DE2027223A1 - Gas turbines, in particular for vehicles - Google Patents
Gas turbines, in particular for vehiclesInfo
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Description
Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 8470/4Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 8470/4
Stuttgart-Untertürkheim 24. April 1970 Stuttgart-Untertürkheim April 24, 1970
EPT Dr.W/mkEPT Dr.W / mk
Betr.: Patent- und GebrauchsmusterhilfsanmeldungRe: Application for patents and utility models
Gasturbine, insbesondere für FahrzeugeGas turbines, in particular for vehicles
Die Erfindung betrifft eine Gasturbine, insbesondere für P'ahr— zeuge, mit einem Niederdruck-Verdichter, einem Hochdruck-Ver-, dichter, einem Wärmetauscher, einer Brennkammer, einer Verdichterturbine, einer Arbeitsturbine mit anschließendem Untersetzungsgetriebe und mit vorzugsweise einer aus Schaltelementen bestehenden Umschalteinrichtung für Serien- und Parallelbetrieb. The invention relates to a gas turbine, in particular for P'ahr- with a low-pressure compressor, a high-pressure compressor, a heat exchanger, a combustion chamber, a compressor turbine, a power turbine with a subsequent reduction gear and preferably one made of switching elements existing switching device for series and parallel operation.
Es sind Gasturbinen bekannt, deren rotierende Teile alle auf einer Achse liegen und die auf der Verdichterseite den Einlauf, den Geräteteil mit Anlasser, Regler, Kraftstoffpumpe, Ölpumpe, Drehzahlgeber und Begrenzer usw. sowie die hierfür benötigten Getriebe tragen. Auf der Abtriebsseite, dem Turbinenaustritt, ist das Untersetzungsgetriebe angeordnet, das unter Umständen eine Strbraungs- oder mechanische Kupplung aufweisen kann, um den Verdichter für das Motorbremsen des Fahrzeuges heranzuziehen. Hierzu muß die von dem Verdichter beim Bremsen aufgenommene Leistung durch die Arbeiteturbine hin- Gas turbines are known whose rotating parts are all on one axis and which on the compressor side carry the inlet, the device part with starter, regulator, fuel pump, oil pump, speed sensor and limiter, etc. as well as the gears required for this. On the output side, the turbine outlet, the reduction gear is arranged, which under certain circumstances can have a power or mechanical clutch in order to use the compressor for engine braking of the vehicle . For this purpose, the power absorbed by the compressor during braking must be passed through the working turbine.
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durch übertragen ,verden. In axialer Richtung der Anlage sind außerdem eine Reihe von Gehäusen und die für I-ahrzeugturbinen zur Erzielung eines günstigeren Kraftstoffverbrauches im Teillastbereich nötigen Schaltelemente für die Umrjchalturig von Serien- auf Parallelbetrieb hintereinander anzuordnen, die zusammen mit den Getrieben und den Geräten eine sehr grosse Baulänge der Gesamtturbine bedingen. Dabei ergeben sich auch konstruktive Schwierigkeiten bezüglich des Fluchten^: der Achsen, der Aufhängung, der Anordnung der Kanäle, der Aodichtung und der Lagerung usw. Auch ist es aufwendig, die erforderliche Ölversorgung für den vorderen und den hinteren Geräte- und Getriebeteil zu gewährleisten»by transferring, verden. Are in the axial direction of the plant also a number of housings and those for I-ahrzeugturbinen to achieve lower fuel consumption in Partial load range necessary switching elements for the Umrjchalturig to arrange from series to parallel operation one behind the other, which together with the gears and the devices create a very large Condition the overall length of the turbine. This results also constructive difficulties regarding the alignment ^: the axes, the suspension, the arrangement of the channels, the seal and the storage, etc. It is also complex to provide the necessary oil supply for the front and rear To ensure device and transmission part »
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und eine Gasturbine der eingangs genannten Art zu schaffen, die neben einer sehr kompakten Bauweise auch besonders günstige Wirkungsgrade im Serien- und Prallelbetrieb besitzt. The invention is based on the object of avoiding these disadvantages and of providing a gas turbine of the type mentioned at the beginning create which, in addition to a very compact design, also has particularly favorable degrees of efficiency in series and parallel operation.
Die Erfindung besteht darin^ daß die einzelnen Aggregate in wenigstens zwei Abschnitte mit vorzugsweise parallel nebeneinander liegenden Achser, aufgeteilt sind» Hierdurch wird eine sehr kompakte Bauweise ermöglicht, bei der sich die Aggregate und die Geräte günstig zu Baueinheiten zusammen fassen lassen, so daß außer der günstigen Raumausnützung die Lagerungsund Schinierungsproblerae erheblich vermindert werden. Außerdem ergeben sich günstige Möglichkeiten für die Luftführung. Da- · rüberhinaus sind die einzelnen Aggre^eg beispielsweise der Verdichter und die Verdichterturbine in ihrer Drehzahl nicht mehr starr miteinander verbunden, so daß sie unabhängig voneinander jeweils optimal ausgelegt werden können* Der Gesamt-Wirkungsgrad kann dadurch erhöht werden.The invention consists in that the individual units are divided into at least two sections, preferably with axles lying next to one another in parallel favorable use of space the storage and Schinierungsproblerae are considerably reduced. In addition, there are favorable options for air routing. · DA over addition, the individual gensets ^ e g, for example, the compressor and the compressor turbine in its rotational speed no longer rigidly connected to each other so that they can be optimally designed independently of each other * The total efficiency can be increased.
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BAD ORIGiNAiBAD ORIGiNAi
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Eine günstige Ausführungs-form der Erfindung erhalt man, wenn der aus dem NiederdruckiNDj-Verdichter, dem Hochdruck (HD)-Verdichter und nun der Verdichterturbine bestehende Gasgenerator einschließlich seines Schaltelementes auf einer Achse und die Arbeitsturbine mit ihrem zugehörigen Schaltelement auf einer zweiten, daneben liegenden Achse angeordnet sind, während die Brennkammer auf einer dritten, parallel neben den beiden ersten Achsen liegenden Achse angeordnet ist. Dabei ist es besonders vorteilhaft, nur auf einer Stirnseite ein Getriebegehäuse für das Untersetzungsgetriebe und die Antriebe der Geräte anzuordnen, an das der Gasgenerator und die Arbeitsturbine angeflanscht sind. Es ergeben sich wesentliche bauliche Vereinfachungen für den Abtrieb, die Steuerung und die Kontrolle, da für alles nur noch ein gemeinsames Gesamtgetriebe vorgesehen werden muß, in dem sich Schmierungsprobleme leicht losen lassen.A favorable embodiment of the invention is obtained when the one from the low-pressure iNDj compressor, the high-pressure (HD) compressor and now the compressor turbine existing gas generator including its switching element on an axis and the power turbine with its associated switching element are arranged on a second, adjacent axis, while the combustion chamber is arranged on a third axis lying parallel to the first two axes. Included it is particularly advantageous to have a gear housing for the reduction gear and the drives on only one end face to arrange the devices to which the gas generator and the power turbine are flanged. There are significant structural simplifications for the output, the control and control, as there is only one common overall transmission for everything must be provided in which lubrication problems can be easily solved.
Die Achsen können in einer Reihe nebeneinander oder versetzt zueinander angeordnet sein. Um die kompakte Bauweise noch zu verstärken, kann der Wärmetauscher den Gasgenerator und die Arbeitsturbine teilweise umschließend ausgebildet sein. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung einer Gasturbine ist es möglich, auf einer weiteren Achse einen zweiten Gasgenerator anzuordnen. Hierdurch läßt sich die Leistung der Gasturbine verdoppeln. Es ist auch ohne weiteres möglich, in dem Getriebe eine den Gasgenerator mit der Arbeitsturbine verbindende Lamellen- oder Flüssigkeitskupplung einzubauen, die für das Motorbremsen einschaltbar ist. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, daß die beim Bremsen aufgenommene Leistung nicht durch die Arbeitsturbine hindurch Übertragen werden muß. Die vom Fahrzeug aufgebrachte und zu vernichtende kinetische Energie wird über die Abtiiebswelle und die Kupplung auf den VerdichterThe axes can be arranged in a row next to one another or offset from one another. In order to further reinforce the compact design, the heat exchanger can be designed to partially enclose the gas generator and the power turbine. The inventive design of a gas turbine makes it possible to arrange a second gas generator on a further axis. This allows the power of the gas turbine to be doubled. It is also easily possible to install a multi-disc or fluid coupling which connects the gas generator to the power turbine and which can be switched on for engine braking. This has the advantage that the power consumed during braking does not have to be transmitted through the power turbine. The kinetic energy generated by the vehicle and to be destroyed is transferred to the compressor via the output shaft and the clutch
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übertragen. Die geförderte Luft durchströmt dia Brennkammer kalt und wird über Versteil-Leitgitter sowohl der Verdichterturbine aly auch der Arbeitsturbine zugeleitet, jedoch mit verstellter Anströmung, so daß auch dort ein zusätzlicher Bremseffekt erzielt wird.transfer. The conveyed air flows through the combustion chamber cold and is fed to both the compressor turbine and the power turbine via adjustable guide grids, however with adjusted flow so that an additional braking effect is also achieved there.
Bei einer weiteren Ausführungsfοrm der Erfindung, bei der die Luitführung noch günstiger bezüglich der Verluste ist, können der HD-Verdichter und die Verdichterturbine auf einer und der ND-Verdichter und die Arbeitsturbine auf einer zweiten Achse angeordnet sein. Hierbei ist es zweckmäßig, wenn die zusammengehörigen Turboelemente, d. h. der ND-Verdichter mit dem HD-Verdichter und die Verdichterturbine mit der Arbeitsturbine über je ein Schaltelement verbunden sind.In a further embodiment of the invention, in which the Luitführung is even cheaper in terms of losses the HP compressor and the compressor turbine on one axis and the LP compressor and the power turbine on a second axis be arranged. It is useful here if the associated turbo elements, i. H. the LP compressor with the HP compressor and the compressor turbine is connected to the power turbine via a switching element each.
Auch ist es zweckmäßig die Turboelemente des Gasgenerators über Zahnräder miteinander zu verbinden.It is also useful to connect the turbo elements of the gas generator to one another via gears.
Eine ganz besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung erhält man, wenn der ND-Verdichter und der HD-Verdichter mit dem dazwischen angeordneten Schaltelement auf einer Achse und die Verdichterturbine und die Arbeitsturbine mit dem zugehörigen Schaltelement auf einer zweiten Achse zusammengefaßt sind und wenn nur auf einer Seite ein Gesamtgetriebe vorgesehen ist. Dabei kann dann in besonders'vorteilhafter Weise die Brennkammer unmittelbar an den Austrittsstutzen des Wärmetauschers anschließen und unmittelbar oder unter Zwischenfügen einer Rohrleitung mit dem Schaltelement der Verdichterturbine · und der Arbeitsturbine verbunden sein. Bei dieser Ausführungsform ist es besonders zweckmäßig; wenn ein axialer NB-Verdichter und ein radialer HD-Verdichter vorgesehen sind. A particularly advantageous embodiment of the invention is obtained when the LP compressor and the HP compressor with the switching element arranged between them are combined on one axis and the compressor turbine and the power turbine with the associated switching element are combined on a second axis and if only on one side a complete transmission is provided. In a particularly advantageous manner, the combustion chamber can then connect directly to the outlet connection of the heat exchanger and be connected to the switching element of the compressor turbine and the power turbine directly or with the interposition of a pipeline. In this embodiment it is particularly useful; if an axial NB compressor and a radial HP compressor are provided .
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iot es auch, wenn die Brennkammer einen mittleren Haupteinlaui' zu der Verdichterturbine und einen diesen konzentrisch umgebenden Nebeneinlauf zum Schaltelement aufweist, der aus einem gelochten oder mit Stutzen versehenen Blech besteht und durch das Schaltelement verschließbar ist. Bei durch das Schaltelement geschlossenem Nebeneinlauf wirkt das gelochte Blech als Luftführung zu dem Haupt einlauf.iot it too if the combustion chamber is a medium one Haupteinlaui 'to the compressor turbine and one of these concentric has surrounding secondary inlet to the switching element, which consists of a perforated sheet or sheet metal provided with a nozzle and which can be closed by the switching element. At through the switching element closed secondary inlet, the perforated sheet acts as an air guide to the main inlet.
Diese Auoführungsform wird konstruktiv besonders günstig, .verm .die Brennkammer," das Schaltelement, die Austrittskanäle der Verdichterturbine und der Arbeitsturbine über konzentrische Ringe mittels vorzugsweise vier Pratzen an dem Getriebegehäuse befestigt sind. Dabei ist es zweckmäßig, wenn wenigstens zwei Pratzen zur Aufnahme seitlicher Kräfte und Drehmomente ausgebildet sind. Das Gehäuse der Arbeitsturbine kann sich dabei vorteilhaft.seitlich an den Wärmetauscher anschließen. Baulich vorteilhaft ist es auch wenn die Arbeitsturbine in einer Konsole des Getriebegehäuses gelagert ist.This embodiment is structurally particularly favorable, " verm . The combustion chamber," the switching element, the outlet ducts of the compressor turbine and the power turbine are attached to the gear housing via concentric rings by means of preferably four claws. It is useful if at least two claws to absorb lateral forces The housing of the power turbine can advantageously adjoin the heat exchanger on the side. It is also structurally advantageous if the power turbine is mounted in a bracket of the gear housing.
Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist es auch zweckmässig und. vorteilhaft, wenn die Verdichter und das Schaltelement über konzentrische Ringe mit dem Getriebegehäuse gelagert und verbunden sind.In this embodiment of the invention, it is also expedient and. advantageous if the compressor and the switching element are mounted and connected to the gearbox housing via concentric rings.
Besonders vorteilhaft ist es bei dieser Ausführungsform der Erfindung, wenn die Achsen der Verdichterturbine und der Verdichter über ein in dem Getriebe befindliches, auf Zwischenwellen gelagertes Zahnradpaar miteinander verbunden sind. Da bei die-r ser Ausführungsform die Drehzahlen der Verdichter von den Drehzahlen der Verdichterturbine abweichen körren, können sie unabhängig voneinander ausgelegt werden, so daß eine optimale aero-It is particularly advantageous in this embodiment of the invention, when the axes of the compressor turbine and the compressor via a located in the gearbox, on intermediate shafts mounted gear pair are connected to each other. Since the-r This embodiment, the speeds of the compressor from the speeds the compressor turbine deviate, they can be independent designed from each other, so that an optimal aerodynamic
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thermodynamische Auflegung beider Aggregate möglich ii:t. H-iulich vorteilhaft ist es8 wenn als ein Zahnrad des Zahnradpaarei3 eine Hälfte einer auf der Abtriebswelle angeordneten Flüssigkeitskupplung dient,, die mit einem Zahnkranz versenen ist, während die andere Hälfte mit der Abtriebs.velle verounden ist. Hierdurch wird einerseits eine Verbindung zwischen der Verdichterturbine und den Verdichtern hergestellt, .vahrend andererseits bei gefüllter Flüssigkeitskupplung die Verdienter mit der Abtriebswelle verbunden sind, so daß beim Motorbremsen von den Verdichtern Leistung aufgenommen werden kann. Dabei werden die Zahnraderpaarungen so ausgelegt, daß im Bremsfalle, also bei gefüllter Strömungskupplung und bei maximaler Arbeitsturbinen- und Verdichterdrehzahl (der Auslegungsdrehzahl) das verdichterseitige Kupplungsrad et-va 5 - ^O ia langsamer läuft als das arbeitsturbinenseitige, so daß durch den entstehenden Schlupf der entsprechende Bremsleistungsanteil auf den Verdichter voll übertragen werden kann.thermodynamic application of both units possible ii: t. H-iulich advantageous 8 ,, which is versenen with a ring gear when a half of one arranged on the output shaft serves as a fluid coupling of the gear Zahnradpaarei3, while the other half is verounden with the Abtriebs.velle. This establishes a connection between the compressor turbine and the compressors on the one hand, while on the other hand, when the fluid coupling is full, the earners are connected to the output shaft so that power can be absorbed by the compressors when the engine is braking. The gear pairings are designed in such a way that in the event of braking, i.e. with a full fluid coupling and at maximum power turbine and compressor speed (the design speed), the compressor-side clutch wheel et-va 5 - ^ O i a runs slower than the power turbine-side, so that the resulting slip the corresponding braking power share can be fully transferred to the compressor.
Baulich vorteilhaft ist es auch, wenn die Lagerung der Arbeitsturbine und die Hauptwelle des an die Arbeitsturbine anschliessenden, als Untersetzungsgetriebe dienenden Planetengetriebes hohl ausgebildet sind, durch die die vorzugsweise aus Steckwellen zusammengesetzte Abtriebswelle der Verdichterturbine hindurchgeführt ist»It is structurally advantageous if the bearing of the working turbine and the main shaft of the planetary gear serving as a reduction gear are hollow, through which the preferably plug-in shafts composite output shaft of the compressor turbine is passed through »
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können das Abtriebsritzel der Verdichterturbine und/oder die Zwischenwellen des Zahnradpaares ein oder mehrere Antriebsräder für Kontrollgeräte oder Zusatzgeräte tragen» Beispielsweise kann die der Abtrieb-swelle am nächsten liegende Zwischenwelle ein Antriebsrad für arbeitsturbinenseitig benötigte Kontrollgeräte, beispielsweise Drehzahlgeber oder Begrenzer tragen ο Die Zwischenwelle der Flüssigkeitskupplung kann eine Pumpe und Ventile zumIn a further embodiment of the invention, the output pinion of the compressor turbine and / or the intermediate shafts of the Gear pairs carry one or more drive wheels for control devices or additional devices »For example, the output shaft the closest intermediate shaft is a drive wheel for control devices required on the power turbine side, for example Tachometer or limiter carry ο The intermediate shaft of the fluid coupling can be a pump and valves
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BADBATH
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Füllen bzw. Entleeren der Strömungskupplung tragen. Das Abtriebsritzel der Verdichterturbine kann auch ein kleines Zahnrad tragen, das über ein Vorgelege Ölpumpe und Ölschleuder antreibt. Die Ölpumpe und die Ölschleuder liegen dadurch ganz unten im Ölsumpf und arbeiten einwandfrei bei jeder Schräglage des Fahrzeuges. Die in der Nahe der Verdichterachse liegende Zwischenwelle kann ein Antriebsrad fflr die verdichterseitig angeordneten Kontrollgeräte und den Anlasser tragen. Der Antrieb dieser Geräte kann über weitere Zwischenräder erfolgen.Carry out filling or emptying of the fluid coupling. The output gear of the compressor turbine can also carry a small gear that drives the oil pump and oil slinger via an intermediate gear. The oil pump and the oil slinger is right at the bottom of the oil sump and works perfectly in any inclined position of the vehicle. The one close by The intermediate shaft lying on the compressor axis can be a drive wheel for the control devices arranged on the compressor side and the starter wear. These devices can be driven by additional idler gears take place.
Un den Axialschub des HD-Verdichte rs aufzunehmen, kann auf der in das Getriebe ragenden Achse des HD-Verdichters eine Ausgleichscheibe für den Axialschub angeordnet sein. Es ist auch vorteilhaft, wenn die Achsen des KD-Verdichters und des HD-Verdichte rs durch eine Terzahnte Hohlwelle verbunden sind, durch die sich vorzugsweise ein Zuganker für die axiale Verbindung der beiden Achsen erstreckt. Die Hohlwelle verbindet dabei die Achsen in der Richtung der Drehmomente, während der Zuganker eine axiale Verbindung herstellt, so daß auch der Axialschub des ND-Verdichters von der in dem Getriebe angeordneten Ausgleichscheibe aufgenommen werden kann.In order to absorb the axial thrust of the HP compressor, the in the axle of the HP compressor protruding from the gearbox has a shim be arranged for the axial thrust. It is also beneficial if the Axes of the KD compressor and the HD compressor are connected by a third-toothed hollow shaft, through which a tie rod is preferably located extends for the axial connection of the two axes. The hollow shaft connects the axes in the direction of the torques, while the tie rod creates an axial connection so that the axial thrust of the LP compressor can also be absorbed by the shim located in the transmission.
Je nach den vorhandenen räumlichen Gegebenheiten läßt sich die Gasturbine verschieden anordnen. Es kann der HD-Verdichter direkt an das Getriebe anschließen, während die Einlaufe für den HD-Verdichter und den ND-Verdichter auf der dem Getriebe abgewandten Seite angeordnet sein können. Soll jedoch an einer anderen Stelle angesaugt werden, so kann zwischen Getriebe und den Verdichtern eine Zwischenwelle angeordnet werden und die Einlaufe für die Verdichter können auf der dem Getriebe zugewandten Seite vorgesehen sein.Depending on the existing spatial conditions, the gas turbine can be arranged in different ways. The HP compressor can be connected directly connect the gearbox while the inlets for the HP compressor and the LP compressor can be arranged on the side facing away from the transmission. However, if suction is to take place at a different point, an intermediate shaft can be installed between the gearbox and the compressors be arranged and the inlets for the compressor can be on the be provided facing the gear side.
In der Zeichnung ist die Erfindung in swei Ausfuhrungeformen beispielsweise dargestellt.In the drawing, the invention is shown in swei Ausungeformen, for example.
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BAD OFHOlN^,BAD OFHOlN ^,
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Es zeigen:Show it:
Fig. τ eine Draufsicht auf eine schematische Darstellung ei-, ner erfindungsgemäßen Gasturbine,Fig. Τ a plan view of a schematic representation of a, ner gas turbine according to the invention,
Fig. 2 eine Seitenansicht der Gasturbine nach Fig. 1,FIG. 2 shows a side view of the gas turbine according to FIG. 1,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine weitere Äusführungsform einer erfindungsgemäßen Gasturbine,3 shows a longitudinal section through a further embodiment a gas turbine according to the invention,
Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig* 3,FIG. 4 shows a section along the line IV-IV of FIG. 3,
Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V der Fig. 3,Fig. 5 is a section along the line V-V of Fig. 3,
Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI der Fig. 3 "und6 shows a section along the line VI-VI in FIGS. 3 "and
Fig. 7 einen Schnitt entlang der Itinle VII-VII der Fig. 3.FIG. 7 shows a section along line VII-VII in FIG. 3.
