DE2424330A1 - GAS TURBINE SYSTEM - Google Patents
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Description
14- 856 20/14- 856 20 /
TUBBOKONSULT AB, Malmö / SchwedenTUBBOKONSULT AB, Malmö / Sweden
GasturbinenanlageGas turbine plant
Die Erfindung betrifft eine Gasturbinenanlage mit mindestens einem Turbinenrotor und einem Verdichterrotor, die über ein veränderbares Getriebe miteinander gekoppelt sind.The invention relates to a gas turbine system with at least one turbine rotor and a compressor rotor, which have a variable transmission are coupled together.
In krafterzeugenden Anlagen, bei denen die Forderung nach, sehr raschen Änderungen bezüglich Leistungsabgabe und/oder Drehzahl besteht, wie dies bei .Fahrzeugmaschinen und insbesondere solchen für Personenwagen, Omnibussen und Sportbooten der Fall ist, bringt der Einsatz einer Gasturbine herkömmlicher Bauart aufgrund des geringen Beschleunigungsvermögens der Gasturbine Schwierigkeiten mit sich. Bisher angebotene Lösungen dieses Problems in Form einer Erhöhung der Ausgangsleistung der Turbine oder durch Anwendung höhererIn power-generating systems where the requirement for there are very rapid changes in terms of power output and / or speed, as is the case with .Fahrzeugmaschinen and in particular Such is the case for passenger cars, buses and sports boats, the use of a gas turbine brings conventional design due to the low acceleration capacity of the gas turbine with difficulties. Until now offered solutions to this problem in the form of an increase in the output power of the turbine or by using higher
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Temperaturen und hochfester Legierungen haben keinen Erfolg gebracht, weil sie die effektive Lebensdauer der Turbine verringern oder den Herstellungspreis unzulässig hochtreiben.Temperatures and high strength alloys have brought no success because they reduce the effective life of the turbine reduce or increase the production price inadmissibly.
Ein Personenfahrzeug, das im Stadtverkehr eingesetzt wird, muss bekanntlich sehr häufig angehalten, abgebremst und wieder erneut gestartet oder beschleunigt werden. Wenn das Fahrzeug mit einer Gasturbine bekannter Bauart' als Maschine ausgerüstet ist, kann es nicht ohne Inkaufnahme der vorstehend geschilderten Nachteile dem Bewegungsrhytmus von Fahrzeugen mit herkömmlichen Kolbenmaschinen folgen. Vergleichbare Fahreigenschaften müssen jedoch als Minimalforderung aus Sicherheitsgründen gefordert werden, wozu auch die Fähigkeit zur Einhaltung der allgemeinen Verkehrsgeschwindigkeit auf überfüllten Stadt- und Landstrassen gehört.As is well known, a passenger vehicle that is used in city traffic must be stopped, braked and braked very frequently restarted or accelerated. When the vehicle is equipped with a gas turbine of known type 'as a machine is equipped, it cannot change the rhythm of movement without accepting the disadvantages outlined above Vehicles with conventional piston engines follow. However, comparable driving characteristics must be the minimum requirement are required for safety reasons, including the ability to maintain the general speed of traffic on overcrowded city and country roads heard.
