DE1259140B

DE1259140B - Andrehvorrichtung fuer Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1259140B
Application number: DEP34178A
Authority: DE
Inventors: Thomas Alfred Oldfield; Kenneth Gordon Wallace
Original assignee: Plessey UK Ltd
Current assignee: Plessey UK Ltd
Priority date: 1963-05-03
Filing date: 1964-05-02
Publication date: 1968-01-18
Also published as: GB1072485A; US3290963A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

FO2n

Deutsche KL: 46 c5 - 7

Nummer: 1259 140

Aktenzeichen: P 34178 Iä/46 c5

Anmeldetag: 2. Mai 1964

Auslegetag: 18. Januar 1968

Die Erfindung betrifft eine Andrehvorrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere Flugtriebwerke, mit einem zusätzlichen Antrieb für Hilfsmaschinen, bei der ein Andrehmotor, z. B. eine Andrehgasturbine, einerseits über ein Untersetzungsgetriebe und eine mit einer abschaltbaren Kupplung ausgerüstete Andrehwelle mit der anzudrehenden Brennkraftmaschine und andererseits über eine Hilfsantriebswelle mit den Hilfsmaschinen verbunden ist.

Es ist eine Andrehvorrichtung bekannt, bei der eine Andrehturbine vorgesehen ist, welche die Brennkraftmaschine über ein Vorgelege und eine Freilaufkupplung antreibt, wobei gleichzeitig über einen direkten Antrieb ohne Vorgelege und ohne Freilaufkupplung eine Hilfsmaschine angetrieben wird. Bei dieser bekannten Vorrichtung muß der Andrehmotoi in nachteiliger Weise während des Normalbetriebes der Brennkraftmaschine kontinuierlich laufen.

Es ist ferner eine Andrehvorrichtung bekannt, bei der die Andrehturbine derart ausgelegt sein muß, daß sie dauernd unter Last betrieben werden kann. Dadurch wird diese Andrehturbine schwerer und teurer als eine Turbine, die lediglich während der kurzen Andrehperioden unter Last läuft, was insbesondere für eine Verwendung bei Flugzeugen sehr nachteilig ist. Zusätzlich wird bei dieser bekannten Vorrichtung die Leistung für den Antrieb der Hilfsmaschinen von der kleinen und verhältnismäßig unwirtschaftlich arbeitenden Andrehturbine erzeugt.

Es ist ferner eine Einrichtung bekannt, die derart ausgebildet ist, daß während des Normalfiuges die Turbine, welche die Hilfsmaschinen antreibt, von der Abluft des Kompressors der Hauptbrennkraftmaschine angetrieben wird. Dies ist energiewirtschaftlich gesehen für die Erzeugung der Antriebsenergie für die Hilfsmaschinen sehr nachteilig, weil die Antriebsleistung für die Hilfsmaschinen durch drei aufeinanderfolgende Umwandlungen erzeugt wird. Es wird nämlich zuerst die Hauptbrennkraftmaschine angetrieben, und dann wird Luft durch den Turbokompressor der Hauptbrennkraftmaschine komprimiert, um Druckluft für den Antrieb der Hilfsturbine herzustellen, und dann wird eine hydraulische Energie in mechanische Energie mit Hilfe der Hilfsturbine umgewandelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kombinierte Andrehvorrichtung für die Brennkraftmaschine und Antriebseinrichtung für die Hilfsmaschinen zu schaffen, die zusätzlich zur üblichen Funktion des Andrehens der Brennkraftmaschine sicherstellt, daß die Hilfsmaschinen während des normalen Betriebes der Brennkraftmaschine von der Andrehvorrichtung für Brennkraftmaschinen

Anmelder:

Plessey-Uk-Limited, Ilford, Essex

(Großbritannien)

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Prinz, Dr. G. Hauser
und Dipl.-Ing. G. Leiser, Patentanwälte,
8000 München 60, Ernsbergerstr. 19

Als Erfinder benannt:

Thomas Alfred Oldfield,

Kenneth Gordon Wallace,

Warsash, Hampshire (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 3. Mai 1963 (17 545)