Die Gasturbine nach den Fig. 1 und 2 besteht im wesentlichen aus einem iiiederdruck~VeraieMer 1 (NJ3«Verdiehter)? einem Hochdruck-Verdichter 2 (HD-Verdichter)* einem in Fig« 1 nur im Umriß mit strichpunktierten Linien dargestellten Wärmetauscher 3, einer Brennkammer 4, einer Verdichterturbine 5 und einer fc Arbeitsturbine 6, an die sich ein Untersetzungegetriebe 7 abschließt, das als Planetengetriefce■ausgebildet ist und auf eine,eine Kupplungsscheibe 8 aufweisende-.Antriebswelle. 9 wirkt«,The gas turbine according to FIGS. 1 and 2 essentially consists of a low-pressure VeraieMer 1 (NJ3 "Verdiehter) ? a high-pressure compressor 2 (HP compressor) * a heat exchanger 3, shown only in outline with dash-dotted lines in FIG ■ is formed and on a, a clutch disc 8 having-.Drive shaft. 9 works «,
Die Gasturbine kann zum lia-sats als tä^z&a^t^hixie im: Serien.«·' und im Parallelbetrieb getateen werben» -.Bactusso-Ii kmm der Kraftst of fverbrausfe. im Seillast« w&ä f Gllss.ifjetrieb -wfetif·-" .gering gehalten werde».. Hieran -ist- gwiaskes ä®m_IB^t^riie&tigs1' 1 «aä--- ; -." dem HB-V«rdicliter 2 ei» ;-Beiia3.tel©aeis*l-.. 10 fMgö^sÄ©^- las -töte.':. The gas turbine can be used for lia-sats as t ^ z & a ^ t ^ hixie in: series. «· 'And getateen in parallel operation» -Bactusso- II kmm the fuel of fverbrausfe. in the rope load « w & ä f Gllss.ifjetrieb -wfetif · -". be kept low ».. This -is- gwiaskes ä®m_ IB ^ t ^ riie & tigs 1 '1« aä --- ; -. " the HB-V "rdicliter 2 ei"; -Beiia3.tel © aeis * l- .. 10 fMgö ^ sÄ © ^ - las -töte. ':.
-9- ■ * Daim 8470/4-9- ■ * Daim 8470/4
den oerienbetrieb eine Stellung einnimmt, in der es den Austritt 11 des ND-Verdichters 1 mit dem Einlauf des HD-Verdichters 'c verbindet, so daß nur von dem ND-Verdiehter 1 an dem mit einem Filter Ϊ2 versehenen Eintritt 13 Luft angesaugt /.erden kann, die von dem ND-Verdichter 1 an den HD-Verdichter 2 weitergegeben *\ird. Von den Verdichtern 1 und d .ird die verdichtete Luft dem nur in der Kontur dargestellten Wärmetauscher 3 zugeführt. Der Wärmetauscher 3 führt die Luft der Brennkammer 4 zu, in der mittels Einspritzdüsen 4a -der Kraftstoff eingespritzt und verbrannt wird. Von der Brennkammer «,ird nun das Heißgas der Verdichterturbine 5 zugeführt, von der es dann im Serienbetrieb der Arbeitsturbine 6 zugeführt wird. Der Arbeitsturbine ist ein weiteres Schaltelement 14 vorgesehaltet, das den Austritt 15 der Verdichtertürbine mit dem Einlauf der Arbeitsturbine 6 für den Serienbetrieb verbindet. Die aus der Arbeitsturbine 6 austretenden Heißgase werden! dem WämietaiiBCher 3 zugeführt.the oerienbetrieb assumes a position in which it connects the outlet 11 of the LP compressor 1 to the inlet of the HP compressor 'c , so that only air is sucked in from the LP compressor 1 at the inlet 13 provided with a filter Ϊ2 /. which is passed on from LP compressor 1 to HP compressor 2. The compressed air is fed from the compressors 1 and d. To the heat exchanger 3, which is only shown in the contour. The heat exchanger 3 supplies the air to the combustion chamber 4, in which the fuel is injected and burned by means of injection nozzles 4a. The hot gas is now fed from the combustion chamber to the compressor turbine 5 , from which it is then fed to the power turbine 6 in series operation. The power turbine is provided with a further switching element 14, which connects the outlet 15 of the compressor turbine with the inlet of the power turbine 6 for series operation. The hot gases emerging from the power turbine 6 are! the WämietaiiBCher 3 supplied.
Für den Parallelbetrieb werden die beiden Schaltelemente 10 und 14 umgeschaltet. In diesem Fall saugen beide Verdichter 1 und 2, also sowohl der ND-Verdichter 1 als auch der HD-Verdichter 2, die Luft unmittelbar von außen an. Sowohl der axiale ND-Verdichter 1 als auch der radiale HD-Verdichter 2 wirken dann als Niederdruckverdichter. Das Schaltelement 10 ermöglicht, daß in diesem Falle die von beiden Verdichtern 1 und angesaugte Luft direkt über entsprechende Kanäle dem Wärmetauscher 3 zugeführt wird, von den sie zur Brennkammer 4 gelangen. Im Parallelbetrieb werden die Heißgase dann sowohl der Verdichterturbine 5 als auch der Arbeitsturbine 6 zugeführt. Hierzu ist in der Leitung von der Brennkammer 4 zu der Verdichterturbine 5 eine Abzweigung 16 vorgesehen, die mit dem Schaltelement 14 in Verbindung «teht, das der Arbeitsturbine ■ : .'■■.. ' " ; ■..'■:■' --10- - -The two switching elements 10 and 14 are switched over for parallel operation. In this case, both compressors 1 and 2, i.e. both LP compressor 1 and HP compressor 2, suck in the air directly from the outside. Both the axial LP compressor 1 and the radial HP compressor 2 then act as low-pressure compressors. The switching element 10 makes it possible that in this case the air sucked in by both compressors 1 and 1 is fed directly via corresponding channels to the heat exchanger 3, from which they reach the combustion chamber 4. In parallel operation, the hot gases are then fed to both the compressor turbine 5 and the power turbine 6. For this purpose, a branch 16 is provided in the line from the combustion chamber 4 to the compressor turbine 5 which is connected to the switching element 14, which connects the power turbine ■:. '■■ .. ' "; ■ .. '■: ■' --10- - -
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BAD ÄiBAD Äi
-10- Baim 3470/4-10- Baim 3470/4
6 vorgeschaltet ist. j?ür den Parallelbetrieb verbindet das Schaltelement 14 die Abzweigung 16 unmittelbar mit dem Einlauf der Arbeitsturbine 6 und den Austritt 15 der Verdichterturbine 5 direkt mit dem zum Wärmetauscher 3 führenden Abströmkanal 17. Sowohl die Verdichterturbine 5 als auch die Arbeitsturbine 6 geben dann das sie durchströmende Heißgas direkt an den Wärmetauscher 3 ab. Sie wirken beide in diesem fall als ND-Turbinen.6 is connected upstream. j? for parallel operation that connects Switching element 14, the junction 16 directly with the inlet the power turbine 6 and the outlet 15 of the compressor turbine 5 directly to the outflow channel 17 leading to the heat exchanger 3. Both the compressor turbine 5 and the power turbine 6 then give the hot gas flowing through them directly to the heat exchanger 3. They both work in in this case as LP turbines.
