sind. 2. Kraftanlage nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, da.ss benachbarte Schaufelräder samt zugehörigen Hohlwellen in bezug auf ein gemeinsames Gehäuse in ent gegengesetzten Richtungen rotieren. 3. SUBClaims 1 .. Power plant according to patent claim, characterized in that the hollow shafts at both ends are connected to at least two Sehaufel wheels. 2. Power plant according to claim, characterized in that da.ss neighboring paddle wheels together with associated hollow shafts rotate in opposite directions with respect to a common housing. 3. Kraftanlage nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Schaufel winkel so gewählt sind, dass die Schaufelräder im Innern der beiden Maschinen, unabhängig von den Raddurchmessern, mit annähernd der gleichen Umfangsgeschwindigkeit rotieren. 4. Kraftanlage nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Durchmesser der Hohlwellen bei gleichzeitiger Reduktion der Wellenwandstärke gegen die Mitte zu nehmen. 5. Power plant according to patent claim, characterized in that the blade angles are selected so that the blade wheels inside the two machines rotate at approximately the same peripheral speed, regardless of the wheel diameter. 4. Power plant according to claim, characterized in that the diameter of the hollow shafts to take with a simultaneous reduction of the shaft wall thickness towards the center. 5. Kraftanlage nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das Wellensystem durch eine ortsfeste zentrale Hohlwelle ge führt ist und darauf rotiert, welch letztere beiderends gelagert ist, und dass die äusserste rotierende Hohlwelle des Wellensystems durch mit einem Gehäuse verbundene sepa rate Lager geführt ist. 6. Power plant according to patent claim, characterized in that the shaft system is guided by a stationary central hollow shaft and rotates on it, which latter is mounted at both ends, and that the outermost rotating hollow shaft of the shaft system is guided by separate bearings connected to a housing. 6th Kraftanlage nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das Wdllensystem in an entgegengesetzten Enden der innersten rotierenden Hohlwelle vorgesehenen Lagern geführt ist. 7. Power plant according to patent claim, characterized in that the shaft system is guided in bearings provided at opposite ends of the innermost rotating hollow shaft. 7th Kraftanlage nach Patentanspruch und Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lager der zentralen Walle und der äussersten rotierenden Hohlwelle an mit dem Turbinen- bzw. mit dem Verdichtergehäuse verbundenen Stützgliedern befestigt sind, wo bei diese Stützglieder Leitschaufeln für das Treibfliüdum miteinschliessen. B. Power plant according to patent claim and dependent claim 5, characterized in that the bearings of the central wall and the outermost rotating hollow shaft are attached to support members connected to the turbine or compressor housing, where these support members include guide vanes for the propellant fluid. B. Kraftanlage nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass ein Schmier- und KühIfluidum in das Wellensystem über eine ortsfeste zentrale Welle durch in der Wan dung dieser Welle und in den Wandungen der umliegenden Wellen vorgesehene öffnimgen eingeführt wird und dass dieses Fluidum dann durch zwischen den verschiedenen Wel len -angeordnete Lager und weiterhin zwischen den Schaufelrädern gegen deren Umfang ge Power plant according to patent claim, characterized in that a lubricating and cooling fluid is introduced into the shaft system via a stationary central shaft through openings provided in the wall of this shaft and in the walls of the surrounding shafts and that this fluid then passes through between the different Wel len -arranged bearings and continue to ge between the paddle wheels against their circumference leitet wird, iun in die Schaufelzwischenräume einzutreten und sich mit dem durch letztere strömenden Medium zu mischen. 9. Kraftanlage nach Patentanspruch und Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ausserhalb der zwischen den Schaufelrä- dern gelegenen Lager Labyrinthdichtungen vorgesehen sind, wobei die Durchtrittsflächen der Dichtungen so dimensioniert sind, is directed to enter the space between the blades and to mix with the medium flowing through the latter. 9. Power plant according to claim and dependent claim 8, characterized in that labyrinth seals are provided outside the bearings located between the paddle wheels, the passage areas of the seals being dimensioned so that dass der Durchfluss des Kühl- und Schmierflui dums durch jedes Lager und zwischen jedem Schaufelradpaar auf einen gewünschten Wert beschränkt wird. 10. Kraftanlage nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Schaufelräder, hohl sind, indem jedes von ihnen aus zwei verbundenen Scheiben besteht, deren Innen seiten so gestellt sind, dass sie einen Raum umschliessen. that the flow of the cooling and lubricating fluid through each bearing and between each pair of impellers is limited to a desired value. 