DE1300735B - Gasturbinentriebwerk - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf Gasturbinentriebwerke und im besonderen auf die Lagerung derselben. Sie geht aus von einem bekannten Gasturbinentriebwerk mit Niederdruck(ND-)verdichter, darauf folgendem Hochdruck(HD-)verdichter und sich anschließender Brennkammer mit nachgeschalteter HD- und ND-Turbine, wobei ND-Verdichter und ND-Turbine eine gemeinsame Welle und HD-Verdichter und HD-Turbine eine gemeinsame, die ND-Welle umschließende, hohle HD-Welle haben und wobei als Wellenabstützung Lager dienen. deren Lagerkräfte über den Flußweg des Arbeitsmittels kreuzende Streben zum Triebwerksgehäuse abgeleitet werden.
• Die Erfindung besteht darin, daß erstens die HD-Welle ausschließlich an ihren beiden Enden gelagert ist, und zwar ihr hinteres Ende auf der ND-Welle und ihr vorderes Ende in dem Mittellager der Lageranordnung, daß zweitens die ND-Welle eingangsseitig nur zwischen dem (somit frei fliegend gelagerten) ND-Verdichter und dem HD-Verdichter gelagert ist und daß drittens die ND-Welle ausgangsseitig nur in einem Lager gelagert ist, das mittels eines Gehäuses vor dem Arbeitsmittel geschützt ist. Es sind demnach insgesamt nur drei Lager vorgesehen, die von zum Triebwerksgehäuse führenden Streben abgestützt sind.
• Einzelmerkmale der genannten Dreimerkmalekombination sind für sich teilweise bekannt, und die Erfindung besteht nicht in diesen Einzelmerkmalen oder nur deren zwei als solchen, wohl aber in der Vereinigung der drei Merkmale bei einem Gasturbinentriebwerk der eingangs genannten Art.
• Die dem Erfindungsgegenstand zugrunde liegende Aufgabe liegt in der konsequenten Verwirklichung eines Minimums an Lagerstellen. Diese durch im Flußweg des Arbeitsmittels liegende Streben getragenen Lager liegen in kühlen Bereichen des Triebwerkes, nicht also im Bereich der Brennkammer und nicht im Bereich der noch nicht entspannten Verbrennungsgase. Die HD-Welle ist ausschließlich an ihren beiden Enden gelagert.
• Zusammenfassend werden durch die Kombination der obengenannten drei Merkmale folgende Vorteile gewonnen: a) Verringerung der Störung des Arbeitsmittelflusses dadurch, daß mit wenigen lagertragenden Streben ausgekommen ist, die im Flußweg des Arbeitsmittels liegen.
• b) Die rückwärtigen Streben liegen in einem Bereich, in dem die Temperatur wesentlich niedriger ist als die Maximaltemperatur im Flußweg des Arbeitsmittels, so daß sie konstruktiv keine Schwierigkeiten bieten und leicht sein können.
• c) Die Triebwerkslänge und daher das Triebwerksgewicht können im Vergleich zu Triebwerken, die noch weitere durch Streben gehaltene Lager aufweisen, geringer sein.
• d) Verringerung von Aufwand und Gewicht durch Fortfall der Lagerstützen, die sich vom Auslaß des HD-Verdichters zu einem Lager nächst der HD-Turbine erstrecken.
• e) Keine Schwierigkeit der Kühlung und Schmierung aller Lager, da diese dem Hochtemperaturbereich des Triebwerkes entzogen sind.
• Die Zeichnungen erläutern die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel; es stellt dar F i g. 1 einen Axialschnitt durch ein Gasturbinentriebwerk, F i g. 2 den Grundriß zu F i g. 1, teilweise geschnitten.
• Das Gasturbinentriebwerk umfaßt zwei rotierende Systeme, welche mechanisch unabhängig voneinander sind. Das erste rotierende System besteht aus einem dreistufigen, axial durchströmten Verdichter 110, der durch eine Welle 112 mit einer zweistufigen ND-Turbine 113 gekuppelt ist. Das zweite rotierende System weist einen axial durchströmten Verdichter 114 auf, welcher durch eine Hohlwelle 111 großen Durchmessers mit einer einstufigen axial durchströmten HD-Turbine 115 gekuppelt ist. Die Welle 112 durchsetzt zentral das zweite rotierende System.
• Der Kompressor 114 saugt Luft durch seine oberen und unteren Lufteinlaßöffnurigen 118,119 an. Diese Öffnungen sind zu beiden Seiten eines ringförmigen Lufteinlasses 116 für den ND-Verdichter 110 angeordnet. Die durch die Öffnungen 118,119 eingetretene Luft wird in dem Kompressor 114 komprimiert und gelangt dann in die Verbrennungseinrichtung 80. Die heißen Verbrennungsprodukte entweichen aus der Verbrennungseinrichtung durch die Turbinen 115 und 113 für den Antrieb der Kompressoren 114 und 110. Aus der Turbine 113 treten die Verbrennungsgase in die Atmosphäre aus über eine Auslaßöffnung 121 und ein Treibdüsensystem (das nicht gezeichnet ist).
