DE686814C

DE686814C - Gasturbinengetriebenes Geblaese

Info

Publication number: DE686814C
Application number: DE1937B0179665
Authority: DE
Inventors: Dr Alfred Buechi
Original assignee: ALFRED BUECHI DR
Current assignee: ALFRED BUECHI DR
Priority date: 1936-11-24
Filing date: 1937-08-20
Publication date: 1940-01-17
Also published as: NL45808C; DK57947C; FR829853A; GB511597A; CH196040A

Description

Die Erfindung betrifft die besondere Ausbildung eines gasturbinengetriebenen Gebläses, insbesondere für Brermkraftmaschinen, Gasgeneratoren und Kesselanlagen. Es sind bereits Ausführungsformen bekanntgewordien, bei denen die gemeinsame, den Turbinenläufer mit dem Gebläseläufer verbindende Welle !entweder an beiden Enden oder an einem Ende und zwischen beiden Läufern gelagert wird, ebenso Anordnungen mit doppelten, symmetrisch auf der gleichen Welle sitzenden Gebläse- und Turbinenrädern, bei denen die Welle an zwei Lagerstellen je zwischen einem Gebläse- und einem Turbinenrad von außen her gehalten wird. Es ist auch bekannt, die von außen her gelagerte gemeinsame Welle für den Turbinen- und Gebläseläufer hohl auszubilden, etwa zwecks Aufnahme eines Kühlmittels.

Demgegenüber betrifft die vorliegende Erfindung eine Ausführungsform, bei der Turbinen- und Gebläseläufer durch eine das Drehmoment übertragende Hohlwelle verbunden sind und wobei auf der Gebläseseite ein fester Lagerträger einseitig von außen her in diese Läuferhohlwelle hineinragt. Dabei kann dieser feste Lagerträger selber als Hohlkörper ausgebildet sein, innerhalb dessen ein von der Turbinenseite der Läuferhohlwelle her hineinragendes und mit letzterer fest verbundenes Wellenstück (die Stützwelle) durch mindestens' ein Lager drehbar gehalten ist. In diesem Fall kann im Ringraum zwischen Läuferhohlwelle und Lagerträger mindestens ein HUfslager so ausgebildet und angeordnet sein, daß es z. B. bei unrundem Lauf der Läuferhohlwelle, wie. ein solcher beim Durchgang durch eine kritische Drehzahl entstehen

kann, zum Tragen kommt. Die Stützwelle und der Turbinenradkörper können zwecks Aufnahme eines Kühlmittels hohl ausgebildet sein, derart, daß mindestens die Kühlmittelzufuhr am freien Stützwellenende erfolgt.

Der einseitig in die Läuferhohlwelle hineinragende Lagerträger kann aber auch derart zapfenartig ausgebildet sein, daß die in der Läuferhohlwelle befestigten Lagerteile um die ίο am Lagerträger eingebauten Lagergegenstücke sich mit der Läuferwelle drehen. Auch in diesem Fall kann der Turbinenradkörper zwecks Aufnahme eines Kühlmittels hohl sein, und die Kühlmittelzufuhr kann durch den hierzu ebenfalls hohl ausgebildeten Lagerträger hindurch erfolgen.

Die Läuferhohlwelle kann am heißen, turbinenseitigen Ende topfartig abgeschlossen sein.

Die Stützwelle bzw. die Läuferhohlwelle selbst kann weiter durch zwei oder mehr einander beeinflussende, ineinanderlaufende Lagerungen derart drehbar gehalten sein, daß die Wälz- bzw. Gleitgeschwindigkeiten ■ der einzelnen Lager herabgesetzt werden.

Die Erfindung ermöglicht, da sowohl außerhalb als auch zwischen Turbine und Gebläse eine Lagerung mit den dabei unvermeidlichen platzraub enden Stopfbüchsen und Wärmeschutzvorrichtungen vermieden wird, eine sehr kurze und leichte' Bauart der ganzen Anlage. Dadurch können insbesondere die Lager so nahe zusammengerückt werden, daß trotz der wunschgemäß möglichst hohen kritischen Drehzahlen die Welle dünn und leicht gehalten werden, kann, was kleine Lagerumfangsgeschwindigkeiten und entsprechend geringe Lagerreibung zur Folge hat. Durch die Erfindung wird vor allem auch ein Lager im Bereich der im Betrieb warm werdenden Turbinengehäuseteile vermieden.