10. Power plant according to claim, characterized in that the paddle wheels are hollow, in that each of them consists of two connected discs, the inner sides of which are made so that they enclose a space. 11. Kraftanlage nach Patentanspruch und Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufalradscheiben auf ihren ein ander gegenüberliegenden Seiten in Nähe ihres Aussenrandes mit einer Anzahl Nuten versehen sind, in welche Schaiüelwurzeln von zwischen den Schaufelradscheiben angeord neten Schaufeln eingreifen. 12. 11. Power plant according to claim and dependent claim 10, characterized in that the impeller disks are provided on their one other opposite sides in the vicinity of their outer edge with a number of grooves in which Schaiüelwurzeln engage between the impeller disks angeord designated blades. 12. Kraftanlage nach Patentanspruch und Unteransprüchen 10 und 11, dadurch gekenn- ,zeichnet, dass Verstemmdrähte zwischen den Schaufelwurzeln und den Aussenrändern der Schaufelradscheiben eingelegt sind, wobei diese Verstemmdrähte dazu dienen, das Schaufelrad und die Schaufelwurzeiln in fester, gegenseitiger Verbindung zu halten. 13. Power plant according to claim and dependent claims 10 and 11, characterized in that caulking wires are inserted between the blade roots and the outer edges of the blade wheel disks, these caulking wires serving to hold the blade wheel and the blade roots in a solid, mutual connection. 13th Kraftanlage nach Patentanspruch und Unteransprüchen 10 bis 12, dadurch gekenn zeichnet, dass der in den Nuten verankerte Teil der Schaufelwurzel durch einen Radial steg (58) mit einem am Schaufelblatt angren zenden Teil der Schaufelwurzel verbunden ist, um die Wärmeübertragung von den Schau feln über die Schaufelwurzeln an die Schau- felrads'cheiben zu verringern. Power plant according to claim and dependent claims 10 to 12, characterized in that the part of the blade root anchored in the grooves is connected by a radial web (58) to a part of the blade root adjacent to the blade, in order to transfer the heat from the blades via the To reduce the blade roots on the blade wheel disks. 14. Kraftanlage nach Patentanspruch, ge kennzeichnet durch die Anordnung eines zur Erzeugung und Einführung vom Kühl fluidum in den Verdichter und die Turbine dienenden Kühlsystems, das einen Zusatzver dichter besitzt, der Luft aus der Verbren nungskammer ansaugt. 15. 14. Power plant according to claim, characterized by the arrangement of a cooling system serving for the generation and introduction of the cooling fluidum into the compressor and the turbine, which has a Zusatzver denser that sucks air from the combustion chamber. 15th Kraftanlage nach Patentanspruch und Unteranspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die aus der Verbrennungskammer der An lage angesaugte Luft zwecks Abkühlung durch den Verdichter-Lufteintrittskanal ge leitet wird. 16. Kraftanlage nach Patentanspruch und Unteransprüchen 14 lind 15, dadurch gekenn zeichnet, dass die Kühlluft vor Eintritt in den Zusatzverdichter mit Schmieröl vermischt wird, um eine Schmierung der Kugellager des Wellensystems als zusätzliche Wirkung über den Kühleffekt hinaus zu erzielen. 17. Power plant according to claim and dependent claim 14, characterized in that the air sucked in from the combustion chamber of the plant is passed through the compressor air inlet duct for the purpose of cooling. 16. Power plant according to claim and dependent claims 14 and 15, characterized in that the cooling air is mixed with lubricating oil before entering the additional compressor in order to achieve lubrication of the ball bearings of the shaft system as an additional effect beyond the cooling effect. 17th Kraftanlage nach Patentanspruch und Unteransprüchen 14 bis 16, dadurch gekenn zeichnet, dass der Zusatzverdichter vom ersten Schaufelrad des Verdichters aus angetrieben wird.. 18. Kraftanlage nach Patentanspruch und Unteransprüchen 14 bis 17, dadurch gekenn zeichnet, dass der Zusatzverdichter .auch mit tels eines separaten Anlassmotors angetrieben werden kann. 19. Power plant according to claim and dependent claims 14 to 16, characterized in that the additional compressor is driven by the first impeller of the compressor. 18. Power plant according to claim and sub-claims 14 to 17, characterized in that the additional compressor .auch with means of a separate Starter motor can be driven. 