DE2006138A1

DE2006138A1 - Gasturbine zum Antrieb von Kraftfahr

Info

Publication number: DE2006138A1
Application number: DE19702006138
Authority: DE
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1970-02-11
Filing date: 1970-02-11
Publication date: 1971-08-19
Also published as: US3762161A; GB1299813A; FR2078472A5

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Palm 8246/4

Stuttgart-Untertürkheim 4. Feb. 1970

Gasturbine zum Antrieb von Kraftfahrzeugen

Gasturbinen zum Antrieb von Kraftfahrzeugen haben gegenüber Kolbenbrennkraftmaschinen den Nachteil, daß ihr Verdichter normalerweise keine Bremsarbeit übernehmen kann, da von den Antriebsrädern des Fahrzeuges keine unmittelbare Verbindung zum Verdichter besteht. Man hat versucht, diesen Mangel dadurch zu beseitigen, daß man die mit den Antriebsrädern verbundene Arbeiteturbine über ein Umlaufrädergetriebe mit dem Verdichter verbindet* Dazu muß die Abtriebswelle des Umlaufrädergetriebes durch die als Hohlwelle ausgeführte Welle der Arbeitsturbine hindurchgeführt werden. Dadurch ergibt sich eine teuere vielteilige Konstruktion, die außerdem den Nachteil hat,, daß die Lebensdauer der Lager der Arbeitsturbine verkürzt wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Arbeitsturbine mit dem Verdichter durch eine parallel zu deren gemeinsamer Achse liegende Welle zu verbinden. Wegen des zu überbrückenden großen Abstandes ist dazu eine sehr lange Welle notwendig, die zusätzlichen Raum beansprucht und eine aufwendige Lagerung benötigt.

Die Erfindung bezieht sich auf eine derartige Gasturbine zum Antrieb von Kraftfahrzeugen mit einer freien Arbeitsturbine, die im Bremsbetrieb mit dem Verdichter verbindbar ist; Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Nachteile zu vermeiden und eine Gasturbine zu schaffen, die ohne großen baulichen Aufwand wirkungsvoll zum Bremsen

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eines Fahrzeugs benützt werden kann. Dies geschieht durch eine aus einer Pumpe und einem Motor bestehende hydrostatische Kraftübertragung von der Arbeitsturbine zum Verdichter, die durch Füllen und Entleeren ihres Kreislaufes ein- bzw. ausgeschaltet wird. Statt starren mechanischen Übertragungsgliedern sind bei der Erfindung nur Leitungen nötig, die bequem an die räumlichen Verhältnisse der Gasturbine und des Kraftfahrzeugs angepaßt werden können.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Arbeitsturbine mit der Pumpe und der Motor mit dem Verdichter jeweils über ein Zahnradgetriebe verbunden. Dies läßt eine günstige Abstufung der Drehzahlen des hydraulischen Antriebs und eine noch freizügigere räumliche Unterbringung der hydraulischen Bauelemente zu, da diese keine gemeinsamen Achsen aufweisen müssen.

Die Erfindung wird anhand einer in der Zeichnung schematisch dargestellten Gasturbine zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs erläutert. Sie besteht im wesentlichen aus einem Verdichter 11, einer Brennkammer 12, einer Hochdruckturbine 13, einer Niederdruckturbine 14 und aus einem Wärmetauscher 15.

Der Verdichter 11 wird von der Hochdruckturbine 13 durch eine Welle 16 angetrieben. Er liefert verdichtete Luft, die im Wärmetauscher 15 Wärme von den Abgasen aufnimmt. Die verdichtete und vorgewärmte Luft wird in die Brennkammer 12 geführt, in der durch eine Düse 17 eingespritzter Kraftstoff verbrannt wird. Die heißen sich ausdehnenden Verbrennungsgase strömen nacheinander durch die Hochdruckturbine 13 und die Niederdruckturbine 14, deren Rotoren die in Drehung versetzen. Vor dem Austritt ina Freie werden die Abgase durch den Wärmetauscher 15 geführt.

Die Niederdruckturbine 14 ist in üblicher Weise als freie Arbeiteturbine ausgeführt, die durch eine Welle 18 mit einem Untersetzungsgetriebe 19 verbunden ist, dessen Abtrieb·-

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welle 20 das Drehmoment auf die nicht dargestellten Antriebsräder des Kraftfahrzeugs überträgt. Auf der Welle 18 ist ein Stirnzahnrad 21 befestigt, das mit einem Stirnzahnrad kämmt, welches durch eine Welle 23 eine Drehflügelpumpe 24 antreibt. Die Drehflügelpumpe 24 ist durch eine Vorlaufleitung 25 und eine Rücklaufleitung 26 mit einem Drehflügelmotor 27 verbunden. Auf der Welle 28 des Drehflügelmotors ist ein Stirnzahnrad 29 befestigt, das mit einem Stirnzahnrad 30 kämmt, welches auf der Welle 16 zwischen dem Verdichter 11 und der Hochdruckturbine 13 befestigt ist.

Zum Füllen und Entleeren des hydraulischen Kreislaufs der Drehflügelpumpe 24 und des Drehflügelmotors 27 führt eine Pülleitung 31 und eine Entleerleitung 32 von der Drehflügelpumpe 24 zu einem Behälter 33 für die Hydraulikflüssigkeit. Durch einen Schieber 34 kann die Drehflügelpumpe 24 wahlweise mit der Fülleitung 31 oder der Entleerleitung 32 verbunden werden.

Beim Bremsen des Kraftfahrzeuges wird die Kraftstoffz' . zur Brennkammer 12 auf einen Mindestwert herabgesetzt oder ganz unterbrochen. Soll die Gasturbine zum Bremsen herangezogen werden, so wird von der Drehflügelpumpe 24 durch die Fülleitung 31 Flüssigkeit angesaugt und in die Vorlaufleitung 25 gefördert bis der Kreislauf gefüllt ist, was nur sehr wenig Zeit benötigt. Der Drehflügelmotor 27 wird nun von den Rädern über das Untersetzungsgetriebe 19, das Stirnzahnräderpaar 21/22 und die Drehflügelpumpe 24 angetrieben und treibt seinerseits über das Stirnzahnräderpaar 29/30 den Verdichter 11 an. Die dadurch aufgenommene Verdichterleistung wirkt an den Antriebsrädern als Bremsleistung und verzögert das Kraftfahrzeug. Da die Bremsleistung des Verdichters 11 annähernd so groß ist wie die von der Niederdruckturbine 14 abgegebene Nutzleistung für den Antrieb des Fahrzeugs, wird eine erhebliche Verzögerung des Fahrzeugs ermöglicht.

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Zum Beenden des Bremsens wird die Drehflügelpumpe 24 durch den Schieber 34 mit der Entleerleitung 32 verbunden, so daß sich der Kreislauf bis auf einen kleinen Rest zur Abfuhr der Wärme und zur Schmierung von Pumpe und Motor entleert. Die Kraftübertragung von den Antriebsrädern zum Verdlphter wird dadurch unterbrochen. Die Drehflügelpumpe 24 dreht nur noch leer mit und nimmt dadurch praktisch keine Leistung auf.

Die Drehflügelpumpe arbeitet beispielsweise mit Drehzahlen bis etwa 20 000 U/min und erzeugt Drücke bis etwa 500 at, wodurch sich sehr kleine Abmessungen und gute Wirkungsgrade der Kraftübertragung erzielen lassen. Statt einer Drehflügelpumpe und eines Drehflügelmotors können auch andere hydrostatische Antriebe, z.B. Axialkolbenmaschinen benützt werden. Das Füllen und Entleeren kann willkürlich vom Fahrer, z.B. durch Schließen des Stromkreises eines auf ein Ventil einwirkenden Elektromagneten oder in Abhängigkeit von der Stellung des Bremshebels, z.B. durch ein Gestänge zwischen einem Bremspedal und einem Ventil des hydrostatischen Kreislaufes, erfolgen.

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Claims

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Ansprüche

( 1.!Gasturbine zum Antrieb von Kraftfahrzeugen mit einer freien Arbeitsturbine, die im Bremsbetrieb mit dem Verdichter verbindbar ist, gekennzeichnet durch eine aus einer Pumpe (24) und einem Motor (27) bestehende hydrostatische Kraftübertragung von der Arbeitsturbine (14) zum Verdichter (11), die durch Füllen und Entleeren ihres Kreislaufes ein- bzw. ausgeschaltet wird.
2. Gasturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsturbine (14) mit der Pumpe (24) und der Motor (27) mit dem Verdichter (11) jeweils über ein Zahnradgetriebe (21/22 bzw. 29/30) verbunden sind.

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