DE202008008567U1

DE202008008567U1 - Compact energy package for vehicles consisting of the combination of a gas turbine coupled with one or more generators

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Publication number: DE202008008567U1
Application number: DE202008008567U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-06-25
Filing date: 2008-06-25
Publication date: 2008-11-06
Anticipated expiration: 2018-06-26

Abstract

Das Kompakt Energiepaket für Landfahrzeuge und Wasserfahrzeuge bestehend aus der Kombination einer Gasturbine (100; 200; 300; 400; 500; 600 700; 800; 900; 1000; 1100; 1200) axial oder radial, Einwellen oder 2 Wellen, in Turboprop oder Kleinausführung gekoppelt mit einem oder mehreren Generatoren (101; 201; 301; 401; 402; 501; 601; 602; 701; 702; 801; 802; 901; 902 1001; 1002; 1101; 1201), dadurch gekennzeichnet, daß diese Kombination, in der Lage ist, thermischer Energie in elektrische Energie umzuwandeln, und als Energielieferant für die in Landfahrzeugen und Wasserfahrzeugen vorhandenen Energiespeicher für den Vortrieb und den Betrieb zur Verfügung stellt.The Compact energy package for Land vehicles and watercraft consisting of the combination a gas turbine (100; 200; 300; 400; 500; 600 700; 800; 900; 1000; 1100; 1200) axial or radial, single shafts or 2 shafts, in turboprop or small version coupled to one or more generators (101; 201; 301; 401; 402; 501; 601; 602; 701; 702; 801; 802; 901; 902 1001; 1002; 1101; 1201), characterized in that this combination, in the Able to convert thermal energy into electrical energy and as an energy supplier for the energy storage available in land vehicles and watercraft for the Propulsion and operation provides.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kompakt-Energiepaket für Landfahrzeuge und Wasserfahrzeuge bestehend aus der Kombination einer Gasturbine (100; 200; 300; 400; 500; 600 700; 800; 900; 1000; 1100; 1200) axial oder radial, Einwellen oder 2 Wellen, in Turboprop oder Kleinausführung, gekoppelt mit einem oder mehreren Generatoren (101; 201; 301; 401; 402; 501; 601; 602; 701; 702; 801; 802; 901; 902 1001; 1002; 1101; 1201), dadurch gekennzeichnet, daß diese Kombination, in der Lage ist, thermischer Energie in elektrische Energie umzuwandeln, und als Energielieferant für die in Landfahrzeugen und Wasserfahrzeugen vorhandenen Energiespeicher für den Vortrieb, und den Betrieb zur Verfügung stellt.The invention relates to a compact energy package for land vehicles and water vehicles consisting of the combination of a gas turbine ( 100 ; 200 ; 300 ; 400 ; 500 ; 600 700 ; 800 ; 900 ; 1000 ; 1100 ; 1200 ) axial or radial, single or twin shafts, in turboprop or small version, coupled to one or more generators ( 101 ; 201 ; 301 ; 401 ; 402 ; 501 ; 601 ; 602 ; 701 ; 702 ; 801 ; 802 ; 901 ; 902 1001 ; 1002 ; 1101 ; 1201 ), characterized in that said combination is capable of converting thermal energy into electrical energy and as an energy supplier for propulsion energy storage provided in land vehicles and watercraft, and providing said operation.

Eine Gasturbine ist eine Wärmekraftmaschine zur Abgabe mechanischer Leistung. Sie erzeugt sowohl Schubkraft durch Rückstoß als auch Wellenleistung. Sie saugt die Umgebungsluft ein und komprimiert sie in einem Verdichter (Druckerhöhung). In der nachfolgenden Brennkammer wird der Treibstoff eingespritzt und diese Mischung dann verbrannt. Die Verbrennung (= Expansion) erhöht die Temperatur und die Strömungsgeschwindigkeit, wobei der statische Druck des Gases leicht abfällt. Die dem Gas zugeführte Strömungsenergie wird dann in der dahinter folgenden Turbine entladen und in Drehbewegung umgesetzt, wobei das Gas teilweise weiter expandiert. Die Turbine dient als Antrieb des Verdichters, des Fans und anderer Aggregate. Je nach Bauart des Triebwerks, z. B. beim Wellenleistungstriebwerk, wird die Gasenergie fast vollständig von der Turbine aufgenommen und umgesetzt. Das Gas expandiert in die hinter der Turbine liegende Schubdüse auf fast Umgebungsdruck, wobei die Strömungsgeschwindigkeit weiter gesteigert wird. Gasturbinen zeichnen sich im allgemeinen durch sehr lange Wartungsintervalle, und hohe Leistungsdichte aus. Ein weiterer Vorteil von Gasturbinen ist die Vielstofffähigkeit. Das bedeutet, eine Gasturbine kann ohne all zu große Umbauaktionen, mit den verschiedensten Brennstoffen betrieben werden. Des weiteren, entstehen bei der Verbrennung in Gasturbinen erheblich weniger Schadstoffe ohne Nachbehandlung, bedingt durch die konstante Verbrennung, bei identischer Leistung.A Gas turbine is a heat engine for the delivery of mechanical power. It generates both thrust by recoil as well Shaft power. It sucks in the ambient air and compresses it They in a compressor (pressure increase). In the following Combustion chamber is injected with the fuel and this mixture then burned. The combustion (= expansion) raises the temperature and the flow velocity, the static pressure of the gas drops slightly. The flow energy supplied to the gas is then unloaded in the turbine behind it and put into rotary motion, the gas partially expanding further. The turbine serves as Drive the compressor, the fan and other aggregates. Depending on Type of engine, z. B. the shaft power engine is the gas energy almost completely taken up and implemented by the turbine. The gas expands into the exhaust nozzle located behind the turbine to almost ambient pressure, the flow velocity is further increased. Gas turbines are generally characterized through very long maintenance intervals, and high power density. Another advantage of gas turbines is the multi-fuel capability. This means that a gas turbine can do without too much conversion work, be operated with a variety of fuels. Furthermore, When incinerated in gas turbines, significantly less pollutants are produced without aftertreatment due to constant combustion identical performance.

Es gibt Gasturbinen in den verschiedensten Variationen leichte kompakte Gasturbinen die für den Einsatz in Flugzeugen konzipiert wurden, bei Ihnen steht die Erzeugung von Schubkraft durch den Abgasstrahl im Vordergrund. Eine Sonderform ist der sogenannte Turboprop, bei dieser Version wird eine Luftschraube (Propeller) durch die Turbine angetrieben. Die Gasturbine verfügt hierzu über mindestens zwei Wellen. Die Luftschraube wird durch ein Untersetzungsgetriebe der Antriebsturbine angetrieben. Erste Turboproptriebwerke entstanden bereits Ende der 1940er Jahre auf Basis von Turbojet-Triebwerken. Insbesondere im Kurzstreckenverkehr und bei mittleren Flughöhen ist der Turbopropantrieb der wirtschaftlichste Flugzeugantrieb. Die Geräuschemission durch den Freistrahl ist relativ gering, da die Geschwindigkeit des Abgasstrahls durch die Antriebsturbine stark verringert wird. Gegenüber Kolbentriebwerken zeichnet sich der Turboprop durch hohe Leistungsdichte und lange Wartungsintervalle aus. Eine vergleichbare Turbinenart kommt bei Hubschraubern zum Einsatz.It gives gas turbines in various variations lightweight compact Gas turbines for have been designed for use in aircraft, yours is the Generation of thrust by the exhaust gas jet in the foreground. A Special form is the so-called turboprop, this version will an air propeller (propeller) driven by the turbine. The Gas turbine has about this at least two waves. The propeller is driven by a reduction gear powered by the drive turbine. First turboprop engines were created already in the late 1940s on the basis of turbojet engines. Especially in short-haul traffic and at medium altitudes is the turboprop the most economical aircraft engine. The noise emission through the free jet is relatively low, since the speed of the exhaust gas jet through the drive turbine is greatly reduced. Draws opposite piston engines The turboprop is characterized by high power density and long maintenance intervals out. A comparable type of turbine is used in helicopters Commitment.

Abgeleitete Triebwerke treiben in den verschiedensten Ausführungen Modellflugzeuge Boote schwere LKWs und auch Panzer an. Des weiteren, findet man Gasturbinen die zur Stromerzeugung, bei Stromaggregaten, im Außeneinsatz gekoppelt mit einem Generator verwendet werden, um elektrische Energie zu erzeugen. Diese Geräte werden unter anderem bei der Feuerwehr oder bei den Streitkräften verwendet.derived Engines drive heavy models in various designs model aircraft boats Trucks and tanks too. Furthermore, one finds gas turbines the for generating electricity, for generators, in outdoor use coupled with a Generator used to generate electrical energy. These devices are used among others by the fire brigade or the armed forces.

