SE519200C2 - Gasturbinanordning med ett arrangemang för drivning av en eller flera hjälpapparater - Google Patents

Description

l0 15 20 25 'iso nive- 519 200 2 REDoGöRELsE FÖR UPPFINNINGBN; Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en hj älpapparatdrivning till gasturbin- anordningar som möjliggör en i förhållande till känd teknik mindre komplicerad konstruktion av växellådan. Detta syfte uppnås medelst ett arrangemang, vars särdrag framgår av patent- krav 1. Efierföljande patentkrav beskriver fördelaktiga vidareutvecklingar och varianter av uppfmningen.

Uppñnningen utgör ett arrangemang för drivning av en eller flera hjålpapparater till en gasturbinanordning innefattande en växellåda av planetväxeltyp med stillastående planethjuls- hållare. Uppfinningen kännetecknas av att åtrninstone en av nämnda hjälpapparater är förbunden med en i växellådan ingående planethjulsaxel. Härigenom kan hjälpapparaten drivas från planethjulsaxeln i stället för via hjälpapparatväxellådan, vilket ger möjligheten att reducera antalet kugghjul i transmissionen för drivning av hjälpapparaten. Detta medför att växellådan som helhet kan förenklas och därmed tillverkas på ett mer kostnadseffektivt sätt.

Lärnpligen utnyttjas en hjälpapparat av sådan konstruktion som lämpar sig för drifl med ett relativt högt varvtal.

I en föredragen utföringsfonn av uppfinningen är den vid nämnda planethjulsaxel förbundna hjälpapparaten ansluten direkt till nänmda planethjulsaxel. Lämpligen utgör den roterande komponenten i nänmda hjälpapparat en form av förlängning av planethjulsaxeln. Härigenom kan hjälpapparaten drivas direkt från planethjulsaxeln vilket innebär att drivningen kan ordnas med komponenter som redan ingår i huvudväxellådan. Med andra ord krävs inga ytterligare kugghjul eller lagringar för att driva hjälpapparaten. Efiersom flera planethjulsaxlar finns tillgängliga och eftersom en planethjulsaxel kan driva mer än en hjälpapparat, kan flera hjälp- apparater drivas utan att några extra kugghjul eller lager krävs utöver vad som redan ingår i huvudväxellådan. Denna utföringsfonn ger därför stora möjligheter att förenkla växellådan och därmed kostnadseffektivisera dess tillverkning.

Företrädesvis är den vid nämnda planethjulsaxel förbundna hjälpapparaten inbyggd i växel- lådan. Vidare kan den vid nänmda planethjulsaxel förbundna hjälpapparaten vara en oljepump eller en roterande oljeavskiljare. Dessa hjålpapparater är speciellt lämpade för att drivas direkt från huvudväxellådans planethjulsaxlar. Oljepumpen är i regel relativt liten och en pumptyp som är lämplig för planethjulens relativt höga varvtal kan användas, exempelvis en pump av "gerotor"-typ. Även den roterande oljeavskiljaren (om sådan används) passar bra för planet- 10 15 20 25 iso >|,|| 519 200 3 hjulens varvtal och den kan enkelt anpassas i storlek för att få god funktion. Vidare är det förenat med fördelar att oljcpumpen och den roterande oljeavskiljaren är inbyggda i växel- lådan som t.ex. ett minskat behov av yttre rörledningar och en minskad risk för läckage. Övriga hjälpapparater som inte drivs från växellådan anbringas lämpligen utanför växellådan, t.ex. kan de göras elmotordrivna. genom kan de hjälpapparater som med fördel drivs från växellådan, antingen de är inbyggda eller inte, drivas av huvudväxellådans komponenter varvid behovet av ytterligare kugghjul och lager utöver huvudväxellådans kan elimineras.

Detta möjliggör en förhållandevis enkel konstruktion av växellådan och därmed en kostnads- effektiv tillverkning.

KORT BESKRIVNING AV FIGURER: Uppfinningen kommer nedan att beskrivas ytterligare under hänvisning till följande figurer där: Figur l schematiskt visar huvudkomponentema i ett exempel på en konventionell gasturbinanordning, Figur 2 visar en schematisk snittvy över en huvudväxellåda av planetväxeltyp där uppfinningen är applicerad enligt en föredragen utföringsform, och där Figur 3 visar en mer detaljerad vy av den föredragna utföringsforrnen av uppfinningen.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMPEL: Figur 1 visar schematiskt huvudkomponentema i ett exempel på en konventionell gasturbin- anordning. Bränsle och lufi leds, via en kompressor 31, in i en brännkammare 32 där förbränning sker. Avgaserna leds vidare till en turbin 33 vilken sätts i rotation av avgasernas expansion. Turbinen 33 driver en drivaxel 34 som dels driver kompressom 31, och dels går vidare in i en växellåda 1. En ur växellådan utgående axel 9 driver en generator 35. Som tidigare nämnts innehåller växellådan 1 enligt konventionell teknik en huvudväxellåda och en hj älpapparatväxellåda.

I figur 2 visas schematiskt en förenklad bild av en huvudväxellåda av planetväxeltyp med stillastående planethjulshållare där uppfinningen har applicerats i en förcdragen utförings- form. En till växellådan 1 ingående axel 2 (d.v.s. gasturbinmotoms drivaxel 34 i figur 1) är via kuggar 3 förbunden med ett större planethjul 4. Ett mindre planethjul 5 är via kuggar 6 förbundet med ett ringhjul 7 som via kuggar 8 driver en ur växellådan 1 utgående axel 9, 10 15 20 25 .HI 30 rinna 519 200 f! vilken utgående axel t.ex. är ansluten till en (ej visad) generator. Det större planethjulet 4 och det mindre planethjulet 5 sitter på en och samma planethjulsaxel 10, vilken planethjulsaxel 10 är upphängd i två lagringar lla, 11b. En hjälpapparat 12, t.ex. en oljepump, är ansluten direkt till planethjulsaxeln 10 via ett förbindningsorgan 13, t.ex. en bult. En roterande komponent 14 i hjälpapparaten 12 är indikerad med en streckad linje. Den roterande komponenten 14 i hjälp- apparaten 12 utgör således en form av förlängning av planethjulsaxeln 10 varför inga extra kugghjul eller lager krävs för att driva hjälpapparaten 12 utöver de lagringar lla, llb som ändå ingår i planethjulsaxelns 10 upphängning.

Att planethjulsaxeln 10 är försedd med två planethjul 4, 5 har med huvudväxelns utväxling att göra. Naturligtvis är uppfinningen applicerbar även om planethjulsaxeln 10 är försedd med endast ett planethjul.

I figur 2 avses fiämst att visa principen för hur hjälpapparaten 12 enligt den föredragna utföringsforrnen kan anslutas direkt till planethjulsaxeln 10, d.v.s. på så sätt att behovet av ytterligare kugghjul och lager utöver huvudväxelns bortfaller. I övrigt kan hjälpapparaten 12 och kringarrangemang som t.ex. kanaler och övriga anslutningar utformas på olika sätt.

Hjälpapparaten 12 är i figur 2 inbyggd i växellådan 1, d.v.s. att hjälpapparaten 12 är anordnad innanför växellådans 1 kåpa 15. Alternativt kan hjälpapparaten 12 anordnas utanför växel- lådans l kåpa 15 genom att t.ex. låta planethjulsaxeln 10, eller en förlängning av denna, gå ut genom ett hål i kåpan 15. En sådan lösning kan vara lämplig för en hjälpapparat som t.ex. kompressor eller hydraulpump.

Den typ av växellåda som avses i figur 2 innefattar normalt tre stycken planethjulsaxlar som fungerar på liknande sätt som den beskrivna planethjulsaxeln 10. Antalet planethjulsaxlar kan dock vara fler än tre. I figuren indikeras närvaron av en andra planethjulsaxel 20 med till- hörande större planethjul, mindre planethjul och lagringar. Var och en av de i huvudväxeln ingående planethjulsaxlama kan driva en eller flera hjälpapparater. Som ett altemativ till vad som visas i figur 2 kan hjälpapparatema vara förbundna i motsatt ända av planethjulsaxeln 10, såvida utrymmet innanför ringhjulet 7 inte är alltför begränsat. Ett ytterligare alternativ är att hjälpapparater fórbinds i båda ändar av planethjulsaxeln 10. Tänkbart är också att låta planet- hjulsaxeln 10, eller en förlängning av denna, sträcka sig helt igenom hjälpapparaten 12 varvid en ytterligare hj älpapparat kan anordnas vid samma planethjulsaxel. 10 15 20 25 . . ' '30 .. . »stan 519 200 å' I en konventionell växellåda drivs hjälpapparatväxellådan från någon av huvudväxelns komponenter, t.ex. via (ej visade) yttre kuggar på ringhjulet 7. Uppfinningen kan kombineras med någon form av hj älpapparatväxellåda för drift av hjälpapparater som ej drivs av någon av planethjulsaxlarna.

Figur 3 visar i en mer detaljerad vy ett exempel på hur en hjälpapparat kan anordnas i en föredragen utföringsforrn av uppfinningen. I det visade exemplet utgörs hjälpapparaten 12 av en oljepump av "gerotor"-typ. Oljepumpen kan försörja växellåda, gasturbinmotor och eventuellt även generatom med olja. Enligt tidigare är den ingående axeln 2 via kuggar 3 förbunden med det större planethjulet 4. Det mindre planethjulet 5 är försett med kuggar 6 avsedda att förbindas med ringhjulet 7 i figur 2 (ej visat i figur 3). Det större planethjulet 4 och det mindre planethjulet 5 sitter på samma planethjulsaxel 10, vilken planethjulsaxel 10 är upphängd i de två lagringarna lla, llb i figur 2 (varav endast lla visas i figur 3). Hjälp- apparaten 12, i detta fallet en oljepump, är ansluten direkt till planethjulsaxeln 10 via ett förbindningsorgan (13 i figur 2) som i detta fallet innefattar en bult 13a och en tapp 13b. Den roterande komponenten i oljepumpen utgör således en form av förlängning av planethjuls- axeln 10 varför inga extra kugghjul eller lager krävs för att driva oljepumpen utöver de lagringar lla, llb som ändå ingår i planethjulsaxelns 10 upphängning. I figuren visas även exempel på hur kringarrangemang såsom oljekanaler 16 och slitplåtar 17 kan anordnas.

Ett exempel på en annan hjälpapparat som med fördel kan anordnas på liknande sätt som oljepumpen i figur 3 är en roterande oljeavskiljare.

Uppfinningen är inte begränsad till de ovan beskrivna utföringsexemplen, utan en rad modifieringar är tänkbara inom ramen för de efterföljande patentkraven. Exempelvis kan hjälpapparaten förbindas operativt med planethjulsaxeln på armat sätt än med en bult, som t.ex. genom att använda splines eller en kuggkoppling, eller genom att planethjulsaxeln är förlängd och tjänar som axel även för hjälpapparaten. Eventuellt kan något enstaka kugghjul användas i denna förbindning för att t.ex. reducera varvtalet.

Claims (6)

519 200 ;";-'_'=,¿"=s::' -s - PATENTKRAV; 6

1. Gasturbinanordning innefattande en växellåda (1) av planetväxeltyp med stillastående planethjulshållare, samt ett arrangemang för drivning av en eller flera hjälpapparater (12), kännetecknad av att åtminstone en av nämnda hj älpapparater (12) är operativt förbunden med en i växellådan (1) ingående planethjulsaxel (1 O).

2. Gasturbinanordning enligt krav 1, kännetecknad av att den med nämnda planethjulsaxel (10) förbundna hjälpapparaten (12) är ansluten direkt till nämnda planethjulsaxel (1 O).

3. Gasturbinanordning enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att den med nämnda planethjulsaxel (10) förbundna hjälpapparaten (12) är inbyggd i växellådan (1).

4. Gasturbinanordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den med nämnda planethjulsaxel (10) förbundna hjälpapparaten (12) är en Oljepump eller en roterande oljeavskiljare.

5. Gasturbinanordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att samtliga från växellådan (1) drivna hjälpapparater (12) är direkt anslutna till någon eller några av de i växellådan (1) ingående planethjulsaxlarna (10).

6. Gasturbinanordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att gasturbinanordningen innefattar en generator och är stationärt anordnad för elkraftsproduktion.