19th Kraftanlage nach Patentanspruch, da: durch gekennzeichnet, dass die Gehäuse der Turbine und des Verdichters auf ihren Innen-, flächen mit Ringelementen. ausgestattet sind, die so angeordnet sind, dass sie dichtend auf den Schaufelringen aufliegen und von solch kleiner Masse, Power plant according to claim, characterized in that the housing of the turbine and the compressor on their inner, surfaces with ring elements. which are arranged in such a way that they rest sealingly on the blade rings and are of such a small mass, dass sie sich in Anpassung an Temperaturschwankungen rasch radial ein- stellen können. 20. Kraftanlage nach Patentanspruch und Unteranspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringelemente zylindrische Rippen sind, die am Gehäuse befestigt sind. that they can quickly adjust radially to adapt to temperature fluctuations. 20. Power plant according to claim and dependent claim 19, characterized in that the ring elements are cylindrical ribs which are attached to the housing. 21. Kraftanlage nach Patentanspruch und Unteranspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringelemente separate Ringe sind, die mittels Expansionsringen an der Innen wand des Turbinen- bzw. Verdichtergehäuses befestigt sind. 22. Kraftanlage nach Patentanspruch, ge kennzeichnet durch eine von den Abgasen der Verbrennungsturbine beaufschlagte Kraft turbine. 23. 21. Power plant according to claim and dependent claim 19, characterized in that the ring elements are separate rings which are attached to the inner wall of the turbine or compressor housing by means of expansion rings. 22. Power plant according to claim, characterized by an acted upon by the exhaust gases of the combustion turbine power turbine. 23. Kraftanlage nach Patentanspruch und Unteranspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Verdichter und der Verbren- nungsturbine gemeinsame Hohlwellensystem auf der Kraftturbinenwelle gelagert ist. 24. Kraftanlage nach Patentanspruch und Unteranspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftturbinenwelle unabhängig vom Hohlwellensystem angeordnet ist, und zwar koaxial zu diesem, aber axial ausserhalb des selben. 25. Power plant according to patent claim and dependent claim 22, characterized in that the hollow shaft system common to the compressor and the combustion turbine is mounted on the power turbine shaft. 24. Power plant according to claim and dependent claim 22, characterized in that the power turbine shaft is arranged independently of the hollow shaft system, namely coaxially to this, but axially outside the same. 25th Kraftanlage nach Patentanspruch und Unteranspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftturbine unmittelbar hinter der Verbrennungsturbine so angeordnet ist, dass das Schaufelsystem der Kraftturbine eine di rekte Fortsetzung des Schaufelsystems der Verbrennungsturbine darstellt, wobei zwi schen dem Austritt des Verdichters und dem Eintritt der Verbrennungsturbine eine Ver brennungskammer vorgesehen ist. 26. Kraftanlage nach Patentanspruch und Unteranspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftturbine getrennt von der aus Verdichter und Verbrennungsturbine gebil deten Gruppe aufgestellt ist. 27. Power plant according to patent claim and dependent claim 22, characterized in that the power turbine is arranged immediately behind the combustion turbine so that the blade system of the power turbine is a direct continuation of the blade system of the combustion turbine, with between the exit of the compressor and the entry of the combustion turbine a ver combustion chamber is provided. 26. Power plant according to claim and dependent claim 22, characterized in that the power turbine is set up separately from the group formed by the compressor and the combustion turbine. 27. Kraftanlage nach Patentanspruch und Unteransprüchen 22 und 26, dadurch gekenn zeichnet, dass Mittel für den Wärmeaustausch zwischen den Abgasen der Kraftturbine und dem vom Verdichter komprimierten Fluidum vorgesehen sind. 28. Power plant according to patent claim and dependent claims 22 and 26, characterized in that means are provided for the heat exchange between the exhaust gases of the power turbine and the fluid compressed by the compressor. 28. Kraftanlage nach Patentanspruch und Unteransprüchen 22 und 26, dadurch gekenn zeichnet, dass die Austritte des Verdichters und der Verbrennungsturbine einander gegen überliegen, um deren Einsetzen in ein Zirku- lationssystem mit Wärmeaustauschern zu erleichtern. Power plant according to patent claim and dependent claims 22 and 26, characterized in that the outlets of the compressor and the combustion turbine are opposite one another in order to facilitate their use in a circulation system with heat exchangers.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1028280B (en) * 1952-04-30 1958-04-17 Sc Techn H C Alfred Buechi Dr Counter-rotating turbo blower or pump driven by counter-rotating gas turbine
CN112128121A (en) * 2020-09-11 2020-12-25 佛山市创联科技有限公司 Air compressor

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