DE1022422B

DE1022422B - Gasturbinenanlage, insbesondere fuer den Antrieb von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE1022422B
Application number: DED23913A
Authority: DE
Inventors: Hans Gassmann
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1956-09-28
Filing date: 1956-09-28
Publication date: 1958-01-09

Description

Gasturbinenanlage, insbesondere für den Antrieb von Kraftfahrzeugen Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasturbinenanlage, insbesondere für den Antrieb von Kraftfahrzeugen, mit einem Lader, einer Laderturbine, einer Arbeitsturbine und einem Getriebe zwischen Arbeitsturbinen- und Abtriebswelle, wobei die Arbeitsturbine und das Getriebe zwischen dem Lader und der Laderturbine angeordnet sind und die den Lader und die Laderturbine verbindende Welle durch das Laufrad bzw. die miteinander verbundenen Laufräder der Arbeitsturbine und das Getriebe hindurchgeführt ist.
Derartige Gasturbinenanlagen sind bekannt, wobei das Laufrad bzw. die Laufräder der Arbeitsturbine auf einer Hohlwelle sitzen, die mittels Zahnräder über eine zu ihr etwa parallele Zwischenwelle mit einer gleichfalls zu ihr parallelen Abtriebswelle in Verbindung stehen. Die Zwischenwelle ist dabei deswegen erforderlich, weil eine an dem Turbinenteil der Anlage vorbeigeführte Abtriebswell.e außerhalb des durch die Laufräder der Turbine bestimmten Außendurchmessers liegen muß; bei einer den Turbinenteil der Anlage unmittelbar umgebenden ringförmigen Brennkammer wären sogar mehrere Zwischenwellen erforderlich.
Demgegenüber wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Laufrad bzw. die Laufräder der Arbeitsturbine über ein um ihre Mittellinie angeordnetes Planetengetriebe und ein Kegelradpaar mit einer etwa senkrecht zur Mittellängsachse der Anlage gerichteten :#,btriebswelle in Verbindung stehen. Eine solche Abtriebswelle beansprucht in dem den Turbinenteil der Anlage umgebenden Raum keinen Platz, so daß derselbe leicht zugänglich ist bzw. in ihm Brennkammern. Abgasleitungen od. dgl. ohne weiteres angeordnet werden können. Auch entfallen, verglichen mit den bekannten Ausführungen, Zwischenwellen der genannten Art.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Längsschnitt durch eine Gasturbinenanlage für den Antrieb eines Kraftfahrzeugs.
Die Gasturbinenanlage umfaßt einen Ansaugstutzen 1, einen Lader 2, in dem die aus der Umgebung über den Ansaugstutzen 1 angesaugte Luft verdichtet wird, einen Wärmeaustauscher 3, in dein die aus dem Lader 2 verdichtet austretende Luft durch die abströmenden Abgase vorgewärmt wird, eine Brennkammer 4, in der der verdichteten Luft durch Verbrennung des eingespritzten Brennstoffes Wärme zugeführt wird, und zwei Turbinen 5 und 6, in denen die heißen Brenngase ihre Energie an die Laufräder der Turbinen abgeben. Die Brennkammer 4 liegt im wesentlichen parallel zu der den Lader 2 und die Laderturbine 5 verbindenden Welle 11 über der Laderturbine 5 .und der Arbeitsturbine 6. Der Wärmeaustauscher 3 der Anlage umgibt den Lader 2 ringförmig. Ausbildung und Anordnung von Brennkammer und Wärmeaustauscher sind nicht Gegenstand der Erfindung.
während die eine Turbine 5 zum Antrieb des Laders 2 dient (Laderturbine), gibt die andere Turbine 6 ihre Leistung über ein Planetengetriebe 7 und ein Kegelra.dpaar 8 an die Abtri.ebswelle 9 zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs ab (Arbeitsturbine). Für gewöhnlich läuft dabei d.i,e Arbeitsturbine 6 mit Hilfe eines Freilaufes 10 unabhängig von der Laderturbine 5 um, wobei ihre Drehzahl geringer als die der Laderturbine 5 ist.
Die Arbeitsturbine 6 und das Getriebe 7, 8 sind zwischen dem Lader 2 und der Laderturbine 5 angeordnet. Diese Anordnung ist bekannt und daher nicht Gegenstand der Erfindung.
Die den Lader 2 und die Laderturbine 5 verbiiidende Welle 11 ist sowohl durch das Laufrad 12 der Arbeitsturbine 6 als auch durch das Planetengetriebe 7 und das eine Kegelrad 13 des Kegelradpaares 8 hindurchgeführt. Das Planetengetriebe 7 umfaßt ein Sonnenrad 14, drei Planetenräder 15, (von denen eines gezeichnet ist) und einen ortsfesten äußeren Zahnradkranz 16, wobei die Planetenräder 15 mit dem Kegelrad 13 über einen ringförmigen Steg 17 verbunden sind. Im Eingriff mit diesem Kegelrad 13 steht da. andere Kegelrad 18 des Kegelradpaares 8, welches auf der etwa senkrecht zu der den Lader 2 und die Laderturbine 5 verbindenden Welle 11 gerichteten Abtriebswelle 9 sitzt. Das Sonnenrad 14 ist mit dem Laufrad 12 der Arbeitsturbine 6 über eine Hohlwelle 19 verbunden.
Die den Lader 2 und die Ladierturbine 5 verbindende Welle 11 ist von einer ortsfesten Hülse 20 umgeben, die ihrerseits durch das Turbinenrad 12 d-er Arbeitsturbine 6 und das Planetengetriebe 7 hindurch-' geführt ist.
Auf dieser Hülse 20 ist der Steg 17 mittels eines Kugellagers 21 gelagert. Außerdem ist er mittels eines Flansches 22 über ein Rollenlager 23 an der das Sonnenrad 14 mit dem Laufrad 12 der Arbeitsturbine 6 verbindenden Hohlwelle 19 gelagert, wobei die Hohlwelle 19 gleichzeitig den unteren Laufring 24 des Rollenlagers 23 bildet.
Das Laufrad 12 der- Arbeitsturbine 6 ist einerseits über die Hohlwelle 19 mittels eines Rollenlagers 25 in der ortsfesten Hülse 20 und über .eine weitere, entgegengesetzt gerichtete Hohlwelle 26 mittels eines Kugellagers 27 unmittelbar an der den Lader 2 und die Laderturbine 5 verbindenden Welle 11 gelagert.
Die letztgenannte Hohlwelle 26 ist über den Freilauf 10 an ihrem äußeren Umfang mit einem ringförmigen, an dem der Arbeitsturbine 6 zugewendeten Seite 28 des ihr benachbarten Laufrades 29 der Laderturbine 5 befestigten Flansch 30 und somit mit den einteilig hergestellten Laufrädern 29, 31 der Ladenturbine 5 verbunden. Die Laufräder 29, 31 der Ladenturbine 5 sind auf einem polygonförmigenAbschnitt 32 der die Ladenturbine 2 verbindenden Welle 11 befestigt.
Die Welle 11 ist dreiteilig ausgeführt, wobei sich der eine äußere Teil 33 im wesentlichen über die Länge der Ladenturbine 5, der andere äußere Teil 34 im wesentlichen über die Länge des Laders 2 erstreckt. Die beiden äußeren Wellenteile 33, 34 sind über je eine Verzahnung 35 bzw. 35' mit dem hohlen mittleren Wellenteil 36 verbunden. Ihre Lagerung erfolgt in üblicher Weise mittels je zweier Kugellager 37, 38 bzw. Rollenlager 39, 40, wobei der sich im wesentlichen, über die Länge der Ladenturbine 5 erstreckende Wellenteil 33 mit seinem inneren Rollenlager 39 an der ortsfesten Hülse 20 gelagert ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Gasturbinenanlage, insbesondere für den Antrieb von Kraftfahrzeugen, mit einem Lader, einer Ladenturbine, einer Arbeitsturbine und einem Getriebe zwischen Arbeitsturbinen- und Abtriebswelle, wobei die Arbeitsturbine und das Getriebe zwischen dem Lader und der Ladenturbine angeordnet sind und die den Lader und die Ladenturbine verbindende Welle durch das Laufrad bzw. die miteinander verbundenen Laufräder der Arbeitsturbine und das Getriebe hindurchgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad bzw. die Laufräder der Arbeitsturbine (6) über ein uni ihre Mittellinie angeordnetes Planetengetriebe (71 und ein Kegelradpaar (8) mit der etwa senkrecht zur Mittellängsachse der Anlage gerichteten Abtriebswelle (9) in Verbindung stehen.
2. Gasturbinenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Zahnradkranz (16) des Planetengetriebes (7) ortsfest ist und die Planetenräder (15) mit einem um die den Lader (2) und die Ladenturbine (5) verbindende Welle (11) angeordneten Kegelrad (13) über einen vorzugsweise ringförmigen Steg (17) verbunden sind.
3. Gasturbinenanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Lader (2) und die Ladenturbine (5) verbindende Welle (11) von einer ortsfesten Hülse (20) umgeben ist, die ihrerseits durch (las Turbinenrad (12) bzw. die "Turbinenräder der Arbeitsturbine (6) und das Planetengetriebe (7) hindurchgeführt ist.
4. Gasturbinenanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (17) insbesondere mittels eines Kugellagers (21) auf der ortsfesten Hülse (20) gelagert ist.
5. Gasturbinenanlage nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sonnenrad (14) des Planetengetriebes (7) mit dein Laufrad (12) bzw. den Laufrädern der Arbeitsturbine (6) über eine Hohlwelle (19) verbunden ist.
6. Gasturbinenanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (17') mittels eines ringförmigen Flansches (22) über ein Rollenlager (23) auf der das Sonnenrad (14) mit dem Laufrad (12) bzw. den Laufrädern der Arbeitsturbine (6) verbindenden Hohlwelle (19) gelagert ist.
7. Gasturbinenanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die das Sonnenrad (14) mit dein Laufrad (12) bzw. den Laufrädern der Arbeitsturbine (6) verbindende Hohlwelle (19) gleichzeitig den unteren Laufring (24) des Rollenlagers (23) bildet. B.
Gasturbinenanlage nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (12) bzw. die Laufräder der Arbeitsturbine (6) Tiber die Hohlwelle (19), vorzugsweise mittels eines Rollenlagers (25), auf der ortsfesten Hülse (20) und über eine weitere, entgegengesetzt gerichtete Hohlwelle (26), vorzugsweise mittels eines Kugellagers (27), unmittelbar auf der den Lader (2) und die Ladenturbine (5) verbindenden Welle (11) gelagert sind.
9. Ga.sturbinenanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (26), über die das Laufrad (12) bzw. die Laufräder der Arbeitsturbine (6) auf der den Lader (2) und die Ladenturbine (5) miteinander verbindenden Welle (11) unmittelbar gelagert sind, über einen Freilauf (10) an ihrem äußeren Umfang mit einem ringförmigen, an der der Arbeitsturbine (6) zugewendeten Seite (28) des ihr benachbarten Laufrades (29) der Ladenturbine (5) befestigten Flansch (30) verbunden ist.
10. Gasturbinenanlage nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die den Lader (2) und die Ladenturbine (5) verbindende Welle (11) dreiteilig ausgeführt ist, wobei sich der eine äußere Teil (33) im wesentlichen über die Länge der Ladenturbine (5), der andere äußere Teil (34) im wesentlichen über die Länge des Laders (2) erstreckt und die beiden äußeren Wellenteile (33, 34) über je eine Verzahnung (35 bzw. 35') finit dein hohlen mittleren Wellenteil (36) verbunden sind.
11. Gasturbinenanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der sich im wesentlichen über die Länge der Ladenturbine (5) erstreckende Wellenteil (33) vorzugsweise mittels eines Rollenlager, (39) in der ortsfesten Hülse (20) gelagert ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 834476: USA.-Patentschrift Nr. 2631430; Automobiltechnische Zeitschrift. Bd. 58, 1956, S.11, 12.