DE102014105528A1

DE102014105528A1 - Verdichteranordnung und Wellenleistungstriebwerk mit einer Verdichteranordnung

Info

Publication number: DE102014105528A1
Application number: DE102014105528.4A
Authority: DE
Inventors: Martin Schneider
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2014-04-17
Filing date: 2014-04-17
Publication date: 2015-10-22
Also published as: US20150300248A1; EP2933494A1

Abstract

Dargestellt und beschrieben ist eine Verdichteranordnung mit einer Mehrzahl von sequentiell angeordneten Radialverdichtern. Jeder Radialverdichter weist einen in einer Rotorebene und um eine senkrecht zur Rotorebene verlaufende Antriebsachse drehbaren Rotor auf. Durch einen Einlass des Radialverdichters kann Luft in einer parallel zur Antriebsachse verlaufenden Einströmrichtung einströmen. Aus einem Auslass des Radialverdichters kann Luft in einer in der Rotorebene verlaufenden Ausströmrichtung ausströmen. In den Einlass eines in einer Strömungsrichtung zuvorderst angeordneten Radialverdichters einströmende Luft kann nachfolgend in der Strömungsrichtung nacheinander durch die übrigen Radialverdichter der Mehrzahl von Radialverdichtern hindurchströmen. Die aus dem Auslass eines in Strömungsrichtung vorausgehenden Radialverdichters ausströmende Luft kann direkt in den Einlass eines nachfolgenden Radialverdichters einströmen. Die Antriebsachsen zweier direkt aufeinanderfolgender Radialverdichter sind unter einem Winkel zwischen 0 Grad und 90 Grad zueinander angeordnet. Die Ausströmrichtung eines Radialverdichters und die Einströmrichtung eines direkt nachfolgenden Radialverdichters sind unter einem Winkel zwischen 0 Grad und 90 Grad zueinander angeordnet. Weiterhin wird ein Wellenleistungstriebwerk mit einer Verdichteranordnung dargestellt und beschrieben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verdichteranordnung mit einer Mehrzahl von sequentiell angeordneten Radialverdichtern. Jeder Radialverdichter weist einen in einer Rotorebene und um eine senkrecht zur Rotorebene verlaufende Antriebsachse drehbaren Rotor auf, der in einem Gehäuse angeordnet ist und von der Antriebsachse angetrieben werden kann. Das Gehäuse weist einen Einlass und einen Auslass auf. Der Einlass ist derart angeordnet, dass durch den Einlass in das Gehäuse in einer parallel zur Antriebsachse verlaufenden Einströmrichtung Luft einströmen kann. Der Auslass ist derart angeordnet, dass aus dem Auslass Luft in einer parallel zu der Rotorebene verlaufenden Ausströmrichtung ausströmen kann. Die Mehrzahl von Radialverdichtern ist derart angeordnet, dass in den Einlass eines in einer Strömungsrichtung zuvorderst angeordneten Radialverdichters einströmende Luft nachfolgend in der Strömungsrichtung nacheinander durch die übrigen Radialverdichter der Mehrzahl von Radialverdichtern hindurchströmen kann, wobei die aus dem Auslass eines in Strömungsrichtung vorausgehenden Radialverdichters ausströmende Luft direkt in den Einlass eines in Strömungsrichtung nachfolgenden Radialverdichters einströmen kann. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Wellenleistungstriebwerk mit einer Verdichteranordnung.
Eine effiziente Verbrennung in Verbrennungsmotoren, wie bspw. Wellenleistungstriebwerken in Form von Flugzeugtriebwerken, setzt einen hohen Verdichtungsgrad der Luft voraus, die zur Verbrennung in die Brennkammer eingeleitet wird. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass einstufige Radialverdichter einen deutlich höheren Verdichtungsgrad erreichen können, als einstufige Axialkompressoren. Um die Verdichtung zu erhöhen, kann eine Mehrzahl von Verdichtern sequentiell hintereinander geschaltet werden. Doch auch auf diese Weise ist die maximale Verdichtung von Axialverdichtern begrenzt.
Aus der U.S. 5,358,378 A ist es bekannt, eine Mehrzahl von Radialverdichtern in Serie hintereinander zu schalten. Die Radialverdichter weisen jeweils einen Rotor auf, der in einem Gehäuse angeordnet ist und von einer Antriebsachse angetrieben wird, wobei die Antriebsachse gleichzeitig eine Rotationsachse des Rotors darstellt. Folglich rotiert der Rotor in bzw. parallel zu einer Rotorebene, die senkrecht zur Antriebsachse verläuft. Luft, die in einem der Radialverdichter verdichtet werden soll, strömt parallel zur Antriebsachse in das Rotorgehäuse ein, wird radial von dem Rotor nach außen beschleunigt und strömt in einer Ausströmrichtung, die in der Rotorebene liegt, aus einem Auslass des Rotorgehäuses wieder aus.
Die sequentielle Anordnung der Radialverdichter erfolgt in der U.S. 5,358,378 A , indem diese entlang einer gemeinsamen Antriebsachse angeordnet werden. Mit anderen Worten werden die Rotoren aller Radialverdichter von der gleichen Antriebsachse angetrieben und rotieren um die gleiche Rotationsachse. Hieraus folgt jedoch, dass aus dem ersten Radialkompressor oder Radialverdichter in der Ausströmrichtung seitlich aus dem Gehäuse des Radialverdichters austretende Luft zunächst wieder auf die gemeinsamen Antriebsachse zu und dann parallel zu der gemeinsamen Antriebsachse in den nachfolgenden Radialverdichter hinein geführt werden muss. Hierzu muss die aus dem vorausgehenden Radialverdichter austretende Luft um wenigstens 270 Grad abgelenkt werden. Diese Umlenkung ist jedoch nachteilhaft, da ein Großteil der Energie, die der Luft in dem vorausgehenden Radialverdichter zugeführt worden ist, durch Reibungsverluste und Ablenkung wieder verloren geht.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verdichteranordnung bereitzustellen, die die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermeidet. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verdichteranordnung mit einer Mehrzahl von Radialverdichtern bereitzustellen, bei denen die Energieverluste zwischen zwei Verdichterstufen gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Verdichteranordnungen deutlich verringert werden.
In einem ersten Aspekt wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch eine Verdichteranordnung gelöst, bei der die Antriebsachsen zweier in Strömungsrichtung direkt aufeinanderfolgender Radialverdichter der Mehrzahl von Radialverdichtern unter einem Winkel von 0 Grad bis zu 90 Grad zueinander angeordnet sind. Zudem sind die Ausströmrichtung eines Radialverdichters der Mehrzahl von Radialverdichtern und die Einströmrichtung eines in Strömungsrichtung direkt nachfolgenden Radialverdichters der Mehrzahl von Radialverdichtern derart unter einem Winkel von 0 Grad bis zu 90 Grad zueinander angeordnet, dass die aus dem Auslass des vorausgehenden Radialverdichters in Ausströmrichtung ausströmende Luft um höchstens 90 Grad abgelenkt werden muss, um in Einströmrichtung in den Einlass des nachfolgenden Radialverdichters einzuströmen.
Die erfindungsgemäße sequentielle oder aufeinanderfolgende Anordnung von Verdichtern umfasst eine Mehrzahl von Radialverdichtern. Jeder dieser Verdichter weist einen Rotor auf, der sich in einer Rotorebene drehen kann. Der Antrieb des Rotors erfolgt über eine senkrecht zu der Rotorebene verlaufende Antriebsachse. Die Antriebsachse bildet gleichzeitig die Rotationsachse, um die sich der Rotor drehen kann. Die Luft, die in dem Radialverdichter komprimiert werden soll, kann durch einen Einlass in ein Gehäuse des Radialverdichters einströmen. Dabei ist der Einlass so ausgebildet, dass die Luft im Bereich der Antriebsachse auf den Rotor trifft. Eine Einströmrichtung, d. h. eine Richtung, in der die Luft in das Gehäuse des Radialverdichters einströmt, verläuft parallel zur Antriebsachse.
Die in den Verdichter eingeströmte Luft trifft auf den Rotor und wird von diesem radial von der Antriebs- oder Rotationsachse weg nach außen beschleunigt und dabei verdichtet. Die verdichtete Luft kann durch einen Auslass das Gehäuse des Radialverdichters verlassen, wobei die Ausströmrichtung, in der die Luft aus dem Gehäuse strömt, im Wesentlichen parallel zur Rotationsebene verläuft.
Unter einer Einströmrichtung und einer Ausströmrichtung wird vorliegend eine feste, im Raum orientierte Richtung verstanden, in die ein Fluid an einem bestimmten Ort in einer Vorrichtung im Wesentlichen fließt bzw. strömt. Im Gegensatz hierzu ist eine Strömungsrichtung keine feste, im Raum orientierte Richtung. Sie ist in erster Linie dazu vorgesehen, eine Abfolge zu definieren, in der ein Fluid Elemente oder Abschnitte einer Vorrichtung durchströmt bzw. passiert.
Die Mehrzahl von Radialverdichtern der Verdichteranordnung sind derart angeordnet und miteinander verbunden, dass die zu komprimierende Luft nacheinander in einer Strömungsrichtung nacheinander durch sämtliche Radialverdichter der Mehrzahl von Radialverdichtern strömt und von jedem der Radialverdichter weiter verdichtet wird. Dabei bildet einer der Radialverdichter den in Strömungsrichtung zuvorderst angeordneten Radialverdichter, in dessen Einlass die zu verdichtende bzw. zu komprimierende Luft zuerst eingeleitet wird. Die Luft wird von diesem Radialverdichter verdichtet und tritt durch den Auslass des in Strömungsrichtung vordersten Radialverdichters wieder aus und wird in den nachfolgenden Radialverdichter eingeleitet. Direkt aufeinanderfolgende Radialverdichter sind so angeordnet, dass die aus dem Auslass des vorausgehenden Radialverdichters austretende Luft höchstens um 90 Grad abgelenkt werden muss, um in Einströmrichtung in den Einlass des nachfolgenden Radialverdichters einzuströmen. Hierzu sind die Antriebsachsen der Radialverdichter unter einem Winkel von höchsten 90 Grad zueinander geneigt und voneinander beabstandet angeordnet. Ein Winkel zwischen zwei Achsen wird dabei unabhängig von der Drehrichtung definiert. Mit anderen Worten sind zwei parallele Achsen sowohl unter einem Winkel von 0 Grad als auch unter einem Winkel von 180 Grad zueinander angeordnet. Im Gegensatz hierzu wird vorliegend jedoch bei Richtungen, wie beispielsweise der Einströmrichtung und der Ausströmrichtung, die vektorielle Komponente beachtet. Zwei parallele Richtungen sind daher unter einem Winkel von 0 Grad zueinander angeordnet, während zwei antiparallele Richtungen unter einem Winkel von 180 Grad zueinander angeordnet sind. Entsprechend sind die Rotorebenen höchstens unter einem Winkel von 90 Grad zueinander geneigt. Dabei entspricht der Winkel, unter dem die Ausströmrichtung des in Strömungsrichtung vorausgehenden Radialverdichters zu dem in Strömungsrichtung nachfolgenden Radialverdichter angeordnet ist, im Wesentlichen 90 Grad abzüglich des Winkels, unter dem die Antriebsachsen der aufeinanderfolgenden Radialverdichter zueinander geneigt sind. Sind beispielsweise die Antriebsachse unter einem Winkel von 30 Grad zueinander geneigt, so beträgt der Winkel zwischen der vorausgehenden Ausströmrichtung und der nachfolgenden Einströmrichtung 60 Grad. Die am Beispiel des in Strömungsrichtung zuvorderst angeordneten Radialverdichters und des direkt nachfolgenden Radialverdichters beschriebene Anordnung wird entsprechend bei weiteren direkt aufeinanderfolgenden Radialverdichtern der Verdichteranordnung wiederholt.
Die erfindungsgemäße Anordnung der Radialverdichter erlaubt es, das hohe Verdichtungsverhältnis der Radialverdichter auszunutzen, ohne dabei zwischen zwei aufeinanderfolgenden Radialverdichtern die zu komprimierende Luft stark ablenken zu müssen. Im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Anordnungen von Radialverdichtern wird die aus einem in Strömungsrichtung vorausgehenden Radialverdichter ausströmende Luft nicht um in etwa 270 Grad abgelenkt, bevor sie auf den Rotor des in Strömungsrichtung nachfolgenden Radialverdichters trifft, sondern höchstens um in etwa 90 Grad. Auf diese Weise werden die Energieverluste zwischen zwei Verdichterstufen deutlich verringert.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Antriebsachsen der Mehrzahl von Radialverdichtern unter einem Winkel zwischen 0 Grad und 10 Grad zueinander angeordnet und die Ausströmrichtung eines Radialverdichters der Mehrzahl von Radialverdichtern und die Einströmrichtung eines in Strömungsrichtung direkt auf diesen nachfolgenden Radialverdichters sind unter einem Winkel zwischen 80 Grad und 90 Grad zueinander angeordnet. In der bevorzugten Ausführungsform sind die Antriebsachsen der Mehrzahl von Radialverdichtern höchstens unter einem Winkel von 10 Grad zueinander geneigt. So kann ein kompakter Aufbau der Anordnung erreicht werden. Zudem erleichtert die geringe Neigung der Antriebsachsen zueinander den gemeinsamen Antrieb aller Antriebsachsen über einen Antriebsstrang.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Antriebsachsen der Mehrzahl von Radialverdichtern parallel zueinander angeordnet und die Ausströmrichtung eines Radialverdichters der Mehrzahl von Radialverdichtern und die Einströmrichtung eines in Strömungsrichtung direkt auf diesen nachfolgenden Radialverdichters sind im Wesentlichen unter einem Winkel von 90 Grad zueinander angeordnet. Mit anderen Worten sind die Antriebsachsen der direkt aufeinanderfolgenden Radialverdichter unter einem Winkel von im Wesentlichen 0 Grad zueinander angeordnet, während Ausströmrichtung und Einströmrichtung direkt aufeinanderfolgender Radialverdichter im Wesentlichen unter einem rechten Winkel zueinander angeordnet sind. Die bevorzugte Ausführungsform ermöglicht eine besonders kompakte Ausgestaltung der Verdichteranordnung in Richtung der Antriebsachsen der Radialverdichter, da die Bauhöhe der gesamten Verdichteranordnung in erster Linie von der Bauhöhe der einzelnen Radialverdichter in Richtung der Antriebsachsen bestimmt wird und nicht von deren Abmessung in der Rotorebene.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Radialverdichter derart angeordnet, dass die Einströmrichtungen in Strömungsrichtung direkt aufeinanderfolgender Radialverdichter unter einem Winkel zwischen 90 Grad und 180 Grad, vorzugsweise unter einem Winkel von im Wesentlichen 180 Grad, zueinander angeordnet sind. In der bevorzugten Ausführungsform, bei der die Einströmrichtungen direkt aufeinanderfolgender Radialverdichter unter einem Winkel von im Wesentlichen 180 Grad zueinander angeordnet sind, weisen mit anderen Worten die Einlässe in Strömungsrichtung direkt aufeinanderfolgender Radialverdichter stets in entgegengesetzte Richtungen von den Rotorebenen der jeweiligen Radialverdichter weg. Anders gesagt weisen die Einströmrichtungen von in Strömungsrichtung direkt hintereinander angeordneten Radialverdichtern in entgegengesetzte Richtung. Die bevorzugte Ausführungsform ermöglicht einen besonders kompakten Aufbau der Verdichteranordnung. Die Radialverdichter können zumindest abschnittsweise überlappend angeordnet werden, so dass die Bauhöhe der Verdichteranordnung in Richtung der Antriebsachsen nicht der mehrfachen Bauhöhe des einzelnen Radialverdichters entspricht, sondern um den Überlapp zwischen zwei aufeinanderfolgenden Radialverdichtern senkrecht zur Rotorebene verringert wird. Gleichzeitig können die Radialverdichter in der bevorzugten Ausführungsform so angeordnet werden, dass die Rotoren aufeinanderfolgender Radialverdichter senkrecht zu den Antriebsachsen zumindest teilweise überlappen. So kann auch in dieser Richtung die Abmessung der Radialverdichteranordnung deutlich verringert werden.
Vorzugsweise ist zum Antrieb der Antriebsachsen der Mehrzahl von Radialverdichtern ein gemeinsamer Antriebsstrang vorgesehen. Ein gemeinsamer Antriebsstrang erlaubt es auf vorteilhafte Weise, die Mehrzahl von Radialverdichtern über eine einzelne Antriebseinheit, beispielsweise eine Turbine eines Wellenleistungstriebwerks, anzutreiben.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der gemeinsame Antriebsstrang von einer zentralen Welle gebildet, die unter einem Winkel zwischen 45 Grad und 90 Grad, vorzugsweise unter einem Winkel von im Wesentlichen 90 Grad, zu den Antriebsachsen der Mehrzahl von Radialverdichtern verläuft, wobei zur Lastübertragung zwischen jeder der Antriebsachsen und der zentralen Welle jeweils ein Kegelgetriebe vorgesehen ist. Die zentrale Welle verläuft in der bevorzugten Ausführungsform mit anderen Worten im Wesentlichen parallel zu den Rotorebenen der Mehrzahl von Radialverdichtern. Die Kegelgetriebe werden beispielsweise jeweils von zwei Kegelzahnrädern gebildet, wobei die Größe der einzelnen Kegelzahnräder so angepasst werden kann, dass unterschiedliche Radialverdichter der Mehrzahl von Radialverdichtern mit unterschiedlichen Drehzahlen angetrieben werden können.
In einer alternativ bevorzugten Ausführungsform ist eine Antriebsleitung vorgesehen, die derart angeordnet ist, dass ein durch die Antriebsleitung strömender Luftstrom den gemeinsamen Antriebsstrang bildet, wobei zur Lastübertragung zwischen den Antriebsachsen und dem durch die Antriebsleitung strömenden Luftstrom an jeder der Antriebsachsen ein Schaufelrad angeordnet ist, das von dem Luftstrom angetrieben werden kann, wobei die Drehung des Schaufelrads auf die jeweilige Antriebsachse übertragen werden kann. Der in der Antriebsleitung strömende Luftstrom kann beispielsweise direkt der Brennkammer eines Wellenleistungstriebwerks entnommen werden. Die Verwendung von Schaufelrädern, die fest mit den Antriebsachsen der jeweiligen Radialverdichter verbunden sind und sich mit den Antriebsachsen drehen, erlaubt einen besonders verschleißarmen Antrieb der Radialverdichter, da keine Getriebe benötigt werden. Dabei kann über die Abmessungen der Schaufelräder und ihre Ausgestaltung die Drehgeschwindigkeit der verschiedenen Rotoren angepasst werden. So können Radialverdichter mit besonders hohen Drehzahlen bereitgestellt werden, wie sie in kleinen Triebwerken Verwendung finden, da die maximale Drehzahl des Radialverdichters nicht von der Belastbarkeit eines Getriebes begrenzt wird. Die erfindungsgemäße Radialverdichteranordnung kann beispielweise in Flugzeugtriebwerken, Kraftfahrzeugen oder Helikoptern Verwendung finden.
In einem zweiten Aspekt wird die Aufgabe durch ein Wellenleistungstriebwerk mit einer Verdichteranordnung gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen, einer Brennkammer und einer Turbine, die in einem Gehäuse, wie beispielsweise einer Triebwerksgondel, angeordnet sind, gelöst. Die Verdichteranordnung, die Brennkammer und die Turbine sind derart angeordnet, dass durch einen Einlauf in das Gehäuse des Wellenleistungstriebwerks einströmende Luft zumindest teilweise in den Einlass des in der Strömungsrichtung zuvorderst angeordneten Radialverdichters der Verdichteranordnung einströmen kann, nach dem Durchströmen der Mehrzahl von Radialverdichter in die Brennkammer einströmen kann und von dort in die Turbine einströmen und diese antreiben kann.
Bei dem erfindungsgemäßen Wellenleistungstriebwerk kann es sich beispielsweise um ein Flugzeugtriebwerk in Form eines Gasturbinentriebwerks mit einem innenliegenden Fan, ein sog. Turbofan-Triebwerk, oder einem außenliegenden Propeller, ein sog. Turboprop-Triebwerk, handeln, wobei der Fan oder Propeller in Strömungsrichtung vor dem Einlass des in Strömungsrichtung zuvorderst angeordneten Radialverdichters angeordnet ist. Ebenso gut ist es denkbar, ein derartiges Wellenleistungstriebwerk in einem Kraftfahrzeug oder einem Helikopter zu verwenden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist zum Antrieb der Antriebsachsen der Mehrzahl von Radialverdichtern ein gemeinsamer Antriebsstrang vorgesehen. In einer ersten alternativ bevorzugten Weiterbildung wird der gemeinsame Antriebsstrang von einer zentralen Welle gebildet, die unter einem Winkel zwischen 45 Grad und 90 Grad, vorzugsweise unter einem Winkel von im Wesentlichen 90 Grad, zu den Antriebsachsen der Mehrzahl von Radialverdichtern verläuft, wobei zur Lastübertragung zwischen den Antriebsachsen und der zentralen Welle Kegelradgetriebe vorgesehen sind. In einer zweiten alternativen und ebenfalls bevorzugten Ausführungsform ist eine Antriebsleitung vorgesehen, die derart angeordnet ist, dass ein durch die Antriebsleitung strömender Luftstrom den gemeinsamen Antriebsstrang bildet, wobei zur Lastübertragung zwischen den Antriebsachsen und dem durch die Antriebsleitung strömenden Luftstrom an jeder der Antriebsachsen ein Schaufelrad angeordnet ist, die von dem Luftstrom angetrieben werden können, wobei die Drehung des Schaufelrads auf die jeweilige Antriebsachse übertragen werden kann.
Die Vorteile der verschiedenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Wellenleistungstriebwerks entsprechen den Vorteilen der jeweiligen Ausführungsformen der Verdichteranordnung, die in dem Wellenleistungstriebwerk Verwendung finden.
In einer bevorzugten Ausführungsform eines Wellenleistungstriebwerks, bei der ein gemeinsamer Antriebsstrang in Form einer zentralen Welle vorgesehen ist, ist die Turbine eine Axialturbine, die dazu eingerichtet ist, die zentrale Welle anzutreiben. In einer alternativ bevorzugten Ausführungsform ist die Turbine ein Schaufelrad, das dazu eingerichtet ist, die zentrale Welle anzutreiben.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform ist ein Wärmetauscher vorgesehen, der derart angeordnet ist, dass aus der Verdichteranordnung ausströmende Luft zunächst durch den Wärmetauscher strömt, bevor sie in die Brennkammer einströmt. Weiterhin ist eine Rekuperationsleitung vorgesehen, die derart angeordnet ist, dass zumindest ein Teil der aus der Brennkammer austretenden Luft durch die Rekuperationsleitung zu dem Wärmtauscher geführt werden kann, um die aus der Verdichteranordnung in den Wärmetauscher einströmende Luft zu erwärmen. Der Wärmetauscher erwärmt auf vorteilhafte Weise die aus dem Verdichter ausströmende Luft, bevor sie in die Brennkammer gelangt und verbessert so den Wirkungsgrad der Brennkammer.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung erläutert, die lediglich bevorzugte Ausführungsbeispiele darstellt, wobei
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Verdichteranordnung zeigt,
2 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Verdichteranordnung zeigt,
3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wellenleistungstriebwerks in Form eines Flugzeugtriebwerks zeigt,
4 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wellenleistungstriebwerks in Form eines Flugzeugtriebwerks zeigt,
5 eine teilweise perspektivische Schnittansicht eines Antriebs einer zentralen Welle des in 4 dargestellten Ausführungsbeispiels mittels eines Schaufelrades,
6 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wellenleistungstriebwerks in Form eines Flugzeugtriebwerks zeigt,
7 eine Schnittansicht eines Antriebs einer zentralen Welle einer Verdichteranordnung mittels eines Schaufelrades aus dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel zeigt und
8 eine Schnittansicht durch einen Wärmetauscher aus dem in den 6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispiel entlang der Linie A-A zeigt.
Unter Bezugnahme auf 1 wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verdichteranordnung 1 mit drei Radialverdichtern 3, 5, 7 beschrieben, die identisch aufgebaut sind. Identisch benannte Elemente der Radialverdichter 3, 5, 7 werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Jeder der Radialverdichter 3, 5, 7 weist einen Rotor 9 auf, der parallel zu einer Rotorebene drehbar in einem Gehäuse 11 angeordnet ist. Der Rotor 9 kann sich um eine Drehachse drehen, die mit einer Antriebsachse 13 zusammenfällt, über die der Rotor 9 angetrieben werden kann. Die Antriebsachse 13 und damit die Drehachse des Rotors 9 verlaufen senkrecht zu der Rotorebene. Luft, die mit einem der Radialverdichter 3, 5, 7 verdichtet werden soll, kann durch einen Einlass 15 in das Gehäuse 11 des Radialverdichters 3, 5, 7 einströmen. Beim Einströmen durch den Einlass 15 fließt die Luft im Wesentlichen in einer Einströmrichtung 17 parallel zur Antriebsachse 13. Die eingeströmte Luft trifft auf den drehend angetriebenen Rotor 9 und wird von diesem nach außen, d. h. von der Antriebsachse 13 radial weg, beschleunigt und dabei verdichtet. Die verdichtete Luft kann durch einen Auslass 19 des Gehäuses 11 wieder aus dem Radialverdichter 3, 5, 7 ausströmen. Dabei strömt die Luft im Wesentlichen in einer Ausströmrichtung 21, die in der Rotorebene liegt und damit senkrecht zur Einströmrichtung 17 verläuft.