In Kraftwerken werden große stationäre Gasturbinen für die Stromproduktion, auf Grund der langen Wartungsintervalle, eingesetzt. Sie zeichnen sich durch einen relativ Problemlosen Betrieb, und eine hohen Wirkungsgrad aus.In Power plants are becoming big stationary gas turbines for the Electricity production, due to the long maintenance intervals, used. They are characterized by a relatively problem-free operation, and a high efficiency.

Ein elektrischer Generator ist eine elektrische Maschine, die Bewegungsenergie bzw. mechanische Energie in elektrische Energie wandelt, und ist deshalb, technisch gesehen identisch mit einem Elektromotor, der umgekehrt elektrische Energie in Bewegungsenergie wandelt. Allen elektrischen Generatoren, die mittels elektrischer Induktion arbeiten, ist das Prinzip gemeinsam, mechanische Leistung in elektrische Leistung umzuwandeln. Die mechanische Leistung wird dem Generator in Form der Drehung einer mechanischen Welle zugeführt.One Electric generator is an electric machine, the kinetic energy or mechanical energy converts into electrical energy, and is therefore, technically identical to an electric motor, the reverse electrical energy converts into kinetic energy. All electrical Generators that use electrical induction are Principle in common, mechanical power into electrical power convert. The mechanical power is in the form of the generator the rotation of a mechanical shaft supplied.

Die Umwandlung beruht auf der Lorentzkraft, die auf bewegte, elektrische Ladungen in einem Magnetfeld wirkt. Bewegt sich ein Leiter quer senkrecht zum Magnetfeld, wirkt die Lorentzkraft auf die Ladungen im Leiter in Richtung dieses Leiters und setzt sie so in Bewegung. Diese Ladungsverschiebung bewirkt eine Potentialdifferenz bzw. eine Elektrische Spannung zwischen den Enden des Leiters. Um die Spannung zu erhöhen, werden mehrere in Form einer Spule in Reihe geschaltete Leiter verwendet.The Transformation is based on the Lorentz force, moving on, electrical Charges in a magnetic field acts. If a ladder moves across perpendicular to the magnetic field, the Lorentz force acts on the charges in the ladder in the direction of this leader and sets them in motion. This charge shift causes a potential difference or a Electrical voltage between the ends of the conductor. To the tension to increase, several conductors connected in series in the form of a coil are used.

Diese Wirkungsweise ist von derjenigen elektrostatischer Generatoren zu unterscheiden, in denen die Trennung elektrischer Ladungen durch das elektrische Feld, nicht das magnetische, vorgenommen wird.These The mode of action is of those of electrostatic generators in which the separation of electric charges by the electric field, not the magnetic, is made.

Im Generator wird der Rotor (auch Läufer genannt) im Inneren des Generators gegenüber dem feststehenden Stator- Gehäuse (auch Ständer genannt) gedreht. Durch das vom Rotor mit einem Dauermagnet oder einem Elektromagnet (Feldspule oder Erregerwicklung genannt) erzeugte, umlaufende magnetische Gleichfeld wird in den Leitern bzw. Leiterwicklungen des Stators durch die Lorentzkraft elektrische Spannung induziert. Bei Gleichstromgeneratoren wird der Strom im Rotor (Läufer) induziert, die Feldspule bzw. der Dauermagnet ist außen. Der generierte Strom wird mit einem Kommutator gleichgerichtet.In the generator, the rotor (also called rotor) inside the generator opposite the fixed stator housing (also called stator) is rotated. By the rotor with a dew Magnetic or magnetic field generated by an electromagnet (field coil or exciter winding) is induced in the conductors or conductor windings of the stator by the Lorentz force electrical voltage. In DC generators, the current in the rotor (rotor) is induced, the field coil or the permanent magnet is outside. The generated current is rectified with a commutator.

Die erzeugte elektrische Leistung gleicht der mechanischen Leistung, abzüglich der auftretenden Verluste.The generated electrical power equals the mechanical power, less the losses occurring.

In Land und Wasserfahrzeugen ist der Generator, auch Lichtmaschine genannt, die elektromechanische Maschine die das gesamte elektrische Bordnetz mit Energie versorgt. Er ist der Lieferant elektrischer Energie für die im Fahrzeug vorhandenen Batterien, die zum Starten des Fahrzeuges, den Strom, für den Starter liefern bereitzustellen. Des weiteren, werden Generatoren im stationären Bereich zu Stromerzeugung in Kraftwerken mit Wasserkraft, Dampfkraft, oder durch den Antrieb mittels einer Gasturbine. Des weiteren werden Generatoren zur Stromerzeugung bei Notstromaggregaten verwendet.In Land and watercraft is the generator, even alternator called, the electromechanical machine which the entire electrical system energized. He is the supplier of electrical energy for the in-vehicle batteries used to start the vehicle, the stream, for to provide the starter. Furthermore, be generators in the stationary Field of power generation in hydropower plants, steam power, or by the drive by means of a gas turbine. Furthermore, will be Generators used to generate electricity in emergency generators.

Kommen wir zu den bis heute, in allen Fahrzeugen (Land, Wasser; Luft) bis jetzt eingesetzten Verbrennungskraftmaschinen für den Antrieb. Diese Antriebe bestehend aus Benzin, Diesel, oder auch Wankelmotoren verursachen erhebliche Umweltbelastungen, und sind bei höherer Leistung, nicht dazu geeignet, die von den Politikern festgesetzten Emmissionsgrenzen (z. B. CO₂ 120 mg/km) ohne kostenintensive Nachbehandlung der Abgase, einzuhalten. Aus diesem Grund, ist die Industrie der Welt auf der Suche nach alternativen Antriebskonzepten. Verschiedene Konzepte wurden dabei schon vorgestellt. Da wäre der zuerst der Antrieb mit Gas, dann die sogenannten Hybridkonzepte, reine Elektrofahrzeuge und sowie das System Flextrem der Fa. Opel und der Betrieb mit Wasserstoff.Let's come to the until today, in all vehicles (land, water, air) until now used internal combustion engines for the drive. These propellants consisting of gasoline, diesel or Wankel engines cause considerable environmental pollution, and are at higher power, not suitable to comply with the policy set emission limits (eg, CO ₂ 120 mg / km) without costly aftertreatment of the exhaust gases , For this reason, the industry of the world is looking for alternative drive concepts. Various concepts have already been presented. As the first would be the drive with gas, then the so-called hybrid concepts, pure electric vehicles and as well as the system Flextrem the Fa. Opel and the operation with hydrogen.

Kommen wir zuerst zu dem Konzept des Fahrzeugantriebes mit Gas. Es handelt sich dabei um nichts anderes als mit kostenintensivem Aufwand, umgebaute Fahrzeuge, mit modifizierte Ottmotoren und zusätzlich am Fahrzeug befestigten Gastanks, die mit Gas oder Benzin betrieben werden. Die Abgase dieser mit Gas betriebenen Fahrzeuge sind sauberer, jedoch müssen auf Grund des überwiegend zweistofflichen Betriebes, auch zwei Tanks mitgeführt werden. Das erhöht das Gewicht des Fahrzeuges verringert die Zuladung, und vermindert den Wirkungsgrad.Come we first to the concept of vehicle propulsion with gas. It deals This is nothing else than with costly effort, rebuilt Vehicles with modified gasoline engines and gas tanks attached to the vehicle, which are operated with gas or gasoline. The exhaust gases of this with Gas powered vehicles are cleaner, however, have to Reason of predominantly Two-fuel operation, even two tanks are carried. That increases The weight of the vehicle reduces the payload, and reduces the Efficiency.

Hybridantrieb bedeutet, es werden zwei verschiedene Antriebskonzepte kombiniert. Es handelt sich dabei, um die Kombination eines Ottomotors (Dieselmotors), gekoppelt mit einem Elektromotor. Diese beiden Antriebe kommen ja nach dem Bedarf der Verkehrssituation entweder einzeln oder auch zusammen zum Einsatz. Beide Antriebe sind mechanisch mit den Antriebsrädern verbunden. Der zusätzlich Elektromotor, dient z. B. dazu das Fahrzeug aus dem Stand zu beschleunigen, dabei treten keine Emissionen auf, da dieser durch eine im Fahrzeug eingebaute Batterie mit Energie versorgt wird. Was jedoch nur zum Teil richtig ist, da auch die für den Vortrieb eingebaute Batterie vorher durch den Ottomotor (Dieselmotor) geladen werden muß. Im Schiebebetrieb, bei Gefällen, wird die Batterie zusätzlich durch die Eigenenergie des Fahrzeuges geladen. Diese Hybridantriebe haben in der Regel folgende Nachteile. Die zusätzlichen Komponenten, wie Elektromotor und Batterien, erhöhen das Gewicht des Fahrzeuges und kosten Raum. Des weiteren ist der schlechte Wirkungsgrad dieser Antriebe bei überwiegender Überlandfahrt zu nennen. In verschiedenen Test, wurde festgestellt, daß der Hybridantrieb im Stadtverkehr, und bei langsamer Fahrweise seine Vorteile hat, da dort nur ein Teil der Vortriebsenergie benötigt wird. Jedoch bei längeren Fahrten z. B. über die Autobahn ist das mitschleppen des zusätzlichen Gewichtes eher ein Nachteil.hybrid drive means, two different drive concepts are combined. These are the combination of a gasoline engine (diesel engine), coupled with an electric motor. These two drives are coming according to the needs of the traffic situation either individually or also together for use. Both drives are mechanically connected to the drive wheels. The additional Electric motor, serves z. B. to accelerate the vehicle from a standstill, There are no emissions, as this is due to a built-in vehicle Battery is powered. Which is only partially true is, as well as for the propulsion built-in battery previously by the gasoline engine (diesel engine) must be loaded. In overrun, on slopes, the battery is additionally through the intrinsic energy of the vehicle is charged. These hybrid drives have usually the following disadvantages. The additional components, such as electric motor and batteries, increase the weight of the vehicle and cost space. Furthermore, the bad one is Efficiency of these drives in predominantly overland travel to call. In various test, it was found that the hybrid drive in city traffic, and in slow driving has its advantages, because only part of the propulsion energy is needed there. However, on longer trips z. B. over the Highway is more like dragging extra weight Disadvantage.