Die Zeichnungen zeigen verschiedene beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes. Fig. ι ist ein Querschnitt durch ein solches gasturbinengetriebenes Gebläse; Fig. 2 zeigt die gegenseitige Anordnung einer Brennkraftmaschine mit Gasturbine «und Gebläse,- in Fig. 3, 4 und 5 sind weitere Kreiselgebläseformen im Schnitt dargestellt.

Gleiche Zahlen bedeuten gleiche Teile. In Fig. ι ist ι das Laufrad der Turbine, hier ein einstufiges Rad. Die Gase einer Brennkraftmaschine; einer Feuerung oder einer anderen Wärm eerzeugungsvorrichtung gelangen, wie die Pfeile andeuten, durch die Leitungen 2 in das Turbinengehäuse 3, werden durch den Düsenring 4 dem Turbinenrad 1 zugeführt und verlassen das Turbinengehäuse 3 durch das Abgasrohr 5. _ 6 ist das Gebläserad, welches mit dem Turbinenrad 1 durch die Hohlwelle 7 verbunden ist. Die Ladung wird in Pfeilrichtüng beim Flansch 8 angesaugt und durch das Gebläserad 6 in das Gehäuse 9 gedrückt, von wo sie durch das .Rohr 10 z.B. zu den Zylindern einer Brennkraftmaschine geleitet wird. Mit dem Gebläsegehäuse 9 ist der Lagerträger n fest verbunden, welcher in die Hohlwelle 7 hineinragt. In diesem als Hohlkörper ausgebildeten Lagerträger 11 ist mittels der beiden Kugellager 12 und 13 die Welle 14 drehbar gelagert, welche-fest mit dem Turbinenrad 1 und damit auch mit der Hohlwelle 7 und dem Gebläserad 6 verbunden ist. Im Ringraum zwischen der Läuferhohlwelle 7 und dem Lagertragkörper 11 ist das Hilfskugellager 15 augeordnet, das mit radialem Spiel eingebaut ist und welches z. B. nur bei unrundem Lauf des Läufers zum Tragen kommt. Der Türbinenradkörper ι hat einen Hohlraum 16, welcher von einer Pumpe 17 aus durch einen Kanal 18 in der Welle 14 mit einem Kühlmittel beschickt wird. Das durch einen entsprechenden Kanal 19 aus der Welle 14 wieder austretende erwärmte Kühlmittel wird von der Leitung 20 abgeführt und im Kühler 21 rückgekühlt. Die Pumpe 17 kann in der gezeichneten Weise von der Läuferwelle 14 aus durch das Schneckenrad 22 und den Riementrieb23 angetrieben wurden.

In Fig. 2 ist eine Brennkraftmaschine 24 in der Ansicht dargestellt, welche durch die Kurbelwelle 25 Arbeit nach außen abgibt. Die Abgase der Maschine werden durch die Leitungen 26 und 27 nach der Abgasturbine 3 geleitet. Mit dieser ist das Gebläse 9 verbunden, welches die Luft durch einen Filter 28 hindurch ansaugt und nach der Verdichtung durch das Rohr 10 den Zylindern 29 bis 34 zuführt. 17 ist die Kühlmittelpumpe, die in diesem Beispiel von der Kurbelwelle 25 der Brennkraftmaschine 24 aus angetrieben \vird. Die Kühlflüssigkeit gelangt von der Pumpe 17 durch den Kühler 21 und die Leitung 3 5, wie die Pfeile andeuten, einerseits zu den Verbrennungszylindern 29 bis 34 und von dort durch die Leitung 36 wieder zur Pumpe 17 zurück, anderseits durch das Rohr 37 und die nicht gezeichnete Turbinenwelle ins Innere tio des Turbinenrades. Von dort wird sie durch das Rohr 38 ebenfalls zur Pumpe zurückgeführt.