Brennkraftmaschine angetrieben werden können, wodurch ein maximaler Wirkungsgrad hinsichtlich des Brennstoffverbrauches erzielt wird, wobei trotzdem beim sogenannten Bodenlauf die Hilfsmaschinen mit ihrer normalen Drehzahl betrieben werden können, wenn die Brennkraftmaschinen noch nicht angelassen sind, ohne daß es dabei erforderlich ist, daß der Andrehmotor mit einer Drehzahl läuft, die wesentlich höher ist als die, mit der der Andrehmotor am Ende des Andrehens läuft. Hierbei sei bemerkt, daß diese Drehzahl des Andrehmotors wesentlich kleinei ist als die sogenannte Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem dadurch gelöst, daß die Hilfsantriebswelle mit wesentlich höherer Drehzahl umläuft als die Andrehwelle und daß zusätzlich zur Andrehwelle und zur Hilf santriebswelle eine Verbindungswelle zwischen der anzudrehenden Brennkraftmaschine und den Hilfsmaschinen vorgesehen ist und daß die Hilfsmaschinen über je eine Freilaufkupplung mit der Hilfsantriebswelle und mit der Verbindungswelle derart gekuppelt sind, daß der Antrieb jeweils von der mit höherer Drehzahl laufenden Welle erfolgt.

Hierdurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, den gewünschten Betrieb zu erzielen, ohne daß eine andere manuelle Betätigung erforderlich ist als die, die Kupplung der Brennkraftmaschine zu lösen. Es wird auf alle Fälle automatisch sichergestellt, daß die

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Hilfsmaschinen in der oberen Stufe des Andrehens und nach dem Andrehen der Brennkraftmaschine mit der richtigen Drehzahl arbeiten, und ferner wird sichergestellt, daß die Antriebsdrehzahl der Hilfsmaschinen die richtige ist, wenn die Drehzahl dei 5 Brennkraftmaschine von der Abschaltdrehzahl aui die Leerlauf drehzahl beschleunigt wird. Es wird ferner sichergestellt, daß der Antrieb der Hilfsmaschinen automatisch von der Brennkraftmaschine durchgeführt wird, wenn die Brennkraftmaschine die hierfür erforderliche Drehzahl erreicht hat.

In vorteilhafter Weise kann der aus einer Gasturbine bestehende Andrehmotor mit einem erst oberhalb der Andrehmotorabschaltdrehzahl ansprechenden Drehzahlregler ausgerüstet sein.

Die Andrehvorrichtung kann auch mit Vorteil bei einer Anlage verwendet werden, bei welcher die Andrehgasturbine die Brennkraftmaschine über ein Dreielementen-Differentialgetriebe antreibt, dessen drittes Element mit dem die Verbrennungsluft für die Andrehturbine liefernden Turbokompressor verbunden ist, wobei dann die Hilfsantriebswelle von dem die Brennkraftmaschine antreibenden Element des Differentialgetriebes angetrieben ist. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, daß eine Freilaufturbine mit der kombinierten Andreh- und Antriebseinrichtung im die Hilfsmaschinen verwendet werden kann, wobei hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit und der Größe der benötigten Turbine optimale Bedingungen erzielt werden.

In der Zeichnung ist die Erfindung, schematisch dargestellt.

Der Andrehmotor ist eine Andrehturbine 1. Diese Andrehturbine 1 weist eine Welle 4 auf, welche eine Andrehwelle 2 und eine Hilfsantriebswelle 3 über ein Untersetzungsgetriebe 5 und ein Übersetzungsgetriebe 6 antreibt, so daß die zweite Hilf santriebswelleS beispielsweise mit der doppelten Drehzahl dreht, mit der die Andrehwelle 2 angetrieben wird. Die Andrehwelle 2 ist über eine abschaltbare Kupplung 7 mit der anzudrehenden Brennkraftmaschine 8 verbunden. Die Hilfsantriebswelle 3, die mit einei höheren Drehzahl angetrieben wird als die Andrehwelle 2, ist über eine Freilaufkupplung 10 mit den Hilfsmaschinen 9 der Brennkraftmaschine 8 verbunden. Eine zweite Freilaufkupplung 11 ist zwischen die Brennkraftmaschinen 8 und die Hilfsmaschinen 9 eingeschaltet, und diese Freilaufkupplung 11 ist derart ausgebildet und angeordnet, daß die Brennkraftmaschine 8 die Hilfsmaschinen 9 antreiben kann, wenn die Drehzahl der Welle der Brennkraftmaschine größer ist als die der Hilfsantriebswelle 3. In diesem Fall stellt der Antrieb der Hilfsmaschinen durch die Brennkraftmaschine dadurch, daß dieser den Antrieb von der Hilfsantriebswelle 3 überholt, die Freilaufkupplung 10 ab, während umgekehrt, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine während des Andrehens der Brennkraftmaschine niedrig ist, die Freilaufkupplung 10 einschaltet, um die Hilfsmaschinen 9 mit der Drehzahl der Hilfsantriebswelle 3 anzutreiben. So lange, wie die Drehzahl der Hilfsantriebswelle 3 größer ist als die Drehzahl, die von der Brennkraftmaschine abgegeben wird, bleibt die Freilaufkupplung 11 zwischen der Brennkraftmaschine 8 und den Hilfs- ' maschinen 9 ausgerückt. Während des Betriebes am Boden ist die Kupplung 7 zwischen der Andrehwelle 2 und der Brennkraftmaschine ausgerückt, so daß die Hilfsmaschinen von der Andrehturbine 1 über die Hilfsantriebswelle 3 angetrieben werden. Auf diese Weise können die Hilfsmaschinen mit im wesentlichen der gleichen Drehzahl angetrieben werden, mit der diese Hilfsmaschinen von der Brennkraftmaschine unter Reiseflugbedingungen angetrieben würden, ohne daß es erforderlich ist, die Drehzahl der Andrehturbine 1 sehr weit über die Drehzahl zu erhöhen, die diese Turbine am Ende des normalen Andrehvorgangs erreicht.

Der Erfindungsgegenstand kann mit einer Anlage kombiniert werden, bei der der Andrehmotor eine anzudrehende Brennkraftmaschine über ein Dreielementen-Differentialgetriebe antreibt, wobei das dritte Element dieses Differentialgetriebes mit einem Turbokompressor verbunden ist, der die Verbrennungsluft für die Andrehturbine liefert. In diesem Fall wird der Antrieb der Hilfsantriebswelle vom gleichen Element des Differentialgetriebes abgeleitet, welches normalerweise mit der Brennkraftmaschine verbunden ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Andrehvorrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere Flugtriebwerke, mit einem zusätzlichen Antrieb für Hilfsmaschinen, bei der ein Andrehmotor, z. B. eine Andrehgasturbine, einerseits über ein Untersetzungsgetriebe und eine mit einer abschaltbaren Kupplung ausgerüstete Andrehwelle mit der anzudrehenden Brennkraftmaschine und andererseits über eine Hilfsantriebswelle mit den Hilfsmaschinen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsantriebswelle (3) mit wesentlich höherer Drehzahl umläuft als die Andrehwelle (2), daß zusätzlich zur Andrehwelle (2) und zur Hilfsantriebswelle (3) eine Verbindungswelle (13) zwischen der anzudrehenden Brennkraftmaschine (8) und den Hilfsmaschinen (9) vorgesehen ist und die Hilfsmaschinen (9) über je eine Freilaufkupplung (10,11) mit der Hilfsantriebswelle (3) und mit der Verbindungswelle (13) derart gekuppelt sind, daß ihr Antrieb jeweils von der mit der höheren Drehzahl laufenden Welle (3 bzw. 13) erfolgt.

2. Andrehvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus einer Gasturbine bestehende Andrehmotor (1) mit einem erst oberhalb der Andrehmotorabschaltdrehzahl ansprechenden Drehzahlregler (12) ausgerüstet ist.

3. Andrehvorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher die Andrehgasturbine die Brennkraftmaschine über ein Dreielementen-Differentialgetriebe antreibt, dessen drittes Element mit dem die Verbrennungsluft für die Andrehturbine liefernden Turbokompressor verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsantriebswelle von dem die Brennkraftmaschine (8) antreibenden Element des Differentialgetriebes angetrieben ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 714 531;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1041740;
schweizerische Patentschrift Nr. 322 023.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen