CH270945A - Gasturbinenanlage. - Google Patents

Description

  Gasturbinenanlage.    Die Erfindung betrifft eine Gasturbinen  anlage, die zum Antrieb von Flugzeugpropel  lern und Schiffsschrauben hestimmt ist und  die sowohl zum Antrieb des Kompressors als  auch zum Antrieb des Propellers oder der  Schiffsschraube je eine eigene Turbine auf  weist.  



  Erfincungsgegenstand ist eine Gasturbi  nenanlage, die einen Kompressen r und eine  erste, mit dieseln drehverbundene Turbine auf  weist sowie einen Propeller und eine mit die  sem drehverbundene zweite Turbine, wobei  die erwähnten Turbinen unabhängig von     ein-          lnder    drehen können, wenn das Verhältnis  der Drehzahl der zweiten     Turbine    zur Dreh  zahl der ersten Turbine unter     einen        vor-          bestimnten    Wert sinkt, und bei der eine Frei  laufkupplung so vorgesehen ist, dass die Tur  binen niteinander gekuppelt werden, wenn  das Drehzahlverhältnis den vorbestimmten  Wert zu überschreiten droht.  



  Wird die Welle, mit welcher die zweite  Turbine den Propeller antreibt, in einer Hohl  welle, über welche der Kompressor von der  ersten Turbine angetrieben wird, angeordnet,  so können die Anschlussteile der Freilaufkupp  lung innerhalb der Hohlwelle an ihren zugehö  rigen Wellen befestigt sein, und zwar gewöhn  lich an einer Stelle zwischen dem     Kompressor     und der     ersten    Turbine. Auf diese Art     wird     das vorbestimmte Verhältnis, bei dem die bei  den Wellen drehverbunden werden, 1:1.    Werden die Kupplungshälften dagegen  über ein Getriebe von den entsprechenden  Wellen angetrieben, so können die beiden Wel  len je nach dem Übersetzungsverhältnis des  Getriebes auch bei einem andern Verhältnis  wert gekuppelt werden.  



  Die Anordnung kann auch derart sein,  dass die beiden Turbinen eine erste bzw. zweite  Welle antreiben, die ineinander angeordnet  sind, wobei die Freilauf-Kupplungsteile ausser  halb der Wellenachsen vorgesehen und mit  Hilfe von Stirnrädern oder einem     gleiehwerti-          gen    Getriebe antreibbar sind, und die derart  angeordnet und ausgebildet sein können, dass  ein vorbestimmtes Drehzahlverhältnis der bei  den gekuppelten Wellen erreicht wird.  



  Sind die beiden Turbinen gegenläufig, so  kann auf einer der Getriebeseiten ein     Zwi-          schenrac    eingeschaltet werden, damit die  Freilauf-Kupplungsteile im Bleiehen Drehsinn  rotieren, trotz der Gegenläufigkeit der beiden  Wellen.  



  Bei erfindungsgemässer Ausbildung einer  Gasturbinenanlage wird ein Durchbrennen der  den Propeller treibenden Turbine verhindert,  was sonst leicht geschehen kann bei grosser  Beschleunigung einer Turbine dieser Art, z. B.  bei Bruch eines Verstellnechanismus, oder bei  aus dem     Wasser    gehobenem Propeller in       Sehiffsantriebsanlagen.    Durch die Anordnung  einer     erfin.diin-s"emässen        Freilaufkupplung     kann jede übermässige     Di-elizalilsteig-erunb    der       propellertreibenden    Turbine     verinieden    wer-      den, indem ihre Leistung auf die     Kompressor-          einleit    übertragen wird,

   das heisst auf den       Kompressor    und die dazugehörige Turbine,  die einen grossen Leistungsbetrag bei nur ge  ringer Drehzahlerhöhung aufzunehmen     ver-          rag.     



  Zusätzlich zur erwähnten Freilauf-Kupp  lungseinrichtung können     Brennstoff-Begren-          zungsorgane    zur     Herabsetzung    der Brennstoff  zufuhr zu den Brennkammern vorgesehen sein,  wie sie normalerweise bei Gasturhinenanlagen  angeordnet werden, um ein Überschreiten  einer vorbestimmten Unlaufgeschwindigkeit  der Kompressoreinheit zu verhindern. Auf  diese Weise wird die maximale Drehzahl der  Kompressoreinheit begrenzt, so dass ein  Durchbrennen beider Rotoreinheiten, das  heisst der Kompressoreinheit und der Propel  lereinheit, vermieden werden kann.  



  Einige     Ausführungsbeispiele    des     Erfin-          dungsgegenstandes    sind in der beiliegenden  Zeichnung dargestellt. Es zeigen:  Fig. 1 eine schematische Ansicht einer  Gasturbinenanlage, die eine Luftschraube  treibt, in teilweisem Schnitt.  



  Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2  in Fig. 1,  Fig. 3 einen Teilschnitt einer abgeänderten       Ausführung    und  Fig. 4 eine Teilansicht eines weiteren Bei  spiels.  