Unter der Einströmrichtung 17 und der Ausströmrichtung 21 werden im Raum orientierte Richtungen verstanden, in die ein Fluid an einem bestimmten Ort in einer Vorrichtung fließt bzw. strömt. Die Einströmrichtung 17 und die Ausströmrichtung 21 weisen im Wesentlichen jeweils senkrecht zum Querschnitt des Einlasses 15 bzw. des Auslasses 19, durch den die Strömung an dem entsprechenden Ort fließt. Im Gegensatz hierzu ist eine Strömungsrichtung keine feste, im Raum orientierte Richtung. Sie ist in erster Linie dazu vorgesehen, eine Abfolge zu definieren, in der ein Fluid Elemente oder Abschnitte einer Vorrichtung durchströmt bzw. passiert.
Die erfindungsgemäße Verdichteranordnung 1 sieht vor, dass die Radialverdichter 3, 5, 7 in Strömungsrichtung so angeordnet und miteinander verbunden sind, dass einmal in den in Strömungsrichtung zuvorderst angeordneten Radialverdichter 3, d. h. der Radialverdichter 3 der Verdichteranordnung 1, in den die zu komprimierende Luft zuerst einströmt, eingeströmte Luft nacheinander durch sämtliche Radialverdichter 3, 5, 7 strömt und in jedem der Radialverdichter 3, 5, 7 komprimiert bzw. verdichtet wird. Dabei sind zwei aufeinanderfolgende Radialverdichter 3, 5, 7, also beispielsweise der in Strömungsrichtung zuvorderst angeordnete Radialverdichter 3 und der direkt nachfolgende Radialverdichter 5, so angeordnet, dass die Antriebsachsen 13 der Radialverdichter unter ein Winkel von ungefähr 10 Grad zueinander verlaufen und die aus dem in Strömungsrichtung vorausgehenden Radialverdichter 3, 5 in Ausströmrichtung 21 ausströmende Luft um weniger als 90 Grad umgelenkt werden muss, bevor sie in Einströmrichtung 17 wieder in den in Strömungsrichtung nachfolgenden Radialverdichter 5, 7 einströmen kann. Mit anderen Worten liegt zwischen der Ausströmrichtung 21 eines in Strömungsrichtung vorausgehenden Radialverdichters 3, 5 und der Einströmrichtung 17 eines in Strömungsrichtung nachfolgenden Radialverdichters 5, 7 ein Winkel von weniger als 90 Grad. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel liegt zwischen der Ausströmrichtung 21 und der Einströmrichtung 17 zweier in Strömungsrichtung direkt aufeinanderfolgender Radialverdichter 3, 5, 7 ein Winkel von ungefähr 80 Grad.
Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht es, die Reibungsverluste zwischen zwei Verdichterstufen, d. h. zwei direkt aufeinanderfolgenden Radialverdichtern 3, 5, 7, gegenüber dem Stand der Technik zu verringern, da die zu komprimierende Luft höchstens um 90 Grad abgelenkt werden muss. Darüber hinaus erlaubt die erfindungsgemäße Anordnung der Radialverdichter 3, 5, 7 parallel zu den Rotorebenen einen besonders kompakten Aufbau, da die Radialverdichter 3, 5, 7 derart parallel zu den Rotorebenen überlappend angeordnet werden können, dass die gesamte Abmessung zweier aufeinanderfolgender Radialverdichter 3, 5, 7 parallel zur Rotorebene deutlich geringer ist, als wenn diese nebeneinander angeordnet sind.
Weiterhin sind die Radialverdichter 3, 5, 7 so angeordnet, dass die Einströmrichtungen 17 in Strömungsrichtung direkt aufeinanderfolgender Radialverdichter 3, 5, 7 einen Winkel von 170 Grad einschließen. Mit anderen Worten weisen die Einlässe 15 in Strömungsrichtung 23 direkt aufeinanderfolgender Radialverdichter 3, 5, 7 in entgegengesetzter Richtung von der jeweiligen Rotorebene weg, wobei die Rotorebenen in Strömungsrichtung direkt aufeinanderfolgender Radialverdichter 3, 5, 7 unter einem Winkel von ungefähr 10 Grad zueinander geneigt sind. Auf diese Weise lässt sich in Richtung der Antriebsachsen 13 ein besonders kompakter Aufbau der Verdichteranordnung 1 erreichen, da die Abmessungen der Verdichteranordnung 1 in Richtung der Antriebsachsen 13 durch ein Überlappen der Radialverdichter 3, 5, 7 senkrecht zu den Rotorebenen der Radialverdichter 3, 5, 7 reduziert werden kann.
Der Antrieb der Antriebsachsen 13 der Radialverdichter 3, 5, 7 des in 1 dargestellten Ausführungsbeispiels erfolgt über einen gemeinsamen Antriebsstrang 25 in Form einer zentralen Welle 25. Die einzelnen Antriebsachsen 13 werden jeweils über Kegelradgetriebe 27 mit der zentralen Achse 25 verbunden, wobei eine Übersetzung der Kegelradgetriebe 27 so gewählt worden ist, dass die Rotoren 9 der Radialverdichter 3, 5, 7 entsprechend der Position des jeweiligen Radialverdichters 3, 5, 7 entlang der Strömungsrichtung 23 mit der geeigneten Drehzahl bzw. Rotationsgeschwindigkeit betrieben werden. Die Antriebsachsen 13 und die zentrale Welle 25 schließen einen Winkel von 85 Grad ein.
Eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verdichteranordung 29 mit zwei Radialverdichtern 31, 33 ist in 2 dargestellt. Zur Bezeichnung von Elementen der Verdichteranordnung 29 in 2 werden die gleichen Bezugszeichen wie in 1 verwendet, soweit die Elemente entsprechend bezeichnet werden. Die Verdichteranordnung 29 unterscheidet sich von der Verdichteranordnung 1 in 1 sowohl in der Anordnung der einzelnen Radialverdichter 31, 33 zueinander als auch im Aufbau und Antrieb der beiden Radialverdichter 31, 33.
