DE1259646B

DE1259646B - Gas turbine plant

Info

Publication number: DE1259646B
Application number: DE1962K0046096
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Sven-Olof Kronogaard
Original assignee: Volvo AB
Current assignee: Volvo AB
Priority date: 1962-03-06
Filing date: 1962-03-06
Publication date: 1968-01-25

Description

Gasturbinenanlage Die Erfindung betrifft eine Gasturbinenanlage mit einem Kompressor, einer Brennkammer und mindestens einer Turbine.Gas turbine plant The invention relates to a gas turbine plant a compressor, a combustion chamber and at least one turbine.

Solche Gasturbinanlagen finden auf verschiedenen Gebieten Verwendung, und zwar sowohl in Form fahrbarer als auch feststehender Anlagen. Auf allen diesen Gebieten besteht ein Bedarf an Anlagen für unterschiedliche Leistungen und von unterschiedlicher Ausbildung, so daß der Hersteller mit einer großen Zahl von Konstruktionen aufwarten mußte, um alle Anforderungen erfüllen zu können.Such gas turbine systems are used in various fields, both in the form of mobile and fixed systems. On all of these There is a need for systems for different services and from different areas Training so that the manufacturer can come up with a large number of designs had to be able to meet all requirements.

Die Erfindung bezweckt in erster Linie eine Rationalisierung der Herstellung solcher Gasturbinenanlagen, indem sie die Möglichkeit schafft, verschiedenartige Einheiten der Anlagen wahlweise miteinander kombinieren zu können.The invention is primarily aimed at rationalizing production such gas turbine systems by creating the possibility of various To be able to combine units of the systems with one another as required.

Es ist zwar bereits bekannt, verschiedene Einheiten einer Gasturbinenanlage, bestehend aus Kompressor, Kompressorantriebsturbine, Nutzleistungsturbine und Wärmetauscher, in einem gemeinsamen Gehäuse zusammenzufassen, doch wird die bekannte Konstruktion noch nicht in jeder Weise der oben bezeichneten Aufgabe gerecht. Die einzelnen Einheiten sind nämlich nicht für sich komplett und betriebsfertig, so daß sie bereits vor dem Zusammenbau, wie dies erwünscht ist, erprobt werden könnten. Das gemeinsame Gehäuse der bekannten Anlage stellt im wesentlichen nur einen Mantel für die eingeschlossenen Einheiten dar, um die anfallende Wärme bestmöglichst ausnutzen zu können.Although it is already known to use different units of a gas turbine plant, consisting of compressor, compressor drive turbine, power turbine and heat exchanger, summarized in a common housing, but the known construction does not yet do justice to the above-mentioned task in every way. The individual units namely are not complete and ready for use by themselves, so they already exist the assembly, as desired, could be tried out. The common Housing of the known system provides essentially only a jacket for the enclosed Units represent in order to be able to use the accumulating heat as best as possible.

Erfindungsgemäß ist indessen vorgesehen, daß der Kompressor und die Turbine bzw. Turbinen in Form kompletter, betriebsfertiger Einheiten in ein als rotationssymmetrische Hülle ausgebildetes Traggehäuse eingeschoben sind, daß das Traggehäuse an seinem Umfang mit im wesentlichen radial gerichteten Kanälen zum Anschluß außerhalb des Traggehäuses untergebrachter Elemente, wie Wärmetauscher und Brennkammer, versehen ist und daß die Innenfläche des Traggehäuses zylindrische Führungsflächen für die eingeschobenen Einheiten aufweist.According to the invention, however, it is provided that the compressor and the Turbine or turbines in the form of complete, ready-to-use units in a rotationally symmetrical shell designed support housing are inserted that the Support housing on its circumference with substantially radially directed channels for Connection of elements housed outside the support housing, such as heat exchangers and combustion chamber, and that the inner surface of the support housing is cylindrical Has guide surfaces for the inserted units.

Mit einem solchen Traggehäuse als Grundelement lassen sich sehr viele Arten von Gasturbinenanlagen zusammenstellen. Der Kompressor und die Turbine bzw. Turbinen können in Form vollständiger, für sich erprobter, ausgewuchteter und eingestellter Einheiten in das Gehäuse eingesetzt werden, wobei die zylindrischen Führungsflächen des Gehäuses für die gegenseitige Zentrierung der Einheiten sorgen. Damit wird die Erkennung eventueller Schäden oder Fehler außerordentlich erleichtert und eine Demontage der gesamten Anlage überflüssig. Zweckmäßigerweise ist das erfindungsgemäße Traggehäuse von einem Mantel, vorzugsweise aus Blech, umgeben, der weitere, außerhalb des Traggehäuses liegende Einheiten der Anlage, wie insbesondere Brennkammer und Wärmetauscher, aufzunehmen vermag.With such a support housing as a basic element, very many Assemble types of gas turbine plants. The compressor and the turbine resp. Turbines can be in the form of complete, tried and tested, balanced and adjusted Units are inserted into the housing, the cylindrical guide surfaces of the housing ensure the mutual centering of the units. This will make the Detection of possible damage or errors is greatly facilitated and dismantling of the entire system superfluous. The support housing according to the invention is expedient surrounded by a jacket, preferably made of sheet metal, the other outside of the support housing to accommodate horizontal units of the system, such as in particular the combustion chamber and heat exchanger able.

Wie bei der eingangs genannten bekannten Gasturbinenanlage strömt die Kompressorluft unmittelbar in den Mantel ein, wo sie den von den heißen Abgasen der Nutzleistungsturbine aufgeheizten Wärmeaustauscher wie zweckmäßigerweise auch die Brennkammer umspült, bevor sie unmittelbar aus dem Gehäuse in diese letztere eintritt.As in the case of the known gas turbine system mentioned at the beginning, there is a flow the compressor air directly into the jacket, where it is released from the hot exhaust gases The heat exchanger heated up by the power turbine as also expediently the combustion chamber washes around before it immediately leaves the housing in this latter entry.

Auch ein solcher Mantel läßt sich in unveränderter Form für eine Vielzahl verschiedenartig zusammengestellter erfindungsgemäßer Gasturbinenanlagen verwenden.Such a coat can also be used in unchanged form for a large number of use differently assembled gas turbine systems according to the invention.

Erforderlichenfalls können Untersetzungsgetriebe, Umkehrgetriebe, Vorwärtsgetriebe, Rückwärtsgetriebe usw. unmittelbar an dem Traggehäuse angebracht und in gewünschter Weise miteinander kombiniert werden. Weitere Einzelheiten bezüglich der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele hervor. Es zeigen F i g. 1 bis 3 schematisch drei verschiedene Beispiele von Gasturbinenanlagen mit bzw. ohne Wärmetauscher (gestrichelt), F i g. 4 a bis 4 c aneinanderschließende Teile eines Längsschnitts durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Gasturbinenanlage, F i g. 5 und 6 zwei verschiedene Querschnitte der Anlage gemäß F i g. 4 in der Mittelebene der Brennkammer bzw. im Anschluß an die Nutzleistungsturbine. In F i g. 1 bis 3 bezeichnet DT die Nutzleistungsturbine, KT die Kompressorturbine, K den Kompressor, BK die Brennkammer, RV das Untersetzungsgetriebe, F+B das Vorwärts- und Rückwärtsgetriebe, VV den Wärmeaustauscher und HJ Hilfsapparate. Die Anlage nach F i g. 1 enthält somit eine Kompressorturbine und eine davon getrennte Nutzleistungsturbine. Die Anlage nach F i g. 2 enthält eine kombinierte Kompressor- und Nutzleistungsturbine, die mit einem Untersetzungsgetriebe für eine Zapfwelle versehen ist. F i g. 3 zeigt eine Anlage mit einer kombinierten Kompressor- und Nutzleistungsturbine, an die ein Strömungswandler TC gekuppelt ist, der seinerseits an ein Untersetzungsgetriebe angeschlossen ist. Diese drei Abbildungen zeigen schematisch den Aufbau einer Turbinenanlage nach der Erfindung. Die Anlagen können auch ohne Wärmeaustauscher ausgeführt werden, in welchem Falle sie die gestrichelt angedeutete Form erhalten.If necessary, reduction gears, reverse gears, forward gears, reverse gears, etc. can be attached directly to the support housing and combined with one another in the desired manner. Further details with regard to the invention emerge from the following description of the exemplary embodiments shown in the figures. It shows F i g. 1 to 3 schematically three different examples of gas turbine systems with or without heat exchangers (dashed lines), FIG. 4 a to 4 c adjoining parts of a longitudinal section through a further exemplary embodiment of the gas turbine plant according to the invention, FIG. 5 and 6 show two different cross sections of the system according to FIG. 4 in the central plane of the combustion chamber or in connection with the power turbine. In Fig. 1 to 3, DT denotes the power turbine, KT the compressor turbine, K the compressor, BK the combustion chamber, RV the reduction gear, F + B the forward and reverse gear, VV the heat exchanger and HJ auxiliary equipment. The system according to FIG. 1 thus contains a compressor turbine and a power turbine which is separate therefrom. The system according to FIG. 2 contains a combined compressor and power turbine which is provided with a reduction gear for a power take-off shaft. F i g. 3 shows a system with a combined compressor and power turbine to which a flow converter TC is coupled, which in turn is connected to a reduction gear. These three figures show schematically the structure of a turbine system according to the invention. The systems can also be designed without a heat exchanger, in which case they are given the shape indicated by dashed lines.

F i g. 4 bis 6 zeigen den konstruktiven Aufbau eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Anlage nach der Erfindung. Diese Anlage enthält als Hauptelement ein rotationssymmetrisches Traggehäuse 1, das im Ausführungsbeispiel ein geschweißtes Gebilde ist. An dem in F i g. 4 a gezeigten verhältnismäßig stark erweiterten linken Ende des Gehäuses ist ein Kompressoraggregat angeschraubt, das aus einem Zentrifugalkompressor 2 mit axialem Einlaß und radialem Auslaß sowie aus einer Kompressorturbine 3 mit radialem Einlaß und axialem Auslaß besteht. Die beiden Rotoren sind auf einer gemeinsamen Welle 4 angebracht, die sich links nach außen in der Abbildung erstreckt und mit einem Untersetzungsgetriebe 5 mit einer Zapfwelle 6 zum Antrieb von Hilfsapparaten, wie einer Brennstoffpumpe, elektrischen Generatoren usw. versehen ist (F i g. 4a).F i g. 4 to 6 show the structural design of a further exemplary embodiment a system according to the invention. This system contains a rotationally symmetrical one as the main element Support housing 1, which is a welded structure in the exemplary embodiment. At the in F i g. 4 a shown relatively greatly enlarged left end of the housing a compressor unit is screwed on, which consists of a centrifugal compressor 2 with axial inlet and radial outlet and from a compressor turbine 3 with radial There is inlet and axial outlet. The two rotors are on a common Shaft 4 attached, which extends outward to the left in the figure and with a reduction gear 5 with a PTO shaft 6 for driving auxiliary equipment, such as a fuel pump, electrical generators, etc. is provided (Fig. 4a).