In Fig. 3 ist eine etwas andere Ausführungsform von Turbinenradi und Gebläserad 6 sowie des Lagerkörpers 11 im Schnitt gezeigt. Die Lagerung innerhalb des hohlen Lagerkörpers erfolgt hier durch zwei Nadellager 39 und 40, während das Hilfslager 15 im äußeren Ringraum als Gleitlager mit Spiel ausgebildet ist. ·■■ ■

In Fig. 4 und 5 werden zwei Ausführungs-

formen von gasturbinengetriebenen Gebläsen im Schnitt dargestellt, bei denen sämtliche Lager im Ringraum zwischen dem festgehaltenen Lagerträger 11 und der drehbaren Hohlwelle 7 angeordnet sind. In Fig. 4 ist das Abgasturbinengehäuse so ausgebildet, daß die Gase das Turbinenrad 1 in umgekehrter Richtung wie in Fig. 1 durchströmen. Das Gebläse 9 ist hier zweistufig. Der festgehaltene Lagerträger 11 hat die Form eines Zapfens, um den herum Kugellager angeordnet sind, im gezeichneten Beispiel sind zwei Kugellagerpaare 41 und 42 bzw. 43 und 44 mittels der mehrteiligen Zwischenhülse 45 hinterein-' andergeschaltet, um die Wälzgeschwindigkeiten bei den einzelnen Lagern herabzusetzen. Das Kühlmittel wird durch ein in Wellenmitte verlaufendes Rohr 18 in den Hohlraum 16 des Turbinenrades 1 eingeführt und tritt durch eine Bohrung 19 im Lagerkörper 11, welche das Rohr 18 umschließt, und durch das Rohr 20 wieder aus.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Lagerung. Am inneren Ende des Lagerträgers 11 sitzt eine Gleitbüchse 48, welche mit dem Turbinenrad 1 fest verbunden ist und sich mit ihm um die zugehörige feste Lagerfläche des Lagerträgers 11 dreht. Ferner trägt der Lagerkörper 11 an seinem äußeren Umfang eine zweiteilige, als Gleitlager wirkende Hülse 49, welche ihrerseits den Innenring des Kugellagers 50 trägt. Der Außenring des Lagers 50 dreht sich mit dem Läufer 7. Am offenen Ende der Hohlwelle 7 ist das Hilfslager 15 angebracht.

Claims

Patentansprüche:

i. Gasturbinengetriebenes Gebläse, insbesondere für Brennkraftmaschinen, Gasgeneratoren und Kesselanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß Turbinen- und Gebläseläufer durch eine Hohlwelle verbunden sind, in welche auf der Gebläseseite einseitig von außen her ein fester Lagerträger hineinragt, der selbst als Hohlkörper ausgebildet ist und innerhalb dessen eine von der Turbinenseite der Läuferhohlwelle her hineinragende und mit

letzterer fest verbundene Stützwelle durch mindestens ein Lager drehbar gehalten ist.
2. Gasturbinengetriebenes Gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Ringraum zwischen Läuferhohlwelle und

- festgehaltenem Lagerträger mindestens ein Hilfslager so ausgebildet und angeordnet ist, daß es z. B. bei unrundem Lauf der Läuferhohlwelle, wie ein solcher beim Durchgang durch eine kritische Drehzahl entstehen kann, zum Tragen kommt.
3. Gasturbinengetriebenes Gebläse nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Turbinenradkörper und die Stützwelle zwecks Aufnahme eines Kühlmittels hohl ausgebildet sind, derart, daß mindestens die Kühlmittelzufuhr am freien Stützwellenende erfolgt.
4. Gasturbinengetriebenes Gebläse, insbesondere für Brennkraftmaschinen, Gasgeneratonen und Kesselanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Läuferhohlwelle auf der Gebläseseite von außen her hineinragende feste Lagerträger so ausgebildet ist, daß die in der LäuferhohlweUe befestigten Lagerteile um die am Lagerträger eingebauten Lagergegenstücke sich mit der Läuferwelle drehen, wobei die Lagerung nur an kühlgehaltenen Teilen des Abgaskre.iselgebläses erfolgt.
5. Gasturbinengetriebenes Gebläse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Turbinenradkörper zwecks Aufnahme eines Kühlmittels hohl ausgebildet ist und daß mindestens die Kühlmittelzufuhr durch den Lagerträger hindurch erfolgt.
6. Gasturbinengetriebenes Gebläse nach

- Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die LäuferhohlweUe am heißen, turbinenseitigen Ende topfartig abgeschlossen' ist.
7. Gasturbinengetriebenes Gebläse nach g₀ Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei einander beeinflussende, ineinanderlaufende Lagerungen, derart ausgebildet sind, daß die Wälzbzw. Gleitgeschwindigkeiten der einzelnen gs Lager dadurch herabgesetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen