DE2535220A1 - GAS TURBINE SYSTEM FOR DRIVING A MOTOR VEHICLE - Google Patents
GAS TURBINE SYSTEM FOR DRIVING A MOTOR VEHICLEInfo
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Description
MOTOREN- UND TURBINEN-UNION 2535220ENGINE AND TURBINE UNION 2535220
MÜNCHEN GMBHMUNICH GMBH
München, den 31. Juli 1975Munich, July 31, 1975
Gasturbinenanlage für den Antrieb eines KraftfahrzeugesGas turbine system for driving a motor vehicle
Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasturbinenanlage mit einem Gaserzeuger, einer Nutzturbine und einer vom Gaserzeuger angetriebenen Pumpe zur Versorgung von Lagerstellen, insbesondere der Nutzturbine, mit Schmiermittel.The invention relates to a gas turbine system with a gas generator, a power turbine and one from the gas generator Driven pump for supplying bearings, in particular the power turbine, with lubricant.
Gasturbinenanlagen für den Antrieb von Kraftfahrzeugen bestehen im allgemeinen aus einem Gaserzeuger und einer Nutzturbine. Der Gaserzeuger erzeugt das zum Antrieb der Nutzturbine erforderliche Gas und treibt neben anderen Hilfsaggregaten auch eine ölpumpe an, mit der das Schmiermittel für die Lagerstellen der Gasturbinenanlage gefördert und bereitgestellt wird. Hierzu gehören auch die Lagerstellen der Nutzturbine.Gas turbine systems for driving motor vehicles generally consist of a gas generator and a power turbine. The gas generator generates the gas required to drive the power turbine and drives along with other auxiliary units also an oil pump with which the lubricant for the bearing points of the gas turbine system is promoted and made available will. This also includes the bearing points of the power turbine.
Fällt nun infolge eines technischen Defektes der Gaserzeuger aus, so bleibt das Fahrzeug liegen und muß abgeschleppt werden. Beim Abschleppen des Fahrzeuges läuft die Nutztur-If the gas generator fails as a result of a technical defect, the vehicle will come to a halt and must be towed away will. When the vehicle is towed, the utility door runs
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bine leer mit. Da jedoch infolge des Ausfalles des Gaserzeugers auch die ölpumpe nicht mehr fördert, wird den Lagern der Nutzturbine kein Schmiermittel mehr zugeführt und die Nutzturbine wird beim Abschleppen des Fahrzeuges schadhaft, indem ihre Lager fressen. Es ist deshalb bei solchen Anlagen üblich, das Fahrzeug nicht abzuschleppen, sondern auf einem geeigneten Fahrzeug ohne Eigenberührung mit der Fahrbahn abzuschleppen. Da im allgemeinen große Nutzfahrzeuge mit Gasturbinenanlagen angetrieben werden, ist diese Art der Bergung eines liegengebliegenen Fahrzeuges aufwendig und setzt Spezialfahrzeuge voraus, die nicht immer ohne weiteres zur Verfügung stehen.bine empty with. However, since the oil pump no longer delivers as a result of the failure of the gas generator, the bearings the power turbine is no longer supplied with lubricant and the power turbine is damaged when the vehicle is towed, by devouring their bearings. It is therefore common in such systems not to tow the vehicle, but rather towed away in a suitable vehicle without touching the road. As generally large commercial vehicles are driven by gas turbine systems, this type of recovery of a lying vehicle is expensive and requires special vehicles that are not always readily available.
Um diesem Nachteil zu begegnen ist es bereits bekannt, der Nutzturbine eine zusätzliche ölpumpe zuzuordnen, die die Aufgabe der von Gaserzeuger angetriebenen ölpumpe übernimmt, wenn das Fahrzeug abgeschleppt werden muß und dabei die Nutzturbine leer mitläuft.To counter this disadvantage, it is already known to assign an additional oil pump to the power turbine, which the Task of the oil pump driven by the gas generator takes over when the vehicle has to be towed and thereby the Power turbine runs idle.
Da die Gasturbinenanlage für Kraftfahrzeuge jedoch mit dem konventionellen Antrieb mittels Verbrennungsmotoren konkurieren muß und wegen der bis heute üblichen Kleinserie von Haus aus relativ teuer ist, muß es Aufgabe der Entwicklung sein, jede Verteuerung der Kosten zu vermeiden.However, since the gas turbine system for automobiles with the has to compete with conventional drive by means of internal combustion engines and because of the small series that is still common today is relatively expensive, it must be the task of development to avoid any increase in costs.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine GasturMnen-The object of the present invention is to provide a gas tower
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anlage in der Weise auszugestalten, daß das Fahrzeug bei ausgefallenem Gaserzeuger abgeschleppt werden kann und daß die mitlaufende Nutzturbine bei geringstmögliohem Mehraufwand zuverlässig mit Schmiermittel versorgt wird. to design the system in such a way that the vehicle can be towed when the gas generator fails and that the rotating power turbine is reliably supplied with lubricant with the least possible additional effort.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Pumpe außer an die Schmierstellen an einen unter Federspannung stehenden Schmiermittelspeicher angeschlossen ist, um bei Förderbetrieb Schmiermittel an die Schmierstellen und in den Schmiermittelspeicher zu fördern, zwischen dem und den Schmierstellen sich ein Absperrorgan befindet, das beim Ausfall der Pumpe öffnet.To solve this problem, the invention proposes that the pump, in addition to the lubrication points, to one under spring tension standing lubricant reservoir is connected to deliver lubricant to the lubrication points during conveyor operation and to convey into the lubricant reservoir, between which and the lubrication points there is a shut-off device, which opens if the pump fails.
