DE2304297B2

DE2304297B2 - Vorrichtung zum Vermeiden von LagerÜberhitzung einer in einem Fahrzeug zu dessem Antrieb eingebauten Gasturbinenanlage

Info

Publication number: DE2304297B2
Application number: DE19732304297
Authority: DE
Inventors: Horst 8500 Nuernberg Mai
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1973-01-30
Filing date: 1973-01-30
Publication date: 1978-12-07
Also published as: DE2304297A1; DE2304297C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Vermeiden der Überhitzung der Lager, insbesondere der Turbinenwellenlager, einer in einem Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, zu dessen Antrieb eingebauten Gasturbinenanlage, wenn die Gasturbinenanlage abgestellt ist.

Aus der DE-OS 21 06 589 ist eine Vorrichtung zum Vermeiden der Überhitzung der Turbinenwellenlager einer Gasturbine nach deren Abstellen bekannt, wobei den Lagern für ausreichende Zeit nach dem Abschalten der Gasturbine aus einem ölspeicher, der während des Gasturbinenbetriebes aus dem Schmiermittelkreislauf aufgefüllt wird, Kühlöl zugeführt wird. Die Verwendung . von öl auch zur Lagerkühlung ist jedoch insofern nachteilig, als die ölbelastung durch die Betriebskühlung bereits sehr hoch ist. Außerdem besteht die Gefahr, daß das öl im Ölspeicher bei den sich dort einstellenden to hohen Temperaturen verkokt. Der bekannte ölspeicher ist zudem wegen der Platzverhältnisse naturgemäß sehr klein; die bekannte ölmenge reicht für eine wirkungsvolle Lagerkühlung bei der vorhandenen hohen öltemperatur nicht aus, zumal der Temperaturanstieg der Lager erst relativ lange Zeit nach Stillstand eintritt. Auch ist die indirekte Kühlung der Lager durch die Konvektion des zirkulierenden Öles nicht so wirkungsvoll, daß eine niedrige Lagertemperatur erreicht werden könnte. Schließlich erscheint auch die Abdich- so tung der Turbinenwelle gegen Drucköl problematisch und aufwendig, ganz abgesehen davon, daß bei einem Stillstand der Turbine das vordere Lager nicht gekühlt wird.

Ferner ist durch die DE-PS 10 03 511 eine andere Vorrichtung zum Vermeiden der Überhitzung der Turbinenwellenlager von insbesondere in Kraftfahrzeugen eingebauten Gasturbinen, wenn die Gasturbine abgestellt ist, bekannt. Die«;e bekannte Gasturbine dient jedoch nur dem Aufladen von Brennkraftmaschinen; ^w> außerdem wird bei der bekannten Nachkühlvorrichtung lediglich öl als Kühlmittel verwendet, wobei das zur Nachkühlung benötigte öl während des Betriebes der Gasturbine in einem Speicherbehälter angesammelt wird. !>">

Aus der DE-AS 12 71 463 ist es bereits bekannt, die Lager von Gasturbinen mittels Druckluft zu kühlen. Da die bekannte Luftkühlung jedoch nur beim Betrieb der Gasturbine funktioniert, kann sie zur Nachkühlung der Lager bei abgestellter Gasturbine nicht verwendet werden.

Ferner ist eine in ein Fahrzeug eingebaute Abgasturbine bekannt, bei der in dem bordeigenen Druckluftspeicher gespeicherte Luft nach dem Abstellen der Gasturbinenanlage zum Antrieb der Abgasturbine dient (US-PS 27 37 017).

Der Erfindung liegt der Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die es ermöglicht, auch einen relativ spät nach dem Abstellen der Gasturbinenanlage auftretenden Temperaturanstieg an den Lagern auf einen gefahrlosen Wert zu begrenzen. Außerdem soll die Vorrichtung einen möglichst geringen Aufwand verursachen, möglichst wartungslos und bedienungslos, also selbsttätig, arbeiten, sowie ein Kühlmittel aufweisen, das die mit einem Kühlöl verbundenen Nachteile, wie Verkoken, Alterung und dgl. vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lager durch aus dem bordeigenen Druckluftspeicher stammende Kühlluft kühlbar sind, wobei als Kühlluftzuführung zu den Lagern die Sperrluftzuführung zu den Labyrinthdichtungen dient, und daß die Kühlluftzuführung zu den Lagern ein von der Temperatur dieser Lager gesteuertes Schaltventil aufweist. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird eine wirkungsvolle Lagerkühlung geschaffen, die mit einem relativ geringen Kühlvorrat auskommt. Durch die Verwendung von Kühlluft entfallen die Verkokungsgefahr, eine vorzeitige Alterung und dgl. mit der Verwendung von Kühlöl verknüpfte Gefahren. Außerdem bietet die erfindungsgemäße Vorrichtung die Möglichkeit, den Bauaufwand äußerst gering zu halten, da, vom Schaltventil abgesehen, bereits vorhandene Bauteile bzw. konstruktive Gegebenheiten verwendet werden können.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel, und zwar die Kühlvorrichtung für den Turbinenteil einer Kraftfahrzeuggasturbine schematisch zeigt, näher erläutert.

Die Welle 1 des Turbinenlaufrades 2 des Gaserzeugers und die Welle 3 des Turbinenlaufrades 4 der Nutzturbine einer Kraftfahrzeuggasturbine sind in Lagern 5a, 5b gelagert und von Gehäusen 6,7 getragen. Die Lager 5a, 5b werden während des Betriebes der Gasturbine in der bekannten Weise durch Öl gekühlt. Die ölabdichtung an den den Turbinenrädern 2, 4 zugewandten Wellenenden erfolgt ebenfalls in der bekannten Weise über sperrluftbeaufschlagte Labyrinthdichtungen 8, denen die Sperrluft über an einen nicht weiter dargestellten Drucklufterzeuger angeschlossene Leitungen 14 zugeführt wird. Zwischen der Labyrinthdichtung 8 und dem Lager 5a bzw. 5b jeder Turbine befindet sich ein ringkanalartiger Zwischenraum 9. An die Zwischenräume 9 sind Kühlluftleitungen 10, U angeschlossen, die über ein von der Temperatur der Turbinenwellenlager gesteuertes Schaltventil 12 mit einem bordeigenen Druckluftspeicher 13 verbunden sind. Dabei bietet das Schaltventil 12 die Möglichkeit, die Temperatur, ab der das Ventil öffnet, so hoch zu wählen, daß die Kühlung erst während des schädlichen Temperaturanstiegs einsetzt, so daß man mit einem geringeren Kühlluftvorrat auskommt.

Der Druckluftspeicher 13 kann irgendein an dem Fahrzeug oder der Gasturbine angeordneter Druckluftbehälter sein. Da aber Druckluft für Fahrzeuge, beispielsweise zum Bremsen, ohnehin benötigt wird,

wird man zweckmäßig einen der bereits vorhandenen Druckluftbehälter als Druckluftspeicher wählen, oder diesen Druckluftbehälter mit einem als Druckluftspeicher dienenden Zusatzbehälter verbinden. — Während des Betriebes der Gasturbine wird dieser Druckluftbehalter bzw. Zusatzbehälter stets mit Druckluft aufgefüllt.

Die Kühlluft weist im Druckluftspeicher 13 einen Druck von mehreren atü auf und kann sich im (nicht isolierten) Behälter abkühlen. Auf dem Weg zu den Lagern entspannt sie sich und wird damit noch kühler. Wenn die Kühlluft an den zu kühlenden Teilen vorbeigeführt worden ist, wird sie drucklos in die Atmosphäre abgeleitet

Die vorerwähnte Einspeisung der Kühlluft zwischen Lager und Labyrinthdichtung ist nur als Beispiel zu werten. Prinzipiell kann die Kühlluft auch an anderen Stellen zugeführt werden.

Ein sicheres Vermeiden der Überhitzung der Lager setzt voraus, daß der Druckluftspeicher entsprechend bemessen, die Höhe des Druckes und die Abmessung der Querschnitte der Kühlleitungen entsprechend gewählt werden, was dem Fachmann jedoch weiter keine Schwierigkeiten bereiten dürfte. (Dabei ist allerdings zu berücksichtigen, daß der gefürchiete Temperaturanstieg erst relativ lange, unter Umständen bis zu einer Stunde, nach dem Abstellen der Gasturbine eintritt).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Vermeiden der Überhitzung der Lager, insbesondere der Turbinenwellenlager, einer in einem Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, zu dessen Antrieb eingebauten Gasturbinenanlage, wenn die Gasturbinenanlage abgestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (5a, Sty durch aus einem bordeigenen Druckluftspeicher (13) stammende Kühlluft kühlbar sind, wobei als ι ο Kühlluftzuführung zu den Lagern die Sperrluftzuführung (14) zu den Labyrinthdichtungen (8) dient, und daß die Kühlluftzuführung zu den Lagern ein von der Temperatur dieser Lager (5a, 5b) gesteuertes Schaltventil (12) aufweist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluftzuführung zur Kühlung der Turbinenwellenlager, wie an sich bekannt, zwischen Lager (5a, Styund Turbinenrad (4; 2) erfolgt

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