  Fig. 1. und 2 zeigen eine Gasturbinen  anlage, die einen Radialkompressor 10 auf  weist, der über eine Welle 11 fnit einem Tur  binenrotor 12 einer zweistufigen Turbine 13  verbunden ist, sowie eine Reihe von     Brenn-          kammern    14, von denen zwei dargestellt sind  und die zwischen Kompressor 10 und Turbine  13 un die Welle 11 angeordnet sind. Vom  Kompressor 10 gelangt verdichtete Luft zu  den Brennkammern 14, aus welchen die     Brenn-          gase    der Turbine 13 zu deren Antrieb zuge  führt werden. Ein Propeller 15 wird über eine  Welle 17, die innerhalb der Welle 11 angeord  net ist, und über ein Reduktionsgetriebe 18 von  einem zweiten Turbinenrotor 16 angetrieben.  



  Die Kompressoreinheit, die den Kompres  sor 10, die Welle 17 und den Turbinenrotor 12    aufweist, ist im festen Gehäuse der Gasturbi  nenanlage mit Hilfe von mehreren Lagern 19  gelagert. Der Turbinenrotor 16 und die dazu  gehörige Welle 17 laufen auf Lagern, von  denen ein Lager 20 am turbinenseitigen Ende  der Wellen zwischen Welle 17 und der Nelle  11 angeordnet und ein weiteres Lager 21 im  Gehäuse 22 des Propeller-Reduktionsgetriebes  18 am entgegengesetzten Ende der Welle 17  angebracht ist.  



  Die Welle 11 weist an einer Stelle, ge  wöhnlich zwischen dem Kompressor 10 und  der Turbinenscheibe 12, einen zylindrischen  Bund 23 auf, der ein     angetriebenes    Glied  einer Freilaufkupplung bildet, wobei das An  triebsglied 24 auf der Welle 17 angeordnet ist.  Gewöhnlich wird     das        Antriebsglied    24 als  Flansch ausgebildet, der gemäss Fig. 2 eine  Reihe von Steigzähnen aufweist. Eine Reihe  von Mitnehmerorganen in Form von Kugeln  oder Rollen sind zwischen den Gliedern 23 und  24 angeordnet, wobei für jeden Zahn des  Antriebsgliedes 24 eine Kugel oder Rolle vor  gesehen ist.  



  Versucht  < las antreibende Glied 24 sich ra  scher zu drehen als das angetriebene Glied     ?3,     so bewegen sieh die Kugeln oder Rollen gegen  ein Ende     eines    entsprechenden Zahnes, wo  durch das     eintreibende    Glied 24 mit dein ange  triebenen Glied 23 gekuppelt wird.  



  Aus     dieser    Anordnung ist ersichtlich, dass  die Welle 17 und damit die Turbine 16 sich  nicht rascher drehen kann als die Welle 11  sowie die     dazugehörige    Turbine 12 und der  Kompressor 10. Auf diese Weise kann ein  Durchbrennen     dei    Propellerwelle 17 verhin  dert werden.  



       Fig.    3 zeigt eine abgeänderte Ausführungs  form der rotierenden Teile, wobei die     Turbi-          nenseheiben    12     und    16     gegenläufig    angeordnet  sind, so dass sich die Wellen 11 und 17 in       entgegengesetztem    Sinne drehen.

   Es versteht  sich, dass bei gegenläufigen Wellen die     Frei-          laufkupplung    , nicht innerhalb der Wellen  enden angeordnet werden kann, daher ist bei  dieser     Bauart    die Welle 11 über ihr vorderes  Lager 19a     verlängert    und ist an ihrem Ende       finit    einem Zahnkranz 25     versehen,    der mit      einem auf der Aussenfläcle des angetriebenen  Gliedes 23a der Freilaufkupplung     angeorcne-          ten    Zahnkranz im Eingriff steht, der ausser  halb der Welle gelagert ist.

   Das antreibende  Glied 2-4a der Freilaufkupplung weist eine  axiale Verlängerung 24b auf, die mit einem  Zahnkranz versehen ist, der mit einem im Ge  häuse 22 des Propellerreduktionsgetriebes 18  gelagerten Zwischenrad 26 im Eingriff steht,  welches durch einen an dem Ende der Welle  17, das über die Welle 11 hinausragt, angeord  neten Zahnkranz 27 angetrieben wird.

   Auf       diese    Weise können sieh die antreibenden und  angetriebenen Glieder der Freilaufkupplung  im gleichen Sinne drehen, obwohl die beiden  Wellen 11 und 17 gegenläufig sind, wodurch  die Turbine 16 am Durchbrennen verhindert  ist, indem diese, sobald ihre Drehzahl in     bezug     auf die Drehzahl der Kompressoreinheit ein  gewisses Verhältnis zu     übersteigen    droht,     die     Konpressoreinleit antreibt. Das Verhältnis  der Drehzahlen der Turbine 16 und der Kom  pressoreinheit, bei welchem die Freilaufkupp  lung wirksam wird, kann duzeh entsprechende  Bemessung der Elemente 25, 23c, 24b, 26 und  2 7 festgelegt werden.  