Vom entgegengesetzten, rechten Ende des Gehäuses 1 (F i g. 4 b) erstreckt sich eine Turbineneinheit in das Gehäuse, die als gegenläufige Turbine ausgebildet ist. Der Rotor der mit 7 bezeichneten ersten Stufe der gegenläufigen Turbine sitzt auf einer Welle 8, deren inneres Ende in einem Rollenlager 9 gelagert ist, das von drei den Gaskanal durchquerenden Speichen 10 getragen wird. Die zweite,Stufe 11 der gegenläufigen Turbine sitzt auf einer die Welle 8 umschließenden Hohlwelle 12. Die äußeren Enden der Wellen 8 und 11 sind in Kugellagern 13 und 14 gelagert, die in einer Stirnwand des Gehäuses 1 angebracht sind.Extends from the opposite, right-hand end of the housing 1 (FIG. 4 b) a turbine unit in the housing, which is designed as a counter-rotating turbine is. The rotor of the first stage, designated 7, of the counter-rotating turbine is seated on a shaft 8, the inner end of which is mounted in a roller bearing 9, which is of three spokes 10 traversing the gas duct is carried. The second, stage 11 of the counter-rotating turbine is seated on a hollow shaft 12 surrounding the shaft 8. The outer ends of the shafts 8 and 11 are mounted in ball bearings 13 and 14, the are mounted in an end wall of the housing 1.

Die Kompressoraggregateinheit und die Nutzleistungsturbineneinheit sind außen mit Dichtringen 15, 16, 17 bzw. 18, 19 versehen, die an entsprechenden zylindrischen Führungsflächen der Innenwandung des Gehäuses 1 anliegen. Dadurch ergibt sich eine Zentrierung der Einheiten im Gehäuse 1 und eine Dichtung zwischen den verschiedenen Räumen der Anlage, und gleichzeitig haben die Einheiten eine gewisse axiale Beweglichkeit zum Ausgleich einer ungleichmäßigen Wärmeausdehnung. Der Spalt zwischen den Mänteln der beiden Einheiten ist zwischen den Dichtringen 17 und 18 durch ein ringförmiges Blech 20 überbrückt,- das eine Wand im Gaskanal bildet und so angeordnet ist, daß es eine relative Bewegung zwischen den einander zugekehrten Enden der Mäntel nicht hindert.The compressor aggregate unit and the power turbine unit are provided on the outside with sealing rings 15, 16, 17 or 18, 19, which are attached to the corresponding cylindrical guide surfaces of the inner wall of the housing 1 rest. Through this results in a centering of the units in the housing 1 and a seal between the different rooms of the plant, and at the same time the units have a certain axial mobility to compensate for uneven thermal expansion. The gap between the jackets of the two units is between the sealing rings 17 and 18 bridged by an annular plate 20, - which forms a wall in the gas duct and is arranged so that there is relative movement between the facing Does not prevent the ends of the coats.

Das Gehäuse 1 hat Öffnungen 21 für die vom Verdichter 2 kommende Luft und Einlaßöffnungen 22 für den Eintritt der Verbrennungsgase in die Kompressorturbine 3. Das Gehäuse hat ferner Auslaßöffnungen 23 für die in der gegenläufigen Turbine 7, 11 entspannten Treibgase.The housing 1 has openings 21 for the air coming from the compressor 2 and inlet openings 22 for the entry of the combustion gases into the compressor turbine 3. The housing also has outlet openings 23 for those in the counter-rotating turbine 7, 11 expanded propellants.

Das Gehäuse 1 ist von einem Blechmantel 24 umgeben, der oben einen Verbiniungsf(ansch 25 für einen Deckel 26 hat, in dem ein umlaufender Wärmeaustauscher 27 angebracht ist. Eine den Wärmeaustauscher tragende Welle 28 liegt in einer senkrecht zur Welle des Turbinenaggregats gehenden Ebene. Ein den Wärmeaustauscher 27 antreibender Druckmittelmotor 29 erhält Druckmittel von einer von der Zapfwelle 6 angetriebenen Pumpe.The housing 1 is surrounded by a sheet metal jacket 24, which at the top has a connecting flange 25 for a cover 26 in which a rotating heat exchanger 27 is attached. A shaft 28 carrying the heat exchanger lies in a plane perpendicular to the shaft of the turbine unit The pressure medium motor 29 driving the heat exchanger 27 receives pressure medium from a pump driven by the power take-off shaft 6.