Durch die in Fig, t dargestellte Ausbildung einer üastuiDine,, bei der der aus einem ND-Verdichter 1» einem Schaltelement 10, einera HD-Verdichter 2 und einer Verdichterturbine 5 oestehende Gasgenerator auf einer Achse 18» die Arbeitsturbine 6 auf einer zweiten Achse 19 und die Brennkammer 4 auf einer dritten Achse 20 angeordnet sind» ergibt sich eine äußerst kompakte Bauweise, bei der Lagerungsprobleme Λβίίββηβηα vermieden sind. Durch diese Aufteilung der Gasturbine in verschiedene Abschnitte mit mehreren, parallel liegenden Achsen 13, 19 und 2Or Aird neben der vorteilhaften Luftführung auf äußerst kurzen Wegen auch die Möglichkeit geschaffen, alle iUr sonstige Zusatzgeräte erforderlichen Antriebs- und Kontrollnjittel in einem gemeinsamen Getriebegehäuse 21 anzuordnen, das auf einer Stirnseite der Gasturbine vorgesehen ist. Das Getriebegehäuse 21 ist außerdem mit einer Konsole versehen, in der die Achse der Arbeitsturbine 6 gelagert ist.Due to the design of a astuiDine, shown in FIG. 1, in which the gas generator consisting of an LP compressor 1 »a switching element 10, a HP compressor 2 and a compressor turbine 5 on an axis 18» the power turbine 6 on a second axis 19 and the combustion chamber 4 are arranged on a third axis 20 »the result is an extremely compact design in which storage problems Λβίίββηβηα are avoided. This division of the gas turbine into different sections with several parallel axes 13, 19 and 20 r Aird, in addition to the advantageous air routing on extremely short distances, also creates the possibility of arranging all drive and control equipment required for other additional devices in a common gear housing 21, which is provided on one end face of the gas turbine. The gear housing 21 is also provided with a bracket in which the axis of the power turbine 6 is mounted.
In de« gemeinsamen, auf einer Stirnseite angeordneten Getriebegehäuse 21 sind außer dem als Planetengetriebe auegebildeten Untersetzungsgetriebe 7 für die Abtriebawelle 9 sämtliche Zusatzantrieb· untergebracht* In dem Planetengetriebe befindet sioii eint Lamellenkupplung 23, durch di® die Abtriebs·» well· 9 über daa Planetengetriebe und ·*» auf Zvttechmmllen In de "joint, arranged on a front side gear housing 21 are out of the auegebildeten as a planetary gear reduction gear 7 housed all additional drive · for Abtriebawelle 9 * In the planetary gear sioii is one-disk clutch 23 through DI® the power take-off ·» well · 9 via daa planetary gear and · * » on Zvttechmmllen
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-11- . Daim 3470/4-11-. Daim 3470/4
angeordnete Zahnrader <-4, 25» 26 mit der Achse 13 des Gasgenerators verbindbar ist« Diese Lamellenkupplung <.3 ka»n eingeschaltet werden, Λβηη ein Motorbremsen mit der Gasturbine fce.vünscht «ird, in welchem Falle von den Verdichtern 1 und £ Leistung aufgenommen werden muß. Beispielsweise ist als Zusatzaggregat ein Anlasser 27 dargestellt, der im Bereich der Achse 18 des Gasgenerators angeordnet ist, und der üüer ein Zahnradpaar (Q1 29 mit dem die Arbeitsturbine 6 miä den Gasgenerator verbindenden Zahnräder 24, 25i 26 in Verbindung steht.arranged gears <-4, 25 »26 can be connected to the axis 13 of the gas generator« This multi-disc clutch <.3 can be switched on, engine braking with the gas turbine fce. is desired, in which case the compressors 1 and £ Power must be absorbed. For example, a starter 27 is shown as an additional unit, which is arranged in the area of the axis 18 of the gas generator and which is connected via a gear pair (Q 1 29 to the gear wheels 24, 25 and 26 connecting the power turbine 6 to the gas generator.
fig. 2 zeigt eine ähnliche Ausführungsform des Getriebes 7, bei dem jedoch anstelle einer Lamellenkupplung 23 eine flüssigkeit skupplung 30 vorgesehen ist. Die Seitenansicht der Fig. 2 läßt erkennen, daß der Wärmetauscher 3 oberhalb der in einer JSbene liegenden Achsei 18* 19 und 20 des Gasgenerators, der Arbeitsturbine 6 und der Brennkammer 4 angeordnet ist. Der in axialer Sichtung der Gasturbine von der Luft durchströmte Wärmetauscher 3 wird u\ . srtikaler Richtung von dem Hei%a3 durchströmt, das ihm entweder über die Arbeitstur bine 6 oder durch Umschalten des. Schaltelementes t4 auch gleichzeitig direkt von der Verdichterturbine 5 zugeführt «vird. Wie die Hg» % erkennen läßt, ergibt sich eine günstige femperaturverteilung und Teaperaturvergleichmäfligung im Bereich zwischen der Brennkammer 4 und der Verdichterturbine 5 bz*. der Arbeiteturfeine 6 dureh den längeren Gaakanal* Auiäerdem wird eine günstige Brennkammeranströiöung verwirklicht. Die erfindungsgeffläöe Ausgestaltung erlaubt eine größere Freizügigkeit in der Gestaltung des Turbinendiffuaors t^^afebesonaeT^e der Verdichter turbine, und damit eins» besseren Turbinenwirkungsgraö* Si* Abeaaechächte können direkt nach oben ohne Verbauimg des Motorr«aui«8 angeordnet werden* Da keine ineinanderliegenden, tin Drth«oa*nt übertragenden V*llengeBtänge vorgesehen werden,fig. 2 shows a similar embodiment of the transmission 7, in which, however, instead of a multi-plate clutch 23, a fluid clutch 30 is provided. The side view of FIG. 2 shows that the heat exchanger 3 is arranged above the axis 18 * 19 and 20 of the gas generator, the power turbine 6 and the combustion chamber 4, which axis lies in a plane. The heat exchanger 3 through which the air flows in the axial direction of the gas turbine is u \. In the vertical direction, the heat a3 flows through it, which is fed to it either via the working turbine 6 or by switching over the switching element t4 also directly from the compressor turbine 5 at the same time. As the Hg » % shows, there is a favorable temperature distribution and temperature comparison in the area between the combustion chamber 4 and the compressor turbine 5 or *. the working door 6 through the longer Gaa channel * In addition, a favorable combustion chamber flow is achieved. The design according to the invention allows greater freedom of movement in the design of the turbine diffuser t ^^ afebesonaeT ^ e of the compressor turbine, and thus a "better degree of turbine efficiency * Si * Abeaaechächte can be arranged directly upwards without shoring the engine" 8 * Since there are no nested ones , in Drth "oa * nt transferring full lengths are provided,
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•12- Daira 8470/4• 12- Daira 8470/4
entfallen auch die Schwierigkeiten der Abdichtung der Zentrierung, der Schmierung und der Lagerung» Je nach den Einbaubedingungen f ob als Schilfsantrieb oder als Fahrzeugantrieb oder als stationärer Antrieb, können die Achsen 13„ und kO der Turboteile übereinander oder nebeneinander stehend oder liegend eingebaut »verden. Außerdem ergibt sich die besonders für stationäre Anlagen vorteilhafte Möglichkeit,, z.vei Triebwerke dieser Art hintereinander zu setzen,, so daß sich eine kompakte Baueinheit von hoher Leistung ergibt.also eliminates the difficulties of sealing the centering, the lubrication and storage "Depending on the installation conditions f whether as a reed drive or as a vehicle drive or a stationary drive, the axes 13 'and kO can» Verden above the other or next to each other installed standing or lying of the turbo parts. In addition, there is the possibility, which is particularly advantageous for stationary systems, to place e.g. four engines of this type one behind the other, so that a compact structural unit of high performance results.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen. Ua stur bine dargestellt., bei der die beiden Verdichter;, der ND-Verdichter 32 und der HD-¥erdichter 33p und das sugehbrige Schaltelement 34 auf einer .gemeinsamen Achse-35-laid die Verdichtsrturbine 36- und die Arbeitsturbine 37 zusammen mit ihrem Schaltelement 38 und der Brennkammer 39 auf sinsr weiten parallel" zu.&sτ srsten liegenden Achse 40 angeordnet sind. Sei dem Äusführungsbeisp-ieX liegen die beiden .: «iis-sii 33 yßd 40 übereinander» Auch bei dieser Ausluhrungsform ist TMT auf einer Stirnseite der- Gasturbine!, und swar auf der Seite der Abtriebswelle 41 $_ ein gemeinsames Gesaratgetriebe vorgesehen, das sowohl eia als Planetengetriebe ausgebildetes untersetzungsgetriebe 420 als auch die "Antriebe für die Zusatzgeräte aufnimmt. In Fig. 3 is another embodiment of one according to the invention. Ua sturbine shown., In which the two compressors;, the LP compressor 32 and the HD ¥ erdichter 33p and the sugehbrige switching element 34 on a common axis-35-laid the compressor turbine 36- and the power turbine 37 together with their switching element 38 and the combustion chamber 39 wide on sinsr parallel "to & sτ srsten lying axis 40 are arranged be that Äusführungsbeisp-IEX are both:... 'iis-sii 33 yßd 40 one above the other" also in this Ausluhrungsform is TMT on a front side of the - Gas turbine !, and on the side of the output shaft 41 $ _ a common gear unit was provided, which accommodates both a reduction gear 42 0 designed as a planetary gear and the drives for the additional devices.