Die bis zum heutigen Datum vorgestellten Lösungsvorschläge betreffend des rein elektrischen Vortriebs, haben alle erhebliche Nachteile. Da wäre zum Beispiel das Problem der Reichweite. Alle bisher vorgestellten Fahrzeuge kommen nicht über eine Reichweite von 100 km. Es gibt da zwar das in USA gebaute Fahrzeug mit dem Namen Tesla, das über eine Reichweite von 350 km verfügt, jedoch danach eine Ladezyklus von 3,5 Stunden benötigt. Zur Zeit wird in den verschiedensten Unternehmen an alternativen Energiespeichern gearbeitet. Zum Beispiel an Feststoffbatterien, Metall Luft Batterien sowie der Superbatterie, die jedoch nicht nach Aussage dieser Unternehmen nicht vor 2030 zur Verfügung steht. Doch auch diese neuen Techniken sind nicht in der Lage Energie, für den Vortrieb, über 800 km zu speichern. Und auch diese Speicher benötigen nach der Leistungsabgabe eine längere Ladeperiode. Außerdem ist der Einsatz dieser Technik nur mit einer gewaltige Anstrengungen bezüglich der dafür notwendigen Infrastruktur möglich. Man müßte Stationen einrichten, bei denen das leere Batteriepaket komplett durch ein geladenes Paket ersetzt wird. Außerdem, wenn alle Fahrzeuge dieser Welt nur rein elektrisch Betrieben werden, wo soll diese ganze elektrische Energie, wer erzeugt elektrische Energie in solcher Menge. Und wieviel Schadstoffe werden bei der Erzeugung dieser Energie verursacht. Der rein elektrische Betrieb aller Verkehrsmittel wäre wohl lediglich mit dem erneuten Einstieg in die Atomstromenergie möglich.The to date proposed solutions concerning of purely electric propulsion, all have significant disadvantages. There would be for Example the problem of range. All vehicles presented so far do not come over a range of 100 km. There is indeed the built in USA vehicle named Tesla, which has one Range of 350 km, but after that requires a charge cycle of 3.5 hours. to Time is spent on alternative energy storage in a wide variety of companies worked. For example on solid state batteries, metal air batteries and the super battery, but not according to these companies not available before 2030 stands. But even these new techniques are not capable of energy, for the Propulsion, over 800 km to save. And also these memory need after the power delivery a longer one Charge period. Furthermore The use of this technique is only with a tremendous effort in terms of the one for it necessary infrastructure possible. One would have stations set up in which the empty battery pack completely through a loaded package is replaced. Besides, if all vehicles In this world are operated purely electrically, where should this all electrical energy, who generates electrical energy in such quantity. And how much pollutants are generated by this energy caused. The purely electrical operation of all means of transport would be fine only possible with the renewed entry into nuclear power.

Eine weitere Version ist der Opel Flextrem, vorgestellt durch die Opel AG. Diese Version zeichnet sich durch eine nicht mehr vorhandene mechanische Verbindung des Antriebes mit den Rädern aus. Zum Antrieb des Opel Flextreme nutzt die E-Flex-Architektur einen Elektromotor, gespeist von einer großen Lithium-Ionen-Batterie. Im reinen Batteriebetrieb besitzt er eine Reichweite von 55 Kilometer. Ein 1,3 Liter großer Dieselmotor an Bord erzeugt bei Bedarf zusätzlichen Strom, um die Batterie aufzuladen und die Reichweite zu erhöhen.A another version is the Opel Flextrem, introduced by the Opel AG. This version is characterized by a nonexistent mechanical connection of the drive with the wheels. To drive the Opel Flextreme uses the E-Flex architecture powered by an electric motor from a big one Lithium Ion Battery. In pure battery operation he has one Range of 55 kilometers. A 1.3 liter diesel engine is produced on board if necessary additional Power to charge the battery and increase the range.

Kommen wir zum Antrieb der Fahrzeuge mit Wasserstoff. Die Verbrennung durch Wasserstoff kann ebenfalls nicht die flächendeckende Lösung sein, zum ersten, wo soll denn dieser ganze Wasserstoff herkommen. Welche Energie wird benötigt, um diesen herzustellen. Welche Schadstoffe fallen bei der Produktion von Wasserstoff in großen Mengen an. Und nun Stellen sie sich vor, wie heute auch, fahren in Zukunft Millionen von KFZ, LKW, Bussen und natürlich Tanklastern, voll mit Wasserstoff, durch unser Land. Ein Funke genügt.Come we use hydrogen to drive the vehicles. The burning through Hydrogen can also not be the area-wide solution First of all, where should all this hydrogen come from? Which Energy is needed to make this. Which pollutants are involved in production? of hydrogen in big ones Quantities. And now imagine, as today, drive in the future millions of cars, trucks, buses and of course tankers, full of hydrogen, through our country. A spark is enough.

Alle bis zum heutigen Datum vorgestellten Lösungsvorschläge der Antriebssituation für Landfahrzeuge erfordern gewaltige Anstrengungen bezüglich der dafür notwendigen Infrastruktur, und erfordern den Einsatz enormer finanzieller Mittel. Zu dem kommt noch dazu, daß keiner dieser Antriebe für alle Einsatzfälle und Länder geeignet sind. Die mobile Welt dieser Erde benötigt ein Konzept, das bei der Verbrennung relativ saubere Abgase, ohne nachträglich Abgasbehandlung zurückläßt, und nahezu mit allen herkömmliche Brennstoffen dieser Erde, ohne erhebliche Umrüstkosten zu verursachen, betrieben werden kann. Deshalb habe möchte ich in den folgenden Abschnitten die Idee eines im Fahrzeug installierten Energiepaketes vorstellen.All proposed solutions for the drive situation to date for land vehicles require tremendous effort in terms of the necessary Infrastructure, and require the use of enormous financial resources. In addition to that, no one these drives for all applications and countries are suitable. The mobile world of this earth needs a concept that is at the Combustion relatively clean exhaust gases, without leaving behind exhaust treatment, and almost with all conventional Operated fuels of this earth, without causing significant conversion costs can be. That's why I want to In the following sections I have the idea of having one installed in the vehicle Introduce energy package.

Die Erfindung ist ein kompakten Energiepaket für Landfahrzeuge und Wasserfahrzeuge bestehend aus der Kombination einer Gasturbine (100; 200; 300; 400; 500; 600 700; 800; 900) axial oder radial, Einwellen oder 2 Wellen, in Turboprop, Turbofan oder Kleinausführung gekoppelt mit einem oder mehreren Generatoren (101; 201; 301; 401; 402; 501; 601; 701; 702; 801; 802; 901), dadurch gekennzeichnet, daß diese Kombination, in der Lage ist, thermischer Energie in elektrische Energie umzuwandeln, und als Energielieferant für die in Landfahrzeugen und Wasserfahrzeugen vorhandenen Energiespeicher für den Vortrieb und den Betrieb zur Verfügung stellen, kann.The invention is a compact energy package for land vehicles and water vehicles consisting of the combination of a gas turbine ( 100 ; 200 ; 300 ; 400 ; 500 ; 600 700 ; 800 ; 900 ) axial or radial, single shaft or 2 shafts, in turboprop, turbofan or small version coupled with one or more generators ( 101 ; 201 ; 301 ; 401 ; 402 ; 501 ; 601 ; 701 ; 702 ; 801 ; 802 ; 901 ), characterized in that this combination is able to convert thermal energy into electrical energy, and as an energy supplier for the present in land vehicles and watercraft energy storage for propulsion and operation available can.