Ausgehend von einer Gasturbinenanlage der eingangs ^genannten Art schlägt die Erfindung zur Losung des Problems eine wirksame und wirtschaftliche Verbesserung vor, die eine momentan zuführbare Energiesteigerung und eine daraus resultierende sehr rasche Beschleunigung beinhaltet«-Starting from a gas turbine system of the type mentioned at the beginning Art proposes the invention to solve the problem of an effective and economical improvement, the one includes an increase in energy that can be supplied at the moment and the resulting very rapid acceleration «-
Bei einer Gasturbinenanlage mit mindestens einem Turbinenrotor und einem Verdichterrotor, die über ein veränderbares Getriebe miteinander gekoppelt sind, ist die Lösung dadurch gekennzeichnet, dass das veränderbare Getriebe zwischen dem leichtgewichtig ausgeführten Verdichter-In the case of a gas turbine system with at least one turbine rotor and one compressor rotor, which have a variable Gearboxes are coupled to one another, the solution is characterized in that the variable gearbox between the lightweight compressor
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rotor und dem mit einem mechanischen Untersetzungsgetrie"be verbundenen Turbinenrotor so ausgeführt ist, dass der Kraftübertragungsteil zwischen dem veränderbaren Getriebe und dem Verdichter beträchtlich weniger Massenträgheitsmoment enthält als der Kraftübertragungsteil zwischen der Turbine und dem veränderbaren Getriebe und dass im Kraftverlauf zwischen der Turbine und dem veränderbaren Getriebe eine Drehmasse liegt, deren Trägheitsmasse bedarfsweise mit dem Verdichterrotor koppelbar ist.rotor and that with a mechanical reduction gear "be connected turbine rotor is designed so that the power transmission part between the variable transmission and the compressor contains considerably less moment of inertia than the power transmission part between the turbine and the variable transmission and that in the force curve between the turbine and the variable transmission a Rotating mass is located, the inertial mass of which can be coupled to the compressor rotor as required.
Auf diese Weise kann der Verdichter die für die Verbrennung der zur Beschleunigung geforderten grösseren Brennstoffmenge ebenfalls erhöhte Brennluftmenge beträchtlich rascher liefern als dies "bei einer herkömmlichen Gasturbinenanlage der Fall ist. Es lässt sich dadurch eine Betriebscharakteristik erreichen, die den besten Kolbenmaschinen äquivalent wenn nicht überlegen ist. Zusätzlich erhält man diesen Vorteil bei günstigen Temperaturbedingungen, da sich anschliessend an die Beschleunigung nicht ausnehmend hohe Temperaturen einstellen. Das vorgeschlagene System beinhaltet die Möglichkeit, eine Kraftmaschine für gleiches Fahrverhalten mit einer niedrigeren Leistung auszustatten und somit entsprechend wirtschaftlicher und "billiger zu fahren. Gleichzeitig bedeuten die im Umfang verringerten oder sogar vollständig ausgeschalteten Thermoschocks eine erhöhte Lebensdauer, ermöglichen den Einsatz "billigerer Werkstoffe und ergeben geringere Herstellungs-In this way, the compressor can use the larger amount of fuel required for the combustion to accelerate also deliver increased amount of combustion air considerably faster than this "the case with a conventional gas turbine system is. It is thereby possible to achieve an operating characteristic which, if not, is equivalent to the best piston engines is superior. In addition, this advantage is obtained under favorable temperature conditions, since the Do not set acceleration at exceptionally high temperatures. The proposed system includes the possibility of a Equipping the engine for the same driving behavior with a lower power and thus correspondingly more economical and "cheaper to drive. At the same time, the reduced or even completely eliminated thermal shocks mean an increased service life, enable the use of cheaper materials and result in lower manufacturing
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kosten.costs.
