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Gasturbine
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Die Erfindung-betrifRt eine Gasturbine mit einem Maschinengehäuse,
einem Schmierölkühler und einem Kühlgebläse, das mit dem Maschinengehäuse und dem
Schmierölkühler durch eine Vorrichtung zur Führung von Kühlluft vom Kühlgebläse
zum Schmierölkühler und zum Maschinengehäuse verbunden ist.
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Bisher-ist es üblich, vcm Kühlgebläse Kühlluft fördern zu lassen und
diese dem ÖIkühler.zuzuTühren. Nach der Aufnahme der vom zu kühlenden Öl abgegebenen
Wärme, wird die Kühlluft dem Maschinengehäuse zu dessen Kühlung zugeführt. Am Austritt
der Kühlluftführung im Maschinengehäuse.wird die Kühlluft ins Freie abgegeben. Der
Kühlluftführung im Maschinengehäuse dienen speichenartig ausgebildete Trennwände,
die ve«schieden heiGe Räume des Gehäuses voneinander trennen. Diese Trennwände sind
aufgrund ihres Querschnittes speichenförmig anzusehen und
zur Führung
der Kühlluft hohl ausgebildet, Gasturbinen der eingangs genannten Art können auch
rotierende Wärmetauscher aufweisen, die für den Wärmetausch des Gasturbinenprczesses
durch Dichtungen getrennte Strömungsräume haben, die gleichfalls durch die speichenartig
ausgebildeten Trennwände gebildet sind, die wiederum die Dichtungen trage.
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Eine Gasturbine der eingangs genannten Art hat den Nachteil, daß die
im Ölkühler durch Wärmetausch gegenüber dem Schmlerstoff aufgeheizte Kühl luft eine
verminderte Kühlung im nachgeschalteten Gehäuse gegenüber einer Frischluftkühlung
ergibt. Da überdies der Durchsatzbedarf des Ölkühlers meist höher ist, als der,
der in den engen Kanälen des Gehäuses aufgenommen werden kann, muß zur Durchsatzanpassung
nach dem Ölkühler allenfalls Luft abgeblasen werden. Da das Kühlgebläse von der
Turbine selbst betrieben wird, bedingt dieses Abblasen der Luft einen Leistungsverlust
der Turbine.
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Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, die Kühlung bei einer Gasturbine
der eingangs genannten Art zu verbessern und gleichzeitig den Energieaufwand für
das Kühlgebläse zu verringern.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Schmierölkühler und das
Maschinengehäuse zur Aufnahme von Kühlluft aus der Führungsvorrichtung parallel
zueinander geschaltet sind.
Dadurch ergeben sich die fclgenden Vorteile.
Die ins Gehause eintretende Kühlluft ist kälter als bei einer Reihenschaltung von
Ölkühler und Gehäuse. Dadurch wird der Leitungsbedarf für die Gehäuse- und Ölkühlung
geringer. Die Luftabblasung zur Anpassung der Luftdurchsätze ent£allt. Zur erforderlichen
Durchsatzaufteilung wird der Widerstand des Ölkühlers an den des Gehäuse und Ölkühlsystems
angeglichen.
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Es reicht ein Kühlgebläse mit kleinerem Druckverhältnis aus.
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Außerdem wird die Kühlluftführung günstiger.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Führungsvorrichtung
als ein rohrförmiges Bauteil mit mindestens drei Rohrenden ausgebildet, wobei das
Kühlgebläse, der Schmierölkühler und das Maschinengehäuse mit den Rohrenden verbunden
sind.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht das rohrförmige
Bauteil aus mindestens drei durch zwei Flanschen miteinander verbundenen Teilstücken,
von denen jedes eines der drei Rohrenden aufweist, die mit dem Kühlgebläse, dem
Schmierölkühler und dem Maschinengehäuse verbunden sind. Durch die Aufteilung des
rohrförmigen Bauteiles in mehrere Teilstücke wird der Zusammenbau des rohrförmigen
Bauteiles vereinfacht.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erweitert sich das
zum Schmierölkühler führende Teilstück strömungsoptimal zu seinem an den Kühler
angeschlossenes Rohrende,
wobei die Erweiterung so gewählt ist,
da,'S das an den Kühler angeschlossene Rohrende und der Kühler im Querschnitt im
wesentlichen einander gleich sind. Hieraus ergibt sich der Vorteil, daß der Kühler
auf seiner ganzen wirksamen Fläche mit Kühlluft beaufschlagt wird. Au.erdem werden
Strömungsverluste durch die Ausbreitung der Kühlluft klein gehalten.