Bei dieser Lösung wird also beim normalen Betrieb des Fahrzeuges in einem Schmiermittelspeicher zusätzliches Schmiermittel angesammelt und unter Druck gesetzt, das beim Ausfall der ölpumpe und Laufen der Nutζtürbine über das dann geöffnete Absperrorgan abströmt, indem sich das Druckmittel entspannt und den Lagerstellen bzw. der Nutzturbine zugeführt wird, um das Heißlaufen der Lager zu verhindern.With this solution, therefore, additional lubricant is stored in a lubricant reservoir during normal operation of the vehicle accumulated and pressurized if the oil pump fails and the groove door bine then runs over it open shut-off device flows off, in that the pressure medium relaxes and the bearings or the power turbine is supplied to prevent the bearings from overheating.
Das Absperrorgan kann in einfacher Weise im Bedarfsfall von Hand geöffnet und geschlossen werden. Zweckmäßig ist es jedoch aus Gründen der Betriebssicherheit, das Absperrorgan bei Ausfallen der Pumpe und Weiterlaufen der Nutzturbine automatisch zu öffnen.The shut-off device can easily be opened and closed by hand if necessary. It is useful however, for reasons of operational safety, the shut-off device should the pump fail and the power turbine continue to run to open automatically.
Damit die ölpumpe nur so lange Schmiermittel in den vorgese-So that the oil pump only keeps lubricant in the intended
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henen Speicher fördert bis dieser seine Maximalfüllung erreicht hat, fördert die ölpumpe das Druckmittel über ein Rückschlagventil in den Speicher, das bei Erreichen eines vorbestimmten Druckes in beiden Richtungen schließt.henen memory promotes until it reaches its maximum filling has, the oil pump promotes the pressure medium via a check valve in the memory, which when a predetermined pressure closes in both directions.
Mit dem Ziel, den gewünschten Effekt mit möglichst geringem Bauaufwand zu erreichen, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß im Schmiermittelspeicher das Druckmittel für die Verstellung der Leitschaufeln der Nutzturbine bereitgestellt wird, oder daß als Schmiermittel das Drucköl verwendet wird, mit dem beim normalen Betrieb die Leitschaufeln der Nutzturbine verstellt werden. Diese Koppelung ist vertretbar, da entweder die Nutzturbine im norr malen Betrieb Druckmittel zur Verstellung der Leitschaufeln benötigt und das Schmiermittel unmittelbar von der ölpumpe bereitgestellt wird oder die ölpumpe ausgefallen ist, weil die Nutzturbine nur im Leerlauf beim Abschleppen des Fahrzeuges mitläuft und in diesem Fall aber eine Verstellung der Leitschaufeln nicht erforderlich ist.With the aim of achieving the desired effect with as little construction effort as possible, a further embodiment of the invention provides that the pressure medium for adjusting the guide vanes of the power turbine is provided in the lubricant reservoir, or that the pressure oil is used as the lubricant, with the normal Operation the guide vanes of the power turbine are adjusted. This coupling is acceptable, since either the power turbine in nor r painting operation requires pressure means for adjusting the vanes and the lubricant is provided directly by the oil pump or the oil pump has failed because the power turbine runs along only idle during towing of the vehicle and in this case but an adjustment of the guide vanes is not necessary.
Schließlich wird noch vorgeschlagen, daß der Druck im Schmiermittelspeioher durch ein gasförmiges Medium erzeugt wird.Finally, it is also proposed that the pressure in the lubricant reservoir be generated by a gaseous medium will.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und nachfolgen erläutert.An embodiment of the invention is shown schematically in the drawing and explained below.
