DE9417303U1

DE9417303U1 - Gasturbine, insbesondere für Modellflugzeuge

Info

Publication number: DE9417303U1
Application number: DE9417303U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-10-28
Filing date: 1994-10-28
Publication date: 1994-12-15
Anticipated expiration: 2004-10-29
Also published as: DE19535411C2; DE19535411A1

Description

Eine Gasturbine zum Antrieb von Flugmodellen ist aus dem DE-GM 92 03 776.3 bekannt. Die dort beschriebene Gasturbine verfügt über einen Läufer bestehend aus einem Radialverdichter mit Deckscheibe und einem einstufigen Axialturbinenrad. Sie hat eine ringförmige Brennkammer mit einer Verdampferwendel, aus welcher ein Benzin-Dieselgemisch dampfförmig austritt und in der Primärzone der Brennkammer mit Luft vermischt und verbrannt wird. Die Leitschaufeln der Turbinenstufe sind in das Gehäuse eingeschweisst und haben einen Spalt zwischen der Schaufelwurzel und einem innen liegenden Strömungskörper. Bei dieser Gasturbine verursachen unter anderem die Verdampferwendeln und die ins Gehäuse eingeschweissten Turbinenschaufeln bei einer Serienproduktion erhebliche Kosten.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, dem Anwender eine leistungsfähige, einfach zu bedienende und preis-

werte Gasturbine zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination der Ansprüche gelöst.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Darin zeigt:

Figur 1 einen Axialschnitt durch eine Gasturbine,
Figur 2 einen Axialschnitt durch das Verdampfersystem, und Figur 3 einen Schnitt durch den hinteren Leitschaufelträger mit Zentrierring und Wellentunnel.

Figur 1 zeigt den Läufer der Gasturbine bestehend aus Welle 1 , Verdichterrad 2 und Turbinenrad 3. Die Welle 1 läuft in einem Wellentunnel 4, welcher in einem Wellentunnelfuss 5 starr befestigt ist. Letzterer wird zusammen mit der Treibstoffzuführung 7- mit einem vorderen Leitschaufelträger 6 mit Leitschaufeln 45 verschraubt. Der Leitschaufelträger 6 ist mit dem Gehäuse 13 verschraubt. Eine ringförmige Brennkammer 44 wird gebildet durch eine Brennkammerfrontwand 8, einen Aussenmantel 14 und einen Innenmantel· 20. Ueber den Umfang verteilt sind in der Brennkammer 44 Treibstoffverdampfer 9 angeordnet, welche durch die Treibstoff-Zuführungen 7 versorgt werden. Aus den TreibstoffVerdampfern 9 gelangt der verdampfte Treibstoff in einen Treibstof feinblasring 10. Die Frontwand 8 ist an den Treibstoff-Zuführungen 7 oder über Distanzbolzen am Leitschaufelträger 6 befestigt. Auf dem äusseren Durchmesser der Frontwand 8 ist verschiebbar gelagert der Aussenmantel 14. Letzterer stützt sich über mindestens drei Anschlagwinkel 11 und Federn 12 an der Frontwand 8 ab. Die Federn 12 gleichen die diffe-

rentielle Längenänderungen zwischen dem Gehäuse 13 und dem Aussenmantel 14 aus. Im hintersten Teil des Aussenmantels 14 ist der Leitschaufelträger 15 der Turbinenstufe mit Leitschaufeln 16 eingesetzt. Ein äusserer Leitschaufelanschlag 17, gegen welchen der Aussenmantel 14 anliegt, weist gegenüber dem Gehäuse 13 einen etwas kleineren Durchmesser auf, ebenso die Leitschaufeln 16 gegenüber dem sie umschliessenden Brennkammermantel 14, sodass sich die Leitschaufeln 16 spannungsfrei ausdehnen können. Die Federn 12 drücken den Leitschaufelträger 15 über den Anschlag 17 gegen einen Anschlag 18 des Gehäuses 13, sodass die Leitschaufeln 16 axial positioniert sind. Der Leitschaufelträger 15 berührt den Wellentunnel 4 im Bereich des Lagers 19 nicht und überträgt dementsprechend dort auch keine Wärme. Der starr mit der Frontwand 8 verbundene Brennkammerinnenmantel 20 wird von einem Zentrierring 21 auf dem Wellentunnel 4 zentriert. Der Zentrierring 21 dient gleichzeitig der Führung und Zentrierung des Leitschaufelträgers 15.

Die abnehmbare Schubdüse 22 besteht aus einem Aussenmantel 23, Streben 24 und einem Strömungskörper 25 und ist mit einem Gehäuseflansch 26 verschraubt oder mit einer nach innen offenen Ringbride verbunden. Durch die so abnehmbare Schubdüse 22 ergibt sich die Möglichkeit, durch verschiedene Schubrohre und Schubdüsen die Gasturbine an die jeweils modellspezifischen Anforderungen anzupassen.

Auf dem Eintrittsstutzen 27 sitzt ein O-Ring 28, welcher den abnehmbaren Ansaugtrichter 29 mit Schutzsieb 30 durch Einschnappen sichert. Das Schutzsieb 30 sorgt dafür, dass bei

Start oder Landung eines Modellflugzeuges aufgewirbelter Schmutz nicht in die Gasturbine eindringen kann und verhindert so Beschädigungen an Verdichter oder Turbinenrad. Um beim Startvorgang einen nicht dargestellten Elektrostarter elastisch mit der Verdichternabe koppeln zu können, ist der Ansaugtrichter 29 abnehmbar.

Figur 2 zeigt einen Axialschnitt durch das Verdampfersystem. Die Treibstoffzuführung 7 dient der Fixierung des Wellentunnelfusses 5 durch Verschraubung mit dem vorderen Leitschaufelträger 6 und der Treibstoffzuführung zwischen der im Wellentunnelfuss 5 eingefrästen Ringnut 32 und dem Verdampferrohr 33. In Ringnuten 31 des Tunnelfusses 5 sind O-Ringe zur radialen Abdichtung der treibstofführenden Nut 32 eingesetzt. Das Verdampferrohr 33 wird im Betrieb durch die Flammen in der Brennkammer 44 aufgeheizt und verdampft so den durch die Treibstoff zuführung 7 gepumpten Kraftstoff. Im Verdampferrohr 33 liegt ein Hüllrohr 34, das einen elektrisch beheizbaren Keramikheizstab 35 enthält. Der Keramikheizstab 35 dient der elektrischen Verdampfung des Kraftstoffes beim Startvorgang. Die ringförmige Rückführung des Treibstoffs zwischen dem Verdampferrohr 33 und dem Hüllrohr 34 bewirkt gegenüber einem normalen Rohr eine wesentlich schnellere Aufheizung des Treibstoffs. Um die Leistung des Verdampfersystems bei möglichst kurzer Baulänge noch weiter steigern zu können, können in die Rohre 33 nicht dargestellte Federn eingebaut werden, welche eine Verwirbelung und damit eine bessere Aufwärmung des Treibstoffs bewirken.

Im Betrieb fördert das Verdichterrad die angesaugte Luft über die Leitschaufeln 45 in eine Gehäusekammer 46. Von dort gelangt sie durch eine Vielzahl von nicht dargestellten Oeffnungen in der Frontwand 8 und/oder im Innenmantel 20 in die Brennkammer 44. Der im Verdampferrohr 33 aufgeheizte und verdampfte Treibstoff gelangt in den Treibstoffeinblasring 10, welcher durch eine Vielzahl von Bohrungen 36 den Treibstoff axial in Richtung des Leitschaufelträgers 6 in die Brennkammer einbläst. Durch eine nicht dargestellte Zündeinrichtung, z.B. eine Glühkerze oder einen glühenden Draht, wird das Brennstoff-Luftgemisch gezündet. Die Heissgase werden über die Leitschaufeln 16 und das Turbinenrad 3 aus der Schubdüse 22 ausgestossen.

Figur 3 ' zeigt den Zentrierring 21 , welcher den Leitschaufelträger 15 mit den Leitschaufeln 16 führt. Der Zentrierring 21 weist zur möglichst geringen Wärmeübertragung auf den Wellentunnel 4 nur drei Berührungsstellen 39 mit demselben auf.

Der Aussenmantel 23 der Schubdüse 22 kann am hinteren Ende einen weiteren Flansch aufweisen, an welchem ein Schubrohr angeschraubt werden kann. Dies ist z.B. bei Flugmodellen vorteilhaft, bei welchen die Gasturbine im Rumpf eingebaut wird. Der Aussenmantel 23 der Schubdüse 22 kann auch mit dem Gehäuse 13 verschweisst sein.

Claims

Ansprüche

1 . Gasturbine, insbesondere für Modellflugzeuge, umfassend ein Gehäuse (13), einen Verdichter (2), ein mit dem Verdichter (2) verbundenes Turbinenrad (3), eine zwischen Verdichter (2) und Turbinenrad (3) angeordnete Brennkammer (44), sowie ein Verdampfersystem bestehend aus mindestens einer Treibstoff zuführung (7), mehreren über den Umfang verteilten Treibstoffverdampfern (9) und einem Treibstoffeinblasring (10).
2. Gasturbine nach Anspruch 1, wobei eine Verbindungswelle (1) zwischen dem Verdichter (2) und dem Turbinenrad (3) in einem Tunnel (4) angeordnet ist, der starr mit einem Leitschaufelträger (6) des Verdichters (2) verbunden ist, vorzugsweise mittels der Treibstoffzuführung(en) (7).
3. Gasturbine nach Anspruch 2, wobei eine Frontwand (8) der Brennkammer (44) starr mit der Treibstoffzuführung (7) und/oder dem Leitschaufelträger (6) verbunden ist, und wobei ein Aussenmantel (14) der Brennkammer (44) verschiebbar auf der Frontwand (8) gelagert und durch Federn (12) in Richtung zum Turbinenrad (3) vorbelastet ist.
4. Gasturbine nach Anspruch 3, wobei ein Leitschaufelträger (15) der Turbine (3) im hinteren Ende des Aussenmantels (14) eingesetzt ist und ein Anschlag (17) der Turbinenleitschaufeln (16) vom hinteren Stirnende des Aussenmantels (14) durch die Federn (12) gegen eine Anschlagschulter (18) des Gehäuses (13) gepresst ist.
5. Gasturbine nach einem der Ansprüche 2-4, wobei der Tunnel (4) in einem mit dem Leitschaufelträger (6) des Verdichters (2)■verbundenen Tunnelfuss (5) befestigt ist, der eine Ringnut (32) zur Zufuhr von Treibstoff zur Treibstoffzuführung (7) hat.
6. Gasturbine nach einem der Ansprüche 1-5, wobei die Treibstoffverdampfer (9) ein in einem Verdampferrohr (33) eingesetztes Hüllrohr (34) aufweisen, das ein elektrisches Heizelement (35) enthält, insbesondere einen Keramikheizstab.
7. Gasturbine nach einem der Ansprüche 1-6, wobei der Treibstoffeinblasring (10) Austrittsöffnungen (36) in Richtung zum Verdichter (2) hat.
8. Gasturbine nach einem der Ansprüche 1-7, wobei ein Schutzsieb (30) lösbar mit einem Eintrittsstutzen (27) des Verdichters (2) verbunden ist.
9. Gasturbine nach Anspruch 8, wobei das Schutzsieb (30) an einem über einen Schnappverschluss (28) auf den Ein-

tkt

trittsstutzen (27) aufgesteckten Ansaugtrichter (29) befestigt ist.
10. Gasturbine nach einem der Ansprüche 1-9, wobei eine Schubdüse (22) lösbar mit dem Gehäuse (13) verbunden oder mit ihm verschweisst ist.
11. Gasturbine nach Anspruch 10, wobei ein Schubrohr lösbar mit der Schubdüse (22) verbunden ist.
12. Gasturbine nach einem der Ansprüche 1-11, wobei eine Zündeinrichtung in Form einer Glühkerze oder eines Glühdrahtes in der Brennkammer (44) angeordnet ist.