DE1049159B

DE1049159B - Gas turbine engine

Info

Publication number: DE1049159B
Application number: DESCH16051A
Authority: DE
Inventors: Horst Schneider
Original assignee: BMW Triebwerkbau GmbH
Current assignee: BMW Triebwerkbau GmbH
Priority date: 1954-08-10
Filing date: 1954-08-10
Publication date: 1959-01-22
Also published as: FR1206492A

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gasturbinentriebwerk, in der Hauptsache bestehend aus Verdichter, Brennkammer und Turbine. Es ist hierbei bekannt, zwischen Turbine und Verdichter ein Differentialgetriebe derart anzuordnen, daß der Verdichter über das Differentialgetriebe von der Turbine her angetrieben wird und an dem verbleibenden zweiten freien Abtrieb des Differentialgetriebes die Differenzleistung zwischen Verdichter und Turbine als Nutzleistung abgenommen wird.The invention relates to a gas turbine engine, mainly consisting of a compressor, Combustion chamber and turbine. It is known here to have a differential gear between the turbine and the compressor to be arranged in such a way that the compressor via the differential gear from the turbine is driven and on the remaining second free output of the differential gear, the differential power between the compressor and turbine is taken as useful power.

Ferner sind Gasturbinentriebwerke bekannt, deren Verdichter in zwei Verdichtereinheiten aufgeteilt sind, wovon die eine Verdichtereinheit mit der Turbine selbst starr verbunden ist, während die andere Verdichtereinheit mit der erstgenannten Verdichtereinheit über ein einfaches Zahnradgetriebe, z. B. einem Kegelradgetriebe, das gleichzeitig zur Übertragung der Nutzleistung dient, in Verbindung steht.Gas turbine engines are also known whose compressors are divided into two compressor units are, of which one compressor unit is rigidly connected to the turbine itself, while the other Compressor unit with the first-mentioned compressor unit via a simple gear transmission, e.g. B. a bevel gear, which also serves to transmit the useful power, is in connection.

Das Neue der Erfindung soll in der Verbesserung und in der Weiterentwicklung der vorbeschriebenen Gasturbinentriebwerke mit Differentialgetriebe bestehen und dadurch die Anwendungsmöglichkeit von derartigen Gasturbinentriebwerken für besondere Gebiete der Fahrzeugtechnik, z. B. für Straßenfahrzeuge, erweitert werden.The novelty of the invention is to be found in the improvement and further development of the above-described Gas turbine engines with differential gears exist and thus the application of such gas turbine engines for special areas of vehicle technology, e.g. B. for road vehicles, be expanded.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird nach der Erfindung zwischen dem über das Differentialgetriebe angetriebenen Verdichter oder Teil des Verdichters und der Turbine ein Freilauf angeordnet, der in an sich bekannter Weise ein Überholen der Verdichterwelle durch die Turbinenwelle verhindert.To solve the problem is according to the invention between the over the differential gear driven compressor or part of the compressor and the turbine arranged a freewheel, which in on is known to prevent overtaking of the compressor shaft by the turbine shaft.

Zwar sind schon Gasturbinentriebwerke bekannt, bei denen zwischen einer eigenen Nutzleistungsturbine und der Verdichterturbine ein Freilauf angeordnet ist, der die beiden Wellen fest miteinander verbindet, wenn die Drehzahl der Nutzleistungsturbinenwelle die Drehzahl der Verdichterturbinenwell-e übersteigt. Hier soll jedoch das Ziel der Erfindung mit einem Gasturbinentriebwerk ohne getrennte Nutzleistungsturbine lediglich durch die Verwendung und die Anordnung des Freilaufes in bezug auf das vorgeschaltete Differentialgetriebe und die Anordnung und Ausführungsform des Verdichters erreicht werden. Die Erfindung ist daher in der gemeinsamen Anwendung von Differentialgetriebe und Freilauf zu sehen. Der Schutz der Einzelelemente ist nicht beabsichtigt. Gas turbine engines are already known in which a freewheel is arranged between a dedicated power turbine and the compressor turbine which firmly connects the two shafts when the speed of the power turbine shaft the speed of the compressor turbine shaft-e exceeds. Here, however, the aim of the invention with a gas turbine engine without separate Power turbine only through the use and the arrangement of the freewheel in relation to the upstream differential gear and the arrangement and embodiment of the compressor achieved will. The invention is therefore in the common use of differential gear and freewheel too see. The protection of the individual elements is not intended.

Zur Lösung der Aufgabe wird weiter nach der Erfindung bei einem Gasturbinentriebwerk mit einem in an sich bekannter Weise in zwei Einheiten aufgeteilten Verdichter die eine Verdichtereinheit mit der Turbinenwelle, die das Differentialgetriebe antreibt, fest verbunden, dagegen die andere Verdichtereinheit mit dem einen Abtrieb des Differentialgetrie-To solve the problem is further according to the invention in a gas turbine engine with a in a manner known per se, the compressor is divided into two units and has one compressor unit firmly connected to the turbine shaft that drives the differential gear, while the other compressor unit with one output of the differential gear

Anmelder:Applicant:

BMW Triebwerkbau Gesellschaft m.b.H., München 68, Dachauer Str, 665BMW Triebwerkbau Gesellschaft m.b.H., Munich 68, Dachauer Str, 665

Horst Schneider, München,
ist als Erfinder genannt wordenHorst Schneider, Munich,
has been named as the inventor

bes gekuppelt und der vorgesehene Freilauf zwischen der Turbinenwelle und der Verdichtereinheit mit Differentialantrieb angeordnet, der ein Überholen der Welle der Verdichtereinheit mit Differentialantrieb durch die Turbinenwelle verhindert.bes coupled and the provided freewheel between the turbine shaft and the compressor unit with Differential drive arranged, which overtakes the shaft of the compressor unit with differential drive prevented by the turbine shaft.

Ferner ist im Rahmen der Erfindung eine Reibungskupplung oder eine Bremse vorgesehen, die auf den zum Verdichter bzw. zum losen Teil des Verdichters führenden Strang des Differentialgetriebes im Sinne einer Unterbrechung einwirken kann, so daß hiermit über die Wirksamkeit des Freilaufes der freie Abtrieb stillgelegt werden kann. Dabei kann die vorgenannte Reibungskupplung oder Bremse zwangläufig bzw. vom drehzahlabhängigen Öl- oder Kraftstoffdruck betätigt werden.Furthermore, a friction clutch or a brake is provided in the context of the invention, which on the strand of the differential gear leading to the compressor or to the loose part of the compressor Meaning of an interruption can act, so that hereby about the effectiveness of the freewheel free downforce can be shut down. The aforementioned friction clutch or brake can inevitably be used or by the speed-dependent oil or fuel pressure.

Durch den vorgeschlagenen Gedanken wird erreicht, daß von einer bestimmten Drehzahl des freien Abtriebs aufwärts im eigentlichen Arbeitsgebiet des Triebwerkes — wobei dann Turbine und Verdichter in direkter Koppelung mit gleicher Drehzahl umlaufen — nicht mehr die gesamte, sondern nur noch ein Teil der Turbinenleistung durch das Getriebe übertragen wird und damit die Getriebeverluste im Dauerbetrieb kleiner sind, weil das Differentialgetriebe in diesem Fall als reines Übersetzungsgetriebe arbeitet. Es sind also durch die Erfindung sowohl die Vorteile eines in einem Gasturbinentriebwerk verwendeten Differentialgetriebes, insbesondere beim Start, gegeben, als auch diejenigen eines normalen Untersetzungsgetriebes im Dauerbetrieb gewährt. Ferner werden durch die erfindungsgemäße Anordnung des Freilaufes bei Gasturbinentriebwerken mit Differentialgetriebe zwischen der Turbine und Verdichter neben den Eigenschaften, die das Differentialgetriebe als solches mit sich bringt, gleich-By the proposed idea it is achieved that a certain speed of the free Output upwards in the actual working area of the engine - with the turbine and compressor then Rotate in direct coupling at the same speed - no longer the entire, but only part of the turbine power is transmitted through the gearbox and thus the gearbox losses in the Continuous operation are smaller, because the differential gear in this case as a pure transmission gear is working. Thus, the invention provides both the advantages of a gas turbine engine used differential gear, especially at start, as well as those of a normal Reduction gear granted in continuous operation. Furthermore, by the invention Arrangement of the freewheel in gas turbine engines with differential gear between the turbine and compressor in addition to the properties that the differential gear itself brings with it,

809 730/136809 730/136

zeitig trotz nur einer Turbine die Vorteile erreicht, die auch die Gasturbinentriebwerke mit einer eigenen Nutzleistungsturbine neben einer Verdiohterturbine aufweisen, d. h., der Kreisprozeß kann nach der Erfindung wie bei einer Nutzleistungsturbine nicht zusammenbrechen, weil der Turbinenabtrieb den Verdichterantrieb nicht überholen kann. Zudem hat die Turbine des Gasturbinentriebwerkes nach der Erfindung die Eigenschaften einer Nutzleißtungsturbme, d. h., die Drehmomentcharakteristik des freien Abtriebes entspricht der einer Losturbine, jedoch mit dem Unterschied, daß die erfindungsgemäße Turbine auch bei kleinen Abtriebsdrehzahlen im Bereich guter Schnelläufigkek arbeitet.in spite of only having one turbine achieved the advantages that gas turbine engines with their own would also have Have power turbine next to a Verdiohterturbine, d. That is, the cycle process can according to the invention As with a power turbine, it does not collapse because the turbine output drives the compressor cannot overtake. In addition, the turbine of the gas turbine engine according to the invention the properties of a utility storm, d. i.e. the torque characteristics of the free output corresponds to that of a loose turbine, but with the difference that the turbine according to the invention also works with low output speeds in the area of good high-speed operation.

Außerdem wird durch die Anordnung einer Reibungskupplung an dem zum freien Verdichter führenden Strang des Differentialgetriebes der Vorteil erzielt, daß die am freien Abtrieb hängende Last vom Antriebswerk getrennt und mit einem Minimum an Wärmebelastung für die Kupplung wieder zugeschaltet werden kann.In addition, the arrangement of a friction clutch on the one leading to the free compressor Strand of the differential gear achieved the advantage that the load hanging on the free output of the Drive mechanism separated and switched on again with a minimum of heat load for the clutch can be.

Der Erfindungsgegenstand eignet sich vor allem als Kraftfahrzeugantriebswerk oder für Hubschrauber. Besonders für Straßenfahrzeuge, bei denen sehr oft eine starke Ent- und Belastung auftritt, ist eine vorteilhafte Anwendung des Vorschlages gegeben.The subject matter of the invention is particularly suitable as a motor vehicle drive mechanism or for helicopters. It is particularly advantageous for road vehicles, which are very often exposed to strong unloading and loading Application of the proposal given.

In der Zeichnung ist an Hand eines Ausführungsbeispiels die Erfindung dargestellt, und zwar zeigt die Zeichnung das Gasturbinenantriebswerk in schematischer Darstellung.In the drawing, the invention is shown on the basis of an exemplary embodiment, namely shows the drawing shows the gas turbine engine in a schematic representation.

Darin bedeutet T die Turbine, V den Verdichter, D das Differentialgetriebe, F den Freilauf, N den freien Abtrieb und K die Reibungskupplung oder Bremse. T stands for the turbine, V for the compressor, D for the differential gear, F for the freewheel, N for the free output and K for the friction clutch or brake.

Wie die einzelnen Elemente miteinander wirken, ist durch das Schema, die eingezeichneten Pfeile und die eingangs gegebene allgemeine Erläuterung hinreichend offenbart. Dabei kann der Verdichter bzw. die ungebundene Verdichtereinheit V die Turbine T überholen vermittels des Freilaufes F, jedoch die Turbine T die ungebundene Verdichtereinheit nicht, so daß, wenn die Turbine T die Drehzahl der ungebundenen Verdichtereinheit V erreicht hat, die letztere antreibt.How the individual elements interact with one another is sufficiently revealed by the diagram, the arrows drawn and the general explanation given at the beginning. The compressor or the unbound compressor unit V can overtake the turbine T by means of the freewheel F, but the turbine T cannot overtake the unbound compressor unit, so that when the turbine T has reached the speed of the unbound compressor unit V , the latter drives the latter.

Das Differentialgetriebe D arbeitet in an sich bekannter Weise. Es hat einen Antrieb (von der Turbinenseite her) und zwei freie Abtriebe, von denen der eine freie Abtrieb der Nutzleistungsantrieb und der zweite Abtrieb der Antrieb für die ungebundene Verdichtereinheit ist.The differential gear D works in a manner known per se. It has a drive (from the turbine side) and two free outputs, of which one free output is the useful power drive and the second output is the drive for the unbound compressor unit.

Wie schon erwähnt, entspricht die Drehmomentcharakteristik des freien Abtriebes der einer Losturbine, jedoch mit dem Unterschied, daß die Turbine auch bei kleinen Abtriebsdrehzahlen im Bereich guter Schnelläufigkeit (u/c) arbeiten kann.As already mentioned, the torque characteristic of the free output corresponds to that of a loose turbine, but with the difference that the turbine can work in the range of good speed (u / c) even at low output speeds.

Claims

Patent claims:

1. Gas turbine engine, mainly consisting of compressor, combustion chamber and turbine, in which a differential gear is arranged between the turbine and the compressor in such a way that the compressor is driven via the differential gear from the turbine and on the remaining one free output of the differential gear the differential power between the compressor and Turbine can be removed as useful power, characterized in that between the via the differential gear driven compressor or part of the compressor and the turbine, a freewheel is arranged, which is known per se Way prevents the turbine shaft from overtaking the compressor shaft.

2. Gas turbine engine according to claim 1, characterized in that the compressor is divided in a manner known per se into two compressor units, of which one compressor unit is firmly connected to the turbine shaft driving the differential gear (D) , while the other compressor unit is connected to the output of the Differential gear coupled and the freewheel (F) is arranged between the turbine shaft and the compressor unit with differential drive.

3. Gas turbine engine according to claim 1 and 2, characterized in that a friction clutch (K) is provided which can act on the strand of the differential gear leading to the compressor or to the loose part of the compressor in the sense of an interruption.

4. Gas turbine engine according to claim 1 to 3, characterized in that the friction clutch is inevitably actuated by the speed-dependent oil or fuel pressure.

Considered publications:
German Patent No. 840,938;
Swiss Patent No. 270 945;
French Patent Nos. 962 573, 923 513; British Patent No. 610,939;
U.S. Patent No. 2,613,749.

1 sheet of drawings