DE1776234B2 - Gasturbinenanlage zum einbau in das heck eines personen- oder kombikraftwagens oder kleintransporters - Google Patents
Gasturbinenanlage zum einbau in das heck eines personen- oder kombikraftwagens oder kleintransportersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Gasturbinenanlage zum Einbau in das Heck eines Personen- oder Kombikraftwagens
oder Kleintransporters hinter der angetriebenen Hinterachse, wobei die Gasturbinenanlage mit
einem am Vorderende ihres Gehäuses sitzenden Getriebekasten mit der Hinterachse verbunden ist und
ein Verdichterrad und ein über eine Verdichterweile mit ihm verbundenes Verdichterturbinenrad, ein Arbeitsturbinenrad
und eine mit diesem verbundene Antriebswelle mit Abtriebsritzel aufweist, wobei die Wellen durch
vordere und hintere Lager gelagert sind.
Eine derartige Turbine bekannter Bauart ist so gestaltet, daß in Richtung des Fahrzeugs von vorn nach
hinten gesehen das zuvorderst liegende Abtriebsritzel über die Abtriebswelle mit dem Arboitsturbinenrad
verbunden ist, durch einen Zwischenraum getrennt dann koaxial das Verdichterturbinenrad folgt und mit
Abstand von der von der Verdichterwelle durchzogenen Brennkammer das Verdichterrad liegt. Aus d'esem
Aufbau ergibt sich zwangsläufig, daß die Gasströmungsrichtung in Fahrrichtung des Fahrzeugs — auf das
Fahrzeug bezogen also von hinten nach vorn — verläuft, was im Hinblick auf die Unterbringung von
Regeneratoren — diese müßten dann zwischen den Hinterrädern liegen — und für die Abführung der
heißen Abgase von der Turbine mitten unter dem Fahrzeug Schwierigkeiten mit sich bringt.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist darin zu sehen, eine Gasturbinenanlage der eingangs
beschriebenen Art so auszugestalten, aaß sich eine günstigere Anordnung der einzelnen Bauelemente
ergibt.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung dieser Aufgabe liegt die Abtriebswelle koaxial innerhalb der Verdichterwelle,
und das vordere Lager der Abtriebswelle ist als eine in die hohle Verdichterwelle eingesetzte
Gleitlagerbuchse gestaltet.
Es ist zwar bereits eine Gasturbinenanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bekannt (FR-PS 10 52 283), bei
der die Abtriebswelle koaxial innerhalb der Verdichterwelle liegt. Bei dieser Anlage wird jedoch die vordere
Lagerung der Abtriebswelle durch zwei beiderseits des Abtriebsritzels angeordnete Wälzlager gebildet. Wälzlager
erfordern aber einen wesentlich größeren Bauraum und sie sind auch im allgemeinen nicht für die
an Gasturbinenabtriebswellen herrschenden, enorm hohen Drehzahlen ausgelegt und geeignet.
Die erfindungsgemäße Gasturbinenanlage zeichnet sich dagegen durch eine einfache und Bauraum
sparende Konstruktion des vorderen Lagers der Abtriebswelle als Gleitlager aus, das ein günstiges
Laufverhalten auch bei den hohen Turbinendrehzahlen zeigt. Ein weiterer Vorteil, der mit der Ausgestaltung
gemäß der Erfindung erzielt wird ist der, daß das bei Last der Turbine stark beanspruchte vordere Lager der
Abtriebswelle im Anfahrmoment bereits auf einem hydraulischen Ölfilm schwimmt, da der äußere Lagerring
mit der sich ständig drehenden Verdichter welle umläuft, so daß mit der Erfindung Lagerprobleme, wie
sie bei häufig aus dem Stillstand anzufahrenden Gasturbinen für Kraftfahrzeuge wegen der mangelhaften
Schmierung im ersten Anfahrmoment immer wieder auftreten, hier beseitigt sind.
Durch die koaxiale Anordnung von Verdichter- und Abtriebswelle kann die Strömungsrichtung der Verbrennungsluft
bzw. der Verbrennungsgase aus der Brennkammer im Fahrzeug von vorn nach hinten verlaufen, so daß die in Abgasströmungsrichtung hinter
den Turbinenrädern anzuordnenden Regeneratoren baulich günstig am hinteren Fahrzeugheck untergebracht
werden können, von wo das Ausblasen der Abgase unmittelbar in die freie Atmosphäre keine
Schwierigkeiten mehr bedeutet. Wärmeprobleme, auch die einer angenehmen Temperatur im Wageninnern und
in einem über der sehr flach bauenden Turbine im Kraftwagen unterzubringenden Laderaum im Fahrzeugheck
sind damit ebenfalls leicht zu bewältigen.
Verbunden mit der neuen Konstruktion gemäß der Erfindung können sich daraus ergebende zahlreiche
Detailverbesserungen angebracht werden, die sich au die Gebiete der besonders günstigen Schmierung um
Wärmeabfuhr der innenliegenden Maschinenteile insbe sondere im Bereich der Turbinenräder beziehen suwii
auf die Sicherung der Arbeitsturbine gegen Durchdre hen. Die Erfindung wird nun in Verbindung mit de
Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel beschrieber Es zeigt
F i g. 1 einen horizontalen Schnitt durch das erfin dungsgemäße Gasturbinenaggregat, wobei alle mit de
Brennluft- und Gasführung zusammenhängenden Teil« weggebrochen sind,
Fig.2 einen senkrechten Schnitt durch die hinten
Turbinenlagerung,
F i g. 3 einen senkrechten Schnitt durch das Getriebe gehäuse und die Verbindung zum automatischei
Getriebe sowie einen Teil des Hinterradantriebs,
F i g. 4 ein Schnitt durch das Getriebe am Vorderendi
der Turbine, und
Fig.5 die Freilaufkupplung zwischen Verdichter und Abtriebswelle.
Kurz gesagt, betrifft die dargestellte Ausführungs form der Erfindung eine Gasturbinenanlage mit einei
Abtriebswelle, die von einer VerdichterhohlwelU umgeben ist und um die herum sich ein rngförmigei
Brennraum befindet. Der Radialverdichter fördert di< Luft auf die beiden gegenüberliegenden Seiten dei
Maschine zu den Eintrittsöffnungen von vier Avial strom-Regeneratoren mit sich drehenden Matrizen
Diese Regeneratoren sind als zwei koaxiale Paare au beiden Seiten der Turbinenhauptachse angebracht, se
daß die Achsen der Regeneratorpaare im rechter Winkel mit erheblichem Abstand zur Turbinenachse
stehen. Die beiden Regeneratoren eines Paares sind ir der senkrechten Richtung ihrer Achsen mit Abstanc
voneinander angebracht. Die ganze Einheit zeigt irr großen und ganzen die Form eines T, d. h. die
Gehäusehöhe ist nicht größer, als es für die Unterbrin gung des Verdichters, der Brennkammer und dei
Turbinenräder erforderlich ist, wobei die Gehäuseteile die Ausblasleitungen und die rückwärtig an den beider
Seiten des den Verdichter, die Brennkammer und die Turbinenräder umschließenden Gehäuses sich befinden
den Vorwärmerpaare mit enthalten.
Die Maschine ist für den Einbau im Heck eine: Kraftfahrzeugs unterhalb der Ladefläche vorgesehen
und die von der Turbine ausgestoßenen Abgase werder von den rückwärtigen Teilen der Gehäuseflügel, die die
Vorwärmer umschließen, nach rückwärts und nach abwärts geführt. Auf diese Weise können die Abgase
direkt in die Luft ohne Zwischenschaltung vor zusätzlichen Rohrleitungen ausgeblasen werden. Die
Frischluft kann durch Grills am hinteren Ende des Fahrzeugs eingesogen und über Leitungen, die um da;
Maschinengehäuse herumgeführt sind, unter der Ma schine durch einen Geräuschdämpfer und eine Filteran
lage und dann in die Ansaugkammer des Verdichter: geführt werden.
Die Erfindung soll nun im einzelnen anhand dei Figuren beschrieben werden. Dabei wird zunächst die
F i g. 1 betrachtet.
Das Getriebegehäuse 42 hat eine Innenwand 58, dit den Getriebekasten 59 von der Verdichter-Ansaugkammer
36 trennt. Die nach hinten vorspringende Wand 61 des Getriebekastens 42, die die Kammer 36 umschließt
hat einen Befestigungsflansch 62, auf dem ein Ver dichtertragring 63 mit Bolzen 64 angeschraubt ist. Dei
Verdichter ist im Ganzen mit 65 bezeichnet und bestehi
ius einem Verdichtergehäuse 66, das mit Bolzen 67 an
dem Tragring 63 angeschraubt ist, und im Gehäuse 66 drehbar angebrachten Verdichterflügeln 68. Leitflügel
S9 erstrecken sich zwischen dem Gehäuse 66 und an der Getriebewand 58 angebrachten, nach rückwärts sich
erstreckenden Teilen 71 in radialer Richtung. Ein Verdichterleitwerk 72 mit radialen Rippen 73 ist in
Verlängerung der radialen Teile der Flügel 68 nach außen angebracht, um die verdichtete Luft zunächst in
radialer und dann in axialer Richtung nach hinten zu leiten. Eine Treibstoffzuführleitung 74 ist in dem
Verdichtergehäuse 66 vorgesehen, die zu einer Kraftstoffleitung 75 in einer der Rippen 73 führt. Die Leitung
75 führt nach innen zu einer weiteren Leitung 76 in einem zentrisch an den Rippen befestigten Glied 77, und
diese Leitung führt in einen Ringspalt 78, der durch Teile gebildet wird, welche an dem Glied 77 befestigt sind und
in einer ringförmigen Brennkammer, die im Ganzen mit 79 bezeichnet ist, liegen. Diese Brennkammer ist mit
Lufteintrittsschlitzen 81 und 82 und radialen Leitungen 83 versehen, um die aufgeheizte, verdichtete Luft von
einer Kammer 84, die die Brennkammer umgibt, in deren Innenraum zu bringen.
Die ganze, hinter dem Getriebe 42 liegende Gasturbine wird in Freiarmkonstruktion vom Getriebegehäuse
gehalten, und die Halterung geschieht vor allem durch das Druckluftgehäuse. Dieses Gehäuse ist
aus zwei gleichen Preßteilen zusammengesetzt.
Die Verdichterhohlwelle 123 besteht aus einer inneren Welle 124 und einer äußeren Welle 125, welche
sich zwischen dem Verdichterturbinenrad 126 und dem Verdichter 68 erstrecken und einen Ringspalt 127
zwischen sich bilden. Genauer gesagt, erstreckt sich die äußere Hohlwelle 125 zwischen einem äußeren Teil der
Turbinenradnabe und der Verdichternabe, wogegen sich die Welle 124 von einem Innenteil der Turbinenradnabe
durch den Verdichter und durch die Getriebegehäusewand 58 hindurch erstreckt, welche ein vorderes
Lager 128 der Verdichterwelle trägt (s. Fig. 1). Das hintere Lager 129 der Verdichterwelle ist in der
Turbinenradnabe untergebracht (s. F i g. 2); seine Befestigung wird weiter unten beschrieben. An der inneren
Vcrdichterwelle 124 ist auf der Vorderseite der Wand 58 ein Hilfsantricbsritzel 131 angebracht.
Die Antriebswelle 132 liegt koaxial innerhalb der inneren Verdichterwelle 124, mit einem Zwischenraum
133 von dieser getrennt. Ein Zwischenlager 134 führt die Welle 132 zunächst in dem Zwischenraum 133, und die
Abtriebswelle 132 tritt mit einem vorderen Lager 135, das innerhalb der inneren Verdichterwelle 124 liegt, bis
auf die Vorderseite der Wand 58 durch, wodurch die Abtriebswelle 132 drehbar getragen wird. Dieses Lager
1st als Gleitlager ausgeführt und wird mit einer auf das Vorderende der Inneren Verdichterwelle 124 aufgeschraubten Mutter 136 gehalten. Dadurch bleibt ein
hydrodynamischer Ölfilm Im Lager 13S erhalten, auch wenn die Abtriebswelle 132 stillsteht, z.B. weil die
Antriebsräder, mit denen sie über Zahnräder verbunden
1st, sich nicht drehen, da das Lager In der ständig umlaufenden Verdichterwelle 124 gehalten Ist. Dabei ist
es gleichgültig, ob das Gleitlager 135 an der Abtriebswelle 132 oder an der Verdichterwelle 124
befestigt ist. Die Aufrechterhaltung des hydrodynamischen Ölfilms ist sehr wichtig, wenn die Welle 132
angehalten wird, da beim Anfahren die größte Seitenkraft auf diese Welle ausgeübt wird.