Die Drehinasse zwischen der Turbine und dem veränderbaren Getriebe kann durch einen oder mehrere weitere Verdichter- und/oder Turbinenrotoren gebildet werden. Sie kann bei Systemen mit einer, zwei, drei oder mehr Turbinen oder Turbinenrotoren zum Einsatz kommen, wobei einer davon über ein Untersetzungsgetriebe mit einer Antriebswelle gekoppelt ist. Das System Drehmasse/Turbinenrotor und Verdichterrotor ist mit dem Untersetzungsgetriebe so gekoppelt, dass Eeaktionskräfte, die bei der Leistungsübertragung auf den Verdichterrotor entstehen, der Antriebswelle zugeleitet werden. Das Prinzip der Energieübertragung von einem rotierenden Körper (Drehmasse) und gleichzeitiger Ausnutzung der Reaktionskräfte für Vortriebszwecke, wie die Erfindung dies vorschlägt, kann auch in Dreiwellensystemen mit einer oder zwei Turbinen eingesetzt werden, wie sich aus den nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispielen ergibt.The rotating mass between the turbine and the variable transmission can be achieved by one or more additional compressor and / or turbine rotors are formed. It can be used in systems with one, two, three or more turbines or Turbine rotors are used, one of which is coupled to a drive shaft via a reduction gear is. The system rotating mass / turbine rotor and compressor rotor is coupled to the reduction gear in such a way that reaction forces, which arise during the power transmission to the compressor rotor, are fed to the drive shaft. The principle of energy transfer from a rotating body (rotating mass) and simultaneous use of the reaction forces for propulsion purposes, as the invention suggests, can also be used in three-shaft systems with one or two turbines, as explained below Embodiments results.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:Embodiments of the present invention are given below explained in more detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings show:
Figuren 1a, b sehr schematisch die grundsätzliche AnordnungFigures 1a, b very schematically show the basic arrangement
und das Beschleunigungs- und Verzögerungsverhalten der Gaserzeugeranlage einer herkömca-and the acceleration and deceleration behavior of the gas generator system of a herkömca-
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lichen Gasturbine bzw. einer erfindungsgemassen Gasturbinenanlage;union gas turbine or an inventive Gas turbine plant;
Figur 2 ein Schaubild für eine entsprechende vereinfachte Anlage einschliesslich eines veränderbaren Getriebes zwischen den Wellenabschnitten der Gaserzeugeranlage; Figure 2 is a diagram for a corresponding simplified System including a variable transmission between the shaft sections of the gas generating system;
Figur 3 eine erfindungsgemässe Gasturbinenanlage mit Turbinen- und Verdichterrotoren auf getrennten. Wellen, die durch ein Getriebesystem miteinander verbunden sind;FIG. 3 shows a gas turbine plant according to the invention Turbine and compressor rotors on separate. Shafts connected to each other by a gear system are connected;
Figur 4 eine Anlage mit einem Turbinen- und einem Verdichterrotor auf getrennten Wellen, die unter anderem über ein veränderbares Getriebe und ein Planetengetriebe verbunden sind, wobei letzteresFIG. 4 shows a system with a turbine and a compressor rotor on separate shafts, which among other things have a changeable gear and a Planetary gears are connected, the latter
reversierbar ist;is reversible;
Figur 5 eine Anlage mit zwei Turbinen- und zwei Verdichterrotoren auf zwei Wellen;Figure 5 shows a system with two turbine and two compressor rotors on two waves;
Figur 6 eine Anlage mit drei Turbinen- und zwei Verdichterrotoren auf drei Wellen;FIG. 6 shows a system with three turbine and two compressor rotors on three shafts;
Figur 7 eine Weiterbildung der Anlage gemäss Figur 6,FIG. 7 shows a further development of the system according to FIG. 6,
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"bei der zwei Turbinenrotoren über ein Planetengetriebe mit einer Antriebswelle verbunden sind und mit dem Gaserzeugerteil über ein veränderbares Getriebe in Verbindung stehen, und"with the two turbine rotors via a planetary gear are connected to a drive shaft and to the gas generator part via a variable Gear connected, and
Figur 8 eine weitere Ausgestaltung mit einem vereinfachten entgegengesetzt umlaufenden Turbinensystem, bei dem der Leitkranz zwischen den. beiden letzten Turbinenstufen wegfällt und das veränderbare Getriebe als einfacher, billiger variabler Riementrieb ausgestaltet ist.Figure 8 shows a further embodiment with a simplified oppositely rotating turbine system, in which the guide ring between the. the last two turbine stages and that variable transmission is designed as a simple, cheaper variable belt drive.
Die Eigur 1 zeigt das Beschleunigungs- und Verζögerungsverhalten einerseits für eine herkömmliche Gasturbinenanlage A mit einer gemeinsamen Welle für einen Verdichter 15 und eine Turbine 16, sowie einem weiteren Turbinenrotor 16a, der auf einer unabhängigen Welle angeordnet ist, andererseits für eine vereinfachte Ausfuhrungsform einer erfindungsgemässen Anlage B. Letztere beinhaltet zu Erläuterungszwecken einen Turbinenrotor 16, der über ein veränderbares Getriebe 10 mit dem Verdichterrotor 15 gekoppelt ist. Die eingetragenen Schaubilder zeigen den Verlauf der Drehzahl innerhalb einer bestimmten Zeitdauer, z.B. wenn ein Fahrzeug abgebremst und wieder beschleunigt wird. Die Drehzahl des Verdichters ist voll ausgezogen, die der Turbine gestrichelt dargestellt.Figure 1 shows the acceleration and deceleration behavior on the one hand for a conventional gas turbine system A with a common shaft for a compressor 15 and a turbine 16, as well as a further turbine rotor 16a, which is arranged on an independent shaft, on the other hand for a simplified embodiment of an inventive Appendix B. The latter includes, for explanatory purposes, a turbine rotor 16, which has a changeable Transmission 10 is coupled to the compressor rotor 15. the The graphs shown show the course of the speed within a certain period of time, e.g. when a vehicle is decelerated and accelerated again. The speed of the compressor is shown in full, that of the turbine is shown in dashed lines shown.
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Vom Bremszeitpunkt P. bis zum Zeitpunkt Pp, an dem Verdichterund Turbinenrotor bis auf Leerlaufdrehzahl abgebremst worden sind, wird eine Zeitdauer Δΐ^ benötigt. Für das erneute Starten der Anlage zum Zeitpunkt V7, bis zum Erreichen der vollen Drehzahl bei P^ ist eine Zeitdauer At2 erforderlich. Die Beschleunigung und die Verzögerung sind hier vergleichsweise klein.A period of time Δΐ ^ is required from the braking point in time P. to the point in time Pp at which the compressor and turbine rotor have been braked to idle speed. A period of time At 2 is required for restarting the system at time V 7 until full speed is reached at P ^. The acceleration and deceleration are comparatively small here.
Die Figur 1b zeigt entsprechende Bedingungen bei einer einfachen erfindungsgemassen Anlage. Vom Zeitpunkt P- wird die Drehzahl sehr rasch auf Leerlaufdrehzahl im Punkt P1- während einer Zeitdauer ^t7. verringert, während eine Drehzahlsteigerung auf Volldrehzahl vom Zeitpunkt T7- bis zum Zeitpunkt eine Zeitdauer von Ab1, erfordert. Ersichtlich sind dieFIG. 1b shows corresponding conditions in a simple system according to the invention. From the point in time P- the speed is very quickly to idle speed at point P 1 - during a period of time ^ t 7 . reduced, while an increase in speed to full speed from time T 7 - to time a period of Ab 1 requires. They are evident
Zeitintervalle -^t;, und &t^ beträchtlich kurzer als undTime intervals - ^ t ;, and & t ^ considerably shorter than and
Die Figur 2 zeigt ein entsprechendes Schaubild für eine Anlage, in der die Turbine 16 den Verdichter 15 über ein abgestuftes Planetengetriebe 20 antreibt, das selbst eine Drehmasse bildet, welche über das veränderbare Getriebe 10 zugeschaltet werden kann. In diesem Fall werden die■Zeitinter valle Atr zwischen den Zeitpunkten P^ und P17 sowie Ät,-zwischen den Zeitpunkten P3, und PQ während der Verzögerung und Beschleunigung noch kurzer als bei der Anlage gemäss Figur 1b sein. Die Verdichterdrehzahl folgt der Turbinen-FIG. 2 shows a corresponding diagram for a system in which the turbine 16 drives the compressor 15 via a stepped planetary gear 20 which itself forms a rotating mass which can be switched on via the variable gear 10. In this case, the time intervals Atr between times P ^ and P 17 and Ät, -between times P 3 and P Q during the deceleration and acceleration will be even shorter than in the system according to FIG. 1b. The compressor speed follows the turbine
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drehzahl mit einer gewissen Zeitverzögerung.speed with a certain time delay.
Da die träge Masse des Verdichters, der aus Leichtmetall, Titan, Keramik oder sonstigem leichtgewichtigen Werkstoff besteht, nur 20 bis 30 % der tragen Masse des Turbinenrotors ausmacht, lassen sich grosse Drehzahländerungen der Verdichterdrehzahl bei vergleichsweise kleinen Änderungen der Turbinendrehzahl erzielen. Dieses Prinzip bildet den Hintergrund der vorliegenden Erfindung.Since the inert mass of the compressor, which is made of light metal, titanium, ceramic or other lightweight material, only accounts for 20 to 30% of the bearing mass of the turbine rotor, large changes in the compressor speed can be achieved with comparatively small changes in the turbine speed. This principle forms the background of the present invention.
Die Figur 3 zeigt mehr im einzelnen eine Prinzipanordnung einer erfindungsgemässen und ausführbaren Turbinenanordnung mit Getriebe. Es versteht sich, dass diese Anlage entsprechende Einrichtungen zur Steuerung der jeweiligen Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgänge beinhaltet.FIG. 3 shows in more detail a basic arrangement of an implementable turbine arrangement according to the invention with gear. It goes without saying that this system has corresponding devices for controlling the respective acceleration and includes delay operations.
Die Anlage gemäss Figur 3 umfasst folgende Komponenten: Einen Verdichterrotor 15, einen Turbinenrotor 16 und zwischen den beiden eine Brennkammer 17· Beide Eotoren sind auf getrennten Wellen montiert, wobei die Turbine 16 den Verdichter 15 sowie eine Last 18 über ein Planetengetriebe 20 antreibt. In diesem Fall besteht die Drehmasse 19 aus dem Turbinenrotor und einem Teil des Zahnradgetriebes und lässt sich durch ein veränderliches Getriebe 10 und einen Freilauf 11 zuschalten. Bei dieser Anlage lassen sich die Änderungen der Turbinendrehzahl während der Beschleunigung und Verzögerung innerhalb engerer Grenzen als diejenigen des Ver-The system according to Figure 3 comprises the following components: A compressor rotor 15, a turbine rotor 16 and between the two have a combustion chamber 17 · Both eoters are mounted on separate shafts, with the turbine 16 being the compressor 15 and a load 18 via a planetary gear 20 drives. In this case, the rotating mass 19 consists of the turbine rotor and a part of the gear train and can be through a variable gear 10 and a freewheel 11 switch on. In this system, the changes in the turbine speed during acceleration and deceleration within narrower limits than those of the
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dichters halten, dessen Drehzahl das jeweilig zugeführte Luftvolumen bestimmt.hold closer, the speed of which determines the volume of air supplied.
Die Ausführungsform nach Figur 4- enthält einen Verdichterrotor 15 j einen Turbinenrotor 16 und eine Brennkammer 17· Verdichter und Turbine sind jeweils auf getrennten Wellen angeordnet, wobei die Turbinenwelle über eine Kupplung 50 und ein Planetengetriebe 20 mit einer Antriebswelle 18 gekoppelt ist. Die Kupplung 50 ist vorzugsweise eine Strömungskupplung und ist mit dem veränderbaren Getriebe . 10 in Eeihe geschaltet. Dies verhindert eine Überlastung und vereinfacht die Steuerung der Anlage.The embodiment of Figure 4- contains a compressor rotor 15 j a turbine rotor 16 and a combustion chamber 17 · Compressor and turbine are each on separate shafts arranged, the turbine shaft via a coupling 50 and a planetary gear 20 with a drive shaft 18 is coupled. The coupling 50 is preferably one Fluid coupling and is with the changeable gear. 10 connected in series. This prevents overloading and simplifies the control of the system.
Das Planetengetriebe ist über das veränderbare Geträ&e 10 und den !Freilauf 11 mit dem Verdichterrotor gekoppelt und stellt die zur Erhöhung der Verdichterenergie verwendete Drehmasse dar oder bildet zumindest einen Teil davon. Das Planetengetriebe besitzt aussenliegende Hohlräder 51» 52 von denen eines mit dazwischenliegenden Planetenrädern 53 kämmt. Durch Einsatz von Bremsen 54-» 55 ist es möglich, die Drehrichtung der Antriebswelle 18 zu wählen.The planetary gear is via the changeable gear 10 and the free wheel 11 is coupled to the compressor rotor and provides the energy used to increase the compressor energy Rotary mass represents or at least forms part of it. The planetary gear has external ring gears 51 »52 one of which meshes with planet gears 53 in between. By using brakes 54- »55 it is possible to choose the direction of rotation of the drive shaft 18.
Die Anlage gemäss Figur 5 beinhaltet zwei Verdichterrotoren 15a, 15*>» die auf ein und derselben Welle montiert sind und durch eine Turbine 16 über ein Getriebe 21 sowie über das veränderbare Getriebe 10 und den Freilauf 11 angetrieben werden. Die Antriebswelle 18 ist mit einem weiteren Turbinen-The system according to FIG. 5 includes two compressor rotors 15a, 15 *> »which are mounted on one and the same shaft and driven by a turbine 16 via a gear 21 and via the variable gear 10 and the freewheel 11 will. The drive shaft 18 is connected to a further turbine
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rotor 22 verbunden. Hier bilden der Turbinenrotor 16 und ein Teil des Getriebes die zusätzliche Drehmasse. Während eines Beschleunigungsintervalles wird eine erhöhte Brennstoffmenge zugeführt, die naturgemäss eine Leistungssteigerung am Turbinenrotor 16 bewirkt. Jedoch bedeutet die in der trägen Masse gespeicherte Energie eine momentan verfügbare zusätzliche Energie über das hinaus, was allein durch erhöhte Verbrennung erzielbar ist.rotor 22 connected. Here, the turbine rotor 16 and 16 form a Part of the gearbox is the additional rotating mass. During an acceleration interval there is an increased amount of fuel which naturally increases the performance of the turbine rotor 16 causes. However, the energy stored in the inertial mass means an additional amount that is currently available Energy beyond what can be achieved through increased combustion alone.
Der Turbinenrotor 16, der den Verdichter antreibt, wird durch das Gas mit der höchsten Temperatur beaufschlagt und besteht deshalb vorzugsweise aus Keramik oder einem ähnlichen Werkstoff. Dieser hat ein spezifisches Gewicht in der Grössenordnung von 2,7i was eine geringe Trägheitsmasse bedeutet und folglich eine rasche Beschleunigung ermöglicht- Der im Verdichter verwendete Werkstoff ist in der Regel Leichtmetall mit etwa dem gleichen spezifischen Gewicht, d.h. 2,7« Der Rotor 22 der Losturbine besteht aus warmfestem Werkstoff mit einem spezifischen Gewicht von etwa 7»8· Dies erbringt im Vergleich zu dem ersten Turbinenrotor eine höhere Trägheitsmasse und ein entsprechend höheres Schwungmoment, was im Hinblick auf die Funktion als Drehmasse und in Anbetracht der Belastung und Dimensionierung des veränderbaren Getriebes für eine gewünschte Beschleunigungskapazität von Vorteil ist.The turbine rotor 16, which drives the compressor, is through the gas has the highest temperature applied and is therefore preferably made of ceramic or a similar material. This has a specific weight in the order of 2.7i, which means a low inertial mass and consequently enables rapid acceleration. The material used in the compressor is usually light metal with approximately the same specific weight, i.e. 2.7 ″. The rotor 22 of the loose turbine is made of heat-resistant material with a specific gravity of about 7 »8 · This yields Compared to the first turbine rotor a higher inertial mass and a correspondingly higher moment of inertia, what with regard to the function as a rotating mass and in consideration of the load and dimensioning of the changeable Transmission is advantageous for a desired acceleration capacity.