Jeder der Radialverdichter 31, 33 weist zwei Rotoren 35, 37 auf, die parallel zu der gleichen Rotationsebene und um die gleiche Rotationsache rotieren. Dabei ist einer der Rotoren 37, der außenliegende Rotor 37, ausgehend von der Rotationsachse radial außen um den anderen Rotor 35, den innenliegenden Rotor 35, angeordnet. Mit anderen Worten umgibt der außenliegende Rotor 37 den innenliegenden Rotor 35. Die Rotoren 35, 37 drehen sich in entgegengesetzte Rotationsrichtungen 39, 41. Der Antrieb der Rotoren 35, 37 erfolgt über zwei Antriebsachsen 43, 45, die sich entlang einer Drehachse der Rotoren 35, 37 erstrecken. Dabei verläuft die Antriebsachse 43 des innenliegenden Rotors 35 innerhalb der Antriebsachse 45 des außenliegenden Rotors 37.
Der Antrieb der Antriebsachsen 43, 45 erfolgt über eine Antriebsleitung 47, durch die ein Luftstrom als gemeinsamer Antriebsstrang fließt. Dieser Luftstrom treibt Schaufelräder 49, 51 an, die jeweils rotationsfest mit einer der Antriebsachsen 43, 45 verbunden sind. Die Rotationsgeschwindigkeit der Rotoren 35, 37 kann über Größe und Ausgestaltung der Schaufelräder 49, 51 angepasst werden. Der Antrieb der Antriebsachsen 43, 45 über mit Luft beaufschlagte Schaufelräder 49, 51 ist besonders vorteilhaft, da er keinerlei in Eingriff miteinander stehenden mechanischen Bauteile benötigt, die verschleißen können.
In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Radialverdichter 31, 33 derart angeordnet, dass die Rotorebenen der Radialverdichter 31, 33 parallel zueinander verlaufen. Mit anderen Worten schließen die Ausströmrichtung 21 des in Strömungsrichtung vorausgehenden Radialverdichters 31 und die Einströmrichtung 17 des in Strömungsrichtung nachfolgenden Radialverdichters 33 einen Winkel von 90 Grad ein.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die Ausgestaltungen der Radialverdichter 3, 5, 7, 31, 33 und der Antriebsstränge 25, 47 zwischen den in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen austauschbar sind. Mit anderen Worten ist sowohl ein Antrieb der in 1 dargestellten Radialverdichter 3, 5, 7 über einen Luftstrom wie in dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel denkbar, als auch der Antrieb der zweistufigen Radialverdichter 31, 33 über eine zentrale Welle 25. Die in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele einer Radialverdichteranordnung 1, 29 können beispielsweise in einem Wellenleistungstriebwerk in Form eines Flugzeugtriebwerks Verwendung finden. Allerdings ist es ebenso gut denkbar, die Radialverdichteranordnungen 1, 29 beispielsweise in einem Kraftfahrzeug oder einem Helikopter zu verwenden.
In 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wellenleistungstriebwerks 53 in Form eines Flugzeugtriebwerks 53 dargestellt, bei dem es sich um ein sogenanntes Turbofan-Triebwerk handelt. Das Flugzeugtriebwerk 53 umfasst eine Verdichteranordnung 1, eine Brennkammer 55 sowie eine Turbine 57 in Form einer Axialturbine 57, die in einem Gehäuse 59 in Form einer Triebwerksgondel 59 angeordnet sind. Der Aufbau und der Antrieb der Verdichteranordnung 1 entspricht dem Aufbau, der bereits unter Bezugnahme auf 1 detailliert beschrieben worden ist. Daher wird hier davon abgesehen, den Aufbau der Verdichteranordnung 1 erneut im Detail zu beschreiben. Allerdings ist es ebenso gut denkbar, die unter Bezugnahme auf 2 beschriebene Verdichteranordnung 29 in einem Flugzeugtriebwerk zu verwenden. Auch Kombinationen der Verdichteranordnungen, beispielweise mit Radialverdichtern, von denen jeder mehrere Rotoren aufweist, die über eine gemeinsame Welle angetrieben werden, können in Flugzeugtriebwerken zum Einsatz kommen.
In einem Einlauf 61 der Triebwerksgondel 59 ist ein innenliegender Fan 63 angeordnet, durch den Luft in die Triebwerksgondel 59 einströmen kann. Ein Teil der Luft kann direkt in die Verdichteranordnung 1 eingeleitet werden, die drei sequentiell angeordnete Radialverdichter 65 aufweist. Nachdem die Luft durch die drei Radialverdichter 65 geströmt und dabei verdichtet worden ist, fließt sie in die Brennkammer 55. In die Brennkammer 55 wird Treibstoff eingespritzt, der sich dort entzündet, wobei die in die Brennkammer 55 einströmende Luft verbrannt und dabei stark erhitzt wird. Die in der Brennkammer 55 stark erhitzte Luft wird nachfolgend in die Axialturbine 57 geführt und versetzt diese in Rotation. Die Axialturbine 57 treibt ihrerseits über eine zentrale Welle 25 den Fan 63 und die Rotoren 9 der Radialverdichter 65 an. Dabei ist in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen der Axialturbine 57 und der eigentlichen zentralen Welle 25 ein Getriebe 58 in Form eines Planetengetriebes 58 angeordnet, um ein hinreichend hohes Drehmoment auf der zentralen Welle 25 zu erzeugen. Allerdings ist es auch denkbar, die zentrale Welle 25 direkt von der Axialturbine 57 ohne zwischengeschaltetes Getriebe 58 anzutreiben.
Das Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Flugzeugtriebwerks 53 ist aus den gleichen Gründen vorteilhaft wie das darin verwendete Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verdichteranordnung 1.
Ein zweites Ausführungsbeispiel eines Wellenleistungstriebwerks 53 in Form eines Flugzeugtriebwerks 53 ist in 4 dargestellt. Der Aufbau des Wellenleistungstriebwerks 53 in 4 stimmt weitgehend mit dem Aufbau des Wellenleistungstriebwerks 53 aus 3 überein. Der Unterschied zwischen den beiden Ausführungsformen besteht in erster Linie in dem Antrieb für die zentrale Welle 25. Statt einer Axialturbine 57 wie in 3 ist als Turbine 71 ein Schaufelrad 71 vorgesehen, das in Strömungsrichtung hinter der Brennkammer 55 angeordnet ist. Das Schaufelrad 71, das in 5 detaillierter dargestellt ist, wird von der heißen, aus der Brennkammer 55 ausströmenden Luft in Rotation versetzt und treibt über eine Kegelradgetriebe 73, das zwei Kegelzahnräder oder Kegelräder 76 umfasst, die zentrale Welle 25 an. Da ein Kegelradgetriebe 73 zwischen dem Schaufelrad 71 und der zentralen Welle 25 vorgesehen ist, mit dem auf vorteilhafte Weise die Drehzahlen und damit das Drehmoment zwischen zentraler Welle 25 und Schaufelrad 71 verändert werden kann, ist kein zusätzliches Getriebe wie in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel notwendig. Ein Antrieb der zentralen Welle 25 über ein Schaufelrad 71 erlaubt zudem besonders hohe Verbrennungstemperaturen in der Brennkammer 55, da das Schaufelrad 71 auf vorteilhafte Weise einstückig, d. h. monolithisch, aus Keramik gebildet werden kann. Das in 5 dargestellte monolithische Schaufelrad 71, dessen Aufbau im Wesentlichen dem Aufbau eines Wasserrades entspricht, wird von einer Mehrzahl von Turbinenschaufeln 72 gebildet, die zwischen zwei mit den Turbinenschaufeln 72 verbundenen und ebenfalls aus Keramik gebildeten Scheiben 74 angeordnet sind. Durch die Anordnung der Turbinenschaufeln 72 zwischen den Scheiben 74, die auf bevorzugte Weise einstückig mit den Turbinenschaufeln 72 ausgebildet sind, werden die Spaltverluste beim Antrieb der Turbine 71 minimiert.
