Gasturbinenkraftanlage. Die Erfindung bezieht sich auf eine Gas turbinenkraftanlage mit gegenläufigen Lauf rädern und besteht darin, dass mindestens ein Gebläserad von mindestens einem 'Turbi nenlaufrad über eine äussere Hohlwelle ange trieben wird, während mindestens ein anderes zum ersten Gebläserad gegenläufiges Gebläse rad über eine koaxiale, innere Welle von min destens einem zweiten Turbinenlaufrad ange trieben wird, und zwischen mit der Hohlwelle verbundenen Turbinen- und Gebläserädern in axialer und radialer Richtung ein freier Raum vorgesehen ist,
wobei in diesem Raum mindestens eine Hauptlagerstelle am äussern Umfang der Hohlwelle vorgesehen ist.
Das Gebläse kann zum Beispiel als gegen läufiges Axialgebläse und die Turbine als ge genläufige Axialturbine ausgebildet sein. Gegenläufigkeit kann auch zwischen zwei von aussen beaufschlagten Radialturbinenrädern als auch zwischen zwei von ihnen angetriebe nen, von innen beaufschlagten Radial-Gebläse- laufrädern bestehen.
Die von einem Turbinenlaufrad mittels einer Hohlwelle angetriebenen Gebläseräder können in grösserer Anzahl vorhanden sein als die Gebläseräder, die von einem gegen läufigen Turbinenlaufrad mittels einer durch die Hohlwelle hindurchgehenden Welle an getrieben werden. Bei mehreren nacheinander gegenläufig angeordneten Axialschaufelrä- dern können die von der Hohlwelle getriebe nen Schaufelräder über Deckringe mitein ander verbunden sein, wobei das Endrad auf der Niederdruckseite frei drehbar auf der innern Welle gelagert sein kann.
Das Dreh moment der Hohlwelle wird dann mittels der Deckringe übertragen.
Einige Ausführungsbeispiele des Erfin dungsgegenstandes werden an Hand von vier Figuren, welche schematische Darstellungen enthalten, erläutert. Gleiche und gleichen Zwecken dienende Teile werden mit gleichen oder entsprechenden Zahlen bzw. Buchstaben bezeichnet.
Fig.1 zeigt ein Turbostrahltriebwerk, das aus einem Axialgebläse und einer Axial. turbine besteht.
Fig.2 veranschaulicht ein Turbostrahltrieb werk mit Radialgebläse und Radialturbine. Fig.3 zeigt ein Turbo-Propellertriebwerk mit Axialgebläse und Axialturbine.
Fig. 4 zeigt ein solches Triebwerk mit Axialgebläse und vierstufiger Axialturbine und mit zwei gegenläufigen Propellern.
In allen Figuren ist A das Triebwerk gehäuse mit seinem Lufteintritt B, den Brennkammern C und der Schubdüse D.
Die Gasturbinenkraftanlage für Flugzeug antrieb besteht aus gegenläufigen Laufrädern, wobei gleichlaufende Räder der Turbine und des Gebläses mittels koaxial angeordneten Wellen starr verbunden sind. Die zur innern Welle äussere koaxiale Hohlwelle ist lang und zylinderförmig ausgebildet. Zwischen den ein ander gegenüberliegenden auf der Hohlwelle befestigten Turbinen- und Gebläserädern ist ein von aussen Zugang gewährender Raum vorgesehen, der zur Unterbringung eines oder mehrerer Hauptlager am äussern Umfang der Hohlwelle dient. .
In Fig.1 ist 1 das innere Turbinenlaufrad mit seiner Axialschaufelung 2. Dieses Rad 1 ist auf dem äussern Wellenteil 3 mittels des Keils 4 aufgekeilt. Der Wellenteil 3 ruht in einem Lager 5 mit seinen Lagerschalen 6 und 7. Der Wellenteil 3 ist in einem Wellenteil 8 verschraubt. Auf diesem Wellenteil 8 ,sind die Axialgebläseräder 9, 9', 9" und 93 zum Bei spiel mittels Keilen aufgezogen.
Dieser Wel lenteil ist ferner durch die feststehende Leit- schaufelscheibe 10 und durch ihre Lager schale 11 geführt. Das aus der Lagerschale 11 abspritzende Öl wird durch die an der Scheibe 10 festgemachten Fangvorrichtungen 12 und 13 aufgefangen und nach aussen ge führt. Den Axialsehaufehingen 14, 14', 14", 143 ist je eine feststehende Leitschaufelung 15, 15', 15", 153 nachgeschaltet.