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Die Ausführungsform gemäss Figur 6 beinhaltet drei Turbinenrotoren 16, 23 und 24, von denen der letztere über ein Untersetzungsgetriebe die Antriebswelle 18 antreibt. Der Turbinenrotor 16 treibt direkt einen Verdichterrotor 15b an. Der zweite Turbinenrotor 23 betreibt eine erste Verdichterstufe 15a und steht über ein Getriebe 21 und ein veränderbares Getriebe 10 mit der zweiten Verdichterstufe 15b in Verbindung. In diesem Fall bilden die erste Verdichterstufe 15a, der Turbinenrotor 23 und ein Teil des Getriebes 21 die zusät zliche Drehmas se.The embodiment according to FIG. 6 includes three turbine rotors 16, 23 and 24, the latter of which has a reduction gear drives the drive shaft 18. The turbine rotor 16 directly drives a compressor rotor 15b. Of the second turbine rotor 23 operates a first compressor stage 15a and is via a gear 21 and a variable Transmission 10 with the second compressor stage 15b in connection. In this case, the first compressor stage 15a, the turbine rotor 23 and part of the gearbox 21 the additional lathe mass se.
Bei der Ausführungsform gemäss Figur 7 werden zwei Verdichterstufen 15a, 15b von einer ersten Turbine 16 angetrieben. Zwei weitere Turbinenrotoren 23, 28 sind über ein Planetengetriebe 30 mit einer Antriebswelle 18 verbunden. Zwischen den beiden letztgenannten Turbinenstufen befinden sich einstellbare Einlassleitschaufeln 29, so dass die Strömungsgeometrie am Einlass zur letzten Turbinenstufe verändert werden kann, um eine Anpassung an unterschiedliche Betriebsbedingungen zu ermöglichen.In the embodiment according to FIG. 7, two compressor stages are used 15a, 15b driven by a first turbine 16. Two more turbine rotors 23, 28 are via a planetary gear 30 connected to a drive shaft 18. There are adjustable turbine stages between the last two mentioned turbine stages Inlet guide vanes 29, so that the flow geometry at the inlet to the last turbine stage can be changed in order to adapt to different operating conditions to enable.
Das Sonnenrad des Planetengetriebes 30 ist über das veränderbare Getriebe 10 mit den-Verdichterrotoren verbunden. Somit bildet die letzte Turbinenstufe 28 einen Teil der zusätzlichen Drehmasse. Die Anordnung des Planetengetriebes ist so gewählt, dass die entstehenden Reaktionsmomente, wenn das Sonnenrad durch die Drehmasse angetrieben wird, die auf dieThe sun gear of the planetary gear 30 is via the changeable Gearbox 10 connected to the compressor rotors. Thus, the last turbine stage 28 forms part of the additional ones Rotating mass. The arrangement of the planetary gear is chosen so that the resulting reaction torques when the sun gear is driven by the rotating mass, which on the
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Antriebswelle übertragene Leistung erhöhen.Increase the power transmitted to the drive shaft.
Bei der Ausführungsform nach Figur 8 bildet die letzte Turbinenstufe 28 die Drehmasse, die zur Beschleunigung und Verzögerung des Gaserzeugerteiles verwendet wird. Da hier die Turbinenanlage für eine gegensinnige Drehrichtung ausgelegt ist und die Leistungsturbinenstufe Gas unmittelbar der letzten Stufe ohne Zwischenschaltung von Leitschaufeln zuführt, erhält man sehr günstige Beschleunigungs- und ilomentenverläuf e, bei niedriger Drehzahl der Leistungsturbine. Das veränderbare Getriebe ist hier alternativ als veränderbarer Riementrieb ausgebildet, der eine einfache und billige Herstellung erlaubt und sich als besonders geeignet erweist, wenn keramischer Werkstoff in den ersten Turbinenstufen zum Einsatz kommt, der eine geringe Trägheitsmasse im Gaserzeugerteil zur Folge hat.In the embodiment according to FIG. 8, the last turbine stage 28 forms the rotating mass that is used for acceleration and delay of the gas generator part is used. Since here the turbine system for an opposite direction of rotation is designed and the power turbine stage gas immediately the last stage without interposition from guide vanes, you get very favorable acceleration and torque curves at low speed the power turbine. The changeable gear is here alternatively designed as a changeable belt drive, which allows simple and inexpensive manufacture and can be used as a proves to be particularly suitable when ceramic material is used in the first turbine stages that has a low Inertial mass in the gas generator part.
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