Ein Abtriebsritzel 137 ist von der Mutter 136 auf der
Welle 132 befestigt, von jener durch einen Druckring 138 getrennt und durch eine Mutter 139 befestigt. In der
Abtriebswelle 132 ist eine axiale Ölbohrung 141 vorgesehen, die vom Vorderende der Welle durch die
ganze Welle hindurchführt und erst kurz vor dem Teil s endet, auf dem die Turbinenradnabe des Arbeitsturbinenrades
142 angebracht ist. Dieses Rad ist am hinteren Ende der Abtriebswelle mit einer Mutter 143 befestigt.
Die Konstruktion, die unter anderem das hintere Lager 129 der Verdichterwelle 123 und die beiden
ίο hinteren Lager 144 und 145 der Abtriebswelle 132 trägt,
wird jetzt beschrieben. Ein trommeiförmiges, äußeres Turbinenradgehäuse 146 ist, wie im weiteren Verlauf
noch näher beschrieben wird, im hinteren Teil des Hauptgehäuses befestigt. Die Leitflügel 147 der zweiten
ι s Turbinenstufe verlaufen von diesem Turbinenradgehäuse
einwärts, und ihre inneren Enden werden von einer inneren Trommel 148 gehalten. Dieses äußere Turbinengehäuse
146 erstreckt sich von den Leitflügeln 147 nach vorn, umgibt auch das Verdichterturbinenrad 126 und
.'.o weist einen auswärts gerichteten Flansch 149 auf, an
dem mit Bolzen 152 die Brennkammer 79 und der Tragring 151 der Leitflügel der ersten Stufe angeschraubt
sind.
Ein ringförmiges Verbindungsglied 155 verhältnismäs Big dünnen Querschnitts erstreckt sich in Achsrichtung
und ist mit seiner Hinterkante an der Innenfläche der inneren Trommel 148 befestigt, erstreckt sich dann nach
vorwärts und leicht nach innen. Ein ringförmiger Preßteil 156 ist mit seiner Außenkante am vorderen
v> Rand des Verbindungsgliedes 155 befestigt, verläuft zunächst nach vorn, dann einwärts, wieder nach hinten
und nochmals einwärts, wobei zwischen dem einwärts gebogenen Rand des feststehenden Teils 156 und der
Turbinenradnabe 126 eine Dichtung 157 eingelegt ist
js (Fig.2). Ein gleiches, feststehendes Glied 158 (die
Glieder 156 und 158 können die gleichen Preßteile sein) ist mit Abstand vom ersten, diesem gegenüberstehend,
angebracht, wobei eine Dichtung 159 zwischen der Innenkante des Gliedes 158 und dem Turbinenrad 142
.jo vorgesehen ist. Der Zwischenraum zwischen den Teilen
156 und 158 wird zum Teil von einer kombinierten Lagertrag- und Tempcraturabsenkvorrichtung 161
eingenommen. Dieses Element ist ein verhältnismäßig massives, sich in radialer Richtung erstreckendes Teil
aus einem wärmeleitenden Material, bei dem sich auf dessen Nabeninnenseite die Lager 144 und 145 und auf
seiner Außenseite das Lager 129 befinden. Mehrere, auf
einem Kreis verteilte Röhren 162 erstrecken sich in axialer Richtung zwischen den Dichtungsringen 157 und
so 159, welche dem Dichtungsring 159 Druckluft zuführen
und damit seine abdichtende Wirkung herbeiführen.
Die einander gegenüberliegenden Kanten des Außen·
randes des Teils 161 sind dicht mit den Außenrändern der Teile 156 und 158 verbunden und bilden auf diese
Weise eine ölsammelkammer 163 auf beiden Seiten de: Teils 161, deren Räume durch eine Querverbindung 164
durch das untere Ende des Teils 161 verbunden sind. EIr
Paar radialer Spritzplatten 165 ist In der Kammer 16c angebracht, die sich von der Mitte der Sammelkammei
(.ο über einen gewissen Bereich nach außen erstrecken. DIi
Spritzplatten 165 sorgen dafür, daß die öltropfen, die Ii
die Kammer 153 eintreten, auf den Boden geleite werden, wo sie sich sammeln.