In den 6, 7 und 8 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines Flugzeugtriebwerks 53 dargestellt, dessen Aufbau – soweit dies nicht ausdrücklich erwähnt ist – mit dem Aufbau der in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiele übereinstimmt. Die beiden Ausführungsformen unterscheiden sich in der Anordnung der Brennkammer 55 und dem Antrieb der zentralen Welle 25. Im Gegensatz zu dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die zentrale Welle 25 auch über eine Turbine 71 in Form eines Schaufelrads 71 angetrieben, dass in Strömungsrichtung direkt hinter der Brennkammer 55 angeordnet ist. Mit anderen Worten strömt die in der Brennkammer 55 erhitzte Luft um das Schaufelrad 71 herum und versetzt dieses in Rotation, wie man am Besten in 6 erkennen kann. In dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Schaufelrad 71 ebenfalls über ein Kegelradgetriebe 73 mit der zentralen Welle 25 verbunden. Allerdings ist es ebenso denkbar, dass der aus der Brennkammer 55 ausströmende Luftstrom so geführt wird, dass er ein Schaufelrad 71 antreibt, das direkt auf der zentralen Welle 25 angeordnet ist.
Weiterhin ist ein schematisch in größerem Detail in den 7 und 8 dargestellter Wärmetauscher 67 in Strömungsrichtung 23 zwischen der Verdichteranordnung 1 und der Brennkammer 55 angeordnet. Die aus der Brennkammer ausströmende Luft wird über eine Rekuperationsleitung 69 zurück in den Wärmetauscher 67 geführt, wo sie auf vorteilhafte Weise die durch eine Verbindungsleitung 73 aus der Verdichteranordnung 1 in die Brennkammer strömende Luft erwärmt und so die Effizienz der Verbrennung in der Brennkammer 55 erhöht. Auf besonders vorteilhafte Weise bildet dabei die Rekuperationsleitung 69 gleichzeitig die Strecke, auf der das Schaufelrad 71 angetrieben wird. Dabei wurde bei dem in den 6, 7 und 8 gezeigten Ausführungsbeispiel die Anordnung von Brennkammer 55, Schaufelrad 71 und Wärmetauscher 67 auf vorteilhafte Weise so gewählt, dass die aus der Verdichteranordnung 1 ausströmende Luft zum Antrieb des Schaufelrades 71 und trotz des Durchströmens des Wärmetauschers insgesamt nur um 360 Grad umgelenkt werden muss. So werden auf vorteilhafte Weise die Reibungsverluste minimiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5358378 A [0003, 0004]

Claims

Verdichteranordnung (1, 29) mit einer Mehrzahl von sequentiell angeordneten Radialverdichtern (3, 5, 7, 31, 33, 65), wobei jeder Radialverdichter (3, 5, 7, 31, 33, 65) einen in einer Rotorebene und um eine senkrecht zur Rotorebene verlaufende Antriebsachse (13, 43, 45) drehbaren Rotor (9, 35, 37) aufweist, der in einem Gehäuse (11) angeordnet ist und von der Antriebsachse (13, 43, 45) angetrieben werden kann, wobei das Gehäuse (11) einen Einlass (15) und einen Auslass (19) aufweist, wobei der Einlass (15) derart angeordnet ist, dass durch den Einlass (15) in das Gehäuse (11) in einer parallel zur Antriebsachse (13, 43, 45) verlaufenden Einströmrichtung (17) Luft einströmen kann, und der Auslass (19) derart angeordnet ist, dass aus dem Auslass (19) Luft in einer in der Rotorebene verlaufenden Ausströmrichtung (21) ausströmen kann, wobei die Mehrzahl von Radialverdichtern (3, 5, 7, 31, 33, 65) derart angeordnet ist, dass in den Einlass (15) eines in einer Strömungsrichtung zuvorderst angeordneten Radialverdichters (3, 31, 65) einströmende Luft nachfolgend in der Strömungsrichtung nacheinander durch die übrigen Radialverdichter (5, 7, 33, 65) der Mehrzahl von Radialverdichtern (3, 5, 7, 31, 33, 65) hindurchströmen kann, wobei die aus dem Auslass (19) eines in Strömungsrichtung vorausgehenden Radialverdichters (3, 5, 31, 65) ausströmende Luft direkt in den Einlass (15) eines in Strömungsrichtung nachfolgenden Radialverdichters (5, 7, 33, 65) einströmen kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsachsen (13, 43, 45) zweier in Strömungsrichtung direkt aufeinanderfolgender Radialverdichter (3, 5, 7, 31, 33, 65) der Mehrzahl von Radialverdichtern (3, 5, 7, 31, 33, 65) unter einem Winkel zwischen 0 Grad und 90 Grad zueinander angeordnet sind und dass die Ausströmrichtung (21) eines Radialverdichters (3, 5, 7, 31, 33, 65) der Mehrzahl von Radialverdichtern (3, 5, 7, 31, 33, 65) und die Einströmrichtung (17) eines in Strömungsrichtung direkt nachfolgenden Radialverdichters (5, 7, 33, 65) der Mehrzahl von Radialverdichtern (3, 5, 7, 31, 33, 65) derart unter einem Winkel zwischen 0 Grad und 90 Grad zueinander angeordnet sind, dass aus dem Auslass (19) in Ausströmrichtung (21) ausströmende Luft um höchstens 90 Grad abgelenkt werden muss, um in Einströmrichtung (17) in den Einlass (15) des direkt nachfolgenden Radialverdichters (5, 7, 33, 65) einströmen zu können.