Das äussere Turbinenrad 30 trägt eine Axialschaufelung 31 und ist auf der Welle 32 mittels des Keils 33 und der Mutter 34 aufgekeilt und ge sichert. Diese Welle 32 ist im Lager 35 des äussern Wellenteils 3 gelagert, sowie im Lager 36 des äussern Wellenteils 8, annähernd an der gleichen Stelle, wo sich ausserhalb des selben das Lager 11 befindet. 37 und 38 sind Abdichtungen, welche den Austritt von Schmieröl. aus dem Raum zwischen den Wel len 3, 8 und 32 verhindern. Zu diesen Abdich tungen wird Sperrluft aus dem Gebläse durch nicht gezeichnete Bohrungen in geeigneter Weise zugeführt.
Das Schmieröl der Lager 35 und 36 verlässt die äussere Welle 8 durch die Bohrung 39 und gelangt ins Sammelgehäuse 40, von wo es nach Kühlung und Filtrierung zur Wiederverwendung kommt. 41 ist ein Druckausgleichskolben, welcher einen Teil des Axialschubes des Gebläses aufnimmt. Auch das erste Turbinenrad 1 besitzt einen solchen Ausgleichskolben 42 zum ähnlichen Zweck. Die Leitradscheibe 10 kann ein- oder zwei teilig, wie angedeutet, ausgeführt werden. Am vordern Ende der innern Welle 32 sitzt nun eine Büchse 50, welche mit der Schraube 51 auf der Welle 32 festgeschraubt ist.
Auf die- ser Büchse 50 sitzen nun noch zwei Axiallauf- räder 52 und 52' mit ihren Axialschaufelun- gen 53 und 53'. Zwischen diesen ist ein Leit- rad 54 im Triebwerkgehäuse A untergebracht. Die Räder 52 und 52' haben gegenläufige Drehrichtung zu den Rädern 9, 9', 9", 93. Vor dem Rad 52' isst im Triebwerkgehäuse A noch ein Leitrad 55 mit seiner Sehaufelung 56 untergebracht.
Das Rad 55 hat in seiner Nabe ein Kugellager 57, welches zur Führung des Wellenteils 50 und damit der innern Welle 32 dient. Der innere Laufring des Kugellagers 57 wird durch die Scheibe 58 und die Schraube 51 bei seiner Lagerstelle auf die Büchse 50 gepresst. Die Ölzufuhr zu den Lagern 57, 35 und 36 erfolgt durch die Leitung 59 und das Gehäuse 60. Für die Lager 35 und 36 sind Bohrungen 61 in der innern Welle 32 ange ordnet.
Bei einem Triebwerk nach Fig.l gelangt die Luft durch die Triebwerksöffnung B vor erst zum Leitrad 55 und dann sukzessive durch die übrigen Stufen des Gebläses zum Brennraum C, dann zur gegenläufigen Tur bine 2 und nachher bei D zur Schubdüse, wo der Schub der austretenden Gase den das Triebwerk enthaltenden Flugkörper vorwärts treibt. Die Gefälleaufteilung in der gegen läufigen Turbine, die Umlaufgeschwindig keiten der Schaufelungen, ihre Ein- und Ans trittswinkel sowie ihre Abmessungen werden so gewählt, dass die damit erzeugten Leistun gen für die von ihnen angetriebenen Gebläse räder unter günstigen Verhältnissen genügen.
In Fig. 2 ist ein reines Düsentriebwerk mit gegenläufigem Radialgebläse, das von einer gegenläufigen, ebenfalls radialen Turbine an getrieben wird, dargestellt. 1 ist das innere Laufrad mit. Radialschaufelung 2. Das Rad 1 ist auf der innern -Welle 3 mittels des Keils 4 und der Mutter 4' befestigt. Um das Laufrad 1 herum läuft ein zweites Radialrad 30 mit. seiner Radialschaufelung 31.
Dieses Radialrad 31 erhält seine Gase durch eine Leitsehaufe- hing 31' von den Brennkammern C her. Das Laufrad 30 trägt einen Ausgleichskolben 30' zur Verminderung des auf dasselbe wirken den Axialdruckes. Das Rad 30 ist auf der Hohlwelle 8 festgemacht, welche in zwei Lagern 5 und 5' im Gehäuse 6 untergebracht sind. Dieses Gehäuse 6 ist im Triebwerks körper El befestigt.