In dem von ebenen, radialen Wänden begrenzten Auslaßdiffusor des Kompressors 2 sind Leitschaufeln 30 vorgesehen, die bewirken, daß die radial ausströmende Luft einen gewissen Drall beibehält. Die verdichtete Luft strömt nach außen in den Blechmantel 24 durch die Öffnungen 21 ein, die zwischen stromlinienförmigen Stegen od. dgl. gebildet sind. Der Mantel 24 ist somit immer mit Luft verhältnismäßig geringer Temperatur gefüllt, die infolge des Dralls beim Austritt durch die Öffnungen 21 sich stets in einer gewissen Bewegung befindet. Um die Luft auch zum rechten Ende des Mantels 24 zu leiten, sind im Mantel Leitbleche vorgesehen, die für den hin- und hergehenden Luftumlauf im Mantel sorgen. Die verdichtete Luft wird zur Oberseite der umlaufenden Wärmeaustauscherscheibe 27 geleitet und strömt durch diese in einem bestimmten Sektorabschnitt derselben senkrecht nach unten. Die im Wärmeaustauscher erwärmte Luft wird auf der Unterseite der Wärmeaustauscherscheibe aufgefangen und durch eine im Mantel befindliche Leitung 31 (F i g. 5) in eine rohrförmige Brennkammer geleitet, die einen zylindrischen, nach einem Ende sich verjüngenden Mantel 32 hat, der mit Lufteinlaßöffnungen 33 vers 'hen ist und einen Luftmantel um das FlamTnrohr e 34 bildet. Dadurch wird der Wärmeaustauscher vor direkter Strahlung von der Brennkammer her geschützt. Primärluft wird durch Öffnungen 35 im Flammrohr hinter dem Brenner 36 zugeführt. Vor dem Brenner 36 sind weitere Öffnungen 37 im Flammrohr für die Zufuhr von Sekundärluft vorgesehen. Die Öffnungen 37 sind in tangentialer Richtung gegenüber den entsprechenden Öffnungen im Mantel 32 versetzt, so daß eine direkte Strahlung von der Flamme durch die beiden Öffnungsgruppen verhindert wird. Schließlich ist zwischen dem Flammrohr und dem Mantel 32 am Ende des Flammrohrs ein ringförmiger Spalt 38 für die Zufuhr weiterer Luft vorgesehen.In the outlet diffuser of the compressor, which is delimited by flat, radial walls 2 guide vanes 30 are provided, which cause the radially outflowing air retains a certain twist. The compressed air flows outwards into the sheet metal jacket 24 through the openings 21, which od between streamlined webs. Like. are formed. The jacket 24 is therefore always at a relatively low temperature with air filled, which as a result of the swirl when exiting through the openings 21 is always is in a certain movement. To the air also to the right end of the mantle 24 to guide, baffles are provided in the jacket for the reciprocating Ensure air circulation in the jacket. The compressed air becomes the top of the circulating Heat exchanger disk 27 passed and flows through this in a certain sector section same vertically downwards. The air heated in the heat exchanger is transferred to the Underside of the heat exchanger disc and caught by one located in the jacket Line 31 (Fig. 5) passed into a tubular combustion chamber which has a cylindrical, has tapered jacket 32 after one end which is provided with air inlet openings 33 is provided and forms an air jacket around the flame tube 34. This will make the Heat exchanger protected from direct radiation from the combustion chamber. Primary air is fed through openings 35 in the flame tube behind the burner 36. In front of the burner 36 further openings 37 are provided in the flame tube for the supply of secondary air. The openings 37 are tangential to the corresponding openings offset in jacket 32 so that direct radiation from the flame passes through the two Opening groups is prevented. Finally, between the flame tube and the Jacket 32 at the end of the flame tube an annular gap 38 for the supply of further Air provided.

Die Brennkammer geht in eine um die Einlaßöffnungen 22 herum verlaufende Einlaßspirale 39 über, die aus verhältnismäßig dünnem Blech bestehen kann, da auf ihrer Außenseite im wesentlichen derselbe Druck herrscht wie auf der Innenseite. Die Einlaßöffnungen 22 werden in gleicher Weise wie die Luftauslaßöffnungen 21 zwischen stromlinienförmigen Stegen gebildet, die gegebenenfalls hohl sein und von Kühlluft durchströmt werden können. Diese Stege bilden den vorderen Teil von festen Leitschaufeln 40, die den anströmenden Gasen vor ihrem Eintritt in den Gaskanal der Kompressorturbine 3 einen Drall erteilen. Je nach der Ausbildung der Spirale 39 können die Leitschaufeln 40 verschiedene Formen und Neigungen haben.The combustion chamber goes into one around the inlet openings 22 Inlet spiral 39, which can consist of relatively thin sheet metal, as on the pressure on its outside is essentially the same as on the inside. The inlet openings 22 are in the same way as the air outlet openings 21 between Streamlined webs formed, which may be hollow and of cooling air can be flowed through. These webs form the front part of fixed guide vanes 40, the incoming gases before their entry into the gas duct of the compressor turbine 3 give a twist. Depending on the design of the spiral 39, the guide vanes Have 40 different shapes and inclinations.

Vor dem ersten Laufschaufelkranz 7 der gegenläufigen Turbine sind Leitschaufeln 41 angeordnet, von denen drei mit 41a bezeichnete ein anderes Aussehen haben als die übrigen und hinter den rohrförmigen Speichen 10 angeordnet sind, welche die Lager für das innere Wellenende der gegenläufigen Turbinen tragen. Nach dem Durchgang durch die Turbinenkränze 7 und 11 wird der Gasstrom radial nach außen zu den Gasauslaßöffnungen 23 hin abgelenkt, die durch stromlinienförmige Stege gebildet werden. Der Mantel der Nutzleistungsturbine wird durch drei rohrförmige Stege 42 zusammengehalten. Außerdem können weitere Stege 42 a geeigneter Ausbildung vorhanden sein.In front of the first rotor blade ring 7 of the counter-rotating turbine are Guide vanes 41 arranged, three of which are labeled 41a have a different appearance than the rest and behind the tubular spokes 10 are arranged, which are the bearings for the inner shaft end of the opposite Carry turbines. After passing through the turbine rings 7 and 11, the gas flow deflected radially outward to the gas outlet openings 23, which are through streamlined Bridges are formed. The jacket of the power turbine is tubular by three Web 42 held together. In addition, other webs 42 a of suitable training to be available.

Um die schädliche Erwärmung des inneren Lagers der Nutzleistungsturbine durch den durch den Gaskanal gehenden Gasstrom zu verhindern, kann zwischen den Lagerstegen und dem Lagergehäuse ein labyrinthähnliches, elastisches und isolierendes Element eingesetzt sein, das von Kühlluft durchströmt wird.About the harmful heating of the inner bearing of the power turbine to prevent by the gas flow going through the gas channel, between the Bearing bars and the bearing housing a labyrinth-like, elastic and insulating Be used element through which cooling air flows.

Außerhalb der Auslaßöffnungen 23 treten die entspannten Gase in eine Auslaßspirale 43 ein, die ebenso wie die Eintrittsspirale 39 der Kompressorturbine aus Blech besteht, das jedoch in diesem Fall wegen des äußeren überdrucks etwas dicker ist. Die Gase werden durch eine Leitung 44 von unten nach oben durch die Wärmeaustauscherscheibe 27 geleitet und strömen dann durch einen Auslaß 45 ab.Outside the outlet openings 23, the expanded gases enter an outlet spiral 43 which, like the inlet spiral 39 of the compressor turbine, is made of sheet metal, which in this case is somewhat thicker because of the external overpressure. The gases are passed through a line 44 from bottom to top through the heat exchanger disk 27 and then flow out through an outlet 45 .

Um eine gleichmäßige Verteilung des Gasstroms bzw. Luftstroms über die Fläche der Wärmeaustauscherscheibe zu erzielen, können auf der Einlaßseite derselben Leitbleche mit kiemenähnlichen Öffnungen vorgesehen sein, welche die Ströme verteilen.To ensure an even distribution of the gas flow or air flow over to achieve the surface of the heat exchanger disc can be on the inlet side of the same Baffles can be provided with gill-like openings which distribute the currents.

Aus der bisherigen Beschreibung ergibt sich, daß die Gasturbinenanlage keine äußeren Flächen hoher Temperatur hat. Die von heißen Gasen durchströmten Teile sind in dem mit Kompressorluft gefüllten Mantel 24 eingeschlossen, und die Oberseite des Wärmeaustauschers wird einerseits von Kompressorluft und andererseits von entspannten Treibgasen bestrichen, deren Temperatur wesentlich herabgesetzt ist. Die Wärme, die auf die Kompressorluft von den Spiralen 39 und 43 sowie von den Leitungen 31 und 44 übertragen wird, kann nicht als Verlustwärme betrachtet werden, sondern kommt der Anlage zugute. Die Austrittsspirale 43 kann sogar mit Kühlrippen od. dgl. besetzt sein, und bei geeigneter Ausbildung dieser Spirale kann unter gewissen Verhältnissen der Wärmeaustauscher 27 ganz entbehrt werden.From the description so far it can be seen that the gas turbine system does not have any high-temperature external surfaces. The parts through which hot gases flow are enclosed in the jacket 24 filled with compressor air, and the top of the heat exchanger is coated on the one hand with compressor air and on the other hand with expanded propellant gases, the temperature of which is significantly reduced. The heat that is transferred to the compressor air from the spirals 39 and 43 and from the lines 31 and 44 cannot be regarded as heat loss, but benefits the system. The outlet spiral 43 can even be fitted with cooling fins or the like, and with a suitable design of this spiral the heat exchanger 27 can be dispensed with entirely under certain circumstances.

Gemäß F i g. 4 b trägt die Welle 8 der ersten Turbinenstufe 7 ein Sonnenrad 50, das mit drei fest gelagerten Planetenrädern 51 im Eingriff steht. Die Welle 12 der zweiten Turbinenstufe 11 treibt über einen Freilauf 52 ein zweites Sonnenrad 53 an, das mit den größeren Rädern 54 dreier fest gelagerter Stufenplanetenräder im Eingriff steht. Die kleineren Räder 55 dieser Planetenräder stehen je im Eingriff mit einem der Planetenräder 51 und außerdem mit einem Außenrad 56, welches den Abtriebsteil des Getriebes bildet.According to FIG. 4 b enters the shaft 8 of the first turbine stage 7 Sun gear 50 which meshes with three fixedly mounted planet gears 51. The shaft 12 of the second turbine stage 11 drives a second one via a freewheel 52 Sun gear 53 on, which with the larger gears 54 three fixed stepped planetary gears is engaged. The smaller gears 55 of these planet gears are each in mesh with one of the planet gears 51 and also with an outer gear 56, which is the output part of the transmission forms.

