DE1776234C3

DE1776234C3 - Gasturbinenanlage zum Einbau in das Heck eines Personen- oder Kombikraftwagens oder Kleintransporters

Info

Publication number: DE1776234C3
Application number: DE1776234A
Authority: DE
Inventors: Sam Barlow Walled Lake Mich. Williams (V.St.A.)
Original assignee: Williams International Corp
Current assignee: Williams International Corp
Priority date: 1965-02-01
Filing date: 1966-01-31
Publication date: 1978-04-13
Also published as: DE1776234B2; US3363415A; GB1136853A; GB1136851A; DE1476935A1; SE340725B; DE1476935B2; SE346139B; SE340726B; US3377798A; DE1776264A1; DE1776234A1; GB1136852A; GB1136854A

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 Verdichterwelle 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, daO in Richtung des Fahrzeugs von vorn nach hinten gesehen das zuvorderst liegende Abtriebsritzel über die Abtriebswelle mit dem Arbeitsturbinenrad 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 diesem Aufbau ergibt sich zwangsläufig, daß die Gasströmungsrichtung in hahrrichtung 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, daß sich eine günstigere Anordnung der einzelnen Bauelemente -.. ergibt.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung dieser Aufgabe liegt die Abtriebswelle koaxial innerhalb der Verdichterwclle, 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 IO 52 283), bei der die Abtriebswelle koaxial innerhalb der Verdichterwelle liegt. Bei dieser Anlage wird jedoch die vordere ι 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 4; 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 :1er äußere Lagerring mit der sich ständig drehenden Verdichterwelle umläuft, so daß mit der Erfindung Lagerprobleme, wie sie bei häufig aus dem Stillstand anzufahrenden Gasturbinen für Kraftfahrzeuge wegen der mangelhaf- <,<· ten 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 c, 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 Fahr- ■■ zeugheck sind damit ebenfalls leicht zu bewältigen.

Verbunden mit der neuen Konstrukt'on gemäß der Erfindung können sich daraus ergebende zahlreiche Detailverbesserungen angebracht werden, die sich auf die Gebiete der besonders günstigen Schmierung und Wärmeabfuhr der innenliegenden Maschinenteile insbesondere im Bereich der Turbinenräder beziehen sowie auf die Sicherung der Arbeitsturbine gegen Durchdrehen. Die Erfindung wird nun in Verbindung mit der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es zeigt

Fig. I einen horizontalen Schnitt durch das erfindungsgemäße Gasturbinenaggregat, wobei alle mit der Brennluft- und Gasführung zusammenhängenden Teile weggebrochen sind,

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch die hintere Turbinenlagerung,

F i g. 3 einen senkrechten Schnitt durch das Getriebegehäuse und die Verbindung zum automatischen Getriebe sowie einen Teil des Hinterradantriebs,

F i g. 4 ein Schnitt durch das Getriebe am Vorderende der Turbine, und

Fig. 5 die Freilaufkupplung zwischen Verdichterund Abtriebswelle.

Kurz gesagt, betrifft die dargestellte Ausführungsform der Erfindung eine Gasturbinenanlage mit einer Abtriebswclle, die von einer Verdichterhohlwelle umgeben ist und um die herum sich ein ringförmiger Brennraum befindet. Der Radialverdichter fördert die Luft auf die beiden gegenüberliegenden Seiten der Maschine zu den Eintrittsöffnungen von vier Axialstrom-Regeneratoren mit sich drehenden Matrizen. Diese Regeneratoren sind als zwei koaxiale Paare auf beiden Seiten der Turbinenhauptachse angebracht, so daß die Achsen der Regeneratorpaare im rechten Winkel mit erheblichem Abstand zur Turbinenachse stehen. Die beiden Regeneratoren eines Paares sind in der senkrechten Richtung ihrer Achsen mit Abstand voneinander angebracht. Die ganze Einheit zeigt im großen und ganzen die Form eines T, d. h. die Gehäusehöhe ist nicht größer, als es für die Unterbringung des Verdichters, der Brennkammer und der Turbinenräder erforderlich ist, wobei die Gehäuseteile die Ausblasleitungen und die rückwärtig an den beiden Seiten des den Verdichter, die Brennkammer und die Turbinenräder umschließenden Gehäuses sich befindenden Vorwärmerpaare mit enthalten.

Die Maschine ist für den Einbau !ti Heck eines Kraftfahrzeugs unterhalb der Ladefläche vorgesehen, und die von der Turbine ausgestoßenen Abgase werden 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 von zusätzlichen Rohrleitungen ausgeblasen werden. Dia Frischluft kann durch Grills am hinteren Ende des Fahrzeugs eingesogen und über Leitungen, die um das Maschinengehäuse herumgeführt sind, unter der Maschine durch einen Geräuschdämpfer und eine Filteranlage und dann in die Ansaugkammer des Verdichters geführt werden.

Die Erfindung ^coll nun im einzelnen anhand der Figuren beschrieben werden. Dabei wird zunächst die F i g. 1 beträchtet.

Das Getriebegehäuse 42 hat eine Innenwand 58, die den Getriebekasten 59 von der Verdichter-Ansaugkammer 36 trennt. Die nach hinten vorspringende Wand 61 des Getriebekasten^ 42, die die Kammer 36 umschließt, hat einen Befestigungsflansch 62, auf dem ein Verdichtertragring 63 mit Bolzen 64 angeschraubt ist. Der Verdichter ist im Ganzen mit 65 bezeichnet und besteht

aus einem Verdichtergehänse 66, das mit Bolzen 67 an dem Tragring 63 angeschraubt ist, und im Gehäuse 66 drehbar angebrachten Verdichterflügeln 68. Leilfliigel 69 erstrecken sich zwischen dem Gehäuse 66 und an der Getriebewand 58 angebrachten, nach rückwärts sich erstreckenden Teilen 71 in radialer Richtung, iiin Verdichterleitwerk 72 mit radialen Rippen 73 ist in Verlängerung der radialen Teile der Flügel 68 nach außen angebracht, um die verdichtete Luft zunächst in rauialer und dann in axialer Richtung nach hinten zu leiten. Line Trcibstoffzuführleitung 74 ist in dem Verdichlcrgchäusc 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 zcnlrisch an den Rippen befestigten Glied 77, und diese Leitung führi in einen Ringspalt 78, der durch Teile gebildet wird, welche an dem Glied 77 befestigt sind und in einer ringförmigen Brennkammer, die im Gan/.cn mit 79 bezeichnet ist. liegen. Diese Brennkammer ist mit l.ufteintrittsschlitzen 81 und 82 und radialen Leitungen 83 versehen, um die aufgchci/.tc, verdichtete Luft von einer Kammer 84. die die Brennkammer umgibt, in deren Innenraum zu bringen.

Die ganze, hinter dem Getriebe 42 liegende Ciasturbine wird in l'reiarmkonstruktion vom Getriebegehäuse gehalten, und die Halterung geschieht vor allem durch das Druckluftgehäuse. Dieses Gehäuse ist aus zwei gleichen Prcßtcilen zusammengesetzt.

Die Vcrdichlcrhohlwcllc 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 Vcrdichternr.be. 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 Verdichterwellc trägt (s. fig. I). Das hintere Lager 129 der Vcrdichterwelle ist in der ι Turbinenradnabe untergebracht (s. F i g. 2); seine Befestigung wird weiter unten beschrieben. An der inneren Verdichlerwclle 124 ist auf der Vorderseite der Wand 58 ein Hilfsantriebsritzcl 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 Verdichterwellc 124 liegt, bis ^ auf die Vorderseite der Wand 58 durch, wodurch die Abtriebswelle 132 drehbar getragen wird. Dieses Lager ist als Gleitlager ausgeführt und wird mit einer auf das Vorderende der inneren Verdichterwelle 124 aufgeschraubten Mutter 136 gehalten. Dadurch bleibt em <* hydrodynamischer Ölfilm im Lager 135 erhalten, auch wenn die Abtriebswelle 132 stillsteht, z. B. weil die Antriebsräder, mit denen sie über Zahnräder verbunden ist. 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 Dnjckring 138 getrennt und durch eine Mutler I J9 bcfcstigl. In der Abtricbswclle 132 ist eine axiale Ölbohrung 141 vorgesehen, die vom Vorderende der Welle durch die ganze Welle hindurchführt und erst kurz vor dem Teil endet, auf dem die Turbinenradnabe des Arbeitsturbi nenrades 142 angebracht ist. Dieses Rad ist am hinteren Lnde der Abtricbswclle mit einer Mutter 143 befestigt.

Die Konstruktion, die unter anderem das hintere Lager 129 der Verdichterwellc 123 und die beiden hinteren Lager 144 und 145 der Ablriebswcllc 132 trägt wird jetzt beschrieben, Ein trommeiförmiges, äußere¹ Turbinenradgehäusc 146 ist. wie im weiteren Verlaul noch näher beschrieben wird, im hinteren Teil des llauptgchäiises befestigt. Die Leilfliigel 147 der /.weitet Turbinenstufe verlaufen von diesem Tiirbinenradgehäu se einwärts, und ihre inneren Luden werden von einei inneren Trommel 148 gehalten. Diese, äußere Turbinen gehäuse 146 erstreckt sich von den l.eitflügeln 147 nach vorn, umgibt auch das Verdichlerlurbinenrad 126 um weist einen auswärts gerichteten Mansch 149 auf, ar dem mil Bolzen 152 die Brennkammer 79 und der Tragring 151 der Leilfliigel der ersten Stufe auge schraubt sind.

Lin ringförmiges Verbindungsglied 155 verhältnismä ßig dünnen Querschnitts erstreckt sich in Achsrichtung und ist mit seiner Hinterkante an der Innenfläche dei inneren Trommel 148 befestigt, erstreckt sich dann nacl vorwärts und leicht nach innen. Lin ringförmigei Preßteil 156 ist mit seiner Außenkante am vorderer Rand des Verbindungsgliedes 155 befestigt, verläiifi zunächst nach vorn, dann einwärts, wieder nach hinter und nochmals einwärts, wobei zwischen dem cinwärt« gebogenen Rand des feststehenden Teils 156 und der Tiirbincnradnabc 126 eine Dichtung 157 eingelegt isl (I ig. 2). Iiin gleiches, feststehendes Glied 158 (dii Ciliedcr 156 und 158 können die gleichen l'reßteile sein' isl mit Abstand vom ersten, diesem gegenüberstehend angebracht, wobei eine Dichtung 159 zwischen der Innenkante des Gliedes 158 und dem Turbinenrad 142 vorgesehen ist. Der Zwischenraum zwischen den Teiler 156 und 158 wird zum Feil von einer kombinierter Lagertrag- und Temperauirabscnkvorrichtung 161 eingenommen. Dieses [!lenient ist ein verhältnismäßig massives, sich in radialer Richtung erstreckendes Tei aus einem wärmeleitenden Material, bei dem sich aul dessen Nabeninnenseitc die Lager 144 und 145 und aul seiner Außenseite das Lager 129 befinden. Mehrere, aul einem Kreis verteilte Röhren 162 erstrecken sich in axialer Richtung zwischen den Dichtungsringen 157 und 159, welche dem Dichtungsring 159 Druckluft zu fühler und damit seine abdichtende Wirkung herbeiführen.

Die einander gegenüberliegenden Kanten des Außen randes des Teils 161 sind dicht mit den Außenränderr 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 16: angebracht, die sich von der Mitte der Sammelkammei über einen gewissen Bereich nach außen erstrecken. Die Spritzplatten 165 sorgen dafür, daß die öltropfen, die ir die Kammer 163 eintreten, auf den Boden geleite werden, wo sie sich sammeln.

In der Abtriebswelle 132 sind radiale öldurchtrittsöff nungen 166 und 167 vorgesehen, durch die das öl. da: durch die öffnung 141 in die Welle eintritt, zu der l-agern 144 und 145 gelangt. Das öl fließt dann von Lager 144 durch eine öffnung 168 in der Nabe des Teil·

161 zum 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 verbildet 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 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 Fig.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

ij 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

inciiTcic άχίάίέ isimüiigeii 176 füi'ii'cü uüicil die Nabe Getriebe uicfii. Nui ιΐιάιΕι n'ciSe beiicfcen diese beiden

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 ber.its 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 Tragteilen des Lagers 134 hindurchtritt. Entleerungsöffnungen 179 sind vorgesehen, um das öl von d<_n 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 Sammelkammer 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 Gasen 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 bezeichnet in eine Kammer 182 für die verbrannten Gase auf der Rückseite des Turbinenrades 142. Die Leitvorrichtung 181 besteht aus drei konzentrischen.

