DE2628401A1 - Einwellige gasturbinen-antriebsmaschine - Google Patents
Einwellige gasturbinen-antriebsmaschineInfo
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- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
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Description
Case 11002
US Ser.No. 589,7A4
Elnwellige Gasturbinen-Antrlebsmaschlne
Die Erfindung betrifft eine einwellige Gasturbinen-Antriebsmaschine
mit einem einstufigen und um eine zentrale Achse antreibbaren Radialverdichter, der mit einer radial angeströmten Turbinenstufe
mit axialem Austritt der Abgase gekuppelt ist.
Es sind zweiwellige Gasturbinen-Maschinen bekannt, bei denen eine erste Turbine einen Verdichter antreibt, während eine zweite
Turbine mit einer getrennten Welle gekuppelt ist, von der eine Arbeitsleistung abgeleitet werden kann {vergl.kanadische
PS 586,159). Ein Differentialgetriebe sowie eine Schwungradkupplung
dienen dabei zur Leistungskompensation und halten den Verdichter auf einer geeigneten Arbeitsgeschwindigkeit. Ein
Wärmetauscher ist axial vor der Turbine angeordnet, wobei die unter hohem Druck stehenden Gase in U-fÖrraiger Weise umgelenkt
werden, um axial durch den Wärmetauscher in beiden Richxungen zu strömen, während die Abgase im wesentlichen radial nach
außen durch den Wärmetauscher senkrecht zur Strömungsrichtung der Hochdruckgase geleitet werden. Es ist auch bekannt, trommeiförmige
Regeneratoren als Wärmetauscher zu verwenden.
Es sind auch drehbare Regeneratoren für gasturbinen bekannt
(vergl. US-PS 3 332 238). Hierbei handelt es sich jedoch ebenfalls um eine zweiwellige Gasturbine mit einem axial durchström-
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Z. ν-» ί. \J M- KJ I
ten Verdichter und einer zweistufigen axialen Strömungsturbine. Der Regenerator ist axial vor der Maschine angeordnet. Diese Maschinen
sind jedoch von außerordentlich großen Abmessungen und eignen sich nicht für den Einbau in Kraftfahrzeugen, insbesondere
Ackerschlepper.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung hier Abhilfe zu schaffen
und eine Gasturbinen-Antriebsmaschine zu schaffen, welche bei außerordentlich kompakter Bauweise einfache und geradlinige
Strömungswege zwischen einem Verdichter der Gasturbinenstufe und einem Wärmetauscher zujschaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Wärmetauscher
stromabwärts vom Verdichter mit diesem und der Turbinenstufe strömungsmäßig derart verbunden ist, daß die vom Verdichter
komprimierten Gase entgegen der allgemeinen Durchströmrichtung der Turbine einen Abschnitt und die Abgase der Turbinenstufe
in Durchströmrichtung einen anderen Abschnitt des Wärmetauschers
axial durchströmen. Zweckmäßigerweise ist der Wärmetauscher dabei als vorzugsweise um eine zu d?r zentralen Achse
etwa parallele oder mit dieser fluchtende Achse rotierend ausgebildeter Scheibengenerator vorgesehen. Zweckmäßigerweise ist
zwischen der Turbinenstufe und dem Scheibenregenerator ein Radialdiffusor an den axialen Austritt der Turbinenstufe angeschlossen.
Die Anordnung eignet sich ganz besonders für eine einwellige einstufige Gasturbine. Die Antriebsmaschine läßt sich dabei in
einen üblichen Rahmen eines Kraftfahrzeuges, wie Ackerschlepper,
einbauen. Die Abmessungen der Antriebsmaschine sind außerordentlich gering bei großem Wirkungsgrad. Insbesondere ergeben sich
geringe Strömungsverluste wegen der geradlinigen und direkten Strömungswege. Außerdem erhält man eine besonders optimale Ausnutzung
des zur Verfügung stehenden Raumes. Schließlich ergibt die neue Anordnung auch wesentliche Vorteile bezüglich der Wärmeverluste,
die durch geschickte Führung der verschiedenen Gase außerordentlich gering gehalten werden.
Bei dem zweckmäßigerweise einstufigen und radial arbeitenden Verdichter
werden die um den Umfang austretenden, komprimierten Gase in einer zwischen dem Verdichter und der Turbine angeordneten
Sammelkanal gesammelt und an· den unteren Bereich der Turbine geführt, wo diese Gase, die ein relativ geringes Volumen einnehmen
über den längsten Weg nahe dem Äußeren des Maschinengehäuses zu dem Regenerator geführt werden. Die im Regenerator erwärmten
und hochkomprimierten Gase warden dagegen im Schutz dieser Strömung ebenfalls im unteren Bereich der Maschine zur Brennkammer
geleitet, wobei in geschickter Raumausnutzung ein Verteilergehäuse die im unteren Bereich der Maschine geführten erhitzten
Gase über den Umfang der Turbinenstufe verteilt. Die Abgase werden
durch einen entsprechenden Diffusor auf Atmosphärendruck gebracht und im oberen Bereich der Maschine durch einen anderen
Abschnitt des Regenerators geleitet und auf kürzestem Wege abgeführt. Der Regenerator ist damit nicht nur raumsparend sondern
auch strömungsmäßig günstig in Bezug auf Verdichter und Turbinen-
stufe angeordnet. Dabei können zweckmäßigerweise die Welle des Regenerators und die zentrale Welle der Antriebsmaschine miteinander
fluchten.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand schmematischer Zeichnungen
an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen :
Fig. 1 eine Seitenansicht von der rechten Seite her einer Einwellen-Gasturbinenmaschine
gemäß der Erfindung,
Fig. 2 einen Schnitt durch die Antriebsmaschine nach Fig.1, wobei der Schnitt im wesentlichen entlang einer senkrechten Ebene durch
die zentrale Achse gelegt ist, während einzelnde Abschnitte in die Zeichenebene zur Verdeutlichung gedreht sind,
Fig. 3 eine rückwärtige Stirnansicht des Grundkörpers des Gehäuses
der Waschine nach Fig.1,
Fig. 4 einen Schnitt durch die Maschine nach Fig.1 mit Schnitt entlang der Schnittlinie 4-4 der Fig.2,
Fig. 5 eine vordere Stirnansicht des Hauptkörpers des Gehäuses der Maschine nach Fig.1,
Fig. 6 eine rückwärtige Ansicht des Lufteinlaßgehäuses der Maschine
nach Fig.1,
Fig. 7 eine Draufsicht, teilweise weggebrochen, eines unter hohem Druck arbeitenden Diffusors, der bei der Maschine nach
Fig.1 verwendet wird,
Fig. 8 einen Schnitt durch den Diffusor nach Fig.7, wobei der
Schnitt entlang der Schnittlinie 8-8 gelegt ist,
Fig. 9 eine rückwärtige Stirnansicht eines zur Abstützung der Lager dienenden Gehäuses der Maschine nach Fig. 1,
Fig. 10 einen Schnitt durch das Gehäuse nach Fig. 9, wobei der
Schnitt entlang der Schnittlinie 10-10 gelegt ist,
Fig. 11 eine vordere Stirnansicht des Lagergehäuses nach Fig. 9,
Fig. 12 eine rückwärtige Stirnansicht eines Regeneratorgehäuses der Maschine nach Fig. 1,
Fig. 13 eine rückwärtige Stirnansicht eines Regeneratordeckels, der bei der Maschine nach Fig. 1 verwendet wird,
Fig. I1J einen Längsschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform der Gasturbinenantriebsmaschine gemäß der Erfindung,
wobei der Schnitt entlang einer senkrechten Ebene durch die zentrale Achse gelegt ist, und
Fig. 15 einen Schnitt durch eine weitere abgewandelte Ausführungsform der Gasturbinenantriebsmaschine nach der Erfindung,
wobei der Schnitt ebenfalls im wesentlichen entlang einer senkrechten Ebene durch die zentrale Achse geführt ist.
Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, ist die Einwellen-Gasturbinenantriebsmaschine
10 gemäß der Erfindung im wesentlichen konzentrisch um eine zentrale Achse 12 angeordnet. Die Maschine
10 entwickelt annähernd 250 PS und ist dazu bestimmt, auf dem Rahmen von 22 Zoll Breite eines üblichen landwirtschaftlichen
Ackerschleppers montiert zu werden. Ein Getriebekasten 1*\ ist am
rückwärtigen Ende der Maschine 10 angeordnet und trägt zusätzliche Einrichtungen j wie einen elektrischen Startmotor 16, einen
ölfilter 18 und ein übliches Kraftstoffsteue.rsystem 20. Das vordere
Ende des Getriebskastens I1I ist mit dem rückwärtigen Ende
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des Hauptkörpers des Gehäuses 22 verbunden, der dreieckförmige Lufteinlaßöffnungen 24 aufweist. Ein Spiralgehäuse 26 und eine
Brennkammer 28 sind am vorderen Ende des Hauptkörpers des Gehäuses 22 angeordnet. Die Brennkammer 28 ist innerhalb eines Behälters
29 (vgl. Fig. 3) auf der rechten Seite außen an der Maschine angeordnet, und zwar allgemein an der zylindrischen Umfangsfläche
des Hauptgehäuses 22. Ein Regeneratorgehäuse 32, das einen aus keramischen Scheiben zusammengesetzten Regenerator 34 konzentrisch
um die zentrale Achse 12 unterstützt, weist ein allgemein zylindrisches Äußeres auf, das im wesentlichen an das vordere
Ende des Hauptgehäuses 22 angepaßt ist. Ein Regeneratordeckel 36
paßt auf das vordere Ende des Regeneratorgehäuses 32, um das vordere Ende der Maschine abzuschließen und einen Auslaß 38 für die
Verbrennungsgase zu bilden.