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Die Gasturbinenanlage besteht aus dem Gaserzeuger 1, dessen Verdichter 2 und Turbine 3 auf einer gemeinsamen Welle 4 gelagert sind, die ihrerseits in den Lagern 5 und 6 gelagert ist. Die Nutzturbine 7 besteht aus dem Turbinenrad 8, das auf der Welle 9 angeordnet ist, die in Lagern 10 und 11 drehbar gelagert ist. Die vom Turbinenrad 8 in die Welle 9 abgegebene Leistung dient dem Antrieb des Fahrzeuges indem sie über geeignete Zwischenglieder auf die Treibräder des Fahrzeuges übertragen wird. Beim Normalbetrieb wi.rd vom Gaserzeuger 1 die ölpumpe 12 angetrieben, die Drucköl über den Verteilerblook 15 an die Lager sowohl des Gaserzeugers als auch der Nutzturbine fördert. Gleichzeitig ist im Verteilerblock 13 ein Abzweig 14 vorgesehen, der unter Einschaltung des Rückschlagventiles 15 an die beiden Druckbehälter 16 und 17 angeschlossen ist. Im Normalbetrieb fördert die ölpumpe 12 über den Verteilerblock 13 Drucköl außer in die Lager des Gaserzeugers und der Nutzturbine auch in die Ölbehälter 16 und 17. Jeder der Druckbehälter l6 und ist durch eine Membrane 18 in einen ölraum 19 und einen geschlossenen Druckraum 20 unterteilt. Wird im Normalbetrieb Drucköl in die ölräume 19 gefördert, so wird das pneumatische Druckmittel in den Druckmittelräumen 20 zusammengedrückt und gespannt. Ist eine maximal zulässige Füllung der ölräume 19 und eine maximal zulässige Komprimierung des pneumatischen Druckmittels in den Behälterräumen 20 erreicht, so wird die weitere Förderung von Schmiermittel in die Behälter 16 und 17 unterbrochen.The gas turbine system consists of the gas generator 1, its compressor 2 and turbine 3 on a common shaft 4 are stored, which in turn is stored in the bearings 5 and 6. The power turbine 7 consists of the turbine wheel 8, which is arranged on the shaft 9, which is rotatably mounted in bearings 10 and 11. The from the turbine wheel 8 in the shaft 9 output power is used to drive the vehicle by using suitable intermediate links on the drive wheels of the vehicle is transmitted. During normal operation, the gas generator 1 drives the oil pump 12, the pressurized oil Via the distributor look 15 to the bearings of both the gas generator as well as the power turbine promotes. At the same time, a branch 14 is provided in the distribution block 13, which is below Activation of the check valve 15 is connected to the two pressure vessels 16 and 17. Promotes in normal operation the oil pump 12 via the distributor block 13 pressure oil except in the bearings of the gas generator and the power turbine also in the oil tanks 16 and 17. Each of the pressure vessels l6 and is through a membrane 18 in an oil chamber 19 and a closed one Pressure chamber 20 divided. If pressure oil is conveyed into the oil chambers 19 during normal operation, the pneumatic Pressure medium in the pressure medium spaces 20 compressed and tensioned. Is a maximum permissible filling of the oil spaces 19 and a maximum allowable compression of the pneumatic pressure medium reached in the container spaces 20, the further conveyance of lubricant into the container 16 and 17 interrupted.
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Fällt nun durch einen Schaden der Gaserzeuger aus, so bleibt das Fahrzeug zunächst liegen. Außer dem Gaserzeuger steht auch die Nutzturbine und die mit dem Gaserzeuger gekoppelte ölpumpe 12 still. Wird das Fehrzeug nun abgeschleppt, so wird die Nutzturbine über die Treibräder des abschleppenden Fahrzeuges angetrieben, ohne daß ihre Lager Io und 11 von der mit dem Gaserzeuger 1 stillstehenden ölpumpe 12 weiter mit Schmiermittel versorgt werden. Um trotzdem die Lager 10 und 11 versorgen zu können, wird ein Absperrven- ■ til 21 zwischen der Leitung 14 und den Lagern 10 und 11 geöffnet. Über eine Zumeßdrossel 22 strömt unter der Wirkung der sich entspannenden Gaspolster in den Behälterräumen 20, Schmiermittel aus den Behälterräumen 19 ab und den Lagern 10 und 11 zu. Durch entsprechende Bemessung kann erreicht werden, daß für den normalen Abschleppvorgang Schmiermittel zur Verfügung steht.If the gas generator fails due to damage, it remains the vehicle will lie down first. In addition to the gas generator, there is also the power turbine and the turbine coupled to the gas generator oil pump 12 silent. If the vehicle is now towed, so the power turbine is driven by the drive wheels of the towing vehicle without its bearings Io and 11 from the oil pump 12, which is at a standstill with the gas generator 1, continues to be supplied with lubricant. To still the To be able to supply bearings 10 and 11 is a shut-off valve til 21 between line 14 and bearings 10 and 11 opened. A metering throttle 22 flows under the action of the expanding gas cushions in the container spaces 20, lubricant from the container spaces 19 and the Store 10 and 11 too. Appropriate dimensioning can ensure that lubricants are used for the normal towing process is available.
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eines vorbestimmten Druckes im Schmiermittelspeicher in
beiden Richtungen schließt.promotes via a check valve, which when reached
a predetermined pressure in the lubricant reservoir in
closes in both directions.
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