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Bei der zum Stand der Technik gehörigen Gasturbine wird wegen beengten
Bauraums ein Rohr mit einem sich stark erweitenden Querschnitt an den Schmierölkühler
herangeführt, wobeI sich Verluste durch die Ausbreitung der Kühlluft ergeben, und
Randzonen des Kühler von der IMiih11uCt unzureichend beaufschlagt werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erffidung ist in der beigefügten Zeichnung
dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen Fig. 1 eine Draufsicht der Ölkühlanlage von einer Kleingasturbine
für den Antrieb von Kraftfahrzeugen, Fig. 2 einen Teilschnitt A-A gemäß Fig. 1,
Fi. 5 ein Schaltbild zur Darstellung der erfindungsgemäßen Kühl luftführung.
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Eine Kleingasturbine für den Antrieb von Kraftfahrzeugen weist ein
Maschinengehäuse aufn in dem ein Rotor unterg-ebracht ist. m Gehäuse 1 sind speichenartig
ausgebildeWe Trennwände 1a angeordnet, die zur Führung von Kühlluft im Gehäuse 1
dienen und verschieden heiße Räume des Gehäuses voneinander trennen. Ein Kühigebläse
2 ist am Maschinengehäuse 1 montiert und mit der Welle des Rotors verbunden Das
Kühlgebläse 2 ist an ein erstes Teilstück 5 eines rohrförmigen Bauteiles 4 angeschlossen.
Das rohrförmige Bauteil 4 dient zur Führung von Kühlluft von dem Kühlgebläse 2 zu
den im Gehäuse 1 angeordneten, speichenartig ausgebildeten Trennwänden la und zu
einem Schmierölkühler 5, der mit einem Ölbehälter verbunden ist, der in Fig. 1 gestrichelt
dargestellt ist. ZurtAuSnahme von Kühlluft aus dem rohrförmigen Bauteil 4 sind der
Schmierölkühler 5 und das Maschinengehäuse 1 parallel geschaltet. Das Rohrteilstück
5 endet in einer Flanschverbindung 6, die aus zwei miteinander verbundenen Flanschen
besteht, von denen der eine Teil des Rohrteilstückes 5 und der andere Teil eines
Verteilers ist, der einen Teil des rohrförmigen Bauteils 4 darstellt. Der Verteiler
besteht aus zwei miteinander verschweißten Teilstücken 7a und 7b, von denen das
eine zum Schmierölkühler 5 und das andere zu zwei Anschlußflanschen 8 und 9 führt,
die zu den Kühlluftführungen im Maschinengehäuse 1 einen Anschluß darstellen. Das
Teilstück 7a ist pyramidenstumpfförmig ausgebildet, wobei sich
dessen
Rohrende mit dem kleinen Querschnitt an der Flanschverbindung 6 befinaet, und dessen
Rohrende mit dem großen Querschnitt an den Schmierölkühler 5 angeschlossen ist.
Die pyramidenstumpfförmige Erweiterung des Teilstückes 7a ist so gewählt, daB das
Rohrende, das am Schmierölkühler 5 liegt, und der Schmierolkühler 5 im Querschnitt
übereinstimmen. Das Teilstück 7b besteht aus einem im Querschnitt rechteckigen Teil
12 das in einem'm Querschnitt rechteckigen Teil 12 das in einen im Querschnitt kreisförmigen
Teil 13 mündet, an dem sich die Anschlußflanschen 8 und 9 befinden. Der rechteckige
Teil 12 des Teilstückes 7b endet in der Flanschverbindung 6 und ist so dimensioniert,
daß ein wesentlich geringerer Teil der Kühlluft als der zum ölkühler 5 geführte
Teil der Kühlluft zu dem Maschinengehäuse 1 gelangt.
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Wenn die Kleingasturbine in Betrieb ist, treibt die Welle des Rotors
das Kühlgebläse 2 an, das Kühl luft in das rohrförmige Bauteil 4 fördert. Ein Teil
der Kühlluft wird mittels des Teilstückes 7a zum ölkühler 5 geführt, während ein
wesentlich geringerer Teil der Kühlluft mittels des Teilstücks 7b zum Maschinengehäuse
1 gelangt. Der Kühler 5 wird auf seiner ganzen wirksamen Fläche mit Kühlluft beaufschlagt.
Die Kühlluft wird nach dem Passieren des O1-kühlers 5 und des Maschinengehäuses
1 ins Freie geführt.
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Das Verhältnis zwischen der Kühlluft für den Clkühler 5 und der Kühlluft
für das Maschinengehäuse 1 ergibt sich aus dem Teilschnitt A-A der in Fig. 2 dargestellt
ist.
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Durch die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich eine Energieersparnis
gegenüber der zum Stand der Technik gehörigen Gas turbine in der Größenordnung von
50%.
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