Das Lager 5' ist als Schub lager zur Aufnahme des Axialdruckes der auf der Welle 8 sitzenden Laufräder ausgebil det. Die innere Welle 3 ist. bei 7 und 7' in der äussern Welle 8 gelagert. Ausserhalb die ser Lager ist je eine Labyrinthdichtung 8' und 8" zwischen der äussern Welle 8 und der innern Welle 3 angeordnet. Das Schmieröl aus den Lagern 7 und 7' gelangt durch die Öffnungen 83 in das ölsammelgehäuse 6 und von dort durch die Leitung 6' zur Wieder verwendung. Die Lager 5 und 5' sind durch je eine Labyrinthdichtung <B>51</B> und 52 gegen die Turbine bzw. das Gebläse hin abgedichtet.
9 ist das innere Laufrad des Radialgebläses mit seiner Radialschaufelung 10. Um diese Schaufelung herum ist eine zweite radiale Laufradschaufelung 12 angeordnet, welche auf einem Laufradkörper 1.1 befestigt ist. 13 ist das das Gebläse umgebende Gehäuse, in welchem eine Labyrinthdichtung 10' ausser halb eines Ausgleichskolbens 11' angeordnet ist. Das Laufrad 11 ist mit der äussern hohlen Welle 8 verschraubt. Das Laufrad 9 sitzt hin gegen auf der innern Welle 3 und wird dort mit dem Keil 40 und der Mutter 41 gehalten.
In der Nähe dieses Laufrades treibt die innere Welle 3 noch eine Schmierölpumpe 42 an, welche ihr Öl durch die Leitung 43 erhält und durch die Mitte der Welle 3 durch eine Bohrung 44 an die innern Lager 7' und 7 ab gibt. Es ist vorausgesetzt, dass die Welle 3 im Ölpumpengehäuse 42 axial gehalten -wird. Diese ölfördervorrichtung kann auch mit der Anlassvorrichtung 45 des Triebwerkes kom biniert sein.
Statt von einer Radialturbine kann das Radialgebläse auch von einer Axialturbine an getrieben werden, oder umgekehrt kann eine Radialturbine ein Axialgebläse beliebiger Bauart antreiben.
Bei einer Ausbildung nach Fig.3 ist 1 das innere Turbinenlaufrad mit. seinen Axial- laufschaufelungen 2 und 2'. Zwischen diesen ist. eine Leitschaufehmg 21 angeordnet. Das Turbinenrad 1 treibt eine äussere Hohlwelle 8 an, welche in den Lagern. 5 und 5' im Trieb- werksgehäuse fest gelagert ist. Die Welle 8 trägt an ihrem vordem. Ende eine Rad scheibe 9 mit einer Laufschaufelung 14 und darum herum einem Ringkörper 16.
Das hin tere Turbinenrad 30 trägt zwei axiale Lauf- schaufelungen 31 und 31'. Zwischen denselben ist eine feststehende Leitschaufeliing <B>311</B> an geordnet. Das Turbinenrad 30 treibt die innere hohle Welle 32 an. Diese Welle ist an ihrem hintern Ende im Lager 6 auch in axialer Richtung gelagert. An ihrem vordern Ende ruht die innere Welle 32 in der Nabe des Rades 96. Dieses Laufrad ist ähnlich aus gebildet wie das Laufrad 9. Es trägt eine Axialschaufelung 146 und. einen Deckring 166.
Zwischen dem Rad 9 und dem Rad 96 sind noch fünf Laufräder 9', 9", 93, 94, 95 ange bracht, -welche ebenfalls ähnlich wie diese aus gebildet sind. Sie tragen fünf axiale Lauf schaufelungen 14', 14", 143, 144 und 145. Über diese Schaufelungen sind fünf Deck ringe 16', 16", 163, 164 und 165 gezogen. Alle diese Deckringe 16 bis 166 sind zu einer Trommel zusammengeschraubt und bilden den Abschluss der Laufschaufelungen 14 bis 146 gegen aussen.
Zwischen den Laufschaufelun- gen 14 bis 146 sind nun noch andere gegen läufige Laufschaufelungen 15, 15', 15", 153, 154 und 155 angeordnet. Diese sitzen auf je einer Scheibe 17, 1<B>7</B>, 17", 173, 174 und 175, die innen eine Nabe haben, mit welcher fliese Laufräder auf die innere Welle 32 aufgezogen sind. Die Radscheiben 9', 9", 93, 94, 95 be sitzen hingegen innen nur eine Nabe, die bis nahe an die Naben der Räder 17,<B>17</B>, 17", 173, 174 reicht und dort mit Labyrinthdichtimgen zur Abdichtung des Druckunterschiedes vor und nach dem jeweiligen Gebläselaufrad dient.
Die Maschine hat also zwei ineinander gegenläufige Radsätze, wobei der eine Rad satz 17 bis 175 mit der innern Welle 32 rotiert, und einen Radsatz 9 bis 96, der mit der Welle 8 gekuppelt ist. Es gibt also in der Maschine zwölf Stellen, wo Gegenläufigkeit in der Drehrichtung der Laufschaufelungen besteht. Ein solches Gebläse ist also sehr ge- eignet, mit relativ wenigen Stufen einen grossen Druck zu erzeugen. Vor dem ersten Laufrad 96 ist noch ein Leitrad 18 fest im Triebwerksgehäuse angeordnet, das eine Axial sehaufelung 19 und einen Deckring 20 trägt.
Im Leitrad 18 ist noch ein Kugellager 21 untergebracht, in welchem die Nabe des Ge- bläserades 96 gelagert ist. In dieser Nabe ist, wie bereits beschrieben, auch noch die Lager stelle 36 der innern Welle 32 untergebracht. Diese innere Welle 32 treibt bei dieser Aus- führungsform des Erfindungsgegenstandes ferner über mindestens ein Geschwindigkeits- Reduktions-Getriebe 22, 23 einen Propeller 24 an.
Auch in Fig. 4 ist 1 das erste Turbinen rad mit seinen zwei axialen Laufradschaufe- lungen 2 und 2', zwischen welchen eine feste Leitradschaufelung 21 angeordnet ist.
Das Laufrad 1 ist auf der Hohlwelle 8 aufgekeilt, welche Welle durch die Lager 5 und 5' ge tragen wird. 30 ist das zweite gegenläufige Turbinenlaufrad mit seinen axialen Laufrad- schaufelungen 31 und 31'.<B>311</B> ist die feste Leitradschaufelung zwischen diesen Laufrad- schaufelungexi. Das Laufrad 30 sitzt auf der innern Welle 32, welche durch das Kamm lager 6 geführt wird. Die äussere Welle 8 ist m.it dem letzten Gebläselaufrad 9 verbunden.
Dieses Rad trägt eine axiale Laufradschaufe- lung 14 und einen darum befestigten Deck ring 16. Dieser Deckring 16 umschliesst eben falls das Laufrad 17, welches ebenfalls eine axiale Schaufelung 15 hat. Am innern Ende trägt dieses Laufrad 17 eine Nabe, mit wel cher dieses Rad auf der innern Welle 32 auf gekeilt ist. Dem Laufrad 17 folgt wieder eine Laufradscheibe 9', dann wieder eine Laufrad scheibe 1<B>7</B>, dann folgt eine Laufradscheibe 9", dann die Laufradscheibe 17" und als letzte eine Laufradscheibe 93.
Die Radscheibe 9' trägt eine axiale Laufschaufelung 14', die Radscheibe 9" eine axiale Laufschaufelung 14" und die Radscheibe 93 eine axiale Lauf- schaufelung 143. Es sind also vier mitein ander laufende, aussen miteinander verbun dene Laufradscheiben '9"'9', 9(', 93 vorhanden, und zwischen diesen sind drei Laufradschei- ben 17, 17' und 17" mit gegenläufiger Dreh richtung angeordnet.
Die Naben der Räder 17 und 17' werden von den Naben der Räder 9', 9" mit Dichtungsstreifen umschlossen, so dass zwischen den Laufrädern nur kleine Druck verluste entstehen. Alle äussern Räder sind aussen durch die Deckringe 16, 16', 16" und 1,63 miteinander verbunden, indem diese Deck ringe miteinander verschraubt sind. Vor dem Rade 93 ist ein Leitrad 18 mit seiner Leit- schaufelung 19 fest im Triebwerkskörper an geordnet. Im Rad 18 ist ein Lager 21 für die Nabe des Rades 93 angeordnet. Die innere Welle 32 ist ebenfalls in der Nähe und inner halb der Nabe des Rades 93 zum Beispiel bei 36 gelagert.
Die Nabe des Rades 93 trägt an ihrem vordern Ende ein Zahnrad 22, welches mittels des grösseren Zahnrades 23 den vor- dern Propeller 24 durch die Welle 25 antreibt. Auf der vordern Verlängerung der innern Turbogebläsewelle ist ebenfalls ein Zahnrad 22' befestigt, welches ein Zahnrad 23' an treibt und von dort durch die hohle Welle 25' den hintern Propeller 24'. Die Welle 25' läuft gegenläufig auf der Welle 25. Zur Lagerung dieser beiden Wellen kann bei 26 und bei 27 ein Lagersupport angeordnet sein, der am Triebwerksgehäuse A befestigt ist.