(>3 nungen 166 und 167 vorgesehen, durch die das öl, da
durch die öffnung 141 In die Welle eintritt, zu de
528
161 ium Lager 129. Das öl des Lagers 145 fließt durch
radiale öffnungen 169 in einen verstärkten Kragen 171
der Welle 132, der sich an die langgestreckte Nabe des Teils 161 anschließt. Ein Spalt 172 besteht zwischen der
Nabe des Teils 161 und der Nabe des Turbinenrades 142, weswegen die Turbinenradnabe mit einem Ansatz
versehen ist. Diese ringförmige Durchlaßöffnung 172 verbindet die öffnungen 169 mit der Kammer 163, so
daß das öl des Lagers 145 sich in dieser Kammer sammelt.
Eine oder mehrere Öffnungen 173 (s. Fig. 1) sind in
Teil 77 angebracht und führen vom Inneren der Druckkammer 106 hinter der Brennkammer 79 auf die
Außenseite der äußeren Verdichterwelle 125. Weiterhin sind eine oder mehrere öffnungen 174 in der Welle 125
nahe den öffnungen 173 angebracht, so daß Druckluft in die Ringkammer 127 zwischen die äußere und die innere
Verdichterwelle 125 bzw. 124 eingeleitet wird. Eine oder mehrere axiale öffnungen 176 führen durch die Nabe
des Turbinenrades 126 aus der Kammer 127 auf die Vorderseite des Dichtungsringes 157. Die Druckluft
kann an der Dichtung 157 vorbei in die ölkammer 163 eintreten und das dort gesammelte öl unter Druck
setzen.
Wie aus F i g. 2 hervorgeht, ist im unteren Abschnitt
des Teils 161 in radialer Richtung eine öffnung 177 vorgesehen, die an der Welle auf einen in Achsrichtung
verlaufenden Ringspalt 178 trifft, der zu der öffnung 168
führt und von dort in den Ringraum 133 zwischen Abtriebswelle 132 und innerer Verdichterwelle 124. Wie
bereits erwähnt, liegt innerhalb dieses Ringspaltes das Lager 134, und ein kürzerer, davorliegender Teil dieses
Spaltes führt zum vorderen Lager 135 der Abtriebswelle 132. Radiale öffnungen 180 (Fig. 1) sind in der Welle
132 vorgesehen, um die Lager 134 und 135 zu schmieren. Es zeigt sich so, daß im Betrieb das öl, das die hinteren
Lager geschmiert hat und in der Kammer 163 gesammelt wurde, durch die Druckluft in den Spalt 133
getrieben wird und infolge der Drehung der Welle 124 vorwärtswandert und dabei durch axiale Nuten in den
Tragtcilcn des Lagers 134 hindurchtritt. Entleerungsöffnungen 179 sind vorgesehen, um das öl von den
Übergangsstellen der weiteren auf die engeren Bereiche des Spaltes 178 in den ölsumpf abzuleiten. Das Lager
129 trennt die Kammer 163 von dem Ringspalt 133, wodurch dieses Lager von beiden Seiten mit Schmiermittel versorgt wird. Der Innendurchmesser des Lagers
129 ist kleiner als der Bohrungsdurchmesser der Welle 124, so daß das Lager 129 als Sperre dient und
verhindert, daß aus dem Ringraum 133 öl in die Sammclkammcr zurückfließt.
Es sollte in bezug auf das Teil 161 bedacht werden, daß es wegen seiner großen Masse in der Lage ist, aus
dem öl in der Kammer 163 Hitze zu entziehen, wodurch die Möglichkeit für eine ölüberhitzung nach dem
Stillsetzen weitgehend verhindert wird. Außerdem ist festzustellen, daß der stärkste Temperaturanstieg
zwischen den Teilen der Turbine, die mit den verbrannten Oasen in direktem Kontakt sind, und den
inneren Teilen des Turbinengehäuses in dem relativ dünnen, konzentrischen Teil 155 auftritt. Auf diese
Weise führen Temperaturspiele nicht zu unerwünschten seitlichen Verschiebungen der einzelnen Teile.