  Eine ähnliche Anordnung wie die gemäss  Fig. 3 beschriebene, unter Weglassung des  Zwischenrades 2'6, kann angewendet werden,  wenn die     beiden        Turbinen    im     gleichen    Dreh  sinn rotieren. Auf diese Weise kann die Kupp  lung der beiden     Wellen    für jedes vor  bestimmte Drehzahlverhältnis, entsprechend  dem Übersetzungsverhältnis des Getriebes zwi  schen den Wellen und den Kupplungsgliedern  ausgeführt werden.  



  Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei  den nicht nur Mittel zur Begrenzung des  Drehzahlverhältnisses von Turbine 16 und  Kompressoreinheit vorgesehen sind, sondern  das auch Mittel zur Begrenzung der     Konipres-          soidrehzalil    aufweist. Die Welle 11 treibt einen  Zentrifugalregler 28, welcher derart ausgebil  det ist, dass er entgegen der Wirkung einer  Feder 30 ein Ventil 29 betätigen kann. Das  Ventil 29 dient zur Begrenzung des     Brenn-          stoffstrones    vom Brennstoff-Zufuhrsysten 32  zu den Einspritzdüsen 31 in den Brennkan-    mein der Gasturbinenanlage und ist derart  ausgebildet, dass es eine Herabsetzung der  Brennstoffzufuhr bewirkt, wenn die Drehzahl  der Kompressoreinheit einen vorbestimmten  Wert übersteigt.

   Eine derartige Einrichtung  kann in beiden     vorangehend    beschriebenen  Bauarten von Gasturbinenanlagen     angewen-          cet    werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Gasturbinenanlage, dadurch gekennzeich net, dass sie einen Kompressor und eine erste, mit diesem drehverbundene Turbine aufweist, sowie einen Propeller und eine mit diesem drehverbundene zweite Turbine, wobei die er wähnten Turbinen unabhängig voneinander drehen können, wenn das Verhältnis der Drehzahl der zweiten Turbine zur Dreh zahl der ersten Turbine unter einen vor bestimmten Wert sinkt, und dass eine Frei laufkupplung so vorgesehen ist, dass die Tur binen miteinander gekuppelt werden, wenn das Drehzahlverhältnis den vorbestimmten Wert zu überschreiten droht. UNTERANSPRÜCHE: 1.

   Gasturbinenanlage nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, cass die erste Turbine über eine Hohlwelle mit dem Kom pressor verbunden ist und die zweite Turbine über eine in der Hohlwelle angeordnete zweite Welle den Propeller antreibt, wobei die Frei- la.ufkupplung innerhalb der Hohlwelle an- ; eorclrret ist und die beiden Wellen kuppelt, sobald die Drehzahl der zweiten Welle die Drehzahl der Hohlwelle zu überschreiten sucht.

   2. Gasturbinenanlage nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Turbine über eine Hohlwelle mit denn Kom- pressor verbunden ist:

   und dass die zweite Tur- rine über eine in der Hohlwelle angeordnete zweite Welle den Propeller antreibt, wobei die Freilaufkupplun g ausserhalb der beiden Wel len angeordnet ist und ein angetriebenes und ein antreibendes Glied.

   aufweist, dass ferner das eine Glied von der Hohlwelle und das andere Glied von cler in ihr angeordneten zweiten Welle über Getriebe angetrieben wird, derart, dass das antreibende und das angetriebene Glied im gleichen Drehsinn rotieren und dass das antreibende Glied das angetriebene Glied mitnimmt, sobald die Drehzahl der zweiten Welle ein vorbestimmtes Verhältnis zur Dreh zahl der Hohlwelle zu überschreiten sucht. 3.

   Gasturbinenanlage nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Turbine über eine Hohlwelle mit dem Kom- pressor verbunden ist und dass die zweite Tur bine sich zur ersten Turbine gegenläufig dreht und über eine in der Hohlwelle angeordnete zweite Welle den Propeller antreibt, wobei die Freilaufkupplung ausserhalb der beiden Wel- len angeordnet ist und ein angetriebenes und ein antreibendes Glied aufweist,

   dass ferner das eine Glied von der Hohlwelle und das andere Glied von der in ihr angeordneten zweiten Welle über Getriebe angetrieben wird, derart, dass das antreibende und das angetrie bene Glied im bleichen Drehsinn rotieren und dass das antreibende Glied das angetriebene Glied mitnimmt, sobald die Drehzahl der zwei ten Welle ein vorbestimmtes Verhältnis zur Drehzahl der Hohlwelle zu übersehreiten sucht.

   --. Gasturbinenanlabe nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass Begren zungsorgane derart mit der Welle der ersten Turbine verbunden sind, dass, sobald die Dreh zahl der Turbine einen vorbestimmten Wert zu überschreiten sucht, die Brennstoffzufuhr zu den Brennkammern der Anlage herab gesetzt wird.