Das Atmosphärengas gelangt in die Maschine 10 durch die Lufteinlaßöffnungen
24 und fließt dann durch einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Einlaßkanal 40 in ein Einlaßgehäuse 42, wobei
die Luftleitbleche oder -leitschaufeln 44 passiert werden, die den Gasen eine tangentiale Geschwindigkeitskomponente geben. Die
auf diese Weise gerichteten Gase gelangen zu einer Verdichtereinrichtung 46. Die verdichteten Gase verlassen die Verdichtereinrichtung
46 mit einer radial nach außen und tangential gerichteten
Geschwindigkeitskomponente, welche in einem dem Hochdruckverdichter zugeordneten Diffusor 48 bezüglich ihrer kinetischen
Energie in einen statischen Druck umgewandelt werden. Nachdem die
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verdichteten Gase den Verdichterdiffusor Ί8 in allgemein radialer
Richtung verlassen haben, werden sie in axialer/Richtung nach vorn geleitet und in einem Sammelraum 50 gesammelt, der sich
um die Maschine 10 zwischen der Verdichtereinrichtung 46 und einer Turbineneinrichtung 52 erstreckt. Der Sammelraum 50 wird
zwischen einer äußeren zylindrischen Umfangswand 54 des Hauptgehäuses
22 und einer inneren Wand 56 des Hauptgehäuses 22 begrenzt,
welche sich axial nach vorn entlang dem unteren Bereich der Maschine 10 erstreckt, um einen Hochdruckkanal 58 zwischen der zylindrischen
Außenwand 5*1 und dem sich axial nach vorn erstreckenden
Abschnitt der inneren Wand 56 zu begrenzen. Jenseits des Hauptgehäuses 22 setzt sich der Hochdruckkanal 58 axial nach vorn
entlang dem unteren Bereich der Maschine 10 fort. In diesem Bereich wird der Kanal zwischen einer äußeren zylindrischen Wand
60 des Regeneratorgehäuses 32, welche an die äußere Wand 54 angepaßt
ist, und einer Trennwand 62 des Regeneratorgehäuses 32 begrenzt, die sich entlang dem unteren Abschnitt der Maschine 10
im radialen Abstand von der äußeren Wand 60 zwischen dem Regenerator 34 und der Innenwand 56 erstreckt.
Die untere Hälfte 64 des Regeneratordeckels 36, die allgemein der
hälbzylindrischen Form der unteren Hälfte des Regenerators 34
entspricht, liegt an einer D-förmigen Abdichtung 66 an, die sich horizontal" quer über die Stirnseite des Regenerators 34 unmittelbar
unterhalb des Nabenabschnittes 68 sowie in Umfangsrichtung
über die obere Hälfte des Regenerators 34 auf der vorderen Stirn-
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seite erstreckt. Ein nach rückwärts vorspringender Flansch 70 erstreckt sich um den Umfang des Regenerators 3^ und ist an den
Verlauf der zylindrischen Außenwand 60 angepaßt und liefert eine Verbindung zwischen dem Hochdruckkanal 58 und der vorderen ebenen
Fläche der unteren Hälfte des Regenerators J>k. Auf der Rückseite
des Regenerators 32J ist eine 0-förmige Dichtung 72 angeordnet,
welche einen horizontal verläufenden Querabschnitt aufweist, der sich gegenüber dem Querabschnitt der D-förmigen Dichtung 66 erstreckt.
Die 0-förmige Dichtung 72 weist außerdem einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Abdichtungsabschnitt auf, der um
den gesamten Umfang des Regenerators 3^ verläuft, und zwar auf
dessen Rückseite. Die Dichtungen 66 und 72 dienen dazu, den Scheibenregenerator 3*· unter Druck zu halten, indem der Übergang
der Hochdruckgase zu dem abgedichteten äußeren zylindrischen Umfang Tk und dem unteren Abschnitt des Regenerators 3*1 eingeschränkt
wird. Die Hochdruckgase können axial nach rückwärts durch die untere Hälfte des Regenerators strömen und Wärme aufnehmen,
die von den Abgasen auf den Regenerator übertragen worden sind. Die auf diese Weise erhitzten Gase werden dann durch eine
innere -Wand 76 zu der Brennkammer 28 geleitet. Die innere Wand 76
erstreckt sich entlang dem horizontalen Querabschnitt der Dichtung 72, um an der sich in Umfangsrichtung erstreckenden Trennwand 62
anzugreifen und somit einen Kanal 78 für heiße und unter hohem
Druck stehende Gase zu bilden, durch die diese Gase axial nach rückwärts entlang dem unteren Umfang der Maschine iO geleitet
werden, und zwar zwischen dem Hochdruckkanal 58 und einer Auslaß-
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kammer 80 für Abgase.
Eine Gassammeikammer 82 nimmt die erhitzten und unter hohem Druck
stehenden Gase von dem Kanal 78 auf und verteilt diese um den Umfang
der Turbineneinrichtung 52. Die Brennkammer 28 ist tangential in bezug auf das Spiralgehäuse 26 angeordnet und nimmt, die
erhitzten und unter hohem Druck stehenden Gase von der Kammer 82 zusammen mit Kraftstoff von dem Kraftstoffsteuersystem 20 auf.
Die Brennkammer 28 erhitzt die Gase bevor diese um die Turbineneinrichtung
52 durch das Spiralgehäuse 26 verteilt werden und bevor
die Gase radial nach innen an Düsenschaufeln 84 vorbeigeleitet
werden, von denen aus die Gase auf die Turbineneinrichtung 52 mit vorbestimmter Drallgeschwindigkeit auftreffen. Nach Verlassen
der Turbineneinrichtung 52 in axial nach vorn weisender Richtung gelangen die Abgase durch einen radial orientierten Abgasdiffuser
86, der einen Teil der kinetischen Energie der Abgase wiedergewinnt, um die Ausgangsseite der Turbineneinrichtung 52 unter dem
Druck in der Austrittskammer 80 zu halten. Wenn die Abgase den radialen Diffuser 86 verlassen, werden sie in der Abgaskammer 80
gesammelt, die zwischen dem oberen Abschnitt der äußeren Umfangswand 60 und der Innenwand 76 begrenzt wird. Von der Abgaskammer
80 gelangen die Abgase axial nach vorn durch die obere Hälfte des Regenerators 31J, um diesen aufzuheizen, worauf sie durch den
Abgasauslaß 38 zur Atmosphäre hin abgeführt werden.
Eine anfängliche Geschwindigkeitsreduzierung wird durch ein
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a
Planetenradgetriebe 90 erreicht, das innerhalb des Getriebekastens
I1I angeordnet ist. Dieses umfaßt ein Sonnenrad 92, das
drei in gleichen Umfangsabständen angeordnete Planetenräder 9k
antreibt, von denen nur ein Planetenrad 9*1 in Fig. 2 gezeigt ist.
Die drei Planetenräder 9^ treiben ihrerseits einen Zahnring 96
an, der über die genutete Welle 98 eine Abtriebskraft liefert.
Das Planetenradsystem 90 liefert eine Geschwindigkeitsreduzierung
von annähernd 69.000 U/Min, auf 11.000 U/Min, am Zahnring 96 und
der Welle 98.
Ein zusätzliches Getriebe 102 ist antriebsmäßig an den Zahnring 96 angekoppelt und überträgt das Drehmoment durch ein Reduziergetriebepaar
IOM auf ein Antriebsgetriebe 106 für eine Hauptstromölpumpe
IO8 und die Kraftstoffsteuereinrichtung 20. Das
Kraftstoffsteuersystem 20 kann in üblicher Weise ausgebildet sein
und steuert die Maschinengeschwindigkeit von einer Welle 110 aus, die durch das Antriebsrad IO6 der ölpumpe angetrieben wird, um
die Zuführung von Kraftstoff zu der Brennkammer 28 in Abhängigkeit von der Maschinengeschwindigkeit, der Temperatur der Abgase
und äußeren Steuersignalen zu überwachen. Ein zweites Reduziergetriebepaar 112 kuppelt das zusätzliche Getrieberad 102 an ein
Antriebsrad H1J des üblichen elektrischen Startermotors 16.
Die ölpumpe IO8 speist ein mit positivem Druck arbeitendes Schmiersystem
mit öl, das in einem Sumpf II6 gesammelt wird. In dem
Hauptrotorbereich II8 der Maschine werden relativ hohe
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türen angetroffen. Es ist daher wünschenswert, ein synthetisches
Schmieröl zu verwenden, obwohl auch andere Schmierstoffe zugelassen sein können. Das unter hohem Druck stehende Schmiermittel
wird nach Verlassen der Auslaßöffnung 119 der ölpumpe 108 durch ein Röhrchen 122 (von dem ein zentraler Abschnitt zur Verdeutlichung
weggelassen ist) zu dem geschlossenen Ende einer Bohrung 128 geleitet, die eine Welle des Reduziergetriebepaares 10*1 aufnimmt.
Das Schmiermittel, das zwischen der Bohrung und der Welle . entweicht, gelangt unter Schwerkraft wieder zu dem Sumpf 116. Der
größere Anteil des Schmiermittels gelangt weiter durch Röhrchen 124 zu Lagern 126, welche den Zahnring 96 unterstützen. Außerdem
wird unter Druck stehendes Schmiermittel durch Röhrchen 128 zu dem geschlossenen Ende einer Bohrung 130 geleitet, die eine Welle
des zweiten Reduziergetriebepaares 112 zur Schmierung der Welle aufnimmt. Ein Röhrchen 132 leitet überschüssiges öl aus der Bohrung
130 zu einem ölfilter 18, der das öl durch einen Auslaß 131J
an den ölsumpf 116 durch Schwerkraft zurückleitet. Das Röhrchen 132 leitet auch unter hohem Druck stehendes öl zu dem Röhrchen
136, das seinerseits eine Schmierverbindung mit den Stützlagern 138 für das Antriebsrad 114 des Startermotors liefert. Innen angeordnete
ölkanäle (die nicht gezeigt sind) lassen das öl von den
Lagern I38 des Startermotors zu einem ölröhrchen 1*10 gelangen,
das das öl einer Stützlagereinrichtung 142 für eine Innenwelle
zuleitet.
