DE4113247A1

DE4113247A1 - Gasturbinenanlage, insbesondere fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE4113247A1
Application number: DE19914113247
Authority: DE
Inventors: Karl-Nikolaus Dr Regar
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1991-04-23
Filing date: 1991-04-23
Publication date: 1992-10-29

Description

Die Erfindung geht gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 von der DE-A-36 39 684 aus.

Bekanntlich wird für Gasturbinenanlagen zum Antrieb von Fahrzeugen eine hohe Leistung bei kleinem Bauraum und günstigem Verbrauch durch Verwendung keramischer Werk stoffe, insbesondere bei der Turbine, angestrebt. Hierfür schlägt die o.g. Druckschrift u. a. vor, eine mit Keramikschaufeln ausgerüstete Turbine relativ langsam laufen zu lassen und durch geeignete Wahl des Über setzungsverhältnisses des Getriebes den Verdichter bei optimaler spezifischer Drehzahl und gutem Wirkungsgrad zu betreiben.

Diese unter Zwischenschaltung eines Getriebes gesonderte Anordnung von Turbine und Verdichter verbessert gemäß der DE-A-16 01 671 das Teillastverhalten und ergibt ferner gemäß der DE-A-24 51 741 ein günstigeres Beschleunigungs verhalten der Gasturbinenanlage bei instationären Fahr zuständen des damit angetriebenen Fahrzeuges.

Ein Nachteil der bekannten Gasturbinenanlagen ist jedoch in den kostenintensiven Komponenten von Verdichter und Turbine zu sehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Gasturbinenanlage mit gesonderter Anordnung von Turbine und Verdichter eine auch bei niedrigen Stückzahlen kostengünstige Ausgestaltung aufzuzeigen.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung dadurch, daß zumindest Verdichterläufer und Turbinenläufer jeweils aus entsprechenden Teilen von fremden, in Massenfertigung hergestellten Strömungsmaschinen gebildet sind.

Durch die Verwendung von Verdichter- und Turbinen-Läufern aus in Massenfertigung hergestellten Strömungsmaschinen reduzieren sich in vorteilhafter Weise die Bauteilkosten für die Gasturbinenanlage, insbesondere, wenn diese lediglich in geringen Stückzahlen gefertigt wird.

Weiter ergibt sich trotz der gesonderten Anordnung von Turbine und Verdichter eine besonders kompakte und kostengünstige Ausgestaltung der Gasturbinenanlage dadurch, daß Verdichterläufer und Turbinenläufer jeweils aus einem Radiallaufrad eines in Großserie gefertigten Abgasturboladers gebildet sind. Vorteilhaft ergänzt wird diese kompakte, kostengünstige Ausgestaltung durch einen einfachen Aufbau derart, daß die Turbine als Nutzturbine über ein untersetzendes Getriebe auf eine Abtriebswelle wirkt, die ferner zum Antrieb mehrerer Verdichter bzw. Verdichterläufer sowie von Hilfsaggregaten dient. Vorzugsweise steht die Turbine bzw. Nutzturbine über ein Stufengetriebe mit der Abtriebswelle in Verbindung, wobei das Stufenrad der Abtriebswelle zusätzlich zum Eingriff von Antriebsrädern der Verdichterläufer dient. Bei paralleler Anordnung der Antriebswellen der Verdichter läufer zur Abtriebswelle der Gasturbinenanlage können für eine jeweilige Leistung der Gasturbinenanlage erforder liche Verdichter bzw. Verdichterläufer planetenartig um die Abtriebswelle bei kleinstem Platzbedarf vorgesehen werden. Hierbei können Gruppen von Verdichtern für eine mehrstufige Verdichtung entsprechend luftführend mitein ander verbunden sein. Schließlich kann die Leistung der Turbine weiter dadurch gesteigert sein, daß in der Luft führung stromauf der Brennkammer ein vom Abstrom der Turbine beaufschlagter Wärmetauscher angeordnet ist.

Zu den niedrigen Kosten bei Herstellung und Instand haltung der Gasturbinenanlage kann ferner hinzukommen eine Verbesserung des mechanischen Wirkungsgrades beispielsweise durch Wälzlagerung der Verdichterläufer. Weiter kann diese präzise Lagerung auch einer Spaltredu zierung zwischen Verdichterläufern und Gehäuse dienen zur Steigerung des Verdichterwirkungsgrades.

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestell ten, bevorzugten Beispielen beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Gasturbinenanlage nach der Erfindung,

Fig. 2 die zusätzlich mit einem Wärmetauscher ausge rüstete Anlage nach Fig. 1.

Eine jeweils in den Fig. 1 und 2 gezeigte Gasturbinen anlage 1 für ein mit 2 angedeutetes Fahrzeug oder einem mit 3 bezeichneten anderen Verbraucher umfaßt eine Turbine 4 und von dieser gesondert angeordnete Verdich ter 5 und 6. Die Turbine 4 dient als Nutzturbine und steht als solche mit ihrer Antriebswelle 7 über ein Stufengetriebe 8, 9 mit einer auf das Fahrzeug 2 einwir kenden Abtriebswelle 10 in Verbindung. Mit dem Stufen rad 9 der Abtriebswelle 10 wirken zusätzlich ins Schnelle übersetzende Stufenräder 11 und 12 der Antriebswellen 13 und 14 der Verdichter 5 und 6 zusammen.

Zur Erzielung eines kostengünstigen Aufbaues der Gastur binenanlage 1 sind die nicht gezeigten Läufer der Verdichter 5 und 6 sowie der Läufer der Turbine 4 jeweils aus entsprechenden Teilen von fremden, in Massenfertigung hergestellten Strömungsmaschinen gebildet. Vorzugsweise sind die beiden Verdichterläufer und der Turbinenläufer jeweils aus einem Radiallaufrad eines in Großserie gefertigten Abgasturboladers gebildet, so daß die Verdichter 5 und 6 als Kreiselverdichter und die Turbine 4 als Radialturbine vorliegen.

Die Verdichter 5 und 6 sind mit ihren Antriebswellen 13 und 14 zur Abtriebswelle 10 parallel angeordnet, wobei die um die Abtriebswelle 10 planetenartig angeordneten Verdichter 5 und 6 zur mehrstufigen Verdichtung in Reihe miteinander luftführend verbunden sind. Die verdichtete Luft wird über eine Luftführung 15 einer Brennkammer 16 der Turbine 4 zugeführt. Eine von der Abtriebswelle 10 angetriebene Kraftstoffpumpe 17 fördert Kraftstoff in die Brennkammer 16.

Weiter dient eine von der Abtriebswelle 10 angetriebene Schmiermittelpumpe 18 der Versorgung der Gasturbinen anlage 1 mit Schmiermittel.

Die Gasturbinenanlage 1 in Fig. 2 unterscheidet sich von der in Fig. 1 lediglich durch einen in der Luftführung 15 stromauf der Brennkammer 16 angeordneten und vom Abstrom der Turbine 4 beaufschlagten Wärmetauscher 19, der zur Temperaturerhöhung der der Brennkammer 16 zugeführten Luft dient.

Claims

1. Gasturbinenanlage, insbesondere für Fahrzeuge,

- umfassend einen Verdichter (5, 6), eine Brenn kammer (16) und eine mit dem Verdichter über ein ins Schnelle übersetzendes Getriebe (8, 9, 11 bzw. 12) gekoppelte Turbine (4),
dadurch gekennzeichnet,
- daß zumindest Verdichterläufer und Turbinenläufer jeweils aus entsprechenden Teilen von fremden, in Massenfertigung hergestellten Strömungsmaschinen gebildet sind.

2. Gasturbinenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Verdichterläufer und Turbinenläufer jeweils aus einem Radiallaufrad eines in Großserie gefertigten Abgasturboladers gebildet sind.

3. Gasturbinenanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Turbine (4) als Nutzturbine über ein unter setzendes Getriebe (Stufengetriebe 8, 9) auf eine Abtriebswelle (10) wirkt, die
- ferner zum Antrieb mehrerer Verdichter (5, 6) sowie von Hilfsaggregaten (Kraftstoffpumpe 17, Schmier stoffpumpe 18) dient.

4. Gasturbinenanlage nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Turbine (4) bzw. Nutzturbine über ein Stufen getriebe (8, 9) mit der Abtriebswelle (10) in Verbin dung steht, wobei
- das Stufenrad (9) der Abtriebswelle (10) zusätzlich zum Eingriff von Antriebsrädern (11, 12) der Verdich ter (5, 6) dient.

5. Gasturbinenanlage nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Verdichter (5, 6) mit ihren Antriebs wellen (13, 14) parallel zur Abtriebswelle (10) ange ordnet und
- zur mehrstufigen Verdichtung in Reihe miteinander luftführend verbunden sind.

6. Gasturbinenanlage nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Luftführung (15) stromauf der Brennkammer (16) ein vom Abstrom der Turbine (4) beaufschlagter Wärmetauscher (19) ange ordnet ist.