Das Abgas, das das Arbeitsturbinenrad 142 verläßt, tritt durch eine Leitvorrichtung, als Ganzes mit 181 r»<
bezeichnet, in eine Kammer 182 für die verbrannten Gase auf der Rückseite des Turbinenrades 142. Die
Leitvorrichtung 181 besteht aus drei konzentrischen,
ineinandergeschachtelten Teilen 183, 184 und 185,
welche Ringräume mit nach hinten zunehmendem Durchmesser bilden und an ihren Enden radial nach
außen gebogen und miteinander durch Halter 186 verbunden sind. Die Kammer 182 wird von einem Paar
gleicher Preßteile gebildet.
Die F i g. 3, 4 und 5 zeigen das Getriebe und Teile daraus. Die Kammer 59 des Getriebes wird durch die
Wand 58 und eine vordere Getriebewand 244 abgeschlossen. Das Gehäuse für ein automatisches
Getriebe ist zum Teil bei 245 in der Figur gezeigt, welches sich vom Getriebe 42 nach vorn erstreckt. Das
automatische Getriebe ist von normaler Bauart und braucht nicht im einzelnen gezeigt zu werden. Es sollte
jedoch festgehalten werden, daß zwei gesonderte Antriebe für das automatische Getriebe vorzusehen
sind, von denen einer dem Fahrzeugantrieb und der andere dem Antrieb der ölpumpe für das automatische
Getriebe dient. Normalerweise bestehen diese beiden Antriebe aus einer Hauptleistungswelle 246 und einer
ölpumpenwelle 247 für das automatische Getriebe, von dem die letztere koaxial in der Welle 246 läuft.
Die Wellen 246 und 247 treten nach hinten aus dem Gehäuse des automatischen Getriebes heraus (s. F i g. 3)
und liegen koaxial innerhalb eines Kegelrades 248, das drehbar von einer Wand 249 des automatischen
Getriebes getragen wird. Das Kegelrad 248 wird vom (nicht gezeigten) Abtrieb des automatischen Getriebes
angetrieben und treibt seinerseits ein mit den Achsen der Fahrzeugräder verbundenes Tellerrad. Die Achsen
befinden sich etwas vor dem Zahnrad 248 und stehen im rechten Winkel zur Zeichenebene der F i g. 3.
Die Welle 246 wird von einem Zahnrad 251 und die Welle 247 von einem Zahnrad 252 angetrieben. Diese
beiden Zahnräder sind in bekannter Weise koaxial zueinander angeordnet, wobei das Zahnrad 252 etwas
größer ist als das Zahnrad 251, und liegen auf gegenüberliegenden Seiten einer inneren Wand 253 im
Getriebekasten 42. Diese Wand trägt ein Lager 254, das zusammen mit einem Lager 255 in der Wand 244 das
Zahnrad 251 auf seinen beiden Seiten unterstützt, welches mit der Welle 246 über äußere und innere
koaxiale Verzahnung 256 in Verbindung steht. Ein Paar Lager 257 und 258 ist innerhalb einer langgestreckten
Nabe 259 des Zahnrades 251 untergebracht, die durch das Lager 254 unterstützt wird. Die Lager 257 und 258
haben in Achsrichtung einen Abstand voneinander, um den Wcllenstumpf 261 des Zahnrades 252 zu tragen. Die
Welle 261 ist ihrerseits über koaxiale, innere und äußere Verzahnung 262 mit der Welle 247 verbunden, wobei die
Verzahnung 262 innerhalb des zweiten Nabcntcils 263 des Zahnrades 251 liegt, welcher vom Lager 255
unterstützt wird.
Eine in einer Richtung wlrkonde Freilaufkupplung 264 liegt zwischen den Lagern 257 und 258 und dient
dpzu, die Zahnräder 251 und 252 in der weiter unten beschriebenen Weise zu verbinden. Die herkömmliche
Konstruktion der Kupplung 264 ist aus der FI g. 5 zu
ersehen, die die Welle 261 mit nach außen gerichteter Zähnen zeigt. Die Zähne haben auf einer Seite nacr
außen weisende, geneigte Flächen und auf der anderer Seite im wesentlichen radial verlaufende Flächen
Zwischen den geneigten Flächen der Zähne 265 und dei
zylindrischen Innenfläche 267 des Nabenteils 25! zwischen den Lagern 257 und 258 sind Walzenkörpe
266 eingelegt. Die Wirkungsweise der Kupplung 264 is folgende: Solange die Welle 261 nach FIg.5 in
Uhrzeigersinn schneller dreht als das Nabenteil 255
70ΘΒ33/1Β
läuft diese frei. Möchte jedoch irgendwann die Drehzahl
der Welle 261 kleiner werden als die der Nabe 259, werden die Walzenkörper 266 durch die Zähne 265 nach
außen befördert, wodurch sie gegen die Fläche 267
gepreßt werden. Dies hindert die Welle 261 wirksam daran, im Uhrzeigersinn langsamer zu laufen als die
Nabe 259.
