DE963203C - Propellerturbinentriebwerk - Google Patents

Description

• Propellerturbinentriebwerk Die Erfindung bezieht sich auf ein Propellerturbinentriebwerk, bei dem zueinander in entgegengesetzter Richtung laufende Turbinenräder je ebenfalls zueinander in entgegengesetzter Richtung laufende Verdichterräder mittels zweier ineinander angeordneten Wellen antreiben und die Schaufelkränze der mit der äußeren Hohlwelle verbundenen Verdichterräder trommelartig miteinander verbunden sind, und innerhalb einer solchen Trommel die Schaufelkränze der mit der inneren Welle rotierenden Verdichterräder angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist die Trommel im wesentlichen von außen zylindrischen Deckringkörpern mit Schaufelkranz gebildet, deren axiale Breite jeweils so bemessen ist, daß sie je zwei auf der inneren Welle befestigte Verdichterlaufräder überdecken.
• Der Zweck der Erfindung besteht darin, den Zusammenbau der zueinander gegenläufigen Verdichterlaufräder möglichst zu erleichtern und dabei eine vorteilhafte Verteilung der über die Trommel auf die Laufschaufeln wirkenden Kräfte zu erzielen. Es kann dabei der genannte Deckringkörper zur radialen Mittelebene des mit ihm verbundenen Schaufelkranzes annähernd symmetrisch ausgebildet sein, derart, daß die auf den Deckringkörper wirkenden resultierenden Zentrifugalkräfte in radialer Richtung in der genannten Mittelebene liegen. Die Befestigung der Trommel mit der äußeren Hohlwelle erfolgt vorteilhaft über die Radscheibe des in Strömungsrichtung letzten Verdichterschaufelkranzes.
• Den Verdichterrädern wird vorteilhaft ein festes Leitschaufelrad vorgeschaltet, in dessen Nabe zur Abstützung der äußeren und inneren Welle ein Wälzlager eingebaut ist und die innere Welle an= nähernd radial innerhalb des Wälzlagers in einer Fortsetzung der äußeren Welle in einem Gleitlager gelagert ist. Bei einer vorteilhaften Ausbildung des Getriebes für den Antrieb eines Propellers kann der letztere exzentrisch mit einer der Treibwellen verbunden sein. Dabei kann sowohl die innere Welle wie auch die äußere Welle über ein Getriebe exzentrisch mit je zwei gegenläufigen Propellern verbunden sein. Die exzentrische Lage der Propeller bietet die Möglichkeit, die Zugluft derselben zum Auftrieb der Tragflächen zu verwenden. Von den gegenläufigen Turbinenlaufrädern wird vorteilhaft das Turbinenlaufrad der Hochdruckstufe als zweistufiges Schaufelrad ausgebildet. Die Radschaufelkränze der Trommel können mit Zwischenbodenscheiben versehen sein, die bis zu den.Naben der sich gegenläufig drehenden Radscheiben reichen und dort zur Abdichtung der Schaufelstufen Albdichtstellen aufweisen. Die die Trommel bildenden Deckringkörper werden vorteilhaft durch zylindrische Gewinde miteinander verbunden.
• Fig. i stellt die Ausbildung des Erfindungsgegenstandes bei einem Düsentriebwerk mit Axialgebläse und Propellerantrieb dar, und Fig.2 zeigt eine solche mit Axialgebläse und vierstufiger Axialturbine, wobei zusätzlich noch zwei gegenläufige Propeller vom Düsentriebwerk angetrieben werden.
• Bei einer Ausbildung nach Fig. i ist i das innere Turbinenlaufrad mit seinen Axiallaufschaufelungen 2 und 21. Zwischen diesen ist eine Leitschaufelung 22 angeordnet. Das Turbinenrad i treibt eine Welle 8 an, welche in den Lagern 5 und 51 im Triebwerksgehäuse fest gelagert ist. Die Welle 8 trägt an ihrem vorderen Ende das Laufrad 9, worauf eine Laufschaufelung 14 und darum herum ein Ringkörper 16 angeordnet sind. Das hintere Turbinenrad 3 trägt zwei axiale Laufschaufelungen 30 und 31. Zwischen denselben ist eine feststehende Leitschaufelung 32 angeordnet. Das Turbinenrad treibt die innere hohle Welle 33 an. Diese Welle ist an ihrem hinteren Ende am Lager 6, auch in axialer Richtung gelagert. An ihrem vorderen Ende ruht die innere Welle 33 in der Nabe des Laufrades 96. Dieses Laufrad ist ähnlich ausgebildet wie das Laufrad 9. Es trägt eine Axialschaufelung 146 und einen Ringkörper 166. Zwischen dem Rad 9 und dem Rad 96 sind noch fünf Zwischenböden gi, 92, 93, 94, 95 angebracht, welche ebenfalls ähnlich wie diese ausgebildet sind. Sie tragen fünf axiale Laufschaufelungen 141, 142, 143, 144 und 146. Über diese Schaufelungen sind fünf Deckringe 161, 162, 163, 164 und 165 gezogen. Alle diese Ringkörper und Deckringe 16 bis 166 sind zu einer Trommel zusammengeschraubt und bilden den Abschluß der Laufschaufelungen 14 bis 146 gegen außen. Zwischen den Laufschaufelungen 14 bis 146 sind nun noch andere dazu gegenläufige Laufschaufelungen 15, 151, z52, i53, 154 und i55 angeordnet. Diese sitzen je auf Laufrädern 17, 171, 72, 173, 174 und 175, die innen eine Nabe haben, mit welcher diese Laufräder auf die innere Welle 33 aufgezogen sind. Die Zwischenböden 9i, 92, 93, 9-h 95 besitzen hingegen innen nur eine :Tabe, die bis nahe auf die Naben der Räder 17, 171, 172, 173. 174 reicht und dort mit Labyrinthdichtungen zur Abdichtung vom Druck von vor und nach dem jeweiligen Verdichterlaufrad dient. Die Maschine hat also zwei zueinander gegenläufige Radsätze, wobei der eine Radsatz 17 bis 175 -mit der inneren Welle 33 rotiert und einen Radsatz 9 bis 96, der mit der Welle 8 gekuppelt ist. Wir haben also in der Maschine zwölf Stellen, wo Gegenläufigkeit in der Drehrichtung der Laufschaufelungen besteht. Ein solches Gebläse ist also sehr geeignet, mit relativ wenigen Stufen einen großen Druck zu erzeugen. Vor dem strömungsmäßig ersten Laufrad 96 ist noch ein Leitrad 18 fest im Triebwerksgehäuse angeordnet, das eine Axialschaufelung 1g und einen Deckring 20 trägt. Im Leitrad 18 ist noch ein Kugellager 211 untergebracht, in welchem die Nabe des Verdichterrades 96 gelagert ist. In dieser Nabe ist, wie bereits beschrieben, auch noch die Lagerstelle 36 der innern Welle 33 untergebracht. Diese innere Welle 33 treibt bei dieser Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ferner über mindestens ein Geschwindigkeits-Reduktions-Getriebe 221, 23 einen Propeller 24 an.
• Auch in Fig. 2 ist i. das erste Turbinenrad mit seinen zwei axialen Laufradschaufelungen 2o und 21, zwischen welchen eine feste Leitradschaufelung 22 angeordnet ist. Das Laufrad i ist auf der Welle 8 aufgekeilt, welche Welle durch die Lager 5 und 51 getragen wird. 3 ist das zweite gegenläufige Turbinenlaufrad mit seinen axialen Laufradschaufelungen 30 und 31. 32 ist die feste Leitradschaufelung zwischen diesen Laufradschaufelungen. Das Laufrad 3 sitzt auf der inneren Welle 33, welche durch das Kammlager 6 geführt wird. Die äußere Welle 8 ist mit dem strömungsmäßig letzten Verdichterlaufrad 9 verbunden. Dieses Rad trägt eine axiale Laufradschaufelung 14 und einen darum befestigten Ringkörper 16. Dieser Ringkörper 16 umschließt ebenfalls das Laufrad 17, welches ebenfalls eine axiale Schaufelung 15 hat. Am inneren Ende trägt dieses Laufrad 17 eine Nabe, mit welcher dieses Rad auf der inneren Welle 33 aufgekeilt ist. Dem Laufrad 17 folgt wieder eine Laufradscheibe 9i, dann wieder eine Laufradscheibe 171, dann folgt eine Lauf radscheibe 92, darauf die Laufradscheibe 172 und als strömungsmäßig erste die Laufradscheibe 93. Das Laufrad 9i trägt eine axiale Laufschaufelung 14i, die Radscheibe 92 eine axiale Laufschaufelung 142 und die Radscheibe 93 eine axiale Laufschaufelung 143. Es sind also vier miteinander laufende, außen miteinander verbundene, als Laufräder ausgebildete Zwischenböden 9, 91, 92, 93 vorhanden und zwischen diesen sind drei Laufradscheiben 17, 171 und 172 mit gegenläufiger Drehrichtung angeordnet. Die Räder 17 und 171 umschließen die Naben der Räder gi, 92 mit Dichtungsstrecken, so daß zwischen den Laufrädern nur kleine Druckverluste entstehen. Alle äußeren Räder sind außen durch die Ringkörper bzw. Deckringe 16, 161, x62 und 163 begrenzt. Diese Deckringe 16 bis 163 sind untereinander verschraubt. Vor dem strömungsmäßig ersten Laufrad 93 ist ein Leitrad 18 mit seiner Leitschaufelung i9 fest im Triebwerkskörper angeordnet. Im Rad 18 ist ein Lager 211 angeordnet, welches die Nabe der Rades 93 als eine Lagerstelle hat. Die innere Welle 33 ist ebenfalls in der Nähe und innerhalb der Nabe des Rades 53 z. B. bei 36 gelagert. Die Nabe des Rades 93 trägt an ihrem vorderen Ende ein Zahnrad 222, welches mittels des größeren Zahnrades 23 den vorderen Propeller 24 durch die Welle 25 antreibt. Auf der vorderen Verlängerung der inneren Turbogebläsewelle ist ebenfalls ein Zahnrad 221 befestigt, welches ein Zahnrad 231 antreibt und von dort durch die hohle Welle 251 den hinteren Propeller 24.1. Die Welle 251 läuft gegenläufig auf der Welle 25. Zur Lagerung dieser beiden Wellen kann bei 26 und bei 27 ein Lagersupport angeordnet sein, der am Triebwerksgehäuse A befestigt ist.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Propellerturbinentriebwerk, bei dem zueinander in entgegengesetzter Richtung laufende Turbinenräder je ebenfalls zueinander in entgegengesetzter Richtung laufende Verdichterräder mittels zweier ineinander angeordneten Wellen antreiben und die Schaufelkränze der mit der äußeren Hohlwelle verbundenen Verdichterräder trommelartig miteinander verbunden sind und innerhalb einer solchen Trommel die Schaufelkränze der mit der inneren Welle rotierenden Verdichterräder angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel im wesentlichen von außen zylindrischen Deckringkörpern mit Schaufelkranz gebildet ist, deren axiale Breite jeweils so bemessen ist, daß sie je zwei auf der inneren Welle befestigte Verdichterlaufräder überdecken.
2. 2. Propellerturbinentriebwerk nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Deckringkörper zur radialen :Mittelebene des mit ihm verbundenen Schaufelkranzes annähernd symmetrisch ausgebildet ist, derart, daß die auf den Deckringkörper wirkenden, resultierenden Zentrifugalkräfte in radialer Richtung in der genannten Mittelebene liegen.
3. 3. Propellerturbinentriebwerk nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel mit der äußeren Hohlwelle über die Rad-Scheibe des in Strömungsrichtung letzten Verdichterschaufelkranzes verbunden ist.
4. 4. Propellerturbinentriebwerk nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß den Verdichterrädern ein festes Leitschaufelrad vorgeschaltet ist, das zugleich als Hauptlagerstelle mit einem Wälzlager für das von der Hohlwelle getriebene strömungsmäßig. erste Verdichterlaufrad ausgebildet ist und die innere Welle in der als Fortsetzung der äußeren Hohlwelle ausgebildeten Nabe mit Bohrung jenes Verdichterlaufrades in einem Gleitlager gelagert ist.
5. 5. Propellerturbinentriebwerk nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens das Turbinenlaufrad der Hochdruckstufe als mindestens zweistufiges Schaufelrad ausgebildet ist.
6. 6. Propellerturbinentriebwerk nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß über ein Getriebe ein Propeller exzentrisch mit einer der Treibwellen verbunden ist.
7. 7. Propellerturbinentriebwerk nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß über je ein Getriebe je ein Propeller sowohl mit der inneren Welle wie auch mit der äußeren Welle exzentrisch verbunden ist. B. Propellerturbinentriebwerk nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufelkränze der Trommel mit die aufeinanderfolgenden Verdichterstufen abdichtenden Zwischenbodenscheiben versehen sind, die bis zu den Naben der sich gegenläufig drehenden Radscheiben reichen: g. Propellerturbinentriebwerk nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Hohlwelle auf der von der Turbine entfernt liegenden Seite des trommelartig ausgebildeten Verdichterrades mindestens zur Lagerung dieses Rades eine Fortsetzung aufweist. io. Propellerturbinentriebwerk nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckringkörper jeweils radial außerhalb der an der inneren Welle befestigten Verdichterlaufräder mittels eines zylindrischen Gewindes unter sich und mit den vorderen bzw. hinteren Radscheiben verbunden sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 271479; britische Patentschriften Nr. 58:262o, 6oi 170, 650 710; französische Patentschriften Nr. i oo6 682, 995 131, 943 203, 923 996, 879 123; USA.-Patentschriften Nr. 2 6o8 82i, :2575682. 2563270, 2 561 ogo, 2-526409, 2471892, 2 404767# 2360130.