2/dschen dem axialen iD-¥erdichter 3<: und dem radialen HD-V@rdichter 33 ist das drehbare Schaltelement 34 angeordnet, das mit Kanälen versehen ist0 durch deren Verdrehen die beiden Verdiflhter 3S und 33 in Serie oder parallel"schaltbar sind. Für «lie Serie η se haltung wird der Ausgang des MB-Verdichters 32 diircia das Sü.haltel®sa©at 34 mit u®m Einlauf des- HD-Verdichters 33 ■yss'bMnden« Di© aagasatigt® Lmftß dia von beiden ¥<srdich= 32 ^-?iä 33 '/©rdiehtgt wosrosa ±s%g wirä &wm über ύ®ΐι Kanal2 / dschen the axial iD ¥ forger 3 <: and the radial HD-V @ rdichter 33 is arranged, said rotatable switching member 34 which is provided with channels 0 through whose rotation the two Verdiflhter 3S and 33 in series or "switchable parallel For the first series, the output of the MB compressor 32 diircia is the Sü.haltel®sa © at 34 with the inlet of the HD compressor 33 ■ yss'bMnden “Di © aagasatigt® Lmftß dia of both ¥ <srdich = 32 ^ -? Iä 33 '/ © rdichtgt wosrosa ± s% g wirä & wm over ύ®ΐι canal
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43 dem nicht dargestellten Wärmetauscher zugeiührt. i*'ür den jArallelbetrieb verschließt das Schaltelement 34 nach seinem Verdrehen den Einlauf des HD-Verdichters 33 gegenüber dem Austritt aus dem KD-Verdichter 32. Die vom ND-Verdichter 32 verdichtete Luft wird über eine gesonderte Leitung 44 dem Wärmetauscher zugeführt. Gleichzeitig verbindet das Schaltelement 34 über einen weiteren Kanal 45 den Einlauf des HD-Verdichters 33 mit der Außenluft, so daß in diesem Fall der HD-Verdichter 33 auch als ND-Verdichter ,virkt.43 supplied to the heat exchanger, not shown. For parallel operation, the switching element 34 closes the inlet of the HP compressor 33 from the outlet from the KD compressor 32 after it has been rotated. The air compressed by the LP compressor 32 is fed to the heat exchanger via a separate line 44. At the same time, the switching element 34 connects the inlet of the HP compressor 33 with the outside air via a further channel 45, so that in this case the HP compressor 33 also works as a LP compressor.
Zwischen der Verdichterturbine 36 und der Arbeitsturbine 37 ist das Schaltelement 3"3 angeordnet, das in ähnlicher »eise aufgebaut ist. Auch dieses Schaltelement 38 ist drehbar zu der Achse 40 der Verdichterturbine 36 und der ArbeitsturoineBetween the compressor turbine 36 and the power turbine 37 the switching element 3 "3 is arranged, which in a similar» eise is constructed. This switching element 38 is also rotatable with respect to the axis 40 of the compressor turbine 36 and the working cylinder
37 angeordnet und mit Kanälen ausgerüstet, die entweder den Austritt der Verdichterturbine 36 mit dem Einlauf der Arbeitsturbine 37 verbinden, oder den Austritt der Verdichterturbine 36 mit einem zum Wärmetauscher führenden Äbgaskanal 46 und den Einlauf der Arbeitsturbine 37 direkt mit der Brennkammer 39 verbinden. Die mit Einspritzdüsen 39a versehene Brennkammer 39 ist hierfür mit einem mittleren, zu der Verdichterturbine 36 führenden Haupteinlauf 47 und mit einem konzentrisch zu diesem angeordneten Nebeneinlauf 48 versehen. Der Nebeneinlauf 48 kann aus einem gelochten oder mit Stutzen 49 versehenen Blech bestehen, das bei von dem Schaltelement37 arranged and equipped with channels, which either the outlet of the compressor turbine 36 with the inlet of the power turbine 37 connect, or the outlet of the compressor turbine 36 with an exhaust gas duct leading to the heat exchanger 46 and the inlet of the power turbine 37 directly with the combustion chamber 39 connect. The one provided with injection nozzles 39a Combustion chamber 39 is for this purpose with a central main inlet 47 leading to the compressor turbine 36 and with one Provided concentrically to this arranged secondary inlet 48. The secondary inlet 48 can consist of a perforated or a nozzle 49 provided sheet exist, which is in the case of the switching element
38 verschlossenen Nebeneinlauf 48 als Leitblech zu dem Haupteinlauf 47 zu der Verdichterturbine 36 ausgebildet ist. Beim Serienbetrieb durchströmt das von der Brennkammer 39 aufgeheizte Gas zunächst die als Hochdruckturbine wirkende Ver dichterturbine 36 und danach die als Niederdruckturbine wirkende Arbeitsturbine 37 von der es dann in den Wärmetauscher abgegeben wird. Im Parallelbetrieb durchströmt das aufgeheizte 38 closed secondary inlet 48 is designed as a guide plate to the main inlet 47 to the compressor turbine 36. During series operation, the heated gas from the combustion chamber 39 first flows through the Ver acting as a high pressure turbine dense turbine 36 and thereafter the power turbine, acting as a low-pressure turbine 37 it is then discharged in the heat exchanger of the. In parallel operation, the heated one flows through
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Gas von der Brennkamnie-r 39 aus direkt die Verdichterturbine 36, von der es über einen Abgaskunal 46 dem Wärmetauscher zugeführt -vird. Außerdem durchströmt das Gas von der Brennkammer 39 aus direkt die Arbeitsturbine 37» von der es ebenfalls über einen Kanal 50 an den Άarmetauscher abgegeben wird.Gas from the combustion chamber 39 goes directly to the compressor turbine 36, from which it is fed to the heat exchanger via an exhaust duct 46 -vird. In addition, the gas flows through from the combustion chamber 39 from directly the power turbine 37 »from which it is also delivered to the heat exchanger via a channel 50.
Die V/ellen 51 und 52 des NB-Verdichters 32 und des HB-Verdichters 34 sind durch eine verzahnte Hohlwelle 53 in radialer liichtung kraftschlüssig verbunden. Innerhalb dieser Hohlwelle 53 kann außerdem zwischen den beiden »Vellen 51 und 52 ein Zuganker angeordnet sein, der die beiden Verdichter 32 und 34 auch i.i'3. axialer Richtung fest verbindet. In diesem Fall kann die außerhalb des Getriebegehäuses 54 auf der Achse 35 des HD-Verdichters 33 angeordnete Ausgleichsscheibe■55 für den Axialschub auch den Axialschub des KD-Verdichters 32 aufnehmen,The cells 51 and 52 of the NB compressor 32 and the HB compressor 34 are non-positively connected in the radial direction by a toothed hollow shaft 53. Inside this hollow shaft 53 can also be placed between the two cells 51 and 52 be arranged a tie rod that the two compressors 32 and 34 also i.i'3. firmly connects in the axial direction. In this case can the arranged outside of the gear housing 54 on the axis 35 of the HP compressor 33 compensating disk ■ 55 for the Axial thrust also absorb the axial thrust of the KD compressor 32,
Ber NB-Verdichter 32 ist an einem konzentrisch zu seiner Achse angeordneten Ring 56 befestigt, innerhalb welchem das Schaltelement 34 angeordnet und die Luftschächte 44 und 45 befestigt sind. Dieser konzentrische Ring 56 ist an dem GetriebegehäuseThe NB compressor 32 is on one concentric to its axis arranged ring 56, within which the switching element 34 is arranged and the air ducts 44 and 45 fastened are. This concentric ring 56 is on the gear housing
54 befestigt. In ähnlicher Weise sind die Brennkammer 39» die Verdichterturbine 36, das Schaltelement 38 und die Arbeitsturbine 37 innerhalb von zu deren Achse konzentrischen Ringen 54 attached. Similarly, the combustion chambers 39 »are the Compressor turbine 36, the switching element 38 and the power turbine 37 within rings concentric to their axis
57, 58 und 59 angeordnet bzw. befestigt, die über Pratzen 60 an dem Getriebegehäuse befestigt sind. Vorzugsweise werden vier Pratzen 60 vorgesehen, von denen wenigstens zwei dreieckförmig ausgebildet sind um auch radiale Kräfte aufnehmen zu können.57, 58 and 59 arranged or attached, the claws 60 are attached to the transmission housing. Preferably four claws 60 are provided, of which at least two are triangular are designed to be able to absorb radial forces.
Die Arbeitsturbine 37 ist in einer Konsole 61 des Getriebegehäuses 54 gelagert. Sowohl die Lagerung der Ärbeitsturbine 37» als auch die daran sich anschließenden Teil© 62 des alsThe power turbine 37 is mounted in a bracket 61 of the gear housing 54. Both the storage of the power turbine 37 »as well as the adjoining part © 62 of the als
Untersetzungsgetriebe 42 äionendeh Planstengntriebes sind hohlReduction gear 42 äionendeh Planstengntriebes are hollow
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BAD d109860/0 817
BATH d
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ausgebildet, durch die die aus mehreren Steck.-.eilen bestehende Welle 63 der Verdichterturbine 36 hindurch^eiührt ist. Die Welle 63 der Verdichterturbine 36 besitzt an ihrem in dem üetriebe 42 befindlichen Ende einen Zahnkranz 64, über den sie unter Zwischenschaltung eines auf Zwischenwellen angeordneten Zahnradpaares 65» 66 mit den Wellen 511 52 der Verdichter 33 und 32 verbunden ist, so daß sie diese antreiben kann. Sin Zahnrad 65 dieses Zahnradpaares 65, 66 ist Bestandteil einer Hälfte einer Flüssigkeitskupplung 67, die aui der Abtriebs.vel-Ie 41 angeordnet ict. Hierfür ist an dieser Hälfte der Flüssigkeitskupplung 67 ein Zahnkranz 65 angeschraubt. Die Flüssigkeit skupplung 67, deren andere Hälfte fest mit der Abtriebswelle 41 durch eine Verzahnung verbunden ist, kann, wenn sie gefüllt ist, die Abtriebswelle 41 mit der Verdichcerturbine 36 und den Verdientem 32 und 33 verbinden. Biese Möglichkeit wird für ein Motorbremsen der Gasturbine vorgesehen, weil dann auf die Abtriebawelle 41 aufgebrachte Leistung durch die Verdienter 32 und 33 vernichtet werden soll. Um öaan eine ausreichende Lei^tiiürsüberiragung sicherzustellen, wird das Zahnradpaar 55t 66 so ausgelegt» daB für die Bremsung» d. h. bei gefüllter Strömungskupplung 67 bei maximaler Arbeitsturbinen- und Verdichterdrehzahl (Auslegungsdrehzahl) die verdichterseitige Kupplungshäifte etwa 5 - 20 $ langsamer läuft als die Arbeitsturbinenseitige Hälfte, so daß ein ausreichend großer Schlupf entsteht. Durph die Verwendung eines auf Zwischenwellen gelagerten Zahnradpaares 65, 66 zur Verbindung der Verdiohterturbine und der Verdichter lassen sichformed through which the multiple plug-in parts Shaft 63 of the compressor turbine 36 is guided through. the Shaft 63 of the compressor turbine 36 has at its in the gearbox 42 located end a ring gear 64 over which they with the interposition of a gear wheel pair 65 »66 arranged on intermediate shafts with the shafts 511 52 of the compressor 33 and 32 is connected so that it can drive them. Sin Gear 65 of this gear pair 65, 66 is part of one half of a fluid coupling 67, which aui the Abtriebs.vel-Ie 41 arranged ict. For this purpose, the fluid coupling is on this half 67 a ring gear 65 screwed on. The liquid coupling 67, the other half of which is fixed to the output shaft 41 is connected by a toothing, the output shaft 41 can, if it is filled, with the compressor turbine 36 and merits 32 and 33 connect. This possibility is intended for engine braking of the gas turbine, because then on the output shaft 41 applied power by the deserving people 32 and 33 is to be destroyed. To oaan to ensure sufficient leadership the pair of gears 55t 66 designed so that »d. H. with a filled fluid coupling 67 at maximum power turbine and compressor speed (design speed) the Coupling shafts on the compressor side are about 5 - 20 $ slower runs as the power turbine-side half, so that there is a sufficiently large slip. Durph the use of a A pair of gears 65, 66 mounted on intermediate shafts for connecting the Verdiohterturbine and the compressor can be
die Drehzahlen unabhängig voneinander wählen. Sie können gleich, aber auch verschieden sein. Dadurch ist eine voneinander un- . abhängige aero thenaodpiamxsc he optimale Auslegung dxeser beiden Aggregate möglich. ,select the speeds independently of each other. You can right away but also be different. As a result, one is un-. dependent aerodynamic optimal design of the two Aggregates possible. ,
Der Flenetentrager de© UntersetEungsgetriebes ist mit einer hül-The Flenetentrager de © gearbox is equipped with a sleeve
-16--16-
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BAD109850/0817
BATH
-16- Daira 8470/4-16- Daira 8470/4
senartigen axialen Verlängerung versehen, die als Lagerung für ein Lager der Arbeitsturbine 37 und für die Steckwelle 63 der Verdichterturbine 36 dient.sen-like axial extension provided as a bearing for a bearing of the power turbine 37 and for the stub shaft 63 of the compressor turbine 36 is used.
Bei dieser Ausführungsforra können die in dem Getriebegehäuse 54 befindlichen Zwischenwellen, die Welle 63 der Verdiehterturbine 36, die bellen 51 und 52 der Verdichter 32 und 33 und weitere Wellen zum Antrieb der erforderlichen Zusatzgeräte verwendet werden. Beispielsweise können auf der Abtriebswelle ein oder mehrere Antriebsräder für die bei der Arbeitsturbine benotigten Kontrollgeräte wie Drehzahlgeber. und Drehzahlbegrenzer ahgeordriöt werSen^Die tüfells 41» auf der die Flüssigkeitskupplung 67 sitzt, kann eim® Raspe und Ventile zum Füllen bzw. Entleeren der Strömungskupplung tragen.- Das . Abtriebszahnrad 64 oder Ritzel der Walls 63 der Verdichterturbine 36 kann ein kleines Zahnrad SS aufweisen, das über ein Vorgelege eine Ölpumpe 69 und ©ine Ölschleuder 70 antreibt. Eine der Verdichterac&s® 35 parallel vorgelegte Zwischenfalle 71 kern ©in Antriebsrad 72 für die verdichterseitig angeordneten Kontrollgeräte raid den Anlasser aufweisen. Der Antrieb dieser Geräte kann auch über weitere Z#ischenrader erfolgen.In this embodiment, the in the gear housing 54 located intermediate shafts, the shaft 63 of the compressor turbine 36, the barks 51 and 52 of the compressors 32 and 33 and additional shafts can be used to drive the required additional equipment. For example, one or more drive wheels for the control devices required for the power turbine, such as speed sensors, can be installed on the output shaft. and speed limiter ahgeordriöt werSen ^ Die tüfells 41 »on the die Fluid coupling 67 is seated, can eim® Raspe and valves to fill or empty the fluid coupling. Output gear 64 or pinion of the walls 63 of the compressor turbine 36 can have a small gear SS which drives an oil pump 69 and an oil slinger 70 via a countershaft. One of the Verdichterac & s® 35 incidents presented in parallel 71 core © in drive wheel 72 for those arranged on the compressor side Control devices raid the starter. The drive this device can also be done using additional gear wheels.
Zweckmäßig«rwsise wird der nicht dargestellte Anlasser oberkalb d@r Verdiehterachse 35 angeordnet, wobei die Luftführungskanäle 43 und 44 von den Verdichtern .32 und 33 sun Wärmetauscher das Getriebe 42 und den Anlasser seitlich uegeben und die Wärmetauscherrohr· auf der Kuppiungsseite des Turbo«frtor» erreichen. Der Anlasser kann aber auch seitlich von der Verdichterachse 35 angeordnet werden, so dafi die Luftfährun&skanal β 43 und 44 von den Verdichtern 32 und 33 mm Warmetarn« schar das Getriebe zweckmäfiigerwelse ohm öder ίΜ aia©r anderen Weise umgeben. The starter, not shown, is expediently arranged on the upper calf 35, the air ducts 43 and 44 from the compressors " reach. However, the starter can also be arranged laterally from the compressor axis 35, so Dafi the Luftfährun & skanal β 43 and 44 surrounded by the compressors 32 and 33 mm Warmetarn "flocking the transmission zweckmäfiigerwelse ohm barren ίΜ aia © r different way.
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Wie in Flg. 3 zu ersehen ist, wird die Luft für die Verdichter 32 und 33 auf der dem Getriebe 42 angewandten Seite angesaugt. Falls die Raumverhältnisse es erfordern, ist es jedoch auch möglich, die Einlaufe im Bereich der Innenseite des Getriebes vorzusehen, jedoch muß dann eine lange Zwischenwelle vorgesehen »-erden, die den freien Raum zwischen dem Verdichter und dem Getriebe überbrückt.As in Flg. 3 shows the air for the compressors 32 and 33 sucked on the side facing the gear 42. However, if the space conditions so require, it is also possible to place the inlets on the inside of the Gearbox to be provided, but then a long intermediate shaft must be provided, which the free space between the compressor and the gearbox bridged.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 liegt die Brennkammer 39 direkt zftischen den nicht dargestellten Warmetauscheraustrittsstutzen , von welchem sie die Luft erhält und die Verbindung zu der Verdichterturbine 36 bzw. zu dem Schaltelement 38 erfolgt direkt. Es ist auch möglich, die Brennkammer in größerem Abstand anzuordnen und die Verbindung zu der Verdichterturbine 36 bzw. zu dem Schaltelement 38 über eine Rohrleitung herzustellen, wenn dies aus strömungstechnischen Gründen gewünscht wird.In the embodiment according to FIG. 3, the combustion chamber 39 is located directly zftischen the heat exchanger outlet connection, not shown , from which it receives the air and the connection to the compressor turbine 36 or to the switching element 38 takes place direct. It is also possible to arrange the combustion chamber at a greater distance and the connection to the compressor turbine 36 or to the switching element 38 via a pipeline, if this is for fluidic reasons it is asked for.
Daß die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Gasturbine einen sehr günstigen, kompakten Aufbau ermöglicht, geht sehr anschaulich aus den Figuren 4 bis 7 hervor, die Teilschnitte durch die Gasturbine nach Fig. 3 darstellen, jedoch zu einer einheitlichen Figur zusammengefaßt sind. Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch den Abgaskanal 50 der Arbeitsturbine 37, von welchem die Heißgase zu den seitlich ,angeordneten Y/ärmetauschermatrizen 73 geführt werden. Der Wärmetauscher 74 ist symmetrisch zu beiden Seiten des Gasturbinenaggregates angeordnet, wobei die Matrizen 73 im wesentlichen vertikal verlaufen, während die Zuführungsrohre 75 horizontal verlaufen. In Fig. 4 sind die Pratzen 60 zu erkennen, mit denen die konzentrischen Ringe 57, 58 und 59 (Fig. 3), die die Abgasleitungen 46 und 50, die Verdichterturbine 36, das Schaltelement The fact that the design of a gas turbine according to the invention enables a very favorable, compact structure is shown very clearly in FIGS. 4 to 7, which show partial sections through the gas turbine according to FIG. 3, but are combined to form a single figure. 4 shows a section through the exhaust gas duct 50 of the power turbine 37, from which the hot gases are guided to the laterally arranged Y / exchanger matrices 73. The heat exchanger 74 is arranged symmetrically on both sides of the gas turbine unit, the matrices 73 running essentially vertically, while the supply pipes 75 run horizontally. In Fig. 4, the claws 60 can be seen with which the concentric rings 57, 58 and 59 (Fig. 3), the exhaust lines 46 and 50, the compressor turbine 36, the switching element
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38 und die Brennkammer 39 aufnehmen, an dem Getriebegehäuse 54 befestigt sind.38 and the combustion chamber 39, on the transmission housing 54 are attached.
Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch den Abgaskanal 46 der Verdichterturbine 36, der ebenfalls zu dem Wärmetauscher 74 führt.FIG. 5 shows a section through the exhaust gas duct 46 of the compressor turbine 36, which also leads to the heat exchanger 74.
Fig. 6 ist ein Schnitt durch den radialen HD-Verdichter 33. Es läßt sich bei diesem Schnitt das Spiralgehäuse 76 des Verdichters 33 erkennen, von dem die Leitungen 77 zu den Zuführungsrohren 75 des beidseitig von der Gasturbine angeordneten Wärmetauscher 74 führen. Außerdem ist der oberhalb der Verdichterachse 35 angeordnete Anlasser 78 gestrichelt dargestellt.Fig. 6 is a section through the radial HP compressor 33. It can In this section, the spiral housing 76 of the compressor 33 can be seen, from which the lines 77 to the supply pipes 75 of the Lead heat exchangers 74 arranged on both sides of the gas turbine. In addition, the starter 78 arranged above the compressor axis 35 is shown in dashed lines.
Fig. 7 ist ein ähnlicher Schnitt durch die von dem ND-Verdichter 32 abführende Luftleitung 44. Es ist zu sehen, daß auch diese Leitungen 44 zu dem Zuführungsrohr 75 des Wärmetauschers 74 führen. Außerdem sind in der aus den Fig. 4 bis 7 gebildeten Gesamtdarstellung die Zahnräder 64,65,66,72 usw. und Zahnradpaare des Getriebes 42 teilweise angedeutet, sowie die von ihnen angetriebenen Zusatzgeräte und Hilfseinrichtungen.FIG. 7 is a similar section through that of LP compressor 32 outgoing air line 44. It can be seen that these lines 44 lead to the feed pipe 75 of the heat exchanger 74. In addition, in the overall view formed from FIGS. 4 to 7 the gears 64,65,66,72 etc. and gear pairs of the transmission 42 partially indicated, as well as the additional devices and auxiliary equipment driven by them.
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