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 Wellenstumpf 261 des Zahnrades 252 zu tragen. Die Weile 261 ist ihrerseits über koaxiale, innere und äußere

Verzahnung 262 mit der Welle 247 verbunden, wobei die Verzahnung 262 innerhalb des zweiten Nabenteils 263

aes Zahnrades 251 liegt welcher vom Lager 255 unterstützt wird.

Eine in einer Richtung wirkende Freilaufkupplung

264 liegt zwischen den Lagern 2S7 und 258 und dient dazu, die Zahnräder 251 und 252 in der weiter unten beschriebenen Weise zu verbinden. Die herkömmliche Konstruktion der Kupplung 264 ist aus der Fig.5 zu ersehen, die die Welle 261 mit nach außen gerichteten Zähnen zeigt Die Zähne haben auf einer Seite nach außen weisende, geneigte Flächen und auf der anderen Seite im wesentlichen radial verlaufende Flächen. Zwischen den geneigten Flächen der Zähne 265 und der zylindrischen Innenfläche 267 des Nabenteils 259 zwischen den Lagern 257 und 258 sind Walzenkörper 266 eingelegt Die Wirkungsweise der Kupplung 264 ist folgende: Solange die Welle 261 nach Fig.5 im Uhrzeigersinn schneller dreht als das Nabenteil 259,

läuft diese frei. Möchte jedoch irgendwann die Drehzahl der Welle 26t 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 Fig.4 hervorgeht, ist das Zahnrad 25t 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

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nicht eingreift. We η ζ. 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

!7 76 234 Patentansprüche:

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 I. dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichter-Hohlwelle (123) sich nach vorn über das Verdichterrad (68) hinaus erstreckt und in der davor liegenden Gehäusewand (58) gelagert ist, das Abtriebsritzel (137) der die Verdichterwelle (123) durchsetzenden Abtriebswellc (132) vor dem Lager (128) der Verdichterwelle liegt, und die Gleitlagerbuchse (135) zwischen dem Vcrdichterwellenlager (128) und dem Abtriebsritzel (137) angeordnet ist.

3. Gasturbinenanlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2. gekennzeichnet durch einen die Abtriebswellc (132) von vorn bis zu deren hinteren Lagern (144, 145) liingsduuhsetzendcn Schmiermittelkana! (141). eine Schmierinittelzuführung jm Vorderende des .Schmiermittelkanals (14f), 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 Kücklcitungcn für das Schmiermittel zum Vorderende der Gasturbinenanlage durch einen 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 (173, 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) mit dem Verdichterrad (68) und andererseits durch eine Durchlaßöffnung (176) mit der Ölsammelkammer (163) in Verbindung steht.

6. Gasturbinenanlage nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölsammelkammer (163) durch mit Abstand voneinander angeordnete ringförmige Teile (156, 158) und ein verhältnismäßig massereiches, scheibenförmiges Teil (161) zwischen den Ringteilen (156,158) gebildet ist, welches Wärme aus dem in der Ölsammelkammer (163) gesammelten öl entzieht.

7. Gasturbinenanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die massereiche Scheibe (161) einen Nabenfortsatz aufweist, welcher das hintere Verdichterwellenlager (129) trägt.

8. Gasturbinenanlage nach einem der Ansprüche I bis 7, gekennzeichnet durch ein Turbinengehäuse, das aus einem äußeren Turbinengehäuse (146), das am Gasturbinenanlugengehäusc 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 da* hintere Verdichterwclleniager (129) eine von der massereichen Scheibe (161) getragene Lagerbuchse aufweist, deren Innendurchmesser kleiner als der Bohrungsdiirchmesser des inneren Verdichterwellenrohres (124) ist.

K). 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 II, dadurch gekennzeichnet, daß ein Getriebe (42) mit koaxialen Zahnrädern (251,252) vorgesehen ist, wobei zwischen dem mit einer Leistungswelle (246) verbundenen und von der Turbinen-Abtriebswelle (132) angetriebenen Zahnrad (251) und dem mit einer Ölpumpenwclle (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.