Wie aus der F i g. 4 hervorgeht, ist das Zahnrad 251
vom Abtriebsritzel 137 über die auf einer links von der zentralen Turbinenachse liegenden, gemeinsamen Welle
sitzenden Zwischenzahnräder 268 und 269 angetrieben, von denen das Zahnrad 268 mit dem Ritzel 137 und
das Zahnrad 269 mit dem Zahnrad 251 in Eingriff ist. Das Zahnrad 252 wird von dem Hilfsritzel 131 über die
auf gemeinsamer Welle 274 angebrachten Zahnräder 272 und 273 angetrieben, welche rechts der Hauptturbinenachse
liegen.
Im Betrieb sind die Drehzahlen der Zahnräder 251 und 252 im allgemeinen so, daß die Freilaufkupplung 264
IO
nicht eingreift. Wenn z. B ein Fahrzeug mit 75 km/h fährt, könnte das Zahnrad 251 mit 2400 Umdrehungen
pro Minute umlaufen.
Der Fall, weswegen die Drehzahl des Turbinenrades 142 der zweiten Stufe außerordentlich ansteigen könnte,
träte ein, wenn der Fahrer ein stehendes Fahrzeug zu beschleunigen versucht und die beiden Räder auf einem
eisigen Untergrund durchdrehen. In diesem Fall möchte das Zahnrad 251 schneller drehen als das Zahnrad 252.
Dann greift die Freilaufkupplung ein, so daß die Abtriebswelle den Verdichter 65 antreibt. Das bremst
aber die Abtriebswelle wirksam ab und verhindert das Durchgehen des Turbinenrades der zweiten Stufe. Die
Kupplung 264 entkuppelt automatisch wieder, wenn sich normale Bedingungen einstellen.
Die Zahnräderübersetzung kann so gewählt werden, daß die Bremswirkung in jedem Fall, bei Teil- oder
voller Drehzahl der Abtriebs- und der Hilfswelle eintritt.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (13)
1. Gasturbinenanlage zum Einbau in das Heck eines Personen- oder Kombikraftwagens oder
Kleintransporters hinter der angetriebenen Hinterachse,
wobei die Gasturbinenanlage mit einem am Vorderende ihres Gehäuses sitzenden Getriebekasten
mit der Hinterachse verbunden ist und ein Verdichterrad und ein über eine Verdichterwelle mit
ihm verbundenes Verdichterturbinenrad, ein Arbeitsturbinenrad und eine mit diesem verbundene
Abtriebswelle mit Abtriebsritzel aufweist, wobei die Wellen durch vordere und hintere Lager gelagert
sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (132) koaxial innerhalb der Verdichterwelle
(123) liegt und das vordere Lager der Abtriebswelle eine in die hohle Verdichterwelle
eingesetzte Gleitlagerbuchse (135) ist.
2. Gasturbinenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichter-Hohlwelle (123)
sich nach vorn über das Verdichter rad (68) hinaus erstreckt und in der davor liegenden Gehäusewand
(58) gelagert ist, das Abtriebsritzel (137) der die Verdichterwelle (123) durchsetzenden Abtriebswelle
(132) vor dem Lager (128) der Verdichterwelle liegt, und die Gleitlagerbuchse (135) zwischen dem
Verdichterwellenlager (128) und dem Ablriebsritzel (137) angeordnet ist.
3. Gasturbinenanlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen die Abtriebswelle
(132) von vorn bis zu deren hinteren Lagern (144, 145) längsdurchsetzenden Schmiermittelkanal (141),
eine Schmiermittelzuführung zum Vorderende des Schmierrnittelkanals (141), Leitungswege (166, 167,
168) für das Schmiermittel vom hinteren Ende des Schmiermittelkanals (141) zu den hinteren Lagern
(129,144,145) der Verdichter- und der Abtriebswelle (123, 132) und Rückleitungen für das Schmiermittel
zum Vorderende der Gasturbinenanlage durch einer. Zwischenraum (133) zwischen Abtriebs- und Verdichterwelle.
4. Gasturbinenanlage nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine ölsammelkammer (163) an den
hinteren Lagern (129, 145) der Verdichter- bzw. Abtriebswelle (123, 132), eine Druckluftverbindung
M73, 174, 127, 176) vom Verdichter (65) zur ölsammelkammer (163) und einen ölrückführkanal
(177, 178) aus der ölsammelkammer (163) in den Zwischenraum (133) zwischen Verdichter- und
Abtriebswelle (123, 132) zur Rückleitung des Schmiermittels.
5. Gasturbinenanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ringkammer (127) zwischen
einem inneren und einem äußeren Verdichterwellenrohr (124,125) gebildet ist, die einerseits über
öffnungen (174 und 173) mil dem Verdichterrad (68) und andererseits durch ein«: Durchlaßöffnung (176)
mit der ölsammelkammur (163) in Verbindung steht.
6. Gasturbinenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ölsammelkammer
(163) durch mit Abstand voneinander angeordnete ringförmige Teile (156, 158) und ein
verhältnismäßig massereiehes, scheibenförmiges
Teil (161) zwischen den Rinjjteilen (156,158) gebildet
ist, welches Wärme aus dem in der ölsammelkammer (163) gesammelten Öl entzieht.
7. Gasturbinenanlage nach Anspruch 6, dadurch »^kennzeichnet, daß die massereiche Scheibe (161)
einen Nabenfortsatz aufweist, welcher das hintere Verdichterwellenlager (129) trägt.
8. Gasturbinenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7 gekennzeichnet durch ein Turbinengehäuse,
das eus einem äußeren Turbinengehäuse (146), das am Gasturbinenanlagengehäuse befestigt ist, und
einem inneren Turbinengehäuse (148) besteht, die durch Leitflügel (147) für die Arbeitsturbine (142)
miteinander verbunden sind, und durch ein ringförmiges, sich in Achsrichtung erstreckendes Teil (155)
geringen Querschnitts, dessen einer Rand auf der Innenseite des inneren Turbinengehäuses (148)
befestigt ist, während am anderen Rand die zwischen den Turbinenrädern (126,142) liegende, die hinteren
Lager (129,144,145) tragende massereiche Scheibe (161) befestigt ist.
9. Gasturbinenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere
Verdichterwellenlager (129) eine von der massereichen Scheibe (161) getragene Lagerbuchse aufweist,
deren Innendurchmesser kleiner als der Bohrungsdurchmesser des inneren Verdichterwellenrohres
(124) ist.
10. Gasturbinenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch ein feststehendes
Tragteil (63) an ihrem Vorderende, an welchem das Turbinengehäuse befestigt ist und von dem die
gesamte Turbine getragen wird.
11. Gasturbinenanlage nach einem der vorherigen
Ansprüche, gekennzeichnet durch ein ölreservoir an ihrem Vorderende, welches über eine Leitung (179)
mit dem Zwischenraum (133) zwischen dem inneren Verdichterwellenrohr (124) und der Abtriebswelle
(132) verbunden ist.
12. Gasturbinenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Getriebe
(42) mit koaxialen Zahnrädern (251,252) vorgesehen ist, wobei /.wischen dem mit einer Leistungswelle
(246) verbundenen und von der Turbinen-Abtriebswelle (132) angetriebenen Zahnrad (251) und dem
mit einer ölpumpenwelle (247) verbundenen, von der Verdichterwelle (123) angetriebenen Zahnrad
(252) eine Freilaufkupplung (264) angeordnet ist, die verhindert, daß die Leistungswelle eine höhere
Drehzahl als die ölpumpenwelle annimmt.
13. Gasturbinenanlage nach Anspruch 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die beiden koaxialen Zahnräder (251, 252) nebeneinander liegen und das eine
Zahnrad (251) mit einer Nabe (259) und das andere Zahnrad (252) mit einer Welle (261) verbunden ist,
die sich durch die Nabe (259) hindurch erstreckt, und daß die Freilaufkupplung (264) zwischen der Nabe
(259) und der Welle (261) angebracht ist.
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