Die geometrische Auslegung dieser Turbinen Generatoreinheit ist grundsätzlich nicht relevant. Allein die Idee Funktion einer Gasturbinen Generator Einheit als Energielieferant zum Laden der Batterien für den Vortrieb aller Landfahrzeuge und Wasserfahrzeuge ist als neu zu werten. Eine mechanische Verbindung zu zwischen dem direkten Antrieb (den Rädern dem Schiffsantrieb) und dem Energiepaket, ist nicht vorgesehen. Er ist die einzige im Fahrzeug vorhandene Wärmekraftmaschine und ersetzt die bisher üblichen Motoren.The Geometric design of these turbines generator unit is basically not relevant. Alone the idea function of a gas turbine generator unit as an energy supplier for charging the batteries for the propulsion of all land vehicles and watercraft is to be considered new. A mechanical connection to between the direct drive (the wheels of the marine propulsion) and the energy package is not provided. He is the only one in the vehicle existing heat engine and replaces the usual ones Engines.

Das hier vorgestellt kompakte Energiepaket für Land.- und Wasserfahrzeuge hat gegenüber den bis heute vorgestellten und eingesetzten Lösungen erhebliche Vorteile. Um den neuesten Entwicklungen im Bereich Gasturbinen gerecht zu werden, sind in den Diagrammen [13; 14; 15; 16;) zwei Arten Gasturbinen aufgeführt. Eine herkömmliche Gasturbine mit Stahlturbinenschaufeln, sowie die verbesserte Version bei der, die der Hitze ausgesetzten, aneinander vorbeirotierenden Arbeitsturbineschaufeln aus Keramik (106; 206; 306; 407; 510; 609; 706; 803; 911; 1010; 1104; 1204) hergestellt werden. Diese relativ neue Technik sorgt dafür, daß die Spaltmaßverluste, die bei allen Gastriebwerken anfallen, erheblich optimiert werden konnten. Spaltmaßverlust ist der Leistungsverlust der entsteht, durch den Spalt, zwischen sich drehender Turbine, und dem Teil in der sich die Turbinenschaufeln drehen. Beim Einsatz von Stahlteilen, die unter Hitze, einen recht hohen Ausdehnungskoeffizient haben, muß aus diesem Grund ein größerer Zwischenraum vorgesehen werden. Dieser Zwischenraum kann durch den Einsatz von Keramikteilen, und deren Formbeständigkeit, auch bei hohen Temperaturen erheblich verkleinert werden.The compact energy package for land and water vehicles presented here has considerable advantages over the solutions introduced and used to date. In order to cope with the latest developments in the field of gas turbines, the diagrams [ 13 ; 14 ; 15 ; 16 ;) listed two types of gas turbines. A conventional gas turbine with steel turbine blades, as well as the improved version of the heat-exposed ceramic ceramic working turbine blades (100 106 ; 206 ; 306 ; 407 ; 510 ; 609 ; 706 ; 803 ; 911 ; 1010 ; 1104 ; 1204 ) getting produced. This relatively new technology ensures that the Spaltmaßverluste incurred in all gas engines, could be significantly optimized. Gap loss is the power loss that results from the gap between the rotating turbine and the part where the turbine blades spin. When using steel parts which have a fairly high expansion coefficient under heat, a larger gap must be provided for this reason. This gap can be significantly reduced by the use of ceramic parts, and their dimensional stability, even at high temperatures.

Als erster Vorteil dieser Kombination Gasturbine Generator ist das Leistungsgewicht zu nennen, wie sie dem Diagramm (13), entnehmen können, ist die Leistungsabgabe einer Gasturbine, bei identischen Gewicht um ca. 30% höher. Natürlich muß zusätzlich das Gewicht des Generators berücksichtigt werden, was jedoch den Leistungsüberschuß nur unwesentlich beeinträchtigt.The first advantage of this combination gas turbine generator is the power-to-weight ratio given to the diagram ( 13 ), is the power output of a gas turbine, with identical weight by about 30% higher. Of course, in addition, the weight of the generator must be taken into account, which, however, affects the excess power only insignificantly.

Die Schadstoffemissionen.The pollutant emissions.

Auch im Bereich Abgase ist eine Gasturbine gegenüber dem bisher üblichen Antrieben im Vorteil. Siehe (14). In diesem Diagramm sind Daten zusammengetragen, die aus verschiedenen Quellen stammen, und durch Berechnung auf den Wert, g/km vereinheitlicht wurden. Im übrigen, die Werte der herkömmlichen Motoren (Otto, Diesel; Wankel) sind nur durch den Einsatz einer Abgasnachbehandlung möglich. Bei der Gasturbine ist dieses nicht notwendig, sie erzeugt auch ohne diese Maßnahmen, erheblich weniger Schadstoffe. Der Grund dafür, ist die kontinuierlich Verbrennung. Während ein Ottomotor (Dieselmotor) bei jedem Arbeitstakt immer neu zündet, ist dieses bei der Gasturbine nur bei Beginn der Inbetriebnahme notwendig.Also in the field of exhaust gases is a gas turbine compared to the usual drives in the advantage. Please refer ( 14 ). This chart gathers data from different sources and has been unified by calculation to the value g / km. Incidentally, the values of conventional engines (Otto, Diesel, Wankel) are only possible by the use of exhaust aftertreatment. In the gas turbine, this is not necessary, it generates even without these measures, significantly less pollutants. The reason is the continuous combustion. While a gasoline engine (diesel engine) always reignites at each stroke, this is only necessary at the gas turbine at the start of commissioning.

Als nächster Vorteil eines herkömmlichen Hubkolbenmotors gegenüber einer Gasturbine ist die Wartungsintervallintensität zu nennen. Die für die Energieerzeugung notwendigen Teile sind alle drehend. Deshalb sind die Wartungsintervalle relativ lang, und liegen nach intensiver Recherche, 1000% über den Intervallen, die bei Ottomotoren und Dieselmotoren notwendig sind. (15)The next advantage of a conventional reciprocating engine with respect to a gas turbine is the maintenance interval intensity. The parts needed for energy production are all rotating. Therefore, the maintenance intervals are relatively long, and are after intensive research, 1000% over the intervals that are necessary in gasoline engines and diesel engines. ( 15 )

Den Zeichnungen auch ein Diagramm betreffend des Wirkungsgrades der verschiedenen Antriebe (16) beigelegt. Wie man daraus entnehmen kann, auch der Wirkungsgrad einer Gasturbine, im besonderen bei Einsatz von Keramikwerkstoffen, übertrifft den den Wert eines Otto.-Dieselmotors um 30%.The drawings also a diagram concerning the efficiency of the various drives ( 16 ) attached. As can be seen from this, the efficiency of a gas turbine, in particular when using ceramic materials, exceeds the value of an Otto diesel engine by 30%.

Vielstofffähigkeit. Der Einsatz der Kombination Gasturbine Generator erlaubt dem Betreiber dieses Energiepaketes den Betrieb mit nahezu allen zur Verfügung stehen Brennstoffen.Universal fuel. The use of the combination gas turbine generator allows the operator This energy package will be available to almost everyone Fuels.

Bei den flüssigen Brennstoffen sind da folgende zu nennen. Kerosin; Benzin; Leichtbenzin; Synthetisches Benzin; Ethanol Kraftstoff; Flüssigerdgas (auch: LNG Liquified Natural Gas); Flüssiggas Protan/Butan-Gemisch (Autogas oder LPG bzw. Liquified Petroleum Gas); Methanol.at the liquid Fuels are the following. Kerosene; Petrol; Mineral spirits; synthetic Petrol; Ethanol fuel; LNG (also: LNG Liquefied Natural Gas); LPG protan / butane mixture (LPG or LPG or Liquified Petroleum Gas); Methanol.

Auch Gasförmige Brennstoffe können verwendet werden.Also gaseous Fuels can be used.

Gasförmige Kraftstoffegaseous fuels

Erdgas-Methan CNG (Compressed Natural Gas) oder LNG (Liquid Natural Gas); Kompogas; Biogas; Ethan; Wasserstoff; Holzgas; Deponiegas.Natural gas methane CNG (Compressed Natural Gas) or LNG (Liquid Natural Gas); Kompogas; biogas; Ethan; Hydrogen; Wood gas; Landfill gas.

Es ist sogar möglich, dieses Energiepaket, mit Kohlestaub, oder anderen explosiven Staubverbindungen zu betreiben.It is even possible this energy package, with coal dust, or other explosive dust compounds to operate.

Auf der Zeichnung (1) sehen sie eine Turboprop Axialgasturbine (100). Deren Hauptwelle, gibt die durch die Verbrennung in Rotation gesetzte Arbeitsturbine (106) erzeugte mechanische Rotationsenergie über ein Getriebe (103) an den Generatorwelle (107) ab. Der Generator (101) ist bei dieser Version durch eine Adaption (102) fest mit der Axialgasturbine (100) verbunden. Er produziert angetrieben durch die Turbine, elektrische Energie für die in Land und Wasserfahrzeuge vorhandenen Energiespeicher für den Vortrieb und deren Betrieb.On the drawing ( 1 ) you see a turboprop axial gas turbine ( 100 ). Their main shaft, gives the set by the combustion in rotation power turbine ( 106 ) generated mechanical rotational energy via a transmission ( 103 ) on the generator shaft ( 107 ). The generator ( 101 ) is in this version by an adaptation ( 102 ) fixed to the axial gas turbine ( 100 ) connected. Powered by the turbine, it produces electrical energy for the energy storage in the land and water vehicles for propulsion and their operation.

Zum Starten der Axialgasturbine (100) wird die Funktion des Generators (101) umgekehrt. Er dient als Starter für die Axialgasturbine, indem er die Kompressionsturbinen (109) auf die Drehzahl beschleunigt die notwendig ist, um einen definierten Kompressionsdruck zu erreichen. Ist dieser erreicht wird, Brennstoff in die Brennkammer (110) eingespritzt und gezündet. Ist die Zündung erfolgt, und die Turbinen werden durch die Expansion der Treibstoffverbrennung durch die Arbeitsturbinen in Drehbewegung gesetzt, schaltet der Starter um, und dient somit wieder als Generator. Er produziert elektrische Energie. Im hinteren Bereich (rechts) der Axialgasturbine (100) ist im Abgasstrahl (108) ein Wärmetauscher (104) befestigt, der über Flüssigkeitsleitungen Wärmeenergie für das Fahrzeug zur Verfügung stellt.For starting the axial gas turbine ( 100 ) the function of the generator ( 101 ) vice versa. He serves as a starter for the axial gas turbine by the compression turbines ( 109 ) is accelerated to the speed necessary to achieve a defined compression pressure. Once this is achieved, fuel into the combustion chamber ( 110 ) and ignited. Once the ignition has taken place, and the turbines are set in rotation by the expansion of fuel combustion by the power turbines, the starter switches over, thus again acting as a generator. He produces electrical energy. In the rear area (right) of the axial gas turbine (right) 100 ) is in the exhaust gas jet ( 108 ) a heat exchanger ( 104 ), which provides heat energy for the vehicle via fluid lines.

Auf der Zeichnung (2) sehen sie ebenfalls eine Turboprop Axialgasturbine (200). Deren Hauptwelle, gibt die durch die Verbrennung in Rotation gesetzte Arbeitsturbine (206) erzeugte mechanische Rotationsenergie in diesem Fall, nicht über ein Getriebe ab. Die Axialturbinenhauptwelle (204) ist hier direkt, ohne Zwischenschaltung eines Getriebes, mechanisch mit der Generatorwelle (207) verbunden.On the drawing ( 2 ) also see a turboprop axial gas turbine ( 200 ). Their main shaft, gives the set by the combustion in rotation power turbine ( 206 ) generated mechanical rotational energy in this case, not via a gearbox. The axial turbine main shaft ( 204 ) is here directly, without the interposition of a transmission, mechanically with the generator shaft ( 207 ) connected.

Ein weiterer Unterschied zur Version (1) besteht darin, daß bei dieser Version der Generator (201) direkt am Gehäuse (202) der Axialgasturbine (200) befestigt ist. Er produziert angetrieben durch die Axialgasturbine, elektrische Energie für die in Land und Wasserfahrzeuge vorhandenen Energiespeicher für den Vortrieb und deren Betrieb. Zum Starten der Axialgasturbine (200) wird auch bei dieser Version die Funktion des Generators (201) umgekehrt. Er dient als Starter für die Axialgasturbine. indem er die Kompressionsturbinen (209) auf die Drehzahl beschleunigt die notwendig ist, um einen definierten Kompressionsdruck zu erreichen. Ist dieser erreicht wird, Brennstoff in die Brennkammer (209) eingespritzt und gezündet. Ist die Zündung erfolgt, und die Turbinen werden durch die Expansion der Treibstoffverbrennung durch die Arbeitsturbinen in Drehbewegung gesetzt, schaltet der Starter um, und dient somit wieder als Generator. Auch hier sind im Abgaskanal Wärmetauscher (205) befestigt, die über Flüssigkeitsleitungen Energie für die Fahrzeugheizung zur Verfügung stellen.Another difference to the version ( 1 ) is that in this version the generator ( 201 ) directly on the housing ( 202 ) of the axial gas turbine ( 200 ) is attached. Powered by the axial-flow gas turbine, it produces electrical energy for the energy storage devices used in land and water vehicles for propulsion and their operation. For starting the axial gas turbine ( 200 ) the function of the generator ( 201 ) vice versa. He serves as a starter for the axial gas turbine. by using the compression turbines ( 209 ) is accelerated to the speed necessary to achieve a defined compression pressure. Once this is achieved, fuel into the combustion chamber ( 209 ) and ignited. Once the ignition has taken place, and the turbines are set in rotation by the expansion of fuel combustion by the power turbines, the starter switches over, thus again acting as a generator. Again, in the exhaust passage heat exchanger ( 205 ), which provide energy for vehicle heating via fluid lines.

Die Funktionen der in (3) angeordneten Funktionselemente, Generator (301), Axialgasturbine (300) sind identisch mit den in (1 + 2) beschriebenen Abläufen. Der Unterschied dieser Anordung ist in der Integration des Generators (301) im Gehäuse (302) der Axialgasturbine (300) zu finden. In dieser Version, ist das Gehäuse (302) der Axialgasturbine (300) so verändert, daß es die Funktionsteile des Generators aufnimmt. Die Koppelung der Generatorwelle (307) mit der Turbinenhauptwelle (303) erfolgt im inneren des Turbinengehäuses (302). Auch bei dieser Version wird der Generator (301) sowohl als Stromerzeuger als auch als Starter für die Axialgasturbine verwendet. Auch hier sind im Abgasstrahl (308) Wärmetauscher (305) angeordnet, welche über Flüssigkeitsleitungen Wärmeenergie, für das Fahrzeug zur Verfügung stellen.The functions of in ( 3 ) arranged functional elements, generator ( 301 ), Axial gas turbine ( 300 ) are identical to those in ( 1 + 2 ) described procedures. The difference of this arrangement is in the integration of the generator ( 301 ) in the housing ( 302 ) of the axial gas turbine ( 300 ) to find. In this version, the case is ( 302 ) of the axial gas turbine ( 300 ) changed so that it receives the functional parts of the generator. The coupling of the generator shaft ( 307 ) with the turbine main shaft ( 303 ) takes place in the interior of the turbine housing ( 302 ). Also in this version the generator ( 301 ) used both as a power generator and as a starter for the axial gas turbine. Again, in the exhaust stream ( 308 ) Heat exchanger ( 305 ), which heat energy via liquid lines, for to provide the vehicle.

In dieser Zeichnung (4) wird eine weitere Möglichkeit der Aggregatanordnung dargestellt. In dieser Version ist die Axialgasturbine (400) nicht direkt mit dem Generator (401) gekoppelt. Die Axialgasturbine (400) wird hier als einzelnes Element, an einer dafür vorgesehen Konsole (403) befestigt. Auch der Generator (401) wird an dieser Konsole (403) mit Abstand zu der befestigten Axialgasturbine (400) durch die Konsole (403) aufgenommen. Die mechanische Verbindung zur Übertragung der Rotationsenergie zwischen der Abtriebswelle (409) der Axialgasturbine (400) und der Generatorwelle (408) wird durch ein Energieübertragungselement (404) dargestellt. Dieses Energieübertragungselement zeichnet sich dadurch aus, daß es auf der Turbinenseite mit der Turbinenabtriebswelle (409) und auf der Generatorseite mit der Generatorwelle (408) mechanisch verbunden ist. Der Generator (401) produziert durch diese Verbindung mit der Axialgasturbine (400), elektrische Energie für die in Land und Wasserfahrzeuge vorhandenen Energiespeicher für den Vortrieb und deren Betrieb.In this drawing ( 4 ) shows a further possibility of aggregate arrangement. In this version, the axial gas turbine ( 400 ) not directly with the generator ( 401 ) coupled. The axial gas turbine ( 400 ) is here as a single element, on a designated console ( 403 ) attached. Also the generator ( 401 ) is connected to this console ( 403 ) at a distance from the fixed axial gas turbine ( 400 ) through the console ( 403 ). The mechanical connection for transmitting the rotational energy between the output shaft ( 409 ) of the axial gas turbine ( 400 ) and the generator shaft ( 408 ) is transmitted through an energy transfer element ( 404 ). This energy transmission element is characterized in that it is on the turbine side with the turbine output shaft ( 409 ) and on the generator side with the generator shaft ( 408 ) is mechanically connected. The generator ( 401 ) produced by this connection with the axial gas turbine ( 400 ), electrical energy for existing in land and water vehicles energy storage for propulsion and their operation.

Die Kombination Generator (401) Energieübertragungselement (404) Axialgasturbine (400) Konsole (403) ist eine komplette vormontierte Einheit. Sie ist mittels der Befestigungsflachen (410) an der Karosserie des Land.- Wasserfahrzeuges befestigt. Auch bei dieser Version wird der Generator (401) sowohl als Stromerzeuger als auch als Starter für die Axialgasturbine verwendet. Auch hier sind im Abgasstrahl (411) Wärmetauscher (406) angeordnet, welche über Flüssigkeitsleitungen Wärmeenergie, für das Fahrzeug zur Verfügung stellen.The combination generator ( 401 ) Energy transfer element ( 404 ) Axial gas turbine ( 400 ) Console ( 403 ) is a complete preassembled unit. It is by means of the mounting surfaces ( 410 ) attached to the body of Land.- watercraft. Also in this version the generator ( 401 ) used both as a power generator and as a starter for the axial gas turbine. Again, in the exhaust stream ( 411 ) Heat exchanger ( 406 ), which provide heat energy via liquid lines, for the vehicle.

In dieser Zeichnung (5) wird eine weitere Möglichkeit der Aggregatanordnung dargestellt. In dieser Version ist die Axialgasturbine (500) ebenfalls wie bei (4) nicht direkt mit dem Generator (501) gekoppelt. Die Axialgasturbine (500) wird hier als einzelnes Element, direkt (511) oder über Aufnahmeelemente (508) an der Karosse (502) des Land.-Wasserfahrzeuges, befestigt. Auch der Generator (501) wird hier als einzelnes Element, direkt (512) oder über Aufnahmeelemente (503) an der Karosse (502) des Land.- Wasserfahrzeuges, befestigt. Die mechanische Verbindung zur Übertragung der Rotationsenergie zwischen der Abtriebswelle (513) der Axialgasturbine (500) und der Generatorwelle (509) wird durch ein Energieübertragungselement (504) dargestellt. Dieses Energieübertragungselement (504) zeichnet sich dadurch aus, daß es auf der Turbinenseite mit der Turbinenabtriebswelle (513) und auf der Generatorseite mit der Generatorwelle (509) mechanisch verbunden ist. Der Generator (501) produziert durch diese Verbindung mit der Axialgasturbine (500), elektrische Energie für die in Land und Wasserfahrzeuge vorhandenen Energiespeicher für den Vortrieb und deren Betrieb. Auch bei dieser Version wird der Generator (401) sowohl als Stromerzeuger als auch als Starter für die Axialgasturbine verwendet. Auch hier sind im Abgasstrahl (411) Wärmetauscher (406) angeordnet, welche über Flüssigkeitsleitungen Wärmeenergie, für das Fahrzeug zur Verfügung stellen.In this drawing ( 5 ) shows a further possibility of aggregate arrangement. In this version, the axial gas turbine ( 500 ) also as in ( 4 ) not directly with the generator ( 501 ) coupled. The axial gas turbine ( 500 ) is here as a single element, directly ( 511 ) or via receiving elements ( 508 ) on the body ( 502 ) of the land. Nautical vehicle, attached. Also the generator ( 501 ) is here as a single element, directly ( 512 ) or via receiving elements ( 503 ) on the body ( 502 ) of the land.- watercraft, attached. The mechanical connection for transmitting the rotational energy between the output shaft ( 513 ) of the axial gas turbine ( 500 ) and the generator shaft ( 509 ) is transmitted through an energy transfer element ( 504 ). This energy transfer element ( 504 ) is characterized by the fact that it is on the turbine side with the turbine output shaft ( 513 ) and on the generator side with the generator shaft ( 509 ) is mechanically connected. The generator ( 501 ) produced by this connection with the axial gas turbine ( 500 ), electrical energy for existing in land and water vehicles energy storage for propulsion and their operation. Also in this version the generator ( 401 ) used both as a power generator and as a starter for the axial gas turbine. Again, in the exhaust stream ( 411 ) Heat exchanger ( 406 ), which provide heat energy via liquid lines, for the vehicle.

Auf der Zeichnung (6) sehen sie ebenfalls eine Turboprop Axialgasturbine (600). Deren Hauptwelle, gibt die durch die Verbrennung in Rotation gesetzte Arbeitsturbine (609) erzeugte mechanische Rotationsenergie in diesem Fall, nicht über ein über ein Getriebe ab. Die Turbinenhauptwelle (607) ist hier direkt, ohne Zwischenschaltung eines Getriebes, mechanisch mit der Generatorwelle (610) verbunden.On the drawing ( 6 ) also see a turboprop axial gas turbine ( 600 ). Their main shaft, gives the set by the combustion in rotation power turbine ( 609 ) generated mechanical rotational energy in this case, not via a via a gearbox. The turbine main shaft ( 607 ) is here directly, without the interposition of a transmission, mechanically with the generator shaft ( 610 ) connected.

Bei dieser Version ist der Generator (601) direkt am Gehäuse (603) der Axialgasturbine (600) befestigt ist. Er produziert angetrieben durch die Axialgasturbine, elektrische Energie für die in Land und Wasserfahrzeuge vorhandenen Energiespeicher für den Vortrieb und deren Betrieb.In this version, the generator ( 601 ) directly on the housing ( 603 ) of the axial gas turbine ( 600 ) is attached. Powered by the axial-flow gas turbine, it produces electrical energy for the energy storage devices used in land and water vehicles for propulsion and their operation.

Zum Starten der Axialgasturbine (600) wird auch bei dieser Version die Funktion des Generators (601) umgekehrt. Er dient als Starter für die Gasturbine, indem er die Kompressionsturbinen (613) auf die Drehzahl beschleunigt die notwendig ist, um einen definierten Kompressionsdruck zu erreichen. Ist dieser erreicht wird, Brennstoff in die Brennkammer (614) eingespritzt und gezündet. Ist die Zündung erfolgt, und die Turbinen werden durch die Expansion der Treibstoffverbrennung durch die Arbeitsturbinen in Drehbewegung gesetzt, schaltet der Starter um, und dient somit wieder als Generator. Auch hier sind im Abgaskanal (611) Wärmetauscher (608) befestigt, die über Flüssigkeitsleitungen Energie für die Fahrzeugheizung zur Verfügung stellen.For starting the axial gas turbine ( 600 ) the function of the generator ( 601 ) vice versa. He serves as a starter for the gas turbine by the compression turbines ( 613 ) is accelerated to the speed necessary to achieve a defined compression pressure. Once this is achieved, fuel into the combustion chamber ( 614 ) and ignited. Once the ignition has taken place, and the turbines are set in rotation by the expansion of fuel combustion by the power turbines, the starter switches over, thus again acting as a generator. Again, in the exhaust channel ( 611 ) Heat exchanger ( 608 ), which provide energy for vehicle heating via fluid lines.

Auf der rechten Seite der Zeichnung sind im Abgasstrahl (611) der Axialgasturbine (600) weitere Turbinen (605), einfach oder mehrfach installiert, die durch die Strömungsenergie des Abgasstrahles angetrieben werden. Diese Abgasturbinen (605) sind mit einem weiteren Generator (602) mechanisch verbunden, damit die durch die Strömungsenergie des Abgasstrahles in Rotation gesetzte Abgasturbinen (606) die Generatorwelle (612) rotieren läßt, um somit zusätzliche Elektrische Energie für den Vortrieb und den Betrieb des Land,-Wasserfahrzeuges zu erzeugen.On the right side of the drawing are in the exhaust gas jet ( 611 ) of the axial gas turbine ( 600 ) other turbines ( 605 ), simply or repeatedly installed, which are driven by the flow energy of the exhaust gas jet. These exhaust gas turbines ( 605 ) are with another generator ( 602 ) mechanically connected so that the set by the flow energy of the exhaust gas jet in rotation exhaust gas turbine ( 606 ) the generator shaft ( 612 ) so as to generate additional electrical energy for the propulsion and operation of the land watercraft.