Verdichteranordnung (1, 29) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsachsen (13, 43, 45) der Mehrzahl von Radialverdichtern (3, 5, 7, 31, 33, 65) unter einem Winkel zwischen 0 Grad und 10 Grad zueinander angeordnet sind und dass die Ausströmrichtung (21) eines Radialverdichters (3, 5, 7, 31, 33, 65) der Mehrzahl von Radialverdichtern (3, 5, 7, 31, 33, 65) und die Einströmrichtung (17) eines in Strömungsrichtung direkt nachfolgenden Radialverdichters (5, 7, 33, 65) der Mehrzahl von Radialverdichtern (3, 5, 7, 31, 33, 65) unter einem Winkel zwischen 80 Grad und 90 Grad zueinander angeordnet sind.
Verdichteranordnung (1, 29) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsachsen (13, 43, 45) der Mehrzahl von Radialverdichtern (3, 5, 7, 31, 33, 65) parallel zueinander angeordnet sind und dass die Ausströmrichtung (21) eines Radialverdichters (3, 5, 7, 31, 33, 65) der Mehrzahl von Radialverdichtern (3, 5, 7, 31, 33, 65) und die Einströmrichtung (17) eines in Strömungsrichtung direkt nachfolgenden Radialverdichters (5, 7, 33, 65) der Mehrzahl von Radialverdichtern (3, 5, 7, 31, 33, 65) im Wesentlichen unter einem Winkel von 90 Grad zueinander angeordnet sind.
Verdichteranordnung (1, 29) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialverdichter derart angeordnet sind, dass die Einströmrichtungen (17) in Strömungsrichtung direkt aufeinanderfolgender Radialverdichter (3, 5, 7, 31, 33, 65) unter einem Winkel zwischen 90 Grad und 180 Grad, vorzugsweise unter einem Winkel von im Wesentlichen 180 Grad, zueinander angeordnet sind.
Verdichteranordnung (1, 29) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Antrieb der Antriebsachsen (13, 43, 45) der Mehrzahl von Radialverdichtern (3, 5, 7, 31, 33, 65) ein gemeinsamer Antriebsstrang (25) vorgesehen ist.
Verdichteranordnung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Antriebsstrang (25) von einer zentralen Welle (25) gebildet wird, die unter einem Winkel zwischen 45 Grad und 90 Grad, vorzugsweise unter einem Winkel von im Wesentlichen 90 Grad, zu den Antriebsachsen (13) der Mehrzahl von Radialverdichtern (3, 5, 7, 65) verläuft, wobei zur Lastübertragung zwischen jeder der Antriebsachsen (13) und der zentralen Welle (25) jeweils ein Kegelgetriebe (27) vorgesehen ist.
Verdichteranordnung (29) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebsleitung (47) vorgesehen ist, die derart angeordnet ist, dass ein durch die Antriebsleitung (47) strömender Luftstrom den gemeinsamen Antriebsstrang bildet, wobei zur Lastübertragung zwischen den Antriebsachsen (43, 45) und dem durch die Antriebsleitung (47) strömenden Luftstrom an jeder der Antriebsachsen (43, 45) ein Schaufelrad (49, 51) angeordnet ist, das von dem Luftstrom angetrieben werden kann, wobei die Drehung des Schaufelrads (49, 51) auf die jeweilige Antriebsachse (43, 45) übertragen werden kann.
Wellenleistungstriebwerk (53) mit einer Verdichteranordnung (1) nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, einer Brennkammer (55) und einer Turbine (57, 71), die in einem Gehäuse (59) angeordnet sind, wobei die Verdichteranordnung (1), die Brennkammer (55) und die Turbine (57, 71) derart angeordnet und verbunden sind, dass durch einen Einlauf (61) in das Gehäuse (59) einströmende Luft zumindest teilweise in den Einlass (15) des in der Strömungsrichtung zuvorderst angeordneten Radialverdichters (65) einströmen kann, nach dem Durchströmen der Mehrzahl von Radialverdichtern (65) in die Brennkammer (55) einströmen kann und von dort in die Turbine (57, 71) einströmen und diese antreiben kann.
Wellenleistungstriebwerk (53) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zum Antrieb der Antriebsachsen (13) der Mehrzahl von Radialverdichtern (65) ein gemeinsamer Antriebsstrang (25) vorgesehen ist.
Wellenleistungstriebwerk (53) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Antriebsstrang (25) von einer zentralen Welle (25) gebildet wird, die unter einem Winkel zwischen 45 Grad und 90 Grad, vorzugsweise unter einem Winkel von im Wesentlichen 90 Grad, zu den Antriebsachsen (13) der Mehrzahl von Radialverdichtern (65) verläuft, wobei für eine Lastübertragung zwischen den Antriebsachsen (13) und der zentralen Welle (25) Kegelradgetriebe (27) angeordnet sind.
Wellenleistungstriebwerk (53) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (57) eine Axialturbine (57) ist, die dazu eingerichtet ist, die zentrale Welle (25) anzutreiben.
Wellenleistungstriebwerk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (71) ein Schaufelrad (71) ist, dass dazu eingerichtet ist, die zentrale Welle (25) anzutreiben.
Wellenleistungstriebwerk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebsleitung (47) vorgesehen ist, die derart angeordnet ist, dass ein durch die Antriebsleitung (47) strömender Luftstrom den gemeinsamen Antriebsstrang bildet, wobei zur Lastübertragung zwischen den Antriebsachsen (43, 45) und dem durch die Antriebsleitung (47) strömenden Luftstrom an jeder der Antriebsachsen (43, 45) ein Schaufelrad (49, 51) angeordnet ist, das von dem Luftstrom angetrieben werden kann, wobei die Drehung des Schaufelrads (49, 51) auf die jeweilige Antriebsachse (43, 45) übertragen werden kann.
Wellenleistungstriebwerk (53) nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmetauscher (67) vorgesehen ist, der derart angeordnet ist, dass aus der Verdichteranordnung (1) ausströmende Luft zunächst durch den Wärmetauscher (67) strömen kann, bevor sie in die Brennkammer (55) einströmen kann, wobei eine Rekuperationsleitung (69) vorgesehen ist, die derart angeordnet ist, dass zumindest ein Teil der aus der Brennkammer (55) austretenden Luft durch die Rekuperationsleitung (69) zu dem Wärmetauscher (67) geführt werden kann, um die aus der Verdichteranordnung (1) in den Wärmetauscher (67) einströmende Luft zu erwärmen.