• Der ND-Verdichter 110 saugt Luft durch die öffnung 116, komprimiert dieselbe und gibt sie an die Austrittskanäle 140 ab, die zu einem Paar von Treibdüsen 117 führen; letztere sind auf jeder Seite der Maschine angeordnet. Die Düsen 117 sind gemeinsam und synchron um eine Achse verstellbar, welche die Achse der Welle 112 im rechten Winkel schneidet. Zwischen den Düsen 117 und der benachbarten Statorkonstruktion befinden sich Ringdichtungen 122. Zur Justierung der Stellung der Düsen 117 ist jede Düse mit einer drehbaren Antriebswelle 145 versehen, die in einer festen Nabe 138 angeordnet ist. Jede Welle 145 trägt außen eine Verzahnung 127, 128, welche mit einer Innenverzahnung 1.26 kämmt. Der Teil 126 ist auf einer Welle 129 befestigt, welche parallel zu der Welle 145 liegt und deren Enden in den Wandungen der Kanäle 140 gelagert sind. Eine Hydraulik 131 dient zur Drehung der Welle 129, so daß damit die Welle 145 und die Düsen 117 verdreht werden können.
• Die den ND-Verdichter und die ND-Turbine 113 tragende Welle 112 ist in drei Lagern gelagert. An ihrem strömungabwärts gelegenen Ende lagert sie in einem Lager 60, das durch einen Ringkörper 61 getragen ist, den seinerseits das Strahlrohr der Maschine über Streben 62 von der Strahlrohrwandung 63 aus trägt. An ihrem vorderen Ende ist die Welle 112 in einem Lager gelagert, welches durch ein Glied 65 und Statorschaufeln 66 von der Außenwandung 67 des Durchgangskanals 116 getragen wird. Der ND-Verdichter ist mit dem vorderen Ende der Welle 112 nächst dem Glied 65 verbunden und ist frei fliegend gelagert. Zwischen ihren beiden Enden ist die Welle 112 in einem Lager gelagert. das in einer nach vorn springenden Nabe 68 getragen ist. die an dem strömungsaufwärts gelegenen Ende des Rotors des Kompressors 114 gebildet ist. Die Nabe 68 ist ihrerseits in einem Lager angeordnet, das durch ein Ringglied 69 getragen wird, welches durch Streben 70 von dem Außengehäuse des Kompressors 114 gehalten wird.
• Das Lager, welches die Nabe 68 trägt, ist eines der beiden Lager für das rotierende System, welches aus dem Kompressor 114, der rohrförmigen Welle 111 5 und der HD-Turbinenstufe 115 besteht. Zur Lagerung des anderen Endes dieses rotierenden Systems wird die Nabe 71 der Turbine 115 an einem Lager auf der Welle 112 getragen. Die rohrförmige Welle 111 besitzt verhältnismäßig großen Durchmesser (wie 1o gezeigt), damit sie steif genug ist, um Schwingungstendenzen auf ein Minimum zu bringen.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Gasturbinentriebwerk mit Niederdruck(ND-)- 15 verdichter, darauffolgendem Hochdruck(HD-)-verdichter und sich anschließender Brennkammer mit nachgeschalteter HD- und ND-Turbine, wobei ND-Verdichter und ND-Turbine eine gemeinsame Welle und HD-Verdichter und HD-Turbine 2o eine gemeinsame, die ND-Welle umschließende, hohle HD-Welle haben und wobei als Wellenabstützung Lager dienen, deren Lagerkräfte über den Flußweg des Arbeitsmittels kreuzende Streben zum Triebwerksgehäuse abgeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die HD-Welle (111) ausschließlich an ihren beiden Enden gelagert ist, und zwar ihr hinteres Ende auf der ND-Welle (112) und ihr vorderes Ende (68) in dem Mittellager (69) der Lageranordnung, daß ferner die ND-Welle (112) eingangsseitig nur zwischen dem (somit frei fliegend gelagerten) ND-Verdichter (110) und dem HD-Verdichter (114) gelagert ist (Lager 65 oder 65, 69) und daß die ND-Welle (112) ausgangsseitig nur in einem Lager (60) gelagert ist, das mittels eines Gehäuses (61) vor dem Arbeitsmittel geschützt ist, und somit insgesamt nur drei Lager (60, 65, 69) vorgesehen sind, die von zum Triebwerksgehäuse führenden Streben (62, 66, 70) abgestützt sind.