Die Darstellung auf der Zeichnung (7) zeigt eine weitere Variation der Axialgasturbine Generatoren Kombination. Bei dieser Ausführung ist der Generator (701) seitlich an der Axialgasturbine (700) entweder mittels einer Adaption (702) oder direkt durch Anpassung des Turbinengehäuses mit dem Generator gekoppelt. Die Hauptwelle (703) der Axialgasturbine (700) gibt die durch die Verbrennung in Rotation gesetzte Arbeitsturbine (706) erzeugte mechanische Rotationsenergie in diesem Fall, nicht in axialer Richtung an den Generator (701) ab. Die Rotationsübertragung erfolgt bei dieser Version radial zur Axialturbinenhauptachse. Die Axialturbinenhauptachse überträgt hier ihre Rotationsenergie über eine dafür geeignete mechanische Kraftübertragung (704). Die Rotation wird durch die mechanische Verbindung der der Hauptwelle 703) mit dem geeigneten Kraftübertragungselement (704) und der Weiterleitung durch dieses an den Generator (701) durch eine mechanische Verbindung an die Generatorwelle (707) weitergeleitet.The representation on the drawing ( 7 ) shows another variation of the axial gas turbine generators combination. In this embodiment, the generator ( 701 ) laterally on the axial gas turbine ( 700 ) either by means of an adaptation ( 702 ) or directly by adjusting the turbine housing with the Coupled generator. The main shaft ( 703 ) of the axial gas turbine ( 700 ) gives the combustion turbine set in rotation by the combustion ( 706 ) generates mechanical rotational energy in this case, not in the axial direction to the generator ( 701 ). The rotation transmission takes place in this version radially to Axialturbinenhauptachse. The Axialturbinenhauptachse transfers here its rotational energy via a suitable mechanical power transmission ( 704 ). The rotation is due to the mechanical connection of the main shaft 703 ) with the appropriate power transmission element ( 704 ) and the forwarding by this to the generator ( 701 ) by a mechanical connection to the generator shaft ( 707 ) forwarded.

Der Generator (701) produziert in Folge angetrieben durch dieses Kraftübertragungselement, elektrische Energie für die in Land und Wasserfahrzeuge vorhandenen Energiespeicher für den Vortrieb und deren Betrieb.The generator ( 701 ) produced in a row driven by this power transmission element, electrical energy for existing in land and water vehicles energy storage for propulsion and their operation.

Zum Starten der Axialgasturbine (700) wird auch bei dieser Version die Funktion des Generators (701) umgekehrt. Er dient als Starter für die Axialgasturbine, indem er die Kompressionsturbinen (708) über das mechanisch mit Ihm verbundene Kraftübertragungselement (704) in die Hauptwelle (703) der Axialgasturbine einleitet, und diese auf die Drehzahl beschleunigt die notwendig ist, um einen definierten Kompressionsdruck durch die Kommpressionsturbinen (708), zu erreichen. Ist dieser erreicht wird, Brennstoff in die Brennkammer (709) eingespritzt und gezündet. Ist die Zündung erfolgt, und die Turbinen werden durch die Expansion der Treibstoffverbrennung durch die Arbeitsturbinen in Drehbewegung gesetzt, schaltet der Starter um, und dient somit wieder als Generator. Auch hier sind im Abgaskanal Wärmetauscher (705) befestigt, die über Flüssigkeitsleitungen Energie für die Fahrzeugheizung zur Verfügung stellen.For starting the axial gas turbine ( 700 ) the function of the generator ( 701 ) vice versa. He serves as a starter for the axial gas turbine by the compression turbines ( 708 ) via the power transmission element mechanically connected thereto ( 704 ) into the main shaft ( 703 ) initiates the axial gas turbine, and this accelerates to the speed necessary to a defined compression pressure by the compression turbines ( 708 ), to reach. Once this is achieved, fuel into the combustion chamber ( 709 ) and ignited. Once the ignition has taken place, and the turbines are set in rotation by the expansion of fuel combustion by the power turbines, the starter switches over, thus again acting as a generator. Again, in the exhaust passage heat exchanger ( 705 ), which provide energy for vehicle heating via fluid lines.

Auf dieser Zeichnung (8) wird die Kombination einer Radial Zweiwellen Gasturbine (800) mit einem Generator (801) dargestellt. Die hier dargestellte Gasturbine wurde ursprünglich von der Fa. Volkswagen entwickelt, um Fahrzeuge über eine Getriebe mit einer mechanischen Verbindung zu den Rädern anzutreiben. Die Idee wurde jedoch auf Grund des Verzögerten Ansprechverhaltens einer Gasturbine verworfen.On this drawing ( 8th ), the combination of a radial two-shaft gas turbine ( 800 ) with a generator ( 801 ). The gas turbine shown here was originally developed by the company Volkswagen to drive vehicles via a transmission with a mechanical connection to the wheels. However, the idea was rejected due to the delayed response of a gas turbine.

Bei dieser Version der Kombination einer Radial Gasturbine (800) mit einem Generator (801), wird die Rotationsenergie nicht durch die Hauptwelle (806) der Turbine erzeugt, sondern durch die Welle (807) einer Arbeitsturbine (803). Diese Arbeitsturbine gibt die Energie über ein Getriebe (808) an die Abtriebswelle (805) weiter. Diese ist direkt mechanisch oder indirekt über eine Welle, mit der Generatorwelle (804) verbunden. Durch die Rotationsübertragung der Abtriebswelle (805) zur Generatorwelle (804) wird in der Folge durch den Generator (801) Energie für die in Land und Wasserfahrzeuge vorhandenen Energiespeicher für den Vortrieb und deren Betrieb erzeugt.In this version of the combination of a radial gas turbine ( 800 ) with a generator ( 801 ), the rotational energy is not transmitted through the main shaft ( 806 ) of the turbine, but by the wave ( 807 ) of a power turbine ( 803 ). This power turbine gives the energy via a transmission ( 808 ) to the output shaft ( 805 ) further. This is directly mechanically or indirectly via a shaft, with the generator shaft ( 804 ) connected. By the rotation transmission of the output shaft ( 805 ) to the generator shaft ( 804 ) is subsequently generated by the generator ( 801 ) Generates energy for the existing in land and water vehicles energy storage for propulsion and their operation.

Bei dieser Ausführung ist der Generator (801) an der Axialgasturbine (800) entweder mittels einer Adaption (802) oder direkt durch Anpassung des Turbinengehäuses mit dem Generator gekoppelt.In this embodiment, the generator ( 801 ) on the axial gas turbine ( 800 ) either by means of an adaptation ( 802 ) or directly coupled by adaptation of the turbine housing with the generator.

Bei der hier dargestellten Version einer Gasturbinen Generatorkombination ist es auf Grund der Ausführung als Zweiwellengasturbine nicht möglich den Generator auch als Starter für die Turbinen zu verwenden. Der Einsatz eines zusätzlichen Starters (809) ist notwendig.In the version of a gas turbine generator combination shown here, it is not possible to use the generator as a starter for the turbines due to the design as a twin-shaft gas turbine. The use of an additional starter ( 809 ) is necessary.

Bei der auf Zeichnung (9) dargestellten Version handelt es sich um eine Kleingasturbine (900) für den mechanischen Antrieb eines Kraftfahrzeuges, entwickelt durch die Fa. Boeing. Die durch die Verbrennung erzeugte Rotationsenergie der Arbeitsturbine (909) wird durch die Hauptwelle (905) der Turbine über eine mechanische Verbindung mit der Generatorwelle (904) in den Generator (901) eingeleitet. In der Folge wird durch den Generator (901) durch die Rotationsenergie elektrische Energie für die in Land,- und Wasserfahrzeugen vorhandenen Energiespeicher und deren Betrieb erzeugt.When drawing on ( 9 ) is a small gas turbine ( 900 ) for the mechanical drive of a motor vehicle, developed by the company Boeing. The rotational energy generated by the combustion of the power turbine ( 909 ) is transmitted through the main shaft ( 905 ) of the turbine via a mechanical connection with the generator shaft ( 904 ) in the generator ( 901 ). As a result, by the generator ( 901 ) generated by the rotational energy of electrical energy for existing in land, - and water vehicles energy storage and their operation.

Der Generator (901) ist durch eine Adaption (903) mit der Turbine (900) verbunden. Bei dieser Version ist es möglich den Generator als Starter wie in Abschnitt [0049] zu verwenden. Unten auf der Zeichnung sind im Abgasstrahl (909) der Gasturbine (900) weitere Turbinen (605), einfach oder mehrfach installiert, die durch die Strömungsenergie des Abgasstrahles angetrieben werden. Diese Abgasturbinen (906) sind mit einem weiteren Generator (900) mechanisch verbunden, damit die durch die Strömungsenergie des Abgasstrahles in Rotation gesetzte Abgasturbinen (906) die Generatorwelle (910) rotieren läßt, um somit über den Generator (902) zusätzliche Elektrische Energie für den Vortrieb und den Betrieb des Land,-Wasserfahrzeuges zu erzeugen.The generator ( 901 ) is by an adaptation ( 903 ) with the turbine ( 900 ) connected. In this version it is possible to use the generator as a starter as in section [0049]. At the bottom of the drawing are in the exhaust gas jet ( 909 ) of the gas turbine ( 900 ) other turbines ( 605 ), simply or repeatedly installed, which are driven by the flow energy of the exhaust gas jet. These exhaust gas turbines ( 906 ) are with another generator ( 900 ) mechanically connected so that the set by the flow energy of the exhaust gas jet in rotation exhaust gas turbine ( 906 ) the generator shaft ( 910 ) so as to pass over the generator ( 902 ) to generate additional electrical energy for the propulsion and operation of the land watercraft.