Ein Teil des Schmiermittels, das zu den Lagern 126 des Zahnringes
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geleitet wird, gelangt durch sich radial erstreckende Bohrungen
146 in die zentrale Nabe des Zehnringes 96 zu einer zentralen
axialen Bohrung 147 im Zahnring oder Zahnkranz 96. Diese Bohrung liefert eine Verbindung zwischen den radialen Bohrungen 146 und
einer zentralen Bohrung 148 in der Innenwelle 144. Zwischen der
Innenwelle I1J2J und dem Zahnkranz 96 ist ein Spiel vorgesehen, so daß das Schmiermittel die Lagerflächen zwischen diesen beiden
Elementen erreicht, welche mit unterschiedlicher Geschwindigkeit in gegenläufigen Richtungen rotieren. Das öl gelangt durch die
zentrale Bohrung 148 zu einer zentralen Bohrung 150 einer Hauptrotorwelle I52, die durch eine flexible Nut/Feder-Verbindung mit der Innenwelle l44 gekuppelt und um die zentrale Achse 12 rotierbar montiert ist. Die Hauptrotorwelle 152 unterstützt die Verdichtereinrichtung 46 und die Turbineneinrichtung 52 freitragend jeweils auf einer Seite des Lagers I56 für die Hauptrotorwelle.
Radial verlaufende Bohrungen I1Jl in der Hauptrotorwelle 152 leiten das Schmiermittel von der zentralen Bohrung 150 in das Hauptlager 156. Nach Passieren des Hauptlagers sammelt sich das öl im Sumpfbereich I60 unterhalb des Hauptlagers 156 und gelangt durch Innenb'ohrungen (die nicht gezeigt sind) in einem Hochdruckdiffusor 58 zu einem Kanal 162, der das Schmiermittel zum ölsumpf II6 zurückleitet. Wenn das Schmiermittel den Diffusor 48 passiert,
wird Hitze von dem Diffusor 4 8 auf das öl übertragen, so daß ein außenliegendes Röhrchen zur Verbindung des Sumpfes I60 mit dem
Sumpf II6 statt Kanälen durch den Diffusor 48 bevorzugt werden
sollte. In einem vollständig getrennten Schmiermittelkühlsystem
146 in die zentrale Nabe des Zehnringes 96 zu einer zentralen
axialen Bohrung 147 im Zahnring oder Zahnkranz 96. Diese Bohrung liefert eine Verbindung zwischen den radialen Bohrungen 146 und
einer zentralen Bohrung 148 in der Innenwelle 144. Zwischen der
Innenwelle I1J2J und dem Zahnkranz 96 ist ein Spiel vorgesehen, so daß das Schmiermittel die Lagerflächen zwischen diesen beiden
Elementen erreicht, welche mit unterschiedlicher Geschwindigkeit in gegenläufigen Richtungen rotieren. Das öl gelangt durch die
zentrale Bohrung 148 zu einer zentralen Bohrung 150 einer Hauptrotorwelle I52, die durch eine flexible Nut/Feder-Verbindung mit der Innenwelle l44 gekuppelt und um die zentrale Achse 12 rotierbar montiert ist. Die Hauptrotorwelle 152 unterstützt die Verdichtereinrichtung 46 und die Turbineneinrichtung 52 freitragend jeweils auf einer Seite des Lagers I56 für die Hauptrotorwelle.
Radial verlaufende Bohrungen I1Jl in der Hauptrotorwelle 152 leiten das Schmiermittel von der zentralen Bohrung 150 in das Hauptlager 156. Nach Passieren des Hauptlagers sammelt sich das öl im Sumpfbereich I60 unterhalb des Hauptlagers 156 und gelangt durch Innenb'ohrungen (die nicht gezeigt sind) in einem Hochdruckdiffusor 58 zu einem Kanal 162, der das Schmiermittel zum ölsumpf II6 zurückleitet. Wenn das Schmiermittel den Diffusor 48 passiert,
wird Hitze von dem Diffusor 4 8 auf das öl übertragen, so daß ein außenliegendes Röhrchen zur Verbindung des Sumpfes I60 mit dem
Sumpf II6 statt Kanälen durch den Diffusor 48 bevorzugt werden
sollte. In einem vollständig getrennten Schmiermittelkühlsystem
onnotro
(nicht gezeigt) wird das Schmiermittel durch eine außenliegende ölpumpe vom Sumpf 116 durch einen ölkühler und zurück zum Sumpf
Il6 gepumpt. Dieser ölkühlkreis kann in üblicher Weise ausgebildet
sein und ist nicht Teil dieser Erfindung. Er dient lediglich dazu, das öl auf einer tolerierbaren Temperatur zu halten.
Aufgrund der hohen Drehgeschwindigkeiten der Innenwelle lhü und
der Hauptrotorwelle 152 wird dem Schmiermittel eine sehr hohe kinetische Energie erteilt, wenn es durch die zentralen Bohrungen
1*J8 und 150 strömt. Diese hohe kinetische Energie führt zu ölströmungsgeschwindigkeiten,
die nur schwierig zu kontrollieren sind. Äußere Öl verb indungen zu den Stützlagern 1*12 für die Innenwelle
und den Stützlagern I56 für die Hauptwelle sind daher anstelle von ölkanälen durch die Wellenbohrungen 148,150 anzustreben.
Zusätzlich zu dem Getriebekasten I1I sind die hauptstrukturellen
und Stützmerkmale sowie die Form der Maschine IO bestimmt durch
fünf Gehäuseteile, von denen ein jeder ein einstückiges Element ist. Ein Hauptgehäuseteil 22, der in Einzelheiten in den Fig. 3,
H und 5 gezeigt ist, bestimmt den äußeren Mantel der Maschine im
Bereich der Verdichtereinrichtung hS und der Turbineneinrichtung
52. Unmittelbar vor den dreieckförmigen Lufteinlaßöffnungen 2h
weist das Hauptgehäuse 22 eine äußere zylindrische Wand 5** und
eine Innenwand 56 auf, zwischen denen sieh in Vorwärtsrichtung ein
Kanal 58 erstreckt, der das unter hohem Druck stehende Arbeitsgas
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von dem Hochdruckdiffusor 48 zum Generator 34 leitet. Der Raum
zwischen der Verdichtereinrichtung 46 und der Turbinenrotoreinrichtung
52 wird dazu benutzt, um eine SammeIkammer 50 zu begrenzen,
in der Hochdruckgase von dem Hochdruckdiffusor 48 vom gesamten Umfang der Maschine gesammelt und dem unteren Bereich der
Maschine 10 zugeleitet werden, wo die Gase axial durch den Kanal 58 nach vorn geleitet werden können. Diese Anordnung vermindert
die Verluste, indem eine großvolumige Kammer I60 geschaffen wird,
welche es gestattet, daß die Gase in Umfangsrichtung mit relativ niedrigen Geschwindigkeiten und Verlusten bewegt werden, während
die Anordnung des Kanals 58, der sich nach vorn in axialer Richtung zwischen der äußeren Wand 54 und der inneren Wand 56 erstreckt,
einen großvolumigen Durchgang in Richtung auf den Regenerator 31I ermöglicht, ohne daß dadurch nennenswert die Maschinenbreite
vergrößert wird.
Das Hauptgehäuse 22 endet am rückwärtigen Ende in einen radialgerichteten
Umfangsflansch 164, der mittels Bolzen an einem sich
ebenfalls radial erstreckenden Umfangsflansch I66 des Einlaßgehäuses
42 zwecks Anschluß an den Getriebekasten 14 verbunden
ist.
Das Lufteinlaßgitter I68 erstreckt sich axial nach vorn von dem
rückwärtigen Flansch 164 entlang eines allgemein zylindrischen Umfanges und liegt an der zylindrischen Außenwand 54 an. Zwischen
dieser äußeren Wand 54 und der Innenwand 56 ist ein Kanal 170 ge-
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bildet, der sich über den ganzen Umfang des Hochdruckdiffusors
48 erstreckt. Der Kanal oder Durchgang 170 nimmt die verdichteten Gase in radialer Strömungsrichtung,auf und lenkt die Gase axial nach vorn in Richtung auf die Sammelkammer 50 um, die als Verteiler dient, um die Gase dem unteren Bereich des Hauptgehäuses 22
zuzuführen. Hier werden die Gase in axialer Richtung auf den Regenerator 3^ durch den Hochdruckkanal 58 geleitet. Für die Kammer 50 ist vorteilhafterweise der zur Verfügung stehende Raum zwischen der Verdichtereinrichtung ^6 und der Turbineneinrichtung 52 ausgenutzt, um das in Umfangsrichtung verlaufende Volumen für die Hochdruckgase zu vergrößern und dadurch die Verluste zu verringern
48 erstreckt. Der Kanal oder Durchgang 170 nimmt die verdichteten Gase in radialer Strömungsrichtung,auf und lenkt die Gase axial nach vorn in Richtung auf die Sammelkammer 50 um, die als Verteiler dient, um die Gase dem unteren Bereich des Hauptgehäuses 22
zuzuführen. Hier werden die Gase in axialer Richtung auf den Regenerator 3^ durch den Hochdruckkanal 58 geleitet. Für die Kammer 50 ist vorteilhafterweise der zur Verfügung stehende Raum zwischen der Verdichtereinrichtung ^6 und der Turbineneinrichtung 52 ausgenutzt, um das in Umfangsrichtung verlaufende Volumen für die Hochdruckgase zu vergrößern und dadurch die Verluste zu verringern
Wie man am besten aus Fig. *l ersehen kann, ist das Spiralgehäuse
so angeordnet, daß es die Turbineneinrichtung 52 umgibt. Die Verbrennungskammer
28 erstreckt sich tangential von der rechten Seite des Spiralgehäuses 26 aus. Das Gehäuse 29, das einstückig mit
dem Hauptgehäuse 22 verbunden ist, erstreckt sich von der rechten Seite des Hauptgehäuses aus, um eine zylindrische Ausnehmung IJ^
zu bilden, in der ein üblicher perforierter Brenner 28 angeordnet ist. Eine Kraftstoffdüseneinrichtung 178 ist mit der Kraftstoffinjektionseinrichtung
verbunden, um Kraftstoff durch den Boden
der zylindrischen Verbrennungskammer 2 8 einzuspritzen, wobei eine Zündeinrichtung 30 im kurzen Abstand oberhalb der Einspritzeinrichtung 178 angeordnet ist. Der Zünder 30 dient lediglich zum
Starten, während die Verbrennung kontinuierlich und selbsterhaltend während der normalen Betriebsweise der Maschine stattfindet.
der zylindrischen Verbrennungskammer 2 8 einzuspritzen, wobei eine Zündeinrichtung 30 im kurzen Abstand oberhalb der Einspritzeinrichtung 178 angeordnet ist. Der Zünder 30 dient lediglich zum
Starten, während die Verbrennung kontinuierlich und selbsterhaltend während der normalen Betriebsweise der Maschine stattfindet.
Erhitzte und unter'hohem Druck stehende Gase fließen vom Regenerator
J)k axial nach rückwärts durch den Kanal 78 in die Kammer 82,
von der sie in die zylindrische Ausnehmung 17^ eintreten. Die
Druckluft tritt durch die Bohrungen in der Brennkammer 28 in diese ein und wird dort weiter bis auf eine Temperatur von etwa 9820C
durch das Verbrennen des Kraftstoffes erhitzt. Die erhitzten Gase werden durch den Auslaß I80 der Brennkammer 28 in ein Volumen
ausgestoßen, das innerhalb eines Spiralgehäuses 184 gebildet wird.
Das Spiralgehäuse 18Ί und das eingeschlossene Volumen 182 erstrecken
sich in Umfangsrichtung um eine Turbinenabdeckung I86
und um Leitbleche 8^, welche Düsen bilden, um die Gase von hoher
Temperatur von dem Schneckengehäuse auf die Turbineneinrichtung 52 radial nach innen zu leiten, und zwar mit einer wesentlichen
tangentialen Geschwindigkeitskomponente.
Wie aus den Fig. 2 und 6 hervorgeht, ist das Lufteinlaßgehäuse *I2 am rückwärtigen Abschnitt der Maschine zwischen dem Getriebekasten
1*1 und der Verdichtereinrichtung 56 innerhalb des Hauptgehäuses
22 angeordnet. Das Einlaßgehäuse k2 weist eine allgemein
scheibenförmige rückwärtige Wand I88 auf, die sich zwischen einer
Nabe 19O nahe der zentralen Achse 12 und dem Flansch I66 am
äußeren Umfang des Lufteinlaßgehäuses H2 erstreckt. Die Wand 188
ist auf der rückwärtigen Seite im allgemeinen flach und konzentrisch zur zentralen Achse 12, bildet jedoch auf der vorderen
Seite 192 die eine Seite eines Lufteinlaßkanals kO. Nachdem die
vordere Seite sich radial nach innen über eine kurze Strecke vom
ennoro
- 17 - 262840
Flansch 166 weg erstreckt, folgt sie einer glatten oder stetigen
Kurve,entlang der sich die Seite in axialer Richtung nach vorn wendet, um eine Umfangsfläche zu bilden, welche im wesentlichen
den gleichen Durchmesser wie die Nabe am Einlaß der Verdichtereinrichtung H6 aufweist. Mehrere leitflächenförmige Stege 151I
sind um die zentrale Achse 12 verteilt angeordnet und erstrecken sich axial nach vorwärts von der Vorderseite 192 der Wand 188 aus,
um ein im Querschnitt L-förmiges Element I96 abzustützen. Dieses
erstreckt sich in Umfangsrichtung um die zentrale Achse 12 und
bildet eine radial verlaufende rückwärtige Wand I98 und eine
äußere Umfangswand 200 für den ringförmigen Ölkanal 162. Die
rückwärtige Seite der Wand I98 erstreckt sich radial nach innen und folgt dann einer stetigen oder glatten Kurve in axialer
Richtung, um an die Verdichterabdeckung 238 anzuschließen. Ein
sich in Umfangsrichtung erstreckender Flansch 202 umgibt die vordere
Kante der äußeren Wand 200. Oet Flansch schließt an den
Hochdruckdiffusor 58 und an die äußere Wand 54. des Hauptgehäuses
22 an, um das L-förmige Element I66 am vorderen Ende weiter abzustützen.
Ein Rohr 20*1 mit einer kreisförmigen öffnung 206 nahe
dem Boden des Einlaßgehäuses k2 dient zur Herstellung einer Verbindung
zwischen dem ölkanal 162 und dem ölsumpf 116.
Das ölrohr 1^0 ist als einstückiger Teil der Wand I88 ausgebildet
und leitet unter Druck stehendes öl von einer Verbindung 258 nahe
dem rückwärtigen Flansch I66 zu einer Bohrung 260, die sich axial durch die Nabe 190 erstreckt. Nahe der Rückseite weist die Boh-
λ η r> ο r ο /no*'?
rung 260 einen erweiterten Abschnitt 262 auf, in den das Stützlager
1Ί2 für die Innenwelle aufgenommen wird. Eine öffnung 261I
erstreckt sich von der erweiterten Bohrung 262 zur Rückseite der Wand I88, um aus dem Lager 1^2 austretendes öl abzuleiten. Drei
Bohrungen 266 sind um die zentrale Bohrung 260 in gleichen Abständen angeordnet, und zwar in der Nähe der Nabe 19O. Sie erstrecken
sich in axialer Richtung nach vorn durch die Wand I88 und nehmen die zentralen Wellen der Planetenräder 9^ auf. Drei
Sacklöcher 267 sind in Umfangsrichtung in Abständen zwischen den
Bohrungen 266 angeordnet, um Befestigungsbolzen zum Anschrauben der Stützeinrichtung 268 für das Planetenradgetriebe an der Rückseite
der Wand 188 vorzusehen. Das Lufteinlaßgehäuse h2 dient,
somit auch zur Unterstützung des Planetenradsystems 90 sowie zur
Führung der in die Verdichtereinrichtung *l6 eintretenden Luft.
Wie aus den Fig. 2, 7 und 8 hervorgeht, ist der ringförmige und Kanäle aufweisende Diffusor ^8 konzentrisch um den äußeren Umfang
der Verdichtereinrichtung Ü6 angeordnet, um die aus dieser austretenden
Gase hoher Energie aufzunehmen. Der Diffusor ^8 weist
mehrere gleiche und in gleichen Abständen angeordnete Kanäle 22k
auf, die sich von der Innenumfangsfläche 226 von einem Durchmesser
von etwa 15,3 cm bis zu der Außenumfangsfläche 228 mit einem Durchmesser von etwa 30,5 cm erstrecken. Mehrere axialverlaufende
Bolzenbohrungen 230 sind um den Diffusor ^8 nahe der äußeren Umfangsfläche
228 verteilt und dienen zur Aufnahme von Bolzen 232
609853/0387
zur Befestigung des Diffusors 48 zwischen radialverlaufenden Flanschen 234 des Hauptlagergehäuses 236 bzw. 202 des Einlaßgehäuses
42. Eine Verdichterabdeckung 238, die an dem Lufteinlaßgehäuse 236 befestigt ist, erstreckt sich entlang des äußeren
Umfanges der Verdichtereinrichtung 46 zwischen den Einlaßleitblechen
44 und dem Diffusor 48, um die Einlaßluftströmung nahe den Verdichterschaufeln zu halten. Mehrere axialverlaufende öffnungen
237 sind um den Diffusor 48 nahe der Umfangsfläche 228 angeordnet, um das öl von dem Hauptlagersumpfbereich I60 zum ölkanal
162 zu leiten. Die Kanäle 2 37 sind in Umfangsrichtung verteilt
angeordnet, und zwar so, daß sie die etwa radialverlaufenden Kanäle 22 4 vermeiden.
Wie insbesondere durch den Kanal 21JO veranschaulicht ist, weist
jeder Kanal 224 einen kreisförmigen Querschnitt, bezogen auf eine
in Längsrichtung des Kanals verlaufende zentrale Achse 242, auf. Die Achse 242 verläuft tangential zur inneren Umfangsfläche 226
und trifft auf diese im Bereich des tangentialen Berührungspunktes 21J1J. Zwischen dem tangentialen Berührungspunkt 21I1J und. einer
Ebene 21Jo, die von diesem Punkt auf der Längsachse 242 einen Abstand
von etwa 4,1 cm aufweist, ist ein Einlaßabschnitt 248 von zylindrischer Form und einem Durchmesser von 0,71 cm vorgesehen.
Zwischen einer Ebene 250, die von dem targentialen Berührungspunkt
21J1J einen Abstand von etwa 5,7 cm aufweist, und der Ebene 246 ist
ein konischer Diffusorbereich 252 vorgesehen, der einen gesamten Divergenzwinkel von 3° einschließt. Ein dritter Abschnitt
609853/0 3-8
255 des Kanals 2^0 erstreckt sich zwischen der Ebene 250 und einer
Auslaßebene 256, die entlang der Längsachse 2^2 des Kanals von
dem tangentinalen Punkt 2k*\ einen Abstand von etwa 13,9 cm aufweist.
Der Abschnitt 255 ist konisch mit einem Gesamtöffriungswinkel
von 6 .
Gemäß den Fig. 2,9,10 und 11 ist das Hauptlagergehäuse 236 innerhalb
des Hauptgehäuses22 unmittelbar hinter der Turbinenrotoreinrichtung 52 angeordnet und durch einen nach rückwärts weisenden
radialen Flansch 23*J und mit Hilfe von Bolzen 232 an dem
Hochdruckdiffusor ^8 und dem Einlaßgehäuse *I2 befestigt. Das
Lagergehäuse 236 weist eine äußere halbkugelschalenförmige Mantelfläche 270 auf, die einstückig mit dem Flansch 2J>k verbunden
ist und nach rückwärts offen ist. Mehrere stegförmige Elemente
272 bis 277 erstrecken sich von dem halbkugelschalenförmigen Mantel 270 radial nach innen, um eine im wesentlichen zylindrische
zur Unterstützung des Lagers dienende Nabe 280 zu halten, die gegenüber der zentralem Achse 12 konzentrisch angeordnet ist. Die
Nabe 28O nimmt das Hauptlager I56 auf, welches die Hauptunterstützurig
für die Hauptrotorwelle 152 bildet.
Ein zentraler kreisförmiger Flansch 288 erstreckt sich radial nach rückwärts über einen kurzen Abstand über den äußeren Flansch
23*1 hinaus. Der Flansch 288 ist einstückig mit den Rippen oder
Stegen 272 bis 277 ausgebildet. Er weist eine äußere kreisförmige ümfangsfläche 290 auf, die an dem inneren Umfang 226 des Hoch-
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druckdiffusors ^8 über einen kurzen axialen Abstand angreift, um
eine genaue Fluchtung und Konzentrizität des Diffusors in bezug auf die zentrale Achse und die Verdichtereinrichtung kS sicherzustellen.
Die Innenfläche 292 des Flansches 288 ist geringfügig größer als die Nabe 280, um jeden Konflikt mit der Hauptwelle 152
oder beim Einsetzen des Hauptlagers 156 zu vermeiden. Eine ringförmige
Vertiefung oder Ausnehmung 291J in einer nach rückwärts
weisenden Fläche 296 des Flansches 288 stellt eine Verbindung
über den ganzen Umfang des Flansches 288 mit einer sich axial erstreckenden Bohrung 298 her, die sich von der Ausnehmung 291I
durch die Rippe oder Speiche 272 sowie durch das vordere Ende des halbkugelförmigen Mantels 236 erstreckt, und zwar in einem kurzen
Abstand oberhalb der Nabe 280. Die axiale Bohrung 298 trägt dazu bei, die axialen Kräfte auf die Verdichtereinrichtung k6i, die
Turbineneinrichtung 52 und die Hauptwelle 152 dadurch zu vermindern,
daß der Druck zwischen den Bereichen unmittelbar hinter der Turbineneinrichtung 52 und unmittelbar vor der Verdichtereinrichtung
^6 ausgeglichen wird.
Ein Lagergehäusering 300 erstreckt sich in Umfangsrichtung um
den halbkugelförmigen Mantel 270 des Lagergehäuses 236 unmittelbar
hinter der Turbinenrotoreinrichtung 52. Der Lagergehäusering 300 ist an Vorsprüngen 302 an dem Mantel 270 durch in Umfangsrichtung
verteilte radialverlaufende kraftschlüssige Stifte 301J
befestigt. Ein allgemein konischer Hitzeschild 306 erstreckt sich vom Lagergehäusering 300 nach hinten zum Flansch 231J, wo der
coco
Schild durch Bolzen 232 befestigt ist. Ein sich in Umfangsrichtung
erstreckender rückseitiger Flansch 310 ist zwischen dem Lagergehäusering 300 und einer düsenartigen Einrichtung 312 befestigt,
welche die Leitfläche 81I unterstützt. Der Flansch 310 bildet
einen Abschnitt einer rückwärtigen Wand, die sich in Umfangsrichtung um die Rückseite der Turbineneinrichtung 52 erstreckt und
sich radial zwischen der Düsen- oder Leitflächenanordnung 312 und
einer Nabe 31^ der Turbineneinrichtung 52 in einer axialen Stellung
ausdehnt, die unmittelbar hinter den Turbinensehaufeln 316
angeordnet ist. Hierdurch wird das Entweichen von Maschinengasen in einer Richtung begrenzt, die von der axialen Richtung nach
vorn aus der Turbineneinrichtung 52 abweicht. Eine innere Stützplatte
318 ist an dem Flansch 310 befestigt und erstreckt sich
in Umfangsrichtung um die Turbinennabe J>lk unmittelbar hinter den
Schaufeln 316, um die rückwärtige Wand hinter dem Rotor zu vervollständigen.
Ein weiterer Schutz von der hohen Temperatur des Rotorbereiches ist durch ein*:allgemein scheibenförmigen Hitzeschild
320 bestimmt, der hinter der Turbineneinrichtung 52 zwischen dem Flansch 310 und dem inneren Flansch 318 und dem
Lagergehäuse 236 angeordnet ist, um das Hauptlagergehäuse 236 zu
schützen. Eine Labyrinthdichtung 322 dient zum Abdichten des Hauptlagergehäuses 236 um die Nabe 315 des Turbinenrotors, um
das Lagerschmiermittel in diesem Bereich zu halten.
Die Leitflächeneinrichtung 312 liefert einen Raum von fester axialer Länge, durch den die heißen Gase passieren müssen, wenn
809853/0387
sie das Spiralgehäuse 26 verlassen, um auf die Turbinenrotoreinrichtung
52 zu treffen. In Umfangsrichtung in Abständen um die
Leiteinrichtung 212 sind mehrere Leitbleche 84 gemäß Fig. 4 angeordnet,
und zwar so, daß sie den Gasströmungsbereich begrenzen und den heißen Arbeitsgasen eine im wesentlichen tangentiale Geschwindigkeit
verleihen, bevor sie auf die Turbinenrotoreinrichtung 52 treffen.
Wie die Fig. 2 zeigt, umfaßt die Turbinenröhre inrichtung 52, die
von üblicher Konstruktion sein kann, einen Turbinenabschnitt 330
und einen Ableitabschnitt 332, der axial oder stromabwärts von
dem Turbinenabschnitt 330 auf einem axial vorspringenden schmalen Zylinder 33^ montiert ist, der integral mit der Nabe des Turbinenabschnittes
330 ausgebildet ist. Der Turbinenabschnitt 330
erstreckt sich frei tragend von der Hauptrotorwelle 152 nach vorn, Ein zylindrischer Nabenabschnitt 336, der einstückig mit der Nabe
des Turbinenabschnittes 330 ausgebildet ist, erstreckt sich axial
nach hinten, und zwar konzentrisch zur zentralen Achse, und weist einen zylindrischen Kanal 338 auf, der sich darin axial nach vorn
erstreckt. Dieser Kanal ist ebenfalls konzentrisch zur zentralen Achse 12 und weist einen mittleren Durchmesser, der geringfügig
kleiner ist als der Außendurchmesser des zylindrischen Nabenabschnittes 336, auf. Der zylindrische Kanal 338 nimmt die Hauptrotorwelle
152 auf, die allgemein rohrförmig am axial vorderen Ende ausgebildet.ist. Die Welle ist mit der Turbinenrotoreinrichtung
52 durch Elektronenstrahlschweißung verbunden. Am axial
80985 3/038
rückwärtigen Ende greift die Welle 152 an einem Nabenabschnitt
eines Verdichterrotors 3^2 an, und zwar mit Festsitz, um die Verdichterrotoreinrichtung
46 an der Hauptwelle 152 zu befestigen. Die Verdichtereinrichtung 46 kann allgemein von üblicher Konstruktion
sein und umfaßt im dargestellten Beispiel einen Laufradabschnitt 342 und einen Einlaufabschnitt 344, der mit Festsitz
an einem zylindrischen Rohr 346 befestigt ist. Dieses ragt
axial nach rückwärts von der Nabe des.Laufradabschnittes 342.
Wie aus den Fig. 2 und 12 hervorgeht, ist das Regeneratorgehäuse 32 ein allgemein zylindrisches Element mit einer äußeren zylindrischen
Wand 60, die sich von der äußeren zylindrischen Wand 54
des Hauptgehäuses 22 axial nach vorn erstreckt, um an dem Regeneratordeckel 36 entlang des nach vorn weisenden radial verlaufenden
ringförmigen Flansches 348 anzugreifen. Eine Zwischenwand 62
erstreckt sich axial von der Wand 56 des Hauptgehäuses 22 nach vorn, und zwar im radialen Abstand innerhalb von der Wand 60 entlang
dem unteren Drittel des Umfanges des Regeneratorgehäuses 32, um den Kanal 58 zwischen der Wand 60 und der Wand 62 zu bestimmen.
Ein Flansch 350 am vorderen Ende der Zwischenwand 62 unterstützt einen halbkreisförmigen Abschnitt der Dichtung 72, die am Umfang
des Regenerators 34 auf der axial nach hinten weisenden Seite bis
zu einem Querstück 352 angreift. Dieses Querstück des Regeneratorgehäuses 32 ist einstückig mit der inneren Wand 76 ausgebildet
und trägt einen Querabschnitt der Abdichtung 72, die mit dem Regenerator
3^ in einer Stellung kurz unterhalb der Nabe 68 an-
609853/0387
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greift. Von dem Querabschnitt 352 erstreckt sich ein halbkreisförmiger
Abschnitt 321I der Innenwand 76 radial nach außen und
krümmt sich dann axial nach hinten, um an den konischen Abschnitt 326 der Innenwand 76 anzugreifen. Unterhalb des Querabschnittes
352 greift der konische Abschnitt 326 an dem halbkreisförmigen Abschnitt 32^ an, während oberhalb des Querabschnittes 352 der
konische Abschnitt 326 an der äußeren Wand 6O angreift und einstückig
mit dieser ausgebildet ist. Der konische Abschnitt 326 erstreckt sich axial nach hinten und radial nach innen, um an der
äußeren Umfangsfläche der Turbinenabdeckung I86 anzugreifen und
die Abgase, welche die Turbinenanordnung 52 verlassen, zusammenzuhalten
und in die Abgaskammer 80 zu leiten. Eine radialverlaufende Abdichtung 353 ist zwischen einem zylindrischen und sich
axial nach rückwärts erstreckenden Abschnitt des konischen Bereiches
326 und der Umfangsfläche der Abdeckung I86 vorgesehen,
um die Hochdruckkammer 282 gegenüber der niederen Druck aufweisenden Abgaskammer 8O abzudichten.
Der radiale Abgasdiffuser 86 ist in bezug auf die zentrale Achse
12 konzentrisch und nahe des konischen Wandabschnittes 326 angeordnet. Ein allgemein kanalförmiger rückwärtiger Wandabschnitt
36O weist einen axial nach rückwärts laufenden zylindrischen, eingeschnürten Abschnitt 362 auf, der sich sanft in einen konischen
Diffusorabschnitt 36^ erstreckt. Der eingeschnürte Abschnitt
362 weist eine lichte Weite von etwa 12,6 cm auf, während der konische Diffusorabschnitt 361J einen gesamten öffnungswinkel von
2628AO1
einschließt. Der rückwärtige Wandabschnitt 36O ist durch
einen Flansch 366 an Ort und Stelle befestigt, der sich geringfügig radial nach außen erstreckt und über eine Rippe oder Kante
388 schnappartig greift, die sich um den inneren Umfang eines dazu passenden verengten Abschnittes eines konischen Wandbereiches
326 des Regeneratorgehäuses 32 erstreckt. Zwei im gegenseitigen Abstand angeordnete Rippen oder Stege 368,369 erstrecken
sich um den inneren Umfang des konischen Abschnittes 326 an Stellungen axial vor und radial außerhalb der Rippe oder des
Steges 362, und zwar in stützender Anlage mit dem konischen Diffusorabschnitt 361I der rückwärtigen Wand 36O. Dieser schnappartige
Eingriff gestattet es, daß der rückwärtige Wandabschnitt 36O fest, aber entnehmbar an dem Regeneratorgehäuse 32 befestigbar
ist, ohne daß Bolzen oder Schrauben notwendig sind, die in der Umgebung der Abgase korrodieren können oder als Ergebnis der
Temperaturänderungen und Maschinenvibrationen sich lockern könnten.
Ein vorderer1 Wandabschnitt 370 des Diffusors 86 ist an der rückwärtigen
Wand 36O mittels mehrerer U-förmiger Stützglieder 372 befestigt, welche mit einer ersten Seite 37^ am Umfang des rückwärtigen
Wandabschnittes 36O angeschweißt sind, während die entgegengesetzte
Seite 376 an dem vorderen Wandabschnitt 370 angeschweißt ist. Zwischen diesen beiden Seiten erstreckt sich eine.
Verbindungsseite 378. Die letztere liegt jeweils in einer Ebene, die sich durch die zentrale Achse 12 erstreckt. Die Abgasge-
609853/0387
schwindigkeit am äußeren Umfang des Diffusors, um den die U-förmigen
Stützglieder 372 im wesentlichen in gleichen Abständen verteilt sind, ist ausreichend niedrig, so daß die Verbindungsseiten
378 nicht als Leitbleche dienen. Sie haben im wesentlichen keinen Effekt auf das Strömungsmuster der Abgase. Vom äußeren Umfang, an
dem die U-förmigen Stützglieder 372 angeschweißt sind, erstreckt sich der vordere Wandabschnitt 370 entlang eines konischen Abschnittes
38O und von dort axial nach rückwärts und radial nach
innen, und zwar allgemein in angepaßter Beziehung zu dem konischen Diffusorabschnitt 364 der rückwärtigen Wand 36Ο bis annähernd
auf den Radius des verengten Abschnittes 362. Von dort krümmt sich der Teil sanft in einen zentralen, schalenförmigen
Abschnitt 382, der nahe dem vorderen Ende des Turbinenrotorabschnittes
52 liegt. Ein scheibenförmiges Stützelement 384 mit
einem Radius von annähernd 20 cm ist an dem konischen Diffusorabschnitt 38Ο an einer Stelle angeschweißt, die geringfügig
radial außerhalb des Überganges des schalenförmigen Abschnittes 382 liegt, um Vibrationen und Lärmentwicklung zu vermindern. Da
der konische Diffusorabschnitt 38Ο einen gesamten öffnungswinkel
von nur 120 einschließt, liegt eine geringe Divergenz zwischen dem konischen Diffusorabschnitt 364 und dem konischen Diffusorabschnitt
380 vor, und zwar in einer Richtung senkrecht zu dem
konischen Diffusorabschnitt 364. An einer Stelle nahe der Engeste.lle 362 besitzen die konischen Abschnitte 364 und 38Ο einen
minimalen Abstand von annähernd 2 cm, welcher Abstand bis auf 2,54 cm nahe dem äußeren Umfang anwächst, wobei die Abmessungen
609853/0387
jeweils in Richtung senkrecht zu dein konischen Abschnitt 36Ί gemessen
sind.
Wenn Abgase die Turbinenrotoreinrichtung 52 verlassen, unterliegen
sie einer Diffusion, wenn sie zwischen den konischen Diffusorabschnitten 361J und 38O hindurchströmen. Durch das Fehlen von jeglichen
Leitflächen in der Nachbarschaft der Turbinenrotoreinrichtung 52 in Verbindung mit der allmählichen Diffusion, die durch
den radialverlaufenden Abgasdiffusor 86 erzeugt wird, erhält man einen Anstieg des statischen Druckes entlang des Strömungsweges
der Abgase durch den Diffusor 86, wobei die Energie aus dem Abgasdrall und der meridionalen Geschwindigkeit wiedergewonnen wird.
Da der Abgasdruck innerhalb der Abgaskammer 80 nur sehr geringfügig oberhalb des Atmosphärendruckes liegt und da ein Druckanstieg
durch den Diffusor 86 erfolgt, ist der statische Druck am Auslaß der Turbinenrotoreinrichtung 52 geringfügig unterhalb des
Atmosphärendruckes. Dadurch wird der effektive Druckabfall über die Turbinenrotoreinrichtung 52 vergrößert. Im Gegensatz zu
axialen Abgasdiffusoren, die notwendigerweise sehr lang sein
müssen, um eine effektive Wiedergewinnung der Geschwindigkeitskomponenten der Abgase zu erhalten, ist der radiale Abgasdiffusor 86 relativ kurz und vergrößert die Gesamtlänge der Turbinenmaschine 10 nur geringfügig, ohne die Breite oder die Höhe der
Maschine überhaupt zu vergrößern. Außerdem ist der radiale Diffusor .86 wesentlich effektiver, um die kinetische Drallenergie in statischen Druck zu verwandeln.
axialen Abgasdiffusoren, die notwendigerweise sehr lang sein
müssen, um eine effektive Wiedergewinnung der Geschwindigkeitskomponenten der Abgase zu erhalten, ist der radiale Abgasdiffusor 86 relativ kurz und vergrößert die Gesamtlänge der Turbinenmaschine 10 nur geringfügig, ohne die Breite oder die Höhe der
Maschine überhaupt zu vergrößern. Außerdem ist der radiale Diffusor .86 wesentlich effektiver, um die kinetische Drallenergie in statischen Druck zu verwandeln.
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Wie aus den Fig. 2 und 13 hervorgeht, weist der Regeneratordeckel 36 einen nach rückwärts weisenden Umfangsflansch 70 auf,
der mit dem vorwärts weisenden Flansch 3^8 der äußeren Umfangswand
60 des Regeneratorgehäuses 32 zusammenwirkt und verschraubt ist. Eine allgemein halbkreisförmige Wand 36O erstreckt sich
zwischen dem unteren Abschnitt des Flansches 70 und einem horizontalen Querstab 392, um die Hochdruckgase in dem unteren Abschnitt
des Regenerators 3^ unterhalb der Querstange oder des
Querabschnittes 392 einzuschließen. Die flexible D-förmige Dichtung
66 erstreckt sich über den Querabschnitt 392 und entlang dem oberen Umfang des Flansches 7O5 um die Hochdruckgase von dem
oberen Austrittsabschnitt des Regenerators ~$k abzudichten. Ein
Schaft 391* ist einstückig mit dem Querteil 392 und mit dem oberen
Abschnitt des Flansches 70 ausgebildet, um die Abgase, welche durch den Generator J>k in axialer Richtung nach vorn gelangen,
nach oben in den Auslaß 38 abzulenken.
Eine ebene Fläche 396 dient zur Aufnahme eines Regeneratormotors 398 und weist eine zentrale Bohrung 400 auf, durch die eine Motorwelle
M02 greift und antriebsmäßig mit dem Regenerator 3^ von
dessen zentraler Nabe aus in Verbindung steht. Während der Motor 398 in jeder geeigneten Weise ausgestaltet sein kann, z.B. als
Elektromotor oder sogar als mechanisches Verbindungsgetriebe zu der Hauptrotorwelle 152, ist üblicherweise der Motor 398^aIs
Hydraulikmotor ausgebildet, wenn die Maschine bei einem üblichen Ackerschlepper eingesetzt wird, bei dem normalerweise hydrau-
lische Treibmittel zur Verfügung stehen.
Diese Anordnung hat mehrere Vorteile vom Standpunkt der Effektivität
des Maschinengetriebes. Die Abgase von großem Volumen und hoher Temperatur werden auf diese Weise über einen optimal direkten
Weg mit den größten Querschnitten axial vorwärts durch den Regenerator 8*4 geleitet, um in die Atmosphäre zu gelangen. Nach
Verlassen des Regenerators3^ werden die erhitzten Hochdruckgase
durch den Kanal 78 geleitet, wo ein weiterer Wärmetausch zwischen
den erhitzten Gasen und den Abgasen über die Wände 76 stattfinden kann. Dieser Temperaturaustausch steigert nicht nur weiterhin die
Energie der Hochdruckgase, sondern hat auch die Neigung, die thermischen Verluste der Abgase zu vermindern, bevor diese durch
den Regenerator 3^ strömen. Die relativ kühlen Hochdruckgase gelangen
entlang dem Kanal 78 durch den Kanal 58 am äußeren Umfang
der Maschine 10, während sie sich axial nach vorn zum vorderen Ende des Regenerators J>^ bewegen. Mit den kühlsten Gasen zur
Außenseite gewandt werden die Wärmeverluste gegenüber der Atmosphäre entlang dieser Kanäle verringert. Die Maschinenanordnung
gestattet außerdem relativ kurze Strömungswege für alle Arbeitsgase.
Davon abgesehen sind es die Hochdruckgase von niedrigerer Temperatur und von geringerem Volumen, die den größeren Weg im
Vergleich zu den Abgasen durchströmen. Die Kanäle oder Leitungen zum Führen dieser Gase können somit in ihrer Größe klein gehalten
werden, da die Viskosität der Gase bei niedrigeren Temperaturen kleiner ist. Auf diese Weise werden Verluste ebenfalls verrin-
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gert, wenn die Gase zum Regenerator J>k hin und von diesem weg
transportiert werden. Außerdem gestattet diese Anordnung den Austritt der Abgase in die Atmosphäre an einer Stelle, die axial im
Abstand vom Einlaß der Maschine 10 ist, um das Aufheizen der Einlaßluft
durch die Abgase möglichst niedrig zu halten. Eine solche Aufheizung ist abträglich für die Maschinenausgangsleistung, die
ansteigt, wenn die Einlaßlufttemperatur abnimmt.
Unter Standardtestbedingungen erzeugt die einwellige Gasturbinenmaschine
10 eine korrigierte Leistung von 238 PS und weist einen bremsspezifischen Kraftstoffverbrauch (BSFC) von 200 g pro PS χ
St. auf, wobei die Maschine mit einer Drehzahl von 67.152 U/Min, arbeitet. Die Luft tritt in die Maschine durch die dreieckförmigen
Einlaßöffnungen 24 unter einem Druck von 1,0 kg/cm ein, und
zwar bei einer Temperatur von 15 C und einer Strömungsleistung von etwa 1.068 g pro Sek. Die Kombination der Verdichtereinheit
46, welche einen Außendurchmesser von etwa 15 cm aufweist, mit
dem Hochdruckdiffusor 48 liefert ein Verhältnis zwischen dem Gesamtdruck
zum statischen Druck von 6,2 : 1, wobei die Gase vom Hochdruckdiffusor 48 in Kanäle 170 und 50 mit einem Druck von
6,42 kg/cni und mit einer Temperatur von 264 C abgeleitet werden. Die Hochdruckgase werden in axialer Richtung nach vorn nahe dem
Umfang der Maschine 10 auf der unteren Seite der Maschine durch Kanal 50 zur vorderen Seite des Regenerators 34 geleitet. Während
sie axial nach hinten durch die untere Hälfte des Regenerators 34 strömen, erfahren die Arbeitsgase einen geringen Druckabfall
von annähernd 0,02 kg/cm", uer erforderlich ist, um die Gase
durch den Regenerator zu treiben.. Beim Durchgang durch den Regenerator J)H wird die Hitze von den Abgasen auf die Hochdruckgase
übertragen, so daß diese den Regenerator J>h mit einer Temperatur
von annähernd *l80oC verlassen.
Nach dem Austritt aus dem Regenerator 31^ gelangen die Gase entlang
der Unterseite der Maschine durch den.Kanal 78, der sich zwischen
den Abgasen und den unerhitzten Hochdruckgasen im Kanal 58 erstreckt,
und zwar an dem radialen Abgasdiffusor 86 vorbei in die Nähe der Verbrennungseinrichtung 26. Wenn die Hochdruckgase durch
den Regenerator 3^ gelangen, erfahren sie einen Abdichtungsverlust
von annähernd 2,2 % der Massenströmung sowie einen Ubertragungsverlust,
d.h. einen Verlust an Gas, das in den Kanälen des Regenerators 31* verbleibt, wenn dieser von dem unteren Hochdruckbereich
in den oberen Niederdruckbereich der Abgas zone rotiert,
von annähernd einem weiteren %. Die erhitzten Hochdruckgase treten daher in den Brenner 26 mit einer Massenströmungsleistung von
annähernd 1.031I g pro Sek. ein.
Die Brennereinrichtung 26 weist einen Wirkungsgrad von annähernd 99 % auf. Die Arbeitsgase verlassen die Brennereinrichtung mit
2
einem Gesamtdruck von 6,20 kg/cm und bei einer Temperatur von 982 C (die Druckangaben sind Angaben in absolutem Druck).
einem Gesamtdruck von 6,20 kg/cm und bei einer Temperatur von 982 C (die Druckangaben sind Angaben in absolutem Druck).
Die Turbinenrotoreinrichtung 52 weist einen Außendurchmesser von
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19,8 cm auf und nimmt eine Massenströmungsleistung an Arbeitsgas
von 1.0^6 g pro Sek. bei einem gesamtadiabatischen Wirkungsgrad
von 0,90 auf.
Die Arbeitsgase verlassen die Turbinenrotoreinrichtung 52 mit
ρ einem Gesamtdruck von annähernd 1,12 kg/cm absolut und einer
Temperatur von 677 C. Sie gelangen durch den radialen Ab gas diffusor 86, in dem der statische Druck geringfügig auf einen
Wert von 1,086 kg/cm ansteigt. Wenn die Abgase axial nach vorn durch die obere Hälfte des Regenerators ~$k strömen, erfahren sie
2 einen Druckabfall von annähernd 0,06 kg/cm und gelangen zur
2 Atmosphäre unter dem Standarddruck von 1 kg/cm absolut.
Beim Durchgang durch den Regenerator 3^ -wird die Temperatur der
Abgase von annähernd 55O°C auf annähernd 333,8°C gesenkt. Der
Regeneratormotor 39 8 benötigt annähe.rnd 1/2 PS, während das Getriebe
I^ und das Hauptrotorlager 156 annähernd 6,2 PS unter den
angegebenen Bedingungen verbrauchen.
Bei einer alternativen Anordnung, die in Fig. 1*J gezeigt ist,
weist eine einwellige Gasturbinenmaschine 5 gemäß der Erfindung eine Hauptrotorwelle 502 auf, die konzentrisch zur zentralen
Achse 504 angeordnet ist. Eine Verdichtereinrichtung 5O6 ist konzentrisch
an der Hauptwelle 502 etwa in der axialen Mitte der Maschine angeordnet. Eine Turbineneinrichtung 508 wird frei aus-
kragend am vorderen axialen Ende der Hauptwelle 502 unterstützt.
Ein vorderes Hauptlager 510 ist zwischen dem Verdichter 506 und
der Turbineneinrichtung 508 angeordnet, während ein rückwärtiges
Hauptlager 512 axial hinter dem Verdichter 506 vorgesehen ist, um
die Hauptwelle 502 zu unterstützen, und zwar mit größerer Stabilität, als dies durch das alleinige Hauptlager I56 der Gasturbine
10 möglich ist. Eine kurze Welle Ik verbindet das rückwärtige
Ende der Hauptwelle 502 mit einem Planetenradreduziergetriebe 516.
Die Eintrittsluft gelangt durch einen Lufteinlaß 518 zu dem radialen
Verdichter 506. Wenn die Einlaßgase den Verdichter 506 radial
verlassen, gelangen sie durch einen ringförmigen, mit Kanälen versehenen Hochdruckdiffusor 520 zu einer sich in Umfangsrichtung
erstreckenden Sammelkammer 522. Diese steht mit einem Kanal 52*1
in Verbindung, der sich entlang dem unteren Bereich der Maschine 500 nahe dem äußeren Umfang erstreckt bis zu der vorderen Fläche
der unteren Hälfte eines Regenerators 526, der um eine Regeneratorachse
528 rotiert, die parallel und annähernd, jedoch nicht
genau, in Fluchtung mit der zentralen Achse 504 angeordnet ist.
Die Hochdruckgase gelangen dann axial rückwärts durch die untere Hälfte des Regenerators 526 zu einem Kanal 530, der die Gase
axial nach rückwärts entlang dem unteren Bereich der Maschine 500 leitet, und zwar zwischen dem Kanal 52*1 und einer Austrittskammer
532. Die Gase gelangen zu einer Brennereinrichtung, die nicht gezeigt ist und die an dem Spiralgehäuse 53^ befestigt ist. Die
Gase werden in der Brennereinrichtung erhitzt und über ein Spiral-
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gehäuse 53^ durch eine Leitblecheinrichtung 536 verteilt, um
radial nach innen auf den Turbinenrotor 508 zu treffen. Die Austrittsgase
oder Abgase treten aus dem Turbinenrotor 508 in Richtung axial nach vorn aus und gelangen durch einen radial ausgerichteten
Abgasdiffusor 538 zu der Auslaßkammer 532, die mit der
oberen Hälfte des Regenerators 526 auf dessen axialer Rückseite in Verbindung steht. Von der Austrittskammer 532 gelangen die
Abgase in axialer Strömung nach vorn durch die obere Hälfte des Regenerators 526 in die Atmosphäre.
