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Strahltriebwerk Die Erfindung betrifft ein Strahltriebwerk, dessen
Nutzeffekt ausschließlich oder zumindest teilweise durch Strahldüsenhervorgerufen
wird.
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Gewöhnlich bestehen solche Triebwerke bisher aus einem Zentrifugal-
oder Axialkompressor, der von: einer Turbine .angetrieben. wird, in. der das gesamte
komprimierte Medium nach Erwärmung expandiert, so daß die zur Kompression erforderliche
Leistung erhalten, wird. Das verbleibende Wärmegefälle wird in einer Strahldüse
ausgenutzt, die hinter die Turbine geschaltet ist, um z. B. den erforderlicher Schub
zu erzeugen. Ein solches Strahltriebwerk genügt den Anforderungen bezüglich geringen
Motorgewichts pro Krafteinheit. Die beste Ausnutzung des Brennstoffes bei den für
das Turbinensystem zulässigen Gastemperaturen wird bei mäßigen Gasgeschwindigkeiten,
5oo bis 700 m/Sek., aus der Strahldüse erzielt. Diese Geschwindigkeiten fordern
ihrerseits nur verhältnismäßig geringe Kompressions- und Expansionsverhältnisse
im Kompressor, in der Turbine und der Strahldüse. Der Kompressor kann daher vorteilhaft
ein Zent.rifugalkompressor mit einfachem Schaufelrad und die Turbine eine Einstufenturbine
sein. Da der Durchsatz, d. h. die in der Zeiteinheit durchströmende Gasmenge, für
beide Maschinentypen sehr hoch im Verhältnis, zu seiner Größe gehalsten werden kann:,
wird das Verhältnis zwischen Gewicht und Schub des Strahltriebwerks gering. Der
Nachteil dieses Triebwerks liegt zunächst in dem hohen spezifischen
Brennstoffverbrauch,
der teilweise auf der verhältnismäßig geringen maximalen Gastemperatur beruht, die
für die Turbine mit Rücksicht auf das Schaufelmaterial zulässig ist. Ein weiterer
Nachteil ist., daß bei Belastungsänderungen; insbesondere bei schneller Beschleunigung
von geringer -Geschwindigkeit und geringer Gastemperatur >auf hohe Geschwindigkeit
und hohe Temperatur, der Axial- oder, Radialkompressor leicht in das sog. Pumpen
gerät, wenn die Brennstoffzufuhr zur Verbrennungskammer ansteigt, was erfahrungsgemäß
in vielen Fällen zu einem. Erlöschen der Flamme in der Verbrennungskammer führt.
Ein mit soilehem Strahltriebwerk ausgerüstetes Flugzeug wird seine Geschwindigkeit
.in einem solchen Ausmaß verlieren, daß,. bevor. die Zündung erneut durch Maßlahmen
des -Piloten eingeleitet wird, die erwähnten Nachteile, die Neigung zum Pumpen,
verhängnisvoll wenden können.
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Bei Anwendung eines Verdrängungskompressors statt eines Zentrifugal-
oder Axialkompressors wird die Gefahr des Pumpens vermieden, es steigt jedoch das
Verhältnis Gewicht-Schub infolge der Schwierigkeit, bekannte Typen: von, Verdrängungskompressoren
als Leichtgewichtskanstruktion auszuführen. Es wird auch kein Gewinn :an thermischem
Wirkungsgrad oder spezifischem: Brennstoffverbrauch erreicht, da in`beiden Fällen
die Gastemperaturen von. der Turbine äquivalent sind. Solche Maschinen sind früher
bereits vorgeschlagen worden und stellen somit nichts Neues- dar.
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Die Erfindung betrifft eine neue Kombination des Aggregates für ?die
Speisung der Strahldüse, bei der die erwähnten: Nachteile vermieden werden können.
Zu diesem Zweck wird als Antriebsmotor für den Kompressorteil, oder, falls der Motor
ein Mehrstufenmotor ist, zumindest in dessen Hochdruckstufe, ein Verdrängungsmotor.
angewandt, der b-es.onders, für Treibmittel: mit hoher Temperatur geeignet ist.
Für die Kompression wird bei diesem gleichzeitig ein Kompressoraggregat angewandt,
das aus der Kombination eines Zentrifugal- öder Axialkompressars, zweckmäßig eines
Zentrifugalkompressors, und eines Verdrängungskompressors besteht, wobei der Zentrifugal-
oder Axialkompreasor vor .den Verdrängungskompressor (in der Strömungsrichtung)
geschaltet ist. Ein solches Kompres,soraggregat ist.so leicht, daß es vorteilhaft
für Flugzeuge angewandt werden kann.- Die Anwendung eines Verdrängungskompressors
unmittelbar vor ,der Verbrennwngskämmer des :den .Kom.-pres,sor antreibenden Motors
schaltet gleichzeitig die Gefahr eins Erliöschens,der Flamme und somit die,Gefähr
einer Mötorstörung.aus.
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Der Verdrängungsmotor hat jedoch ebenso wie der Verdrängungskompressor
den Nachteil, daß er nicht für .große Gäismengen gebaut werden kann, ohne allzu
schwer zu werden. Daher kann, wenn hohe Einlaß:drücke und Temperaturen beim Treibmittel
angewandt werden sollen., .der Fall eintreten., daß die gesamte Menge .des, Treibmittels,
nicht auf die Druck- und Temperaturwerte expandieren kann,. die für die Strahldüsen
-am .besten. geeignet sind. Diese Schwierigkeit kann jedoch durch einfache Maßnahmen
im Rahmen der Erfindung behoben werden.
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Eine dieser Maßnahmen besteht darin, daß eine Turbine zwischen Verdrängungsmotor
und Strahldüse oder Strahldüsen geschaltet wird, wobei aus der Turbine der Drucküberschuß
und das Wärmegefälle in den Abgasen des Verdrängungsmotors entnommen werden, welche
die für. die Strahldüsen am meisten- geeigneten Werte überschreiten. Dadurch kann
der Turbineneffekt als zusätzliche Kraft für den Antrieb des Kompressors oder für
andere Zwecke, z. B. den Antrieb eines Propellers, benutzt werden.
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Eine andere Maßnahme für den gleichen Zweck besteht darin, nur einen
Teil der im Kompressoraggregat komprimierten Luft durch den Verdrängungskompressor
und den Rest direkt zu der hinter den Verdrängungskompressor geschalteten oder eventuell
zu einer besonderen Strahldüse zu leiten. Unter gewissen Umständen ist eine Kombination
beider Maßnahmen am geeignetsten.
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Insbesondere dann, wenn ein - Teil der Kompressorluft an dem Verdrängungsmotor
vorbeigeleitet und einer hinter diesen geschalteten Turbine oder direkt einer oder
mehreren Strahldüsen zugeführt wird, ist es vorteilhaft, die Luft in einem Kompressoraggregat
.der obenerwähnten Art zu komprimieren: Die Urng@ehungsleitung ist dann mit dem
Zentrifugal- oder Axialkompressor verbunden, der als Niederdruckstufe arbeitet,
und nur ein Teil der in diesem komprimierten Luft wird zum Verdrängungskompressor
geleitet, der als Hochdruckstufe arbeitet.
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Es kann auch ein besondIerer Kompressor für die Komprimierung der
durch die Umgehungsleitung strömenden Luft angewandt werden., . wobei ein Regelventil
in der Umgehungsleitung zur Regelung der Luftmenge angebracht sein kann.
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Die Zufuhr von Kühlluft vor die Turbine oder die Strahldüse 'hat nicht
nur den Zweck, die Temperatur der Abgase vom Verdrängungsmotor auf einen Wert zu
senken, den -das Türbinenmaterdal aushalten kann und der die besten Arbeitsbedingungen
für die Strahldüse liefert, sondern hat auch gleichzeitig den Zweck, die Brennstoffwirtschaftlichkeit
des Strahltriebwerks zu verbessern.
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Eine Erhöhung der Temperatur des Arbeitsmiediums in einem Strahltriebwerk
normaler Konstruktion führt nur zu einer Minderung der für einen bestimmten Schub
erforderlichen Luftmenge, ,während der Brennstoffverbrauch praktisch unverändert
bleibt unter der Voraussetzung, daß der Vergleich beim geeignetsten Druckverhältnis
mit Rücksicht auf die Gastemperatur vorgenommen wird. Auf diese Weise wird jedoch
nur eine Verringerung des Gewichts des Strahltriebwerks selbst erreicht, während
die für eine bestimmte Wegstrecke und ein bestimmtes Fluggewicht erforderlicht Brennstoffmenge
unverändert bleibt.
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Wenn :der Kompressor mit zwei Kompressionsstufen ausgeführt oder=
ein: besonderer Kompressor, wie oben, angegeben, angewandt wird, wobei auf
einen
für die Strahldüsen geeigneten Druck komprimierte Luft in die Abgase des den Kompressor
antreibenden Motors gemischt wird, erhält man ein Strahltriebwerk mit geringem Brennstoffverbrauch.
Diese Verringerung des Brennstoffverbrauchs wird jedoch unabhängig von der Einlaßtemperatur
des Arbeitsmediums erreicht, jedoch sind bei bisher angewandten Strahltriebwerkstypen
diese Maßnahmen zur Verbesserung der Brennstoffwirtschaftlichkeit, soweit bekannt,
in der Praxis. nicht benutzt worden. Es ist daher zweifelhaft, ob. das beschriebene
System bei einem von einer Gasturbine angetriebenen. Strahltriebwerk mit Vorteil
wegen der in anderen Beziehungen begrenzten Eigenschaften angewandt werden kann.
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Die Maximalgröße eines Strahltriebwerks eines bestimmten Typs wird
in erster Linie durch den Höchstdurchsatz des angewandten Kompressors begrenzt.
Bei durch eine Gasturbine angetriebenen Strahltriebwerken mit deren geringer Arbeitsmediumtemperatur,
maximal 80ö°, liegt diese Grenzgröße bei einem maximalen Schub, der dem entspricht,
welcher bei einem Flugzeugkolbenmotor mittlerer Größe erzielbar ist. Bei Anwendung
von Umgehungsleitungen für die Luft fällt der erzielbare Schub mit steigender Menge
in der Umgehungsleitung strömender, eingemischter Luft, so daß die günstige Brennstoffwirtschaftlichkeit
auf Kosten der anderen Eigenschaften des Strahltriebwerks, z. B. Gewicht-Schub und
maximaler Schub je Motoreinheit, erreicht wird, was somit im Vergleich mit entsprechenden
Werten für Kolbenmotoren ungünstig ist. Der einzige Weg zur Überwindung dieser Nachteile
ist erfindungsgemäß eine Steigerung der Treibmediu.mtemperatur des den Kompressor
treibenden Motors auf etwa 1200 bis 140o°. Dies wind ermöglicht durch Anwendung
eines Motors, der erheblich höhere Treibmediumtemperaturen zuläßt, als bisher in
Gasturbinen anwendbar waren.
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Untersuchungen haben gezeigt, daß ein Strahltriebwerk vom Turbinentyp
mit einer Arbeitsmediumtemperatur von 80o° für den gleichen Schub eine doppelt so
große Luftmenge benötigt wie ein Verdrängungsmotor mit einer Arbeit.smediumtemperatur
von 120o°, vorausgesetzt, daß das Verhältnis von eingemischter Luft wie der Brennstoffverbrauch
in beiden Fällen der gleiche ist. Ein Kompressor der letzterwähnter Art von bestimmter
Größe kann somit für einen doppelt so großen Schub konstruiert werden wie der der
ersterwähnten Art und somit mit einem Kolbenmotor konkurrieren oder ihn sogar übertreffen.
Im oben---,-nannten Beispiel betrug die zusätzliche Luftmenge 75 % der gesamten
durch die Niederdruckstufe des Kompressorteils komprimierten Luftmenge und der Brennstoffbedarf
nur die Hälfte des für einen von einer Gasturbine getriebenen Strahltriebwerks normaler
Größe ohne Luftumgehungsleitung.
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Im folgenden. wird die Erfindung an Hand einiger in den. Zeichnungen
dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Fig.1 ist ein Längsschnitt durch
ein Kompressoraggregat, das aus einem Zentrifugalkompressor mit einfachem Schaufellkranzrad
als Niederdruckstufe und, einem Verdrängungskompressor als Hochdruckstufe besteht,
wobei die beiden Kompressoren von derselben Welle aus angetrieben werden; Fig.2
ist ein Längsschritt durch ein Kompressoraggregat, das aus einem Niederdruckzentrifugalkompressor
mit mehreren Schaufelkranzrädern und einem Hochdruckverdrängungskompressor besteht
und gemäß dem Erfindungsprinzip angeordnet .ist; Fig. 3 zeigt schematisch ein Strahltriebwerk,
das einen Zentrifugal- und einen Verdrängungskompressor, der von einem Verdrängungsmotor
angetrieben wird, sowie eire Strahldüse für Strahlvortrieb sowie eine Anordnung
zum Mischen der Abgase vom Vendrängungsmoto-r mit kalter Luft enthält; Fig.4 zeigt
schematisch ein Strahltriebwerk, dessen Kompressorteil aus einem Zentrfugalkompressor
und einem Verdrängungskompressor besteht, welche von einem Verdrängungsmotor mit
hintergeschalteter Turbine angetrieben werden; die Abgase des Verdrängungsmotors
werden mit Kühlluft vom Zentrifugalkompressor vor dem. Eintritt in die Turbine gemischt;
Fig. 5 zeigt ein Strahltriebwerk gemäß Fig.4, das jedoch mit einem zweistufigen
Zentrifugalkompressor versehen ist, wobei Luft von der ersten Stufe des Kompressors
mit den Abgasen der, Turbine gemischt wird; Fig.6 zeigt ein Strahltriebwerk des
gleichen Typs wie in Fig. 5, jedoch mit der Änderung, daß die hinter der ersten
Stufe des Zentrifugalkompressors abströmende Luft nach einer besonderen Verbrennungskammer
undeiner Strahldüsegeleitetwird; Fig. 7 zeigt ein Strahltriebwerk ähnlich der Konstruktion
gemäß Fig. 4, jedoch mit der Änderung, daß die- hinter dem Zentrifu@galkompressor
ausströmende Luft in einer besonderen Ausströmdüse mit vorgeschalteter Verbrennungskammer
ausgenutzt wird; Fig.8 zeigt ein Strahltriebwerk, das sich von dem Motor gemäß Fi.g.6
dadurch unterscheidet, daß der Zentrifugalko-mpressorteil in zwei parallel arbeitende
Einheiten unterteilt ist; Fig.9 ist ein Längsschnitt durch einen Motor gemäß Fig.4;
Fig. 1o ist ein Schnitt nach Linie X-X in Fig. 1, 2 und 9.
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In Fig. 1 bezeichnet 1o den Verdrängungsmotor und 22 den Zentrifugalkompressor.
In diesem Fall besteht der Zentrifugalkompressor 22 .aus einem Laufschaufelrad 11,
das auf der Welle 13 verkeilt ist, die ihrerseits im Kompressorgehäuse bei 15 und
17 gelagert ist. Das Kompressorge'häuse enthält einen Lxitschaufelisatz:lg sowie
eine Sammlerspirale 21, von der die Luft über eine Leitung 58 zum Verdrängungskompressor
1o geleitet wird. Der Zentrifugalkompressor wird mittels der Welle 34 angetrieben.
Der
Verdrängungskompressor io ist zweckmäßig nach. den Prinzipien gebaut, daß -das.
Gehäuse 5o aus zwei einander schneidenden zylindrischen Bohrungen, zusammengesetzt
ist, vorn denen jede einen der beiden ineinander greifenden Kompressorrotoren 46
und 47 enthält, die mit schraubenförmigen Vorsprüngen und Nuten versehen sind, wobei
der eine dieser Rotoren, der sogenannte männliche Rotor 46, Vorsprünge und Nuten
enthält, die im wesentlichen außerhalb des. Teilkreises liegen, während der andere
Rotor, der soggenannte weibliche Rotor, Vorsprünge und Nuten besitzt, die im wesentlichen
innerhalb seines Teilkreises liegen. Der Teilkreiswinkell der beiden Rotoren beträgt
weniger als 36o1°. Die Kompression findet in den Arbeitskammern: statt, die zwischen
den Rotoren, dem Gehäuse 5o und den Stirnplatten 52 und 53 gebildet wenden, wobei
diese Kammern: bei Rotation der Rotoren von den Einlaßöffnung 55 nach der Ausliaßöffnung
72 arbeiten, so @daß eine kontinuierliche Herabsetzung ihres Volumens erfolgt, d.
"h. daß der Kompressor mit innerer Kompression während der Zeitperioden arbeitet,
in denen .die Arbeitskammern sowohl von der Einlaßwie von der Ausl'aßöffnung abgeschaltet
sind.
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Der Rotor 46 ist in Lagern 62 und 64 angeordnet, die in den Stirnpliatten
52 und 53 biegen. In entsprechender Weise ist oder weibliche Rotor 47 in seinen
beiden Lagern angeordnet. Da die Rotoren mit einem Zwischenraum nicht nur gegen,
das Gehäuse und die Stirnplatten, sondern auch gegeneinander arbeiten, ist ein Synchronnsierungszahnrad
6o zwischen denn Rotorwel!Deni angeordnetL Die für die Kompression erfonderl'ic'he@
Kraft wird, durch die Eingangswelle 2o geliefert, die bei der Ausführungsform gemäß
Fig. i und 2 mit dem Wellenende des Rotors 46 durch Keile verbunden dargestellt
ist.
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Die Luft wird in den! Zentrifu,galkompressor 22 durch den Einla3 z2
eingesaugt und von der Sammlerspinale 2i nach dem Einlaß 55 des Verdrängungskompressors
über die Leitung 58 geführt. Die komprimierte Luft strömt durch den Au.slaß 72 nach
der Leitung oder Kammer 70.
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Bei der Ausführungsform gemäß, Fig. 2 hat der Zentrifugalkompressor
22 im, wesentlichen die gleiche Konstruktion wie vorher, nur daß die Anzahl, der
Laufschaufelräder von eins, auf drei angewachsen ist und außerdem die Sammlerspirale
2i mit einem besonderen Auslaß 57 versehen ist, dem durch den Zentrifu.gallkompressor
komprimiertes Medium für besondere Zwecke entnommen werden kann.
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Ein; Kühlapparat 24 .ist! zwischen dem Zentrifugal'komp.ressor 22
und -dem Verdrängungskompressor io zur Kühlung der bereits dm Zentrifugalkompressor
komprimierten Luft angeordnet, wodurch der Kraftverbrauch für die Kompression im
Verdrängungskompressor 'herabgesetzt wird. Das Kühlmedium tritt bei 61 in denn Kühlapparat
und verläßt ihn: bei 63.
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Die beiden Kompressoren haben an diesem Fall getrennte Antriebsmotoren,
wobei der Zentri!fugalkompress-or 22 durch die Welle 34 und der Ver-,drängungskompressor
io durch die Welle 2o angetrieben wird. Der letztere Kompressor ist von gleicher
Konstruktion wie der gemäß Fig. i.
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In Fig.3 bezeichnet io einen Verdrängungskompressor und 12 eine diffusorförmige
Einl!aßleitung, während 14 einen! Verdrängungsmotor mit einer Verbrennungskammer
16 bezeichnet. Die Abgase des Motors verlassen die Anordnung durch die Strahldüse
18. Die Luft wird durch ,die Einlaßleitung i2 eingesaugt, im Kompressor io komprimiert
und über das Kühlsystem des Motors 14 nach der Verbrennungskammer 16 gelleitet,
in der sie durch Erwärmung mittels direkter Verbrennung von eingespritztem Brennstoff
in Arbeitsmedium umgewandelt wird. Das Arbeitsmedium wird darauf nach der Arbeitskammer
des Motors geleitet, durch Expansion: in dieser wird ein Teil ihres Inhalts! an
Energie in mechanische umgewandelt, die ihrerseits über die Antriebswelle 2o zum
Kompressor io übergeführt wird. Die restliche Expansion findet irr der Strahldüse
i8 statt, mit welcher der Auslaß vom Motor 14 direkt verbunden ist. Vor den Verdrängungskompressor
io ist mittels einer Welle 34 ein Zentrifugalkompressor 22 geschaltet, der komprimierte
Luft an die Abgase des Motors. 14 über eine Umgehungsleitung 28 liefert; diese zusätzliche
Luft nimmt somit an der endgültigen Expansion teil und trägt gemäß den in der Einleitung
angegebenen Prinzipien zur Senkung des; Brennstoffverbrauchs des Motors bei, während
sie gleichzeitig die Gastemperatur vor der Strahlendüne herabsetzt.
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Bei der Ausführung gemäß Fig. 4 wird die Kompression des, Arbeitsmediums
für den Verdrängungsmotor in zwei Stufen vorgenommen, in denen ein Zentrifugal-
oder Axialkompressor 22, zweckmäßig ein Zentnifugalkompressor, als Niederdruckstufe
benutzt wird, der erstens. die Luftmenge liefert, die für den Verdrängungsmotor
14 bestimmt ist, und zweitens den Abgasen ,des, Motors 14 eine Luftmenage direkt
zuführt, die so. bemesisen ist, @daß die Arbeitstemperatur der hintergeschalteten
Turbine 26 einen; Wert erhält, der dem. Schaufelmaterial angepaßt ist. Diese Vermischung
wird mit Hilfe der Leitung 28 ausgeführt. Die Anordnung arbeitet in folgender Waise:
Die gesamte Luftmenge strömt durch den Einlaßdiffusor 12 und wird im Kompressor
22 komprimiert, von dem ein Teil der komprimierten Luft nach Durchströmen eines
Zwischenkühlers 24 .im Verdrängungskompressor io weiterhin komprimiert, in der Verbrennungskammer
16 erwärmt und zur Expansion im Verdrängungsmotor 14 veranlaßt wird. Die
Gase des Motors gehen durch die Leitung 30 nach: der Turbine 26, vor der
sie jedoch mit Luft gemischt werden, die direkt vom Kompressor 22 über die Leitung
28 zurückgeführt wird. Nach Expansion in der Turbine 26 findet eine weitere Expansion
in der Strahldüse 18 statt. Die verschiedenen Maschinen -des Aggregats! sind mechanisch
miteinander durch die Wellen 20, 32 und 34 gekuppelt. Verschiedene Kombinationen
sind!
jedoch denkbar, wobei der Kompressor 22 z. B. durch die Turbine 26 allein und der
Kompressor io durch den Motor 14 allein angetrieben werden kann.
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Das Aggregat gemäß Fig. 5 unterscheidet sich von dem eben beschriebenen
dadurch, daß ein Z.entrifugal- oder Axialkompressor 38 als Zwischen, stufe zwischen
den Kompressor 22 und den Verdrängungskompressor io zur weiteren: Kompression der
durch die Verdrängungsmaschinen io und 14 strömenden Luftmenge eingeschaltet ist.
Außerdem wird die zuzumischende Luft hinter der Turbine zugeführt, wie aus der Verbindung,der
Leitung 28 mit der Strahldüse 18 hervorgeht. Vorbedingung für eine solche Anordnung
ist, daß -die Abgase des Motors 14 nach der Turbine 26 eine mäßige Temperatur besitzen.
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Fig.6 und 7 zeigen; abgeänderte Ausführungsformen des Aggregats gemäß
Fig. 5 und 4. Statt kalte komprimierte Luft durch die Leitung 28 entweder hinter
oder vor der Turbine 26 zuzumischen, wird; sie in diesen beiden Fällen nach einer
besonderen Verbrennungskammer 38 mit dahinterfolgenr der Strahldüse 4o geleitet.
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Das in Fi,g.8 gezeigte Aggregat unterscheidet sich von der Konstruktion:
gemäß Fig. 6 nur darin, daß der Kompressor 38, statt Luft aus der Leitung 28 zu
komprimieren, Luft direkt aus der Atmosphäre über einen besonderen Einlaß,dirffusor
42 einsaugt.
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Welcher Aggregattyp vorzuziehen ist, beruht u. a. auf der Größe der
verlangten Leistung, d. h. der Größe .des Aggregats, der zulässigen Arbeitstemperatur
der Expansionsmaschinen, Montageverhältnissen: usw.
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Der Längsschnitt durch den Motor in Fig. 9 zeigt eine praktische Lösung
der Anordnung, die in Fig.4 schematisch gezeigt äst, wobei gleiche Bezugszeichen
entsprechende Elemente bezeichnen.
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Bei dieser Ausführungsform. besteht der Kompressor 22 aus einem Zentrifugalkompressor
mit einfachem Laufrad, wobei das Laufrad 44 unmi-ttelbar auf der Verlängerung des
einen Rotorwellenendes des: Verdtängungskompressors io, das sich von der Schraube
46 her erstreckt, angebracht äst. Der Verdrängungskompressor io enthält eine Schraube
46 und einen in der Zeichnung durch die Schraube verdeckten Schieber, der im Gehäuse
5o mit den Stirngehäusen! 52 und 54 angebracht ist, von denen das! Stirngehäuse
52 das Gehäuse 56 des Zentrifugalkompressors mit Diffusoren trägt, das seinerseits
den Zwischenkühler 24 trägt, ,der jedoch auch von der Zufuhrleitung 58 vom Kühler
zum Verdrängungskompressor io getragen wird.
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Das komprimierte Medium wird im Zwischenkühler 24 durch den Fahrtwind
gekühlt, und dieser Kühler ist daher in einem Gehäuse 59 mit einem diffusorförmigen
Einlaß und einem düsenförmigen Auslaß versehen, um den Druckabfall im Apparat zu
verringern.
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Der. männliche Rotor 46 besitzt konvexe, schraubenförmig verlaufende
Vorsprünge, die im wesentlichen außerhalb des- Teilkreises, des Rotors liegen, während
der in die Schraube eingreifende weibliche Rotor konkave, schraubenförmige Nuten
besitzt, die Bim, wesentlichen innerhalb des Teilkreises des Rotors liegen. Weiterhin
ist es für diese Rotoren kennzeichnend, daß der Teilkreis weniger als 36o° beträgt;
se daß Kompressionskammern zwischen den Vorsprüngen der Rotoren, dem Gehäuse und
den Endgehäusen gebildet werden und bei Rotation der Rotoren das Volumen während
der Strömung von der Ein 'taß- nach der Auslaßöffnung abnimmt. Die Rotoren arbeiten
mit einem gewissen Zwischenraum, weshalb Synchronisierungszahnräder, von denen das
eine, zum männlichen Rotor gehörende mit 6o bezeichnet ist, erforderlich sind, um
die Rotoren dicht beieinander zu halten. Jeder Rotor ist in zwei Lagern angeordnet,
von denen: das eine gleichzeitig als. Stoßlager dient. Der männliche Rotor ist,
wie gezeigt, in den Kugellagern 62 und 64 gelagert, und es sind Dichtungen 66 und
68 zur Verminderung eines Leckens aus den Kompressionskammern nach außen vorgesehen.
Die vom Einlaß 58 zugeführte Luft strömt unter Kompression diagonal durch den Kompressor
über die Auslaßöffnung 72 im. Stirngehäuse 54 in die Kammer 70.
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Der Motor 14 ist in ähnlicher Weise wie der Kompressor io konstruiert,
wobei jedoch das Gehäuse und die Rotoren durch das Arbeitsmedium wirksam gekühlt
werden. Im Gehäuse 76, das von Kühlleitungen 74 durchzogen und mit Stirngehäusen
78 und 8o versehen ist, sind zwei Rotoren. vom gleichen Typ wie beim Kompressor
drehbar angeordnet. Der männliche Rotor 82, der mit schraubenförmigen Vorsprüngen
versehen ist, ist in Lagern 84 und' 86 gelagert und durch die Packungen 88 und 9o
abgedichtet. Die Synchronisierun@gszahnräder für die Rotoren sind mit 92 bezeichnet.
Die Antriebswelle 2o zwischen den männlichen Rotoren des Motors und des Kompressors
ist als: Torsionswelle rausgebildet und läßt bei 94 Kühlluft nach dem Kühlsystem
des männlichen Rotors 82 eintreten; dieses Kühlsystem besteht zweckmäßig aus, Leitungen,
die sich dicht unter der Rotoroberfläche erstrecken und mit den beiden hohlen Rotorwellen
in Verbindung stehen. Die Kühlluft wird darauf in der Kammer 96 gesammelt, in die
die Öffnungen 98 in der Rotorwelle ausmünden. Der weibliche Rotor wird in ähnlicher
Weise gekühlt.
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Ein Teil der Luft von der Kammer 70 wird über die Leitung 7i nach
den Kühlkanälen 74 des Motorgehäuses geleitet, von ,dem die Luft durch Leitungen
75 nach der Kammer 96 und weiterhin nach der Verbrennungskammer 16 strömt.
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Die Verbrennungskammer i6 hat die übliche Konstruktion mit doppelten
Wänden. Brennstoff wird durch. die Düsen ioo und io2 eingespritzt und verbrennt
in der durch die Öffnung 104 eintretenden Luft. Das erhitzte Arbeitsmedium wird
nach dem Motoreinlaß io6 über die Leitung io8 geführt. und strömt nach Expansion
im Motor durch den Auslaß iio nach der Mischkammer 30 ab, in die auch Kühlluft vom
Kompressor 22 durch die Leitung 28 zugeführt wird; diese Luft hat die
Aufgabe,
die Temperatur -der Abgase des( Motors herabzusetzen und gleichzeitig die. Menge
des durch die Turbine 26 und die Strahldüse 18 strömenden Arbeitsmediums zu erhöhen.
. Die Einlaßkammer zur Turbine 26 ist mit 112 bezeichnet, die Leitschaufeln sind
mit 114 und dasLaufschaufelradmit 116 bezeichnet. Die Turbine ist somit eine Einstufenturbine
mit herausragendem, auf der verlängerten Welle des männlichen Rotors 82 angebrachtem
Rad.
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Die Abgase der Turbine 26 strömen durch die Strahlldüse i8 ab, die
aus einem Gehäuse 118 mit einem konischen Teil i2o besteht, der vorzugsweise axial
zur Einstellung des Durchströmungsquerschnittes und somit des Expansionsgrades.
in der Düse verschiebbar ist.