Das Außenrad 56 steht in direkter Verbindung mit dem Sonnenrad 57 eines weiteren Planetengetriebes. Dieses Sonnenrad steht im Eingriff mit Planetenrädern 58, die in einem umlaufenden Planetensteg 59 gelagert sind, welcher auf der als Mehrkeilwelle ausgebildeten Abtriebswelle 60 der Gasturbinenanlage befestigt ist. Die Planetenräder 58 stehen im Eingriff mit einem Außenrad 61, das ein Bremselement 62 trägt, welches mit Hilfe eines Servomotorkolbens 64 an einem festen Bremsring 63 abgebremst werden kann. Bei angezogener Bremse 62 bis 64 dreht sich die Abtriebswelle 60 in derselben Richtung wie das Sonnenrad 57, aber mit niedrigerer Drehzahl.The outer gear 56 is in direct connection with the sun gear 57 another planetary gear. This sun gear meshes with planet gears 58, which are mounted in a circumferential planetary web 59, which on the as Multi-splined shaft formed output shaft 60 of the gas turbine system is attached. The planet gears 58 mesh with an external gear 61, which is a braking element 62 carries, which with the help of a servomotor piston 64 on a fixed brake ring 63 can be braked. When the brakes 62 to 64 are applied, the output shaft rotates 60 in the same direction as the sun gear 57, but at a lower speed.

Das Außenrad 61 ist mit dem Sonnenrad 65 eines weiteren Planetengetriebes verbunden, dessen Planetenräder mit 66 bezeichnet sind und dessen Steg 67 mit der Mehrkeilabtriebswelle 60 verbunden ist. Das Außenrad 68 dieses Getriebes kann mit einer ähnlichen Vorrichtung wie das Außenrad 61 festgebremst werden, wobei die Einzelheiten der Bremsvorrichtung mit 62a, 63a und 64a bezeichnet sind.The outer gear 61 is connected to the sun gear 65 of another planetary gear connected, the planet gears are denoted by 66 and the web 67 with the Multi-spline output shaft 60 is connected. The outer gear 68 of this transmission can with a similar device as the outer wheel 61 are braked, the details of the braking device are designated by 62a, 63a and 64a.

Wenn das Bremselement 62 frei und das Bremselement 62a fest ist, so läuft die Abtriebswelle 60 entgegengesetzt zum Sonnenrad 57 und mit niedrigerer Drehzahl. Infolge der geänderten Drehrichtung sind die auf das Außenrad 68 wirkenden Reaktionskräfte bedeutend größer als die Kräfte, die beim Vorwärtsbetrieb auf das Außenrad 61 wirken, weshalb die Bremse 62 a bis 64 a eine größere Leistung haben soll als die Bremse 62 bis 64. Da die mechanische Ausbildung der Bremsvorrichtungen gleich ist, kann der Servomotorkolben 64a mit Flüssigkeit höheren Druckes beaufschlagt werden, beispielsweise mit doppelt so großem Druck. Um ein Durchgehen der Nutzleistungsturbine zu verhindern, sind Einrichtungen vorgesehen, die eine Ausschaltung der Nutzleistungsturbine im Betrieb verhindern. Die Nutzleistungsturbine ist somit im Betrieb mit der Abtriebswelle entweder für Vorwärtsgang oder Rückwärtsgang verbunden oder auch sind beide Bremsen angezogen, um ein Kriechen zu verhindern. Ist die Nutzleistungsturbine nicht im Gang, beispielsweise wenn das Fahrzeug geschleppt wird, soll sie. dagegen ausgeschaltet sein.If the braking element 62 is free and the braking element 62a is fixed, so the output shaft 60 runs opposite to the sun gear 57 and with a lower Rotational speed. As a result of the changed direction of rotation, those acting on the outer wheel 68 are Reaction forces significantly greater than the forces that act on the External wheel 61 act, which is why the brakes 62 a to 64 a have a greater power intended as the brake 62 to 64. As the mechanical design of the braking devices is the same, the servomotor piston 64a can be acted upon by higher pressure fluid for example, with twice as much pressure. A runaway power turbine To prevent this, facilities are provided to switch off the power turbine prevent in operation. The power turbine is thus in operation with the output shaft either for forward gear or reverse gear or both brakes are connected tightened to prevent creeping. If the power turbine is not in Gear, for example when the vehicle is being towed, it should. on the other hand turned off be.

Vom Außenrad 56 wird das Drehmoment über eine Scheibe 69 auf eine Hohlwelle 70 übertragen, welche die Antriebswelle des eben beschriebenen Vorwärts- und Rückwärtsgetriebes bildet. Die Scheibe 69 ist auf einer Seite mit radial gerichteten Schaufeln 71 besetzt, die in einer ringförmigen Kammer 72 umlaufen, die von einer festen, ebenfalls mit Schaufeln 74 besetzten Wand 73 begrenzt ist. Bei mit Flüssigkeit gefüllter Kammer 72 bilden die Schaufeln 71 und 74 eine Turbobremse, die bei Bedarf eingeschaltet werden kann. Zu diesem Zweck wird Flüssigkeit durch hohle Schaufeln über nicht dargestellte Öffnungen am radial inneren Teil der Kammer zugeleitet, und die Kammer kann durch ebenfalls nicht gezeigte Öffnungen am äußeren Umfang entleert werden. Die Turbobremse arbeitet mit dem Schmieröl der Getriebe. Um ein schnelles Füllen ohne Störung der Schmiermittelzufuhr zu den Getrieben zu ermöglichen, kann ein unter Druck stehender Ölbehälter vorgesehen sein, der vor dem Ventil eingeschaltet ist, das den ölzufluß in die Kammer 72 regelt, und der in den Intervallen zwischen den Bremsungen durch die Schmiermittelpumpe aufgeladen wird.From the outer wheel 56 is the torque via a disc 69 on a Hollow shaft 70 transmitted, which is the drive shaft of the just described forward and reverse gear forms. The disc 69 is on one side with radially directed Blades 71 occupied, which rotate in an annular chamber 72 by a fixed wall 73 also occupied by blades 74 is limited. When with liquid When the chamber 72 is filled, the blades 71 and 74 form a turbo brake, which when required can be switched on. For this purpose, liquid is drawn through hollow blades fed through openings (not shown) on the radially inner part of the chamber, and the chamber can be emptied through openings on the outer circumference, also not shown will. The turbo brake works with the lubricating oil of the gearbox. To a quick one Can allow filling without disrupting the supply of lubricant to the gearboxes a pressurized oil tank can be provided which is switched on in front of the valve is that regulates the flow of oil into the chamber 72, and that in the intervals between the braking is charged by the lubricant pump.

Zur Schmierung des Lagers 9 für das innere Wellenende der Nutzleistungsturbine sind Leitungen zur Zufuhr und Abfuhr von Schmieröl durch die rohrförmigen Stege 42 am Auslaß der Nutzleistungsturbine und weiter zu den hohlen Speichen 10 vorgesehen. Zu diesem Zweck hat das rotationssymmetrische Gehäuse 1 drei Ausbauchungen 75. Öl wird durch ein Rohr zugeleitet und durch ein anderes Rohr abgeleitet, während ein drittes Rohr für die Zufuhr von Kühl- und Sperrluft vorgesehen ist, die in den Turbinenkanal einströmt. Um eine schädliche Erwärmung des Schmieröls zu verhindern, wird dieses in Doppelrohren zugeleitet, wobei der Zwischenraum zwischen den- beiden konzentrischen Rohren von Kühlluft durchströmt wird. Auch das Luftzufuhrrohr kann in entsprechender Weise abgeschirmt sein.To lubricate the bearing 9 for the inner shaft end of the power turbine are lines for supplying and removing lubricating oil through the tubular webs 42 at the outlet of the power turbine and further to the hollow spokes 10. For this purpose, the rotationally symmetrical housing 1 has three bulges 75. Oil is fed through one pipe and discharged through another pipe, while a third pipe for the Supply of cooling and sealing air is provided, which flows into the turbine duct. About harmful heating of the lubricating oil To prevent this, this is fed in double pipes, with the space between cooling air flows through the two concentric tubes. Also the air supply pipe can be shielded in a corresponding manner.

Die übrige Schmierung erfolgt dadurch, daß Schmieröl in zentralen Kanälen der Rotorwellen zugeführt wird, welche mit radialen Bohrungen in Verbindung stehen, die an den Lagerstellen münden.The rest of the lubrication is done by having lubricating oil in the central Channels of the rotor shafts is fed, which communicate with radial bores that open out at the storage locations.

Wie bereits erwähnt, können die Einzelheiten der Anlage in verschiedener Weise ausgebildet sein. Es sei auch erwähnt, daß der Kompressorauslaß und/ oder der Einlaß der Kompressorturbine mit verstellbaren Leitschaufeln versehen sein können, die im erstgenannten Fall mittels einer zwischen dem Kompressor und seiner Turbine angebrachten Übertragungsvorrichtung betätigbar sein können. Durch Ausbildung des Gaskanals mit kugelförmigen Begrenzungsflächen an der Stelle der Leitschaufeln 41 können auch diese verstellbar sein. Die Nutzleistungsturbine kann einstufig oder auch zweistufig mit gleichläufiger zweiter Turbinenstufe ausgebildet sein, wobei natürlich das Untersetzungsgetriebe entsprechend anzupassen ist. Zwei vollständige Aggregate lassen sich in einem gemeinsamen Blechmantel anordnen, wobei sie über ein Summiergetriebe mit einer gemeinsamen Abtriebswelle gekuppelt sind. Gegebenenfalls können drei -oder mehr Aggregate in entsprechender Weise angeordnet sein. Dadurch ergeben sich größere Nutzlasteinheiten, wobei bei stark schwankenden Belastungen ein oder mehrere Aggregate bei Teilbelastung ausgeschaltet werden können. Die gegenläufigen Turbinenrotoren können gegebenenfalls in Gleitlagern gelagert sein, die schwimmende Lagerbuchsen haben können. Wenn die beiden Rotoren mit gleicher Drehzahl, aber in entgegengesetzten Richtungen umlaufen, stehen die schwimmenden Buchsen still, so daß die relative Lagergeschwindigkeit im Vergleich zu gewöhnlichen Lagern auf die Hälfte herabgesetzt wird. In Räume, die an heiße Teile der Gasturbinenanlage angrenzen, kann zwecks Verhinderung schädlicher Erwärmung benachbarter Teile Kühlluft eingeleitet werden. Das Untersetzungsgetriebe kann verschiedenartig ausgeführt sein. Bei gegenläufigen Turbinen kann ein besonderes Umkehrgetriebe der Planetenbauart mit drehbar gelagerten Stegen und Freilauf zwischen dem Steg und dem Getriebegehäuse angeordnet sein. Auch andere Änderungen sind denkbar und brauchen hier nicht näher erwähnt zu werden.As already mentioned, the details of the plant can be in different Way to be trained. It should also be mentioned that the compressor outlet and / or the inlet of the compressor turbine can be provided with adjustable guide vanes, in the former case by means of one between the compressor and its turbine Attached transmission device can be actuated. By training the Gas channel with spherical boundary surfaces at the location of the guide vanes 41 these can also be adjustable. The power turbine can be single-stage or also be designed in two stages with a second turbine stage rotating in the same direction, with of course the reduction gear has to be adapted accordingly. Two complete Units can be arranged in a common sheet metal jacket, with them over a summing gear are coupled to a common output shaft. Possibly three or more units can be arranged in a corresponding manner. Through this larger payload units result, with heavily fluctuating loads one or more units can be switched off at partial load. The opposite Turbine rotors can optionally be mounted in plain bearings, the floating ones Can have bearing bushes. If the two rotors are running at the same speed, but in circulate in opposite directions, the floating jacks stand still, so that the relative bearing speed compared to ordinary bearings on the Half is reduced. In rooms that are adjacent to hot parts of the gas turbine system, cooling air can be introduced to prevent harmful heating of adjacent parts will. The reduction gear can be designed in various ways. With opposing Turbines can have a special planetary type reversing gearbox with rotatable bearings Web and freewheel be arranged between the web and the gear housing. Even other changes are conceivable and need not be mentioned in detail here.

Claims

Claims: 1. Gas turbine system with a compressor, a Combustion chamber and at least one turbine, characterized in that the compressor (2) and the turbine or turbines (3; 7, 11) in the form of complete, ready-to-use Units pushed into a support housing (1) designed as a rotationally symmetrical shell are,. that the support housing on its circumference with substantially radially directed Channels for connecting elements housed outside the support housing, such as heat exchangers (27) and combustion chamber (34), and that the inner surface of the support housing Has cylindrical guide surfaces for the inserted units.

2. Plant according to claim 1, characterized in that between the cylindrical guide surfaces of the support housing (1) and corresponding guide surfaces of the inserted into the support housing Units (3; 7,11) ring seals (15 to 19) are arranged.

3. Plant according to claim 1. or 2 with separate compressor and power turbines, characterized in that that the unit formed by the compressor (2) and its drive turbine (3) on the one hand and the power turbine unit (7, 11) on the other hand from opposite ones Ends pushed into the support housing (1) and only at the corresponding housing ends are attached to this, between the protruding into the housing free There is leeway at the ends of the two units.

4. Plant according to one of the Claims 1 to 3, characterized in that the rotor of the power turbine (7, 11) on the one hand in a cover plate forming an end wall of the support housing (1) and on the other hand mounted in a support at its end protruding into the housing is that traversed by the gas duct of the turbine, preferably streamlined Spokes (10) are borne, which in turn extend from a zone of the turbine housing extend inward, which extend to a cylindrical guide surface of the turbine connects.

5. Plant according to claim 4, characterized in that the spokes (10) are designed as guide vanes (41) in the turbine inlet or parts of such Form guide vanes.

6. Plant according to claim 4 or 5, characterized in that that at least some of the spokes (10) as channels for cooling and sealing air as well with lubricating and cooling oil supply to the internal bearing (9) of the power turbine (7, 11) are hollow.

7. Installation according to one of claims 4 to 6, characterized in that an axially projecting reduction gear housing is attached to the rotor of the power turbine (7, 11) carrying the cover plate of the support housing (1), which in turn carries the housing of a reverse gear, the output shaft of which forms the output shaft of the entire system. B. Plant essentially according to claim 7, characterized in that the power turbine (7, 11) is a counter-rotating turbine and that the reduction gear is a combined reduction and reversing gear. 9. Plant according to claim 1 or 2, characterized in that the compressor drive turbine (3) is at the same time the power turbine of the plant and the unit consisting of the compressor (2) and turbine (3) is inserted from one end into the support housing (1) while from the other end a filler body is inserted into the support housing, which guides the relaxed gases from the turbine to the outside to the gas outlet channel (23) of the housing (1). 10. System according to claim 9, characterized in that the output shaft of the system is the output shaft (6) of a reduction gear arranged at the compressor inlet. 11. Plant according to one of the preceding claims, characterized in that around the support housing (1) a preferably completely surrounding this, in particular made of sheet metal jacket (24) is arranged, the interior of which is directly connected to the compressor outlet (21) and in in which the combustion chamber (34) is arranged, which is connected to an inlet spiral (39) of the compressor drive turbine (3) arranged outside the gas inlet ducts (22) of the support housing (1). 12. Plant according to claim 11, characterized in that in the jacket (24) a heat exchanger (27) is provided which from the through the gas outlet channels (23) of the support housing (1) exiting combustion gases and from the compressor air before it enters the Combustion chamber (34) is flowed through, and that around the gas outlet channels (23) an outlet spiral (43) is arranged, which is connected to the heat exchanger via a line (44) provided in the jacket, which in turn has an outlet (45) for the combustion gases is in communication, while the air outlet of the heat exchanger is connected to the combustion chamber by means of a line (31) shielding the heated air from the inside of the jacket. Documents considered: French Patent Nos. 1208 239, 1183 239, 1011694; British Patent No. 710,959; "Motor-Rundschau" magazine, 1956, issue 13; Book by Eyermann-Schulz, The gas turbines, their historical development, theory and design, 2nd edition, Verlag M. Krayn, Berlin, 1920, pp. 112 to 115; Book by K ruschik, Die Gasturbine, 2nd edition, Springer-Verlag, Vienna, 1960, pp. 659 to 672 and 728 to 750.