DE1260873B - Antriebsanordnung bei Gasturbinentriebwerken - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4WWW& PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

F02c

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche KL: 46f-12

1260 873
T 23114 I a/46f
3. Dezember 1962
8. Februar 1968

Die Erfindung bezieht sich auf einen Antrieb für einen Leistungsverbraucher, bestehend aus einer Gasturbine, einem Verdichter und einem nachgeschalteten hydraulischen Getriebe.

Bei bekannten Antrieben ist die Turbinenwelle entweder mechanisch fest mit der Verdichterwelle gekoppelt oder aber zwischen dem Turbinenteil und dem Verdichterteil ist ein Getriebe vorgesehen, das für unterschiedliche Drehzahlen beider Wellen sorgt. Der große Nachteil derartiger Gasturbinen für den direkten Antrieb von Fahrzeugen ist die mangelnde Drehzahlelastizität des Verdichters. Dies bedeutet, daß die Verdichter üblicher Bauart nur eine in einem sehr begrenzten Drehzahlbereich für einen zufriedenstellenden Betrieb der Gasturbine geeignete Charakteristik aufweisen und daß weiter schnelle Lastwechsel durch Veränderung der Verdichterdrehzahl nicht möglich sind, da in den rotierenden Massen eines Verdichterrotors eine große Energie gespeichert ist. Die zur Überwindung der vorab genannten Nachteile angewandten mechanischen Getriebe sind außerordentlich aufwendig, störanfällig und von relativ großem Gewicht, so daß die bekannten Lösungen nicht befriedigen konnten.

Es sind auch Antriebe für Kraftfahrzeuge bekannt, bestehend aus einer Gasturbine, sowie einer von dieser getriebenen hydraulischen Pumpe mit nachgeordneten hydraulischen Motoren, die mit den Triebrädern des Fahrzeugs gekoppelt sind und durch die Pumpe gespeist werden. Die Hydropumpe ist dabei so eingebaut, daß nur der Pumpenrotor mit den sich drehenden Teilen der Gasturbine verbunden ist. Auch bei einem derartigen Antrieb schwankt zwangläufig die Drehzahl des Verdichters innerhalb wechselnder Betriebszustände.

Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, den Antrieb der von der Welle des Gasturbinenteils mechanisch getrennten Verdichterwelle so auszubilden, daß der Verdichter unabhängig von der Belastung der Turbine stets mit möglichst wirtschaftlicher Drehzahl läuft.

Zur Lösung der Aufgabe geht die Erfindung von einer für Gasturbinentriebwerke bestimmten Anordnung des Antriebes von Leistungsverbrauchern mit wechselndem Leistungs- und Drehzahlbedarf aus, wobei das Gasturbinentriebwerk aus Turbine und Verdichter mit veränderlicher Drehzahlrelation aufgebaut ist, wobei ferner die Turbine den Leistungsverbraucher über ein aus Rotationspumpe und Motor bestehendes hydrostatisches Getriebe antreibt, und wobei außerdem eine gemeinsame Steuerung von Brennstoffzufuhr und Getriebedrehmomentwandlung vorhanden ist.

Antriebsanordnung bei Gasturbinentriebwerken

Anmelder:

Alfred Teves G. m. b. H.,

6000 Frankfurt, Rebstöckerstr. 41-53

Als Erfinder benannt:

Hans-Christof Klein, 6234 Hattersheim

Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht weiterhin die Aufgabe, aus dem Bereich aller möglichen denkbaren Pumpen für das hydrostatische Getriebe eine solche auszuwählen, welche besonders preiswert und zweckmäßigerweise marktüblich ist, welche weiterhin in einem großen Drehzahlbereich einen günstigen Wirkungsgrad hat, und deren umlau-

fende Massen gering sind, so daß bei niedrigem Trägheitsmoment dieser Massen ein schnelles Ansprechen der Pumpe sichergestellt ist.

Die Erfindung besteht darin, daß die Pumpe des hydrostatischen Getriebes von derjenigen Art ist, bei welcher sowohl Rotor als auch Gehäuse umlaufen, wobei die Turbine das Pumpengehäuse und der Pumpenrotor den Verdichter antreibt, während die sich aus dem Drehzahlunterschied von Gehäuse und Rotor ergebende Pumpenfördermenge in den Motorteil des Getriebes gelangt.

Die Pumpe hat im Rahmen der erfindungsgemäßen Anordnungen zwei Wirkungen: einmal liefert sie die für den Antrieb des Hydromotors erforderliche Druckflüssigkeit und andererseits treibt ihr Rotor den Verdichter an, wobei sich als Vorteil der Anordnung ergibt, daß die Verdichterdrehzahl stets im für den Betrieb des Gasturbinentriebwerkes wirtschaftlichen Bereich bleibt.

Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausführungsmöglichkeiten zu; eine davon ist in der Zeichnung wiedergegeben, die das Schema einer derartigen Antriebsanlage zeigt.

Die abgebildete Antriebsanlage besteht aus einem Verdichter 1, dessen Welle 2 mit dem Rotor 3 einer Hydropumpe fest verbunden ist. Dem Verdichter 1 nachgeschaltet ist eine Gasturbine 4, deren Rotor auf einer Welle 5 sitzt, die fest mit dem Gehäuse 6 der Hydropumpe verbunden ist. Der Verdichter 1 saugt

die zur Verbrennung notwendige Luft über den Ansaugstutzen 10 ein und drückt die komprimierte Luft in die Rohrleitung 11, die zur Turbine 4 führt. In der

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Rohrleitung 11 ist die Brennkammer 13 angeordnet, in die die Brennstoffdüse 12 der Brennstoffzuleitung 14 einmündet.

Die Hydropumpe fördert das Druckmittel über die Leitung 8 aus einem Behälter 7 in den Hydromotor 9. Hydropumpe und Hydromotor stellen ein hydrostatisches Getriebe dar und können dem Antrieb eines Kraftfahrzeugs dienen.

Bei der dargestellten Antriebsanlage ist ein zusätzliches mechanisches Übersetzungsgetriebe nicht mehr unbedingt erforderlich. Die Verdichterwelle 2 läuft stets mit der Tourenzahl, die einem ausreichenden Wirkungsgrad des Verdichters 1 entspricht. Zur Steuerung der Antriebsanlage wird eine nicht näher dargestellte, vom Gaspedal verstellbare Einrichtung verwendet, die die Brennstoffzufuhr zugleich mit der Stellung des Hydromotors steuert.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Für Gasturbinentriebwerke bestimmte Anordnung des Antriebes von Leistungsverbrauchern mit wechselndem Leisrungs- und Drehzahlbedarf, insbesondere von Kraftfahrzeugen, wobei das Gasturbinentriebwerk aus Turbine und Verdichter mit veränderlicher Drehzahlrelation aufgebaut ist, wobei ferner die Turbine den Leistungsverbraueher über ein aus Rotationspumpe und Motor bestehendes hydrostatisches Getriebe antreibt, und wobei außerdem eine gemeinsame Steuerung von Brennstoffzufuhr und Getriebedrehmomentwandlung vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe des hydrostatischen Getriebes von derjenigen Art ist, bei welcher sowohl Rotor (3) als auch Gehäuse (6) umlaufen, wobei die Turbine (4) das Pumpengehäuse (6) und der Pumpenrotor (3) den Verdichter (1) antreibt, während die sich aus dem Drehzahlunterschied von Gehäuse und Rotor ergebende Pumpenfördermenge in den Motorteil (9) des Getriebes gelangt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche-Patentschriften Nr. 827 593, 908 811,
   874, 924 000;

   USA.-Patentschrift Nr. 2 518 578.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   809 507/162 1.68 © Bundesdruckerei Berlin