DE1601624C3 - Durch Verbrennungsgas betriebene Gasturbinenanlage zum Andrehen von Triebwerken - Google Patents
Durch Verbrennungsgas betriebene Gasturbinenanlage zum Andrehen von TriebwerkenInfo
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Description
45
Die Erfindung betrifft eine durch Verbrennungsgas betriebene Gasturbinenanlage zum Andrehen von
Triebwerken, bei der ein von einer Hilfsgasturbine angetriebener Kompressor die Verbrennungsluft für
eine als Andrehmotor dienende Nutzlastturbine liefert und welche zusätzlich ständig eine Hilfsvorrichtung des
Triebwerks antreibt, deren Leistungsbedarf nur einem Bruchteil der zum Andrehen des Triebwerks erforderlichen
Maximalleistung der Nutzlastturbine entspricht.
Es ist bekannt, eine das Andrehmoment eines Triebwerks liefernde Turbine während des normalen
Betriebes des Triebwerks auszunutzen, um zu verhindern, daß die Turbine z.B. in einem Luftfahrzeug
während des normalen Betriebes des Triebwerks nur ein unausgenutztes totes Gewicht darstellt. Man hat zu
diesem Zweck eine Hilfsgasturbine, welche das Andrehen des Triebwerks bewirkt, während des normalen
Betriebs des Triebwerks zum Antrieb einer Hilfsvorrichtung, z. B. einer Brennstoffpumpe verwendet, die
ständig mit der Hilfsgasturbine verbunden ist. Nach Beendigung des Andrehvorgangs wird die Hilfsgasturbine
von dem Triebwerk getrennt, so daß die Gefahr besteht, daß die Hilfsgasturbine infolge der verminderten
Belastung durchgeht. Um dies zu verhindern, sind in der bekannten Anlage umfangreiche Aufwendungen
erforderlich.
Die Erfindung hat die Aufgabe, die Anlage zu vereinfachen und zu bewirken, daß nach Beendigung
des Andrehvorgangs kein Teil der Anlage außer Kontrolle gerät.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Hilfsvorrichtung ständig mit der in an sich bekannter
Weise von derselben Brennkammer wie die mit einem Drehzahlregler versehene Hilfsgasturbine gespeisten
Nutzlastturbine gekuppelt ist und daß eine Freilaufkupplung die Nutzlastturbine mit der Hilfsgasturbine
kuppelt, wenn das Verhältnis der Drehzahl der Nutzlastturbine zur Drehzahl der Hilfsgasturbine um
einen gegebenen Betrag höher ist als das Verhältnis derjenigen Drehzahl, bei welcher das von der
Andrehwelle beschleunigte Triebwerk selbständig läuft, zu der geregelten Drehzahl der Hilfsgasturbine,
wodurch dann die Nutzlastturbine ohne die Notwendigkeit einer selbständigen Drehzahlregelung mit gegenüber
dem Startvorgang verminderter Belastung zum drehzahlgeregelten Antrieb der Hilfsvorrichtung dient.
Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele der Erfindung, und zwar ist
F i g. 1 ein Längsschnitt durch eine Ausführung und
F i g. 2 ein Längsschnitt durch eine andere Ausführung der Anlage.
Nach F i g. 1 weist die Anlage eine Hilfsgasturbine 1 auf, welche auf ihrer Welle 2 ein Kompressorrad 3 trägt,
welches Luft, die durch einen Einlaß 4 eintritt, einer ringförmigen Brennkammer 5 zuführt, die mit einer
Brennstoffeinspritz- und -zündvorrichtung 6 verseher, ist. Von dieser Kammer 5 treten die heißen Brenngase ir
einen ringförmigen Durchlaß 7 ein, wobei sie zuerst au: die Schaufeln 8 der Hilfsgasturbine 1 und dann auf die
Schaufeln 9 einer koaxial dazu angeordneten Nutzlastturbine 10 auftreffen, welche eine hohle Welle 11 hat, die
von der Welle 2 unabhängig drehbar ist. Diese hohle Welle 11 treibt über ein Untersetzungsgetriebe 12 eii
Ausgangszahnrad 13 an, während dieses über eine Freilaufkupplung 14 eine Ausgangswelle 15 antreibt, di<
koaxial zu den Wellen 2 und 11 angeordnet ist. Du Zufuhr von Brennstoff zu der Brennstoffeinspritzvor
richtung 6 wird durch eine kombinierte Brennstoff pump- und -regeleinrichtung 16 bewirkt und gesteuert
Diese Einrichtung ist auf der Seite der Anlag' angebracht, die der Ausgangswelle 15 abgekehrt is;
Zum Antrieb ist die Einrichtung 16 mit der Welle '. verbunden. Ein elektrischer Hilfsandrehmotor 17, der se
dargestellt ist, daß er an der Brennstoffpump- um -regeleinrichtung 16 befestigt ist, steht auch mit de
Welle 2 in Verbindung, damit er zu Beginn eine: Triebwerkstartvorgangs die Anlage auf ihre Betriebs
drehzahl bringen kann.
Die Anlage hat Mittel zum ständigen Antrieb voi Hilfsvorrichtungen des Triebwerks mit einer konstante
oder geregelten Drehzahl, wenn der Andrehvorgan beendet ist. Zu diesem Zweck ist das Ausgangszahnra
13 so angeordnet, daß es über ein Zahnrad 18 ein Hilfsausgangswelle 19 antreibt, die eine lösbar
Kupplung 20 hat. Der Verbindung zwischen der hohle Welle 11 der Nutzlastturbine 10 und der Welle 2 diei
eine zweite Freilaufkupplung 21, die die hohle Welle 1 fest mit der Welle 2 kuppeln kann, wenn die Drehza!
der hohlen Welle so groß wie die Drehzahl der Welle wird.
Ein Nebenluftdurchlaß 22 ermöglicht, daß eir
begrenzte Menge von Nebenluft von dem Kompressor 3 abgeleitet wird, die während eines Startvorgangs
verwendet wird, bevor zusätzliche Luft von dem Kompressor des Triebwerks verfügbar ist.
In F i g. 2 sind die gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Der Hauptunterschied dieser
Ausführung von der nach F i g. 1 besteht darin, daß der mechanische Antrieb der Ausgangswelle 14 durch die
Nutzlastturbine 10 durch einen pneumatischen Antrieb ersetzt ist, der einen Leistungskompressor enthält,
dessen Rotor 23 fest auf einer Welle lla der Nutzlastturbine 10 befestigt ist. Dieser Leistungskompressor
saugt Luft durch einen Einlaß 24 an und gibt komprimierte Luft über eine Schnecke 25, ein
Einwegventil 26 und eine Rohrverzweigung 27 an einen der beiden Luftmotoren 28 bzw. 29 ab, die mit zwei
Triebwerken eines Flugzeugs verbunden sind, wobei die Auswahl durch Absperrorgane 30 und 31 vorgenommen
wird. Auf diese Weise kann beim Betrieb der Hilfsvorrichtung außerhalb des Andrehvorgangs der
durch Luftverwirbelung erzeugte Drehwiderstand des Kompressors 23 vermindert werden.
Ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist eine Hilfsausgangswelle 19 mit einem Kegelradpaar 18a
mit der Welle lla der Nutzlastturbine 10 verbunden. Die Welle 19 enthält auch eine Kupplung 20, und eine
Freilaufkupplung 21a ist zwischen den Wellen 2 und lla angeordnet, damit die beiden Wellen gekuppelt werden
können, wenn die Drehzahl der Nutzlastturbine 10 größer wird als die Drehzahl der Hilfsgasturbine 1.
Wenn gewünscht, kann dem Kompressor 23 Nebenluft entnommen werden und die Belastung durch den
leerlaufenden Kompressor 23 nach Beendigung des Andrehvorgangs kann dadurch vermindert werden, daß
das einstellbare Drosselventil 32 betätigt wird, welches die Zufuhr von Luft zu dem Kompressor durch den
Einlaß 24 auf einen bestimmten Wert begrenzt oder ihn vollständig absperrt, wodurch die dadurch eingesparte
Leistung für andere Zwecke verwendet werden kann, beispielsweise zum Antrieb von hydraulischen Pumpen
oder elektrischen Generatoren.
Das Verzweigungsrohr 27 hat einen Nebeneinlaß, der durch ein zweites Einwegventil 36 beherrscht wird,
damit das Triebwerk mit Hilfe von komprimierter Luft aus einer getrennten Quelle angedreht werden kann.
Es sind verschiedene Abwandlungen der dargestellten
Ausführungsbeispiele möglich. Wenn es insbesondere erwünscht ist, die die Wellen verbindende Freilaufkupplung
vor den hohen Temperaturen zu schützen, die an den nebeneinander liegenden Wellenenden auftreten,
so kann die Freilaufkupplung in eine Welle eingebaut werden, die außerhalb des Gehäuses der
Anlage angebracht ist. In diesem Fall wird das Ende dieser Welle zweckmäßigerweise dazu verwendet
werden, um beispielsweise eine Brennstoffnachlaufpumpe für die Brennstoffzufuhr zu der Brennkammer
anzutreiben.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Durch Verbrennungsgas betriebene Gasturbinenanlage zum Andrehen von Triebwerken, bei der
ein von einer Hilfsgasturbine angetriebener Kornpressor die Verbrennungsluft für eine als Andrehmotor
dienende Nutzlastturbine liefert und welche zusätzlich ständig eine Hilfsvorrichtung des Triebwerks
antreibt, deren Leistungsbedarf nur einem Bruchteil der zum Andrehen des Triebwerks ι ο
erforderlichen Maximalleistung der Nutzlastturbine entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß
die Hilfsvorrichtung ständig mit der in an sich bekannter Weise von derselben Brennkammer (5)
wie die mit einem Drehzahlregler versehene >5 Hilfsgasturbine (1) gespeisten Nutzlastturbine (10)
gekuppelt ist und daß eine Freilaufkupplung (21,21a) die Nutzlastturbine (10) mit der Hilfsgasturbine (1)
kuppelt, wenn das Verhältnis der Drehzahl der Nutzlastturbine (10) zur Drehzahl der Hilfsgasturbine
(1) um einen gegebenen Betrag höher ist als das Verhältnis derjenigen Drehzahl, bei welcher das von
der Andrehwelle beschleunigte Triebwerk selbständig läuft, zu der geregelten Drehzahl der Hilfsgasturbine
(1), wodurch dann die Nutzlastturbine (10) ohne die Notwendigkeit einer selbständigen Drehzahlregelung
mit gegenüber dem Startvorgang verminderter Belastung zum drehzahlgeregelten Antrieb der
Hilfsvorrichtung dient.
2. Gasturbinenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsübertragung von
der Nutzlastturbine (10) zu der Andrehwelle durch einen Luftkompressor (23, 24, 25) erreicht wird, der
von der Nutzlastturbine (10) angetrieben wird und einen Luftmotor (28, 29) speist, der mit der
Andrehwelle verbunden ist, wobei sich ein Drosselventil (32) in dem Einlaß (24) des Luftkompressors
befindet, um beim Betrieb der Hilfsvorrichtung außerhalb des Andrehvorganges den durch Luftverwirbelung
erzeugten Drehwiderstand des Kompressors (23) zu vermindern.
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
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