Auch hier sind im Abgaskanal Wärmetauscher (705) befestigt, die über Flüssigkeitsleitungen Energie für die Fahrzeugheizung zur Verfügung stellen.Again, in the exhaust passage heat exchanger ( 705 ), which provide energy for vehicle heating via fluid lines.

Des weiteren sind zusätzliche Wärmetauscher (908) nach den Abgasturbinen (906) installiert um das Fahrzeug mit Wärmeenergie zu versorgen.Furthermore, additional heat exchangers ( 908 ) after the exhaust gas turbines ( 906 ) installed to provide the vehicle with heat energy.

Der einzige Unterschied zwischen (9) und (10) liegt in der mechanischen Verbindung zur Rotationskrafteinleitung zwischen Turbine und Generator. Die Turbinenwelle, gibt die durch die Verbrennung in Rotation gesetzte Arbeitsturbine (106) erzeugte mechanische Rotationsenergie über ein Getriebe (103) an den Generatorwelle (107) ab. Alle weitern Funktionen können dem Abschnitt [0054] entnommen werden.The only difference between ( 9 ) and ( 10 ) lies in the mechanical connection to the rotational force introduction between turbine and generator. The turbine shaft gives the combustion turbine set in rotation by the combustion ( 106 ) generated mechanical rotational energy via a transmission ( 103 ) on the generator shaft ( 107 ). All further functions can be found in section [0054].

Bei dieser Kleingasturbine (1100), handelt es sich um eine Turbine, mit einer Leistung von 51,5 kw die für den Antrieb einer Feuerlöschpumpe, entwickelt wurde. Deren Abtriebswelle (1103), gibt die durch die Verbrennung in Rotation gesetzte Arbeitsturbine (1104) erzeugte mechanische Rotationsenergie über die Arbeitswelle (1107) über ein Getriebe (1106) mechanisch mit der Generatorwelle (1105) gekoppelt an den Generatorwelle (1105) ab. Der Generator (1101) ist bei dieser Version durch eine Adaption (1102) fest mit der Axialgasturbine (1100) verbunden. Er produziert angetrieben durch die Turbine, elektrische Energie für die in Land und Wasserfahrzeuge vorhandenen Energiespeicher für den Vortrieb und deren Betrieb.In this small gas turbine ( 1100 ), it is a turbine, with a capacity of 51.5 kw, which was developed for driving a fire pump. Their output shaft ( 1103 ), the combustion turbine set in rotation by the combustion ( 1104 ) generated mechanical rotational energy over the working shaft ( 1107 ) via a transmission ( 1106 ) mechanically with the generator shaft ( 1105 ) coupled to the generator shaft ( 1105 ). The generator ( 1101 ) is in this version by an adaptation ( 1102 ) fixed to the axial gas turbine ( 1100 ) connected. Powered by the turbine, it produces electrical energy for the energy storage in the land and water vehicles for propulsion and their operation.

Bei der hier dargestellten Version einer Gasturbinen Generatorkombination ist es auf Grund der Ausführung als Zweiwellengasturbine nicht möglich den Generator auch als Starter für die Turbinen zu verwenden. Der Einsatz eines zusätzlichen Starters ist notwendig.at the version of a gas turbine generator combination shown here it is due to the execution as two-shaft gas turbine not possible the Generator also as a starter for to use the turbines. The use of an additional starter is necessary.

Der Unterschied dieser Anordnung (12) zu (11) ist in der Integration des Generators (1201) im Gehäuse (1202) der Turbine (1200) zu finden. In dieser Version, ist das Gehäuse (1202) der Turbine (1200) so verändert, daß es die Funktionsteile des Generators aufnimmt. Die Koppelung der Generatorwelle (1205) mit der Turbinenabtriebswelle (1203) erfolgt im inneren des Turbinengehäuses (1202).The difference of this arrangement ( 12 ) to ( 11 ) is in the integration of the generator ( 1201 ) in the housing ( 1202 ) of the turbine ( 1200 ) to find. In this version, the case is ( 1202 ) of the turbine ( 1200 ) changed so that it receives the functional parts of the generator. The coupling of the generator shaft ( 1205 ) with the turbine output shaft ( 1203 ) takes place in the interior of the turbine housing ( 1202 ).

Claims

The compact energy package for land vehicles and watercraft consisting of the combination of a gas turbine ( 100 ; 200 ; 300 ; 400 ; 500 ; 600 700 ; 800 ; 900 ; 1000 ; 1100 ; 1200 ) Axial or radial, single or twin shafts, in turboprop or small version coupled with one or more generators ( 101 ; 201 ; 301 ; 401 ; 402 ; 501 ; 601 ; 602 ; 701 ; 702 ; 801 ; 802 ; 901 ; 902 1001 ; 1002 ; 1101 ; 1201 ), characterized in that said combination is capable of converting thermal energy into electrical energy and provides energy for propulsion and operation as an energy source for the energy storage devices present in land vehicles and watercraft.

The combination of a gas turbine coupled with one or more generators, according to claim 1, characterized in that the generator ( 101 ; 901 ; 1002 ; 1101 ; at the turbine, via an adaptation ( 102 ; 903 ; 1003 ; 1102 ) is connected to this.

The combination of a gas turbine coupled with one or more generators, according to claim 1, characterized in that the generator ( 201 ; 601 ) directly to the housing of the turbine ( 202 ; 603 ) is screwed.

The combination of a gas turbine coupled with one or more generators, according to claim 1, characterized in that the generator ( 301 ; 1201 ) in the housing of the turbine ( 302 ; 1202 ) is integrated.

The combination of a gas turbine coupled with one or more generators, according to claim 1, characterized in that the generator ( 701 ) is arranged next to the turbine and by an adapter ( 702 ) is connected to the turbine. The drive of the generator through the main shaft of the turbine ( 703 ) is characterized by the use of a suitable mechanical power transmission ( 704 ).

The combination of a gas turbine coupled with one or more generators, according to claim 1, characterized in that the generator ( 401 ) and the turbine ( 400 ) on a common console ( 403 ) are attached.

The combination of a gas turbine coupled with one or more generators, according to claim 1, characterized in that the generator ( 501 ) and the turbine ( 500 ) directly on the body of the water or land vehicle ( 502 ) or adaptations ( 503 ; 508 ) and the drive of the generator by a mechanical connection ( 504 ) he follows.

The combination of a gas turbine coupled with one or more generators, according to claim 1, characterized in that the connection of the generator ( 401 ; 501 ) with the turbine ( 400 ; 500 ) through an intermediate wave ( 404 ; 504 ) he follows.

The combination of a gas turbine coupled with one or more generators, according to claim 1, characterized in that the drive of the generator, directly by the main shaft ( 204 ; 303 ; 607 ; 905 ) of the turbine connected to the generator shaft ( 207 ; 307 ; 610 ; 904 ) by a mechanical connection

The combination of a gas turbine coupled with one or more generators, according to An Claim 1, characterized in that the power transmission to the generator shaft ( 107 ; 1008 ) via a transmission ( 103 ; 1004 ) driven by the main shaft ( 105 ; 1006 ) of the turbine takes place.

The combination of a gas turbine coupled with one or more generators, according to claim 1, characterized in that the power transmission to the generator shaft ( 408 ) over a wave ( 404 ) driven by the main shaft ( 405 ) of the turbine takes place.

The combination of a gas turbine coupled with one or more generators, according to claim 1, characterized in that the power transmission to the generator shaft ( 804 ; 1105 ; 1205 ), via a transmission shaft ( 805 ; 1103 ; 1203 ) integrated in the turbine ( 800 ; 1100 ; 1200 ), powered by the power turbine ( 803 ; 1104 ; 1204 ), via a mechanical connection

The combination of a gas turbine coupled with one or more generators, according to claim 1, characterized in that in the exhaust gas jet ( 611 ; 909 ; 1011 ) of the gas turbine further turbines ( 605 ; 906 ; 1007 ) are arranged in two or more stages, which by the flow of the exhaust gas jet of the gas turbine. be set in rotary motion.

The combination of a gas turbine coupled with one or more generators, according to claim 1, characterized in that further generators ( 602 ; 902 ; 1002 ) for electrical power generation, disposed in the vicinity of the exhaust gas jet ( 611 ; 909 ; 1011 ), driven by a mechanical connection, directly or indirectly via a transmission ( 612 ; 910 ; 1005 ) with the turbines ( 605 ; 906 ; 1007 ) are used mechanically connected.

The combination of a gas turbine coupled with one or more generators, according to claim 1, characterized in that in the exhaust gas jet heat exchanger ( 104 ; 205 ; 305 ; 406 ; 506 ; 608 ; 705 ; 908 ; 1009 ) before or behind the second turbine set ( 104 ; 205 ; 305 ; 406 ; 506 ; 608 ; 705 ; 908 ; 1009 ) are installed, which provide heat energy for land and water heater via liquid lines.