Während, die Maschine 500 die gleichen vorteilhaften Merkmale sowie
das Strömungsmuster der Maschine 10 des vorhergehenden Beispiels beibehält,, weist die Maschine 500 etwas einfachere Stützeinrichtungcoauf.
Ein Einlaßgehäuse 51O an der Rückseite der Maschine
500 nimmt die Einlaßgase auf und verteilt diese in Umfangsrichtung
um den Einlaß des radialen Verdichters 506» Das Einlaßgehäuse
5IJO stützt außerdem das Planetenradreduziergetriebe 516
und das rückwärtige Hauptlager 512. Ein Hauptgehäuse 5^2 ist mit
dem vorderen Ende des Einlaßgehäuses 51IO verbunden und unterstützt
das vordere Hauptlager 510. Das Hauptgehäuse 5**2 weist eine allgemein
zylindrische äußere Wand 5^ und eine halbkreisförmige
Trennwand 5**6 auf, welche den Kanal 52A nahe der Außenwand 5^^
begrenzt.
Ein Regeneratorgehäuse 5Ί8 ist zwischen dem Hauptgehäuse 5^2 und
dem Regenerator 526 angeordnet. Das Gehäuse 5^8 weist eine zylin-
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drische Außenwand auf, die an die Außenwand 5^ anschließt, sowie
eine Trennwand 552, die an die Trennwand ^kS entlang dem unteren
Bereich der Maschine 500 anschließt, sowie eine Innenwand 551J,
die sich entlang eines horizontalen Querteils 556 unmittelbar
unterhalb einer Nabe 558 des Regenerators 526 erstreckt. Von dort dehnt sich die Wand radial nach unten in halbkreisförmiger Gestalt
in Richtung auf einen konischen Abschnitt 560 aus, der einstückig mit der äußeren zylindrischen Wand 550 oberhalb des Querteils
556 ausgebildet ist. Die Wand 55*1 trennt die Austrittskammer
532 von dem Kanal 530. Ein Radialdiffusor 538 ist an der
Innenseite des konischen Wandabschnittes 56O angeordnet.
Ein Regeneratordeckel 562 weist eine zylindrische Außenwand
auf, die mit dem vorderen Ende der zylindrischen Wand 550 zusammenwirkt, sowie einen halbkreisförmigen Deckelabschnitt 566,
der sich horizontal quer über die vordere Seite des Regenerators 526 unterhalb der Nabe 558 erstreckt sowie radial nach unten, um
am Umfang der zylindrischen Außenwand 561J anzugreifen und die
Hochdruckgase im Bereich der vorderen Seite der unteren Hälfte des Regenerators 526 einzuschließen. Ein Regeneratormotor 568
treibt die Nabe 558 des Regenerators 526 an.
Bei der^alternativen Ausführungsform, wie sie in Fig.15 gezeigt
ist, ist eine Einwellen-Gasturbinenmaschine 6OO mit einem Verdichter
602, einer Turbine 601I und einem torroidalen Regenerator
606 aufeinanderfolgend entlang einer zentralen Achse 608 angeord-
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net, um welche Achse die Teile rotieren. Der Verdichter 602 und
die Turbine 6O^ sind auf einer einzigen Welle 610 angeordnet, die
drehbar um die zentrale Achse 6O8 durch Lager 612, 611J und 6l6
unterstützt ist. Die zentrale Welle 610 ist mit einem entsprechenden Rduziergetriebe 620 gekuppelt, um eine Ausgangswelle 622
ebenso wie Zubehöreinrichtungen, wie einen Starter 62*1, eine
Kraftstoffsteuereinrichtung 626 und einen Wechselstromerzeuger, anzutreiben.
. Wie durch Pfeile angedeutet ist, gelangt die Luft radial nach
innen durch Lufteinlaßöffnungen 63O, welche die Maschine 600 umgeben,
in Richtung auf den Verdichter 602 mit radialem Austritt. Die Frischluft gelangt in den Verdichter 602 und strömt in allgemein
axialer Richtung nach vorn und wird durch den Verdichter radial nach außen zu einem Hochdruckdiffusor 632 geleitet, der
den Umfang des Verdichters 602 auf der Auslaßseite umgibt. Eine Sammelkammer 63^, die den äußeren Umfang des Hochdruckdiffusors
632 umgibt und von dem die Hochdruckgase ausgestoßen werden,
sammelt die Hochdruckgase vom Umfang der Maschine und leitet diese zu der unteren Hälfte der Maschine, und zwar in axialer
Richtung nach vorn zu dem torroidalen Regenerator 606.
Die Hochdruckgase gelangen von der Sammelkammer 631* in allgemein
axialer Richtung nach vorn durch die untere Hälfte des Regenerators
606, um Wärme aufzunehmen, die von den Maschinenabgasen abgegeben worden ist. Nach Passieren des Regenerators 606 sammelt
eine zweite Kammer 636 die erhitzten Hochdruckgase von der unteren
Hälfte des Regenerators 6O6 und verteilt die erhitzten Gase erneut über den Umfang der Turbine 60*1 und einen konischen Abgasdiffusor
638, der mitten durch den torroidalen Regenerator 6O6 und innerhalb der erhitzten Hochdruckgase verläuft. Die Sammelkammer
636 führt die erhitzten Hochdruckgase axial nach rückwärts zwischen dem inneren Umfang des torroidalen Regenerators 606 und
einer etwas kleineren äußeren Umfangsfläche des konischen Abgasdiffusors
638 zu einem Spiralgehäuse und der Brennereinrichtung 640.
Nachdem die Hochdruckgase weiter durch Kraftstoffzuführung in der
Spiralgehäuse- und Brennereinrichtung 640 erhitzt worden sind, gelangen sie radial nach innen zwischen Leitbleche 642, um sich
in der Turbine 604 auszudehnen und diese anzutreiben. Die Abgase verlassen die Turbine 601J in axialer Richtung nach vorn zu dem
konischen Abgasdiffusor 638 hin, der die Abgase axial nach vorn durch die Mitte des Regenerators 6O6 leitet. Danach werden die
Abgase zur oberen Hälfte.des Regenerators 6O6 geführt, den sie
axial nach rückwärts passieren. Beim Durchgang durch den Regenerator 606 wird den Gasen Hitze entzogen, um die Hochdruckgase
aufzuheizen und die Abgase abzukühlen. Die abgekühlten Abgase werden in einem Sammler 644 gesammelt und durch den Abgasauslaß
646 ins Freie an der Oberseite der Maschine 600 abgeleitet.
Die Maschine 6OO gibt somit eine alternative Anordnung einer Ein-
109853/0387
weIlen-Gasturbinenmaschine wieder, welche einen Rekuperator axial
in Fluchtung mit einer zentralen Achse und auf der dem Verdichter abgewandten Seite der Turbine aufweist. Die Maschine 600 unterscheidet
sich von den Maschinen nach Fig. 2 und 1*1 hauptsächlich
dadurch, daß die Maschine 600 einen torroidalen Regenerator anstelle eines Scheibenregenerators sowie einen konischen Diffusor
anstelle eines radialen Abgasdiffusors verwendet. Die Gasströmungsrichtungen
durch den Regenerator.sind umgekehrt, wobei die Hochdruckgase in axialer Richtung nach vorn durch die untere
Hälfte des Regenerators 606 und die Abgase von niedrigerem Druck axial nach hinten durch die obere Hälfte des Regenerators 606 in
Richtung auf die Turbine 601J und den Kompressor 602 strömen. Der
torroidale Regenerator 606 ist in üblicher Weise unterstützt und rotierend angetrieben vom äußeren Umfang her, im Gegensatz zu dem
nabenförmigen Antrieb des scheibenförmigen Regenerators.
Ansprüche
109853/0307
Claims (5)
- Ansprüche1-yfcinwellige Gasturbinen-Antriebsmaschine mit einem einstufigen und um eine zentrale Achse antreibbaren Radialverdichter, der mit einer radial angeströmten Turbinenstufe mit axialem Austrittder Abgase gekuppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärmetauscher (34) stromabwärts vom Verdichter (44, 46; mit diesem und der Turbinenstufe 184J strömungsmäßig derart verbunden ist, daß die vom Verdichter komprimierten Gase entgegen der allgemeinen Durchströmrichtung der Turbine einen Abschnitt und die Abgase der Turbinenstufe in Durchströmrichtung einen anderen Abschnitt des Wärmetauschers axial durchströmen.
- 2. Antriebsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Wärmetauscher als, vorzugsweise um eine zur der zentralen Achse parallele oder mit dieser fluchtende Achse rotierender, Scheibenregenerator ausgebildet ist.
- 3. Antriebsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen der Turbinenstufe (.84,) und dem Scheibenregenerator (34) ein Radialdiffusor (86) an den axialen Austritt der Turbinenstufe angeschlossen ist.
- 4. Antriebsmaschine nach Anspruch Ibis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Durchströmabschnitte des Regenerators (34) für die komprimierten Gase unterhalb und für dieI09853/03Ö7Abgase oberhalb der zentralen Achse (12) angeordnet sind.
- 5. Antriebsmaschine nach Anspruch 4, dadurch ge k e η η ζ e i c h ne t , daß ein die beiden Gasströme durch den Regenerator (34) trennender Quersteg (66, 72) unmittelbar unterhalb der Nabe (68) des Regenerators angeordnet ist./ η 3 a
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8230 | Patent withdrawn |