DE2628269C3 - Gasturbinenanlage für Kraftfahrzeuge, wie Ackerschlepper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gasturbinenanlage für Kraftfahrzeuge, wie Ackerschlepper, mil den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Eine solche Gasturbinenanlage ist aus der GB-PS 7 19 775 bekannt. Diese weist ein Wärmetauschergehäuse auf, an dem einzelne, über den Umfang und den Querschnitt verteilte, sich im wesentlichen axial erstrekkende gesonderte Leitungen angeflanscht sind. Die gesamter, heißen Abgase der Turbinenstufe werden von einem zentral angeordneten, axial langgestreckten ringförmigen Diffusor aufgenommen und über ein Sieb einer axial anschließenden divergenten Abgassammeikammer zugeführt. An diese schließt ein gestellfester Wärmeübertrager an, der jedoch auch als regenerativ arbeitender, also um eine zur Maschinenachse etwa fluchtend angeordnete Achse drehbarer Wärmeübertrager ausgebildet sein kann. Dieser Wärmeübertrager wird von den Abgasen über seine ganze Querschnitlsausdehnung in axialer Richtung durchströmt. Von den an das Wärmeübertragergehäuse angeflanschten Leitungen dienen einige dazu, die kalte komprimierte Luft einem stromabwärtsliegenden Abschnitt des Wärmeübertragergehäuses zuzuführen, während andere dieser Leitungen dazu dienen, die erhitzte komprimierte Luft von dem stromaufwärtsliegenden Abschnitt des Wärmeübertragergehäuses aufzunehmen und den Brennkammern der Turbinenanlage zuzuführen.

Die aus dem Abgasdiffusor, der Abgassammelkammer, dem Gehäuse des Wärmeübertragers und den zu verschiedenen Zwecken dienenden äußeren Rohrleitungen bestehende Anordnung der bekannten Gasturbinenanlage führt, abgesehen von große ι Abmessungen und hohen Strömungsverlusten, zu einer sehr komplizierten Ausbildung des Gehäuses aufgrund der Aufteilung der Strömungswege für die kalte und die erwärmte komprimierte Luft auf einzelne in Umfangsrichtung verteilte Strömungskanäle von jeweils geringer Umfangsausdehnung. Das komplizierte Gehäuse wird dadurch außerdem sehr schwer.

Es ist fernerhin eine zweistufige Gasturbinenanlage mit zwei Wellen bekannt, bei der die Lager der einen Welle, welche den Verdichter und die erste Turbinenstufe miteinander verbindet, von einem Gehäuseabschnitt getragen werden, der keinerlei Strömungswege für die Abgase bzw. für die kalte oder erwärmte komprimierte Luft zeigt (vgl. GB-PS 7 10 959). Für diese sind vielmehr je zwei gesonderte Leitungen vorgesehen, die jeweils über Flansche an bestimmte Abschnitte der Gasturbinenanlage angeschlossen sind. Eine solche Anordnung ist jedoch außerordentlich aufwendig und eignet sich nicht als Antrieb für Kraftfahrzeuge, wie Ackerschlepper.

Mit scheibenförmigen Wärmeübertragern ausgerüstete Gasturbinenanlagen sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Bei einer Ausführungsweise

weist der Scheibenwärmeübertrager nur zwei in entgegengesetzte axiale Richtungen einerseits von der komprimierten Luft und andererseits von den heißen Abgasen durchströmte Abschnitte auf (vgl. US-PS 32 52 506). Hierbei ist jedoch die Drehachse des scheibenförmigen Wärmeübertragers etwa senkrecht zur allgemeinen Achse der Gasturbinenanlage und der Wärmeübertrager selbst an der Peripherie der Gasturbinenanlage angeordnet um so den relativ großen Durchmesser des scheibenförmigen Wärmsübertragers der Länge der w Turbinenanlage zuzuordnen, weil sie die radialen Abmessungen der Gasturbinenanlage wesentlich übersteigt. Auch diese Anordnung ist kompliziert und aufwendig und erfordert erhebliche zusätzliche Umlenkungen in der Gas- und Luftführung. Es ist aber auch bekannt, Scheibenwärmetauscher um eine Achse anzutreiben, die im wesentlichen parallel oder gleichachsig zur Achse der Gasturbinenanlage angeordnet ist (vgl. die obengenannte GB-PS 710 959 und die US-PS 38 18 696). In beiden Fällen erstreckt sich der Scheiben-Wärmeübertrager in radialer Richtung erheblich über den normalen Umfang der Gasturbinenanlage hinaus. Außerdem sind hier jeweils mehrere getrennte und in Umfangsrichtung verteilte und sich außen entlang der Turbine erstreckende Leitungen erforderlich, um die heißen Abgase und die kalte komprimierte Luft jeweils mehreren verschiedenen Stellen des Querschnittsbereiches des Scheibenwärmeübertragers zuführen zu können bzw. die erwärmte Luft der Turbine zuzuleiten. Dabei sind auch komplizierte aufwendige Gehäuse notwendig, die außerdem sowohl in axialer Richtung als auch bezüglich der radialen Abmessungen sehr raumbeanspruchend sind.

Um die radialen Abmessungen kleiner zu halten, ist ein regenerativ arbeitender rotierend angetriebener Wärmeübertrager der Trommelbauart bekannt, der in Richtung parallel zur Trommelachse von den heißen Gasen einerseits und von der Luft andererseits in entgegengesetzten axialen Richtungen durchströmt wird. Es ist ein mehrteiliges Wärmeübertragergehäuse vorgesehen, das so ausgebildet ist, daß die komprimierte Kaltluft über den ganzen Umfang des trommeiförmigen Wärmeübertragers auf die in die allgemeine Strömungsrichtung weisende Stirnseite des Wärmeübertragers geleitet wird, während juf dessen entgegengesetzter Seite ein Verteiler für die heißen Abgase angeordnet ist, der die Gase auf den größeren Teil der stirnseitigen Ringfläche des trommeiförmigen Wärmeübertragers verteilt (vgl.US-PS35 16 482).

Es sind auch mehrfach Vorschläge gemacht worden. um den mit der Turbinenwelle gleichachsig drehb?r angeordneten regenerativ arbeitenden Scheibenwärmeübertrager so auszubilden und anzuordnen, daß dieser die Turbine ringförmig umschließt (vgl. z. B. die US-PS 29 69 644). Zwar ergeben sich hierbei relativ einfache und kurze Strömungswege, wobei jedoch Kaltluft und Abgase jeweils mehreren Umfangsstellen des Wärmeübertragers zugeleitet werden. Insgesamt ergibt sich bei einer solchen Ausbildung ein komplizierter Aufbau des Turbinengehäuses und eine hohe Raumbeanspruchung in radialer Richtung.

Bei einer anderen bekannten Gasturbinenanlage mit gleichachsig zur Turbinenwelle rotierend angeordnetem regenerativ arbeitenden Trommelwärmeübertrager ergeben sich insbesondere für die heißen Abgase relativ enge Strömungswege, so daß die Abgase mit hoher Geschwindigkeit und damit hohem Druckverlust den Trommelwärmeübertrager durchströmen. Das Turbinengehäuse bildet zwischen einem die Turbine einschließenden zylindrischen Gehäuse und einem äußeren zylindrischen Mantel einen ringförmigen Kanal, über den die komprimierte Kaltluft dem Wärmeübertrager zugeleitet wird. Die erhitzte Luft wird vom Wärmeübertrager zurück zur Brennkammer innerhalb des den ringförmigen Kanal nach innen begrenzenden zylindrischen Gehäuses geführt Dadurch verbleiben für den Strömungsweg der heißen Abgase nur geringe Querschnitte innerhalb des Turbinengehäuses übrig. Außerdem sind der Aufbau des Turbinengehäuses und des Wärmeübertragergehäuses relativ kompliziert (vgl. FR-OS 20 22 729).

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gasturbinenanlage der eingangs näher bezeichneten Art so weiterzubilden, daß bei geringer Länge der Anlage und bei einfacher Führung der Strömungswege für Luft und Gase das Gehäuse der Gasturbinenanlage in relativ einfacher und kompakter Weise bei geringem Gewicht hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs i gelöst

Aufgrund dieser Ausbildung weist der Scheibenwärmeübertrager eine für die Wärmeübertragung wirksame radiale Ausdehnung auf, die sich nahezu über den gesamten Querschnitt der Gasturbinenanlage erstreckt. Dadurch erlangt der Scheibenwärmeübertrager einen hohen Wirkungsgrad und kann dennoch innerhalb der Querschnittsabmessungen der übrigen Teile der Gasturbinenanlage untergebracht werden, ohne die radialen Abmessungen der Anlage zu vergrößern. Der Turbinengehäuse-Hauptteil läßt sich einstückig, z. B. auf dem Wege des Spritzgießens, herstellen. Der Turbinengehäuse-Hauptteil dient zur Lagerung der Turbinenwelle und unterstützt das Wärmeübertragergehäuse. Der Turbinengehäuse-Hauptteil dient weiterhin zur Lagerung aller weiteren zur Turbine gehörenden Teile. Dabei ist der einstückige Turbinengehäuse-Hauptteil besonders einfach gestaltet, weil er nur einen einzigen am Außenumfang liegenden Kanalabschnitt für kalte verdichtete Luft aufweist, der bei geringer axialer Länge und großer Umfangsausdehnung besonders günstige Strömungsverhältnisse für die kalte komprimierte Luft bildet. An seinem Eintrittsende weist der Kanalabschnitt eine Sammelkammer auf, welche die Abströmseite des Radialverdichters ringförmig einschließt. Bezogen auf den Außenumfang des Gehäuses ist dieser Kaltluftkanal an der gleichen Seite weitergeführt, an welcher der für die Erwärmung der komprimierten Luft bestimmte Abschnitt des Wärmeübertragers gelegen ist. An seinem Austrittsende bildet der Kaltluftkanal einen teilringförmigen Querschnitt, der an einen entsprechenden Kanal des Wärmeübertragergehäuses anschließt, der seinerseits zu der in allgemeiner Strömungsrichtung v/eisenden Seite des für die komprimierte Luft bestimmten Abschnittes des Scheibenwärmeübertragers führt. Man erhält so einen kurzen geradlinigen Strömungskanal für die kalte komprimierte Luft, der nur geringen Strömungswiderstand aufweist. Wegen des großen Querschnittes kann die Luft mit relativ geringer Geschwindigkeit ciurch den Wärmeübertrager strömen, wodurch Druckverluste im Wärmeübertrager gering gehalten werden. Unmittelbar radial innerhalb des Kanals für die komprimierte Kaltluft bildet der Turbinengehäuse-Hauptteil einen zu seiner Achse konzentrischen ringförmigen Rückströmkanal für die gesamte erhitzte und komprimierte Luft. Dieser grenzt eintrittsseitig an die ringförmige Austrittsseite eines im übrigen teilringför-

niigen, an den entsprechenden Umfangsabschnitt des Scheibenwärmeübertragers angrenzenden Sammelkanals an. Der Rückströmkanal liegt also an der gleichen Seite wie der Kaltluftkanal und bietet ebenfalls für die erhitzte komprimierte Luft einen kurzen geradlinigen Rückströmweg von großem Querschnitt an. Dabei ist die Gestaltung des Turbinengehäuse-Hauptteils maßgeblich für die Ausbildung und Weiterführung der Kanäle in dem Wärmeübertragergehäuse. Wegen der geradlinigen axialen Durchströmung bietet in dieser Verbindung gerade die Verwendung des Scheibenwärmeübertragers eine einfache Führung der Strömungskanäie ohne nennenswerte Strömungsumlenkung bei großen in Umfangsrichtung auseinandergezogenen Strömungsquerschnitten.

Durch diese Ausbildung der Gasturbinenanlage erhält man eine sowohl bezüglich der axialen Länge als auch hinsichtlich der radialen Ausdehnung kompakte Bauweise bei geringer Länge und großem Querschnitt der Strömungskanäle. Der einfache Aufbau des Gehäuses ermöglicht zusätzlich ein geringes Gewicht, so daß die«e Gasturbinenanlage sich besonders für Kraftfahrzeuge wie Ackerschlepper eignet.

Durch die einstückige Ausbildung des Gehäusehauptteils und die direkte Unterstützung des Gehäuses des Scheibenwärmeübertragers durch den Gehäusehauptteil erhält man überdies eine zuverlässige rasche Wärmeverteilung, so daß Wärmespannungen oder Wärmestaus mit deren nachteiligen Folgen weitgehend vermieden werden. Die radialen Abmessungen der Gasturbinenanlage werden dabei weitgehend durch die radialen Abmessungen des Scheibenwärmeübertragers bestimmt.

Der Gehäusehauptteil kann zweckmäßigerweise einen integralen inneren Wandabschnitt aufweisen, der über die axiale Länge des Gehäusehauptteils einen an den Radialdiffusor des Verdichters anschließenden Umlenkkanal, die Sammelkammer und den teilringförmigen Bereich des Kanalabschnittes von dem Rückströmkanal trennt und einen tangential nach außen ragenden, integralen Gehäuseabschnitt zur Aufnahme einer Brennkammer aufweist. Der innere Wandabschnitt übernimmt so verschiedene Funktionen und dient gleichzeitig zur Erhöhung der Festigkeit und der besseren Wärmeverteilung über alle Bereiche der Gasturbinenanlage.

Das Wärmeübertragergehäuse begrenzt zweckmäßigerweise eine Abgassammeikammer und weist einen konzentrisch in den Gehäusehauptteil ragenden, den Turbinenaustritt bildenden Nabenabschnitt auf der Eintrittsseite sowie einen auf der dem teilringförmigen Kanalabschnitt abgewandten Seite der Achse der Gasturbinenanlage liegenden und axial an einen Umfangsabschnitt des Scheibenwärmeübertragers anschließenden Austrittsabschnitt auf. Dabei ist darauf hinzuweisen, daß auch das Wärmeübertragergehäuse ähnlich einfach und in ähnlicher Gestaltung aufgebaut ist wie der Gehäusehauptteil, wobei durch die Durchdringung der Teile die Abstützung des Wärmeübertragergehäuses an dem Gehäusehauptteil noch zuverlässiger gestaltet wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht einer Gasturbinenanlage gemäß der Erfindung,

F i g. 2 einen die Achse der Gasturbinenanlage enthaltenden senkrechten Schnitt durch die Anlage nach Fig. 1,

Fig.3 eine rückwärtige Stirnansicht des Gehäusehauptteils der Gasturbinenanlage,

Fig.4 einen Schnitt entlang der Schnittlinie IV-IV der F i g. 2,

F i g. 5 eine rückwärtige Stirnansicht des Wärmeübertragergehäuses,

Fig.6 eine rückwärtige Stirnansicht eines das Wärmeübertragergehäuse stirnseitig abschließenden Deckels,

F i g. 7 einen die Drehachsen enthaltenden senkrechten Schnitt durch ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Gasturbinenanlage.

Die in F i g. 1 gezeigte Gasturbinenanlage 10 weist ein Gehäusehauptteil 22 mit tangential anschließendem Brennkammergehäuse 29 auf. An der rückwärtigen Seite schließt sich einstückig der ringförmige, als Gitter 168 ausgebildete Lufteinlaß mit etwa dreieckförmigen Lufteinlaßöffnungen 24 an. An diesen ist ein Getriebegehäuse 14 angeflanscht, das weitere Einrichtungen, wie einen elektrischen Startmotor 16, einen ölfilter 18 und ein Kraftstoffsteuersystem 20 trägt. An der vorderen Stirnseite des Gehäusehauptteils 22 ist ein Wärmeübertragergehäuse 32 angeflanscht, welches durch einen stirnseitigen Deckel 36 abgeschlossen wird. Dieser bildet im oberen Bereich einen radial weisenden Auslaß 38 für die Abgase. Die Drehachse der Gasturbinenanlage ist mit 12 bezeichnet. Die Frischluft gelangt durch die Eintrittsöffnungen 24 und einen ringförmigen radial von außen nach innen ragenden Umlenkkanal 40 in axialer Richtung durch die Leitschaufeln 44 in das axial weisende Eintrittsende eines Radialverdichters 46. Von der radialen Abströmseite des Verdichters 46 gelangt die Luft durch einen Diffusor 48 in einen ringförmigen, die Luftströmung axial zu einer ringförmigen Luftsammeikammer 50 führenden Verbindungsabschnitt 170. Der Kanal 170 ebenso wie die ringförmige Sammelkammer 50 werden in den Gehäusehaupttei! 22 zwischen der äußeren Umfangswand 54 des Gehäusehauptteils 22 und einem integralen inneren Wandabschnitt 56 begrenzt Diese beiden Wände begrenzen außerdem in der unteren Hälfte des Gehäusehauptteils 22 einen teilringförmigen und sich in allgemeiner axialer Durchströmrichtung erstreckenden Kanal 58 für die kalte komprimierte Luft Das an den Gehäusehaupttei] 22 angeflanschte Wärmeübertragergehäuse 32 weist in entsprechender Weise in der unteren Hälfte zwei zueinander etwa konzentrische äußere und innere Wändäbschnittc 60, 52 auf, die eine teUringförmige Fortsetzung des Kanals 58 für die kalte komprimierte Luft begrenzen. Der Kanal 58 führt in der unteren Hälfte der Gasturbinenanlage an dem äußeren Umfang 74 eines drehbaren und regenerativ arbeitenden Scheibenwärmeübertragers 34 vorbei zu dessen vorderer Stirnseite, die durch eine etwa senkrecht zur Achse 12 verlaufende Wand 390 der unteren Hälfte 64 des Gehäusedeckels 36 eingeschlossen wird. Der Deckel 36 ist mit seinem Randflansch 70 an den Randflansch 348 des Wärmeübertragergehäuses 32 angeschlossen. Das Wärmeübertragergehäuse 32 weist einen zweiten integralen Wandabschnitt 75 auf. Dieser weist einen ersten Bereich 324 auf, der sich im axialen Abstand und etwa parallel zu der der allgemeinen Durchströmrichtung entgegengesetzt weisenden Austrittsseite der unteren Hälfte des Wärmeübertragers 34 erstreckt und mit dem ersten inneren Wandabschnitt 62 eine Sammelkammer für die erhitzte komprimierte Luft begrenzt Dicht unterhalb der Achse 12 weist der

Bereich 324 einen horizontal verlaufenden Quersteg 352 zur Unterstützung einer mit dem Wärmeübertrager 34 zusammenwirkenden Dichtung 72 auf. Gerade im unteren Umfangsabschnitt engt sich die Sammelkammer zu einem teilringförmigen Sammelkanal 78 ein, der sich entgegen der allgemeinen Durchströmrichtung zu einem ringförmigen Rückströmkanal 82 für die gesamte erhitzte verdichtete Luft erweitert. Dazu weist der innere Wandabschnitt 76 einen in Richtung auf den Gehäusehauptteil 22 sich trichterförmig verengenden Wandbereich 326 auf, der in dem Wärmeübertragergehäuse 32 eine Abgassammelkammer 80 begrenzt und mit einem zylindrischen Nabenabschnitt konzentrisch in das Gehäusehauptteil 22 ragt und dort die axiale Abströmseite der einzigen Turbinenstufe 52 begrenzt.

Tangential an die äußere Umfangswand 54 des Gehäusehauptteils 22 schließt sich einstückig das Gehäuse 29 für eine Brennkammer 28 an. Das Gehäuse 29 ist, wie F i g. 4 zeigt, integral mit der Außenwand 54 und dem inneren Wandabschnitt 56 des Gehäusehauptteils verbunden. Der zylindrische Abschnitt 172 des Brennkammergehäuses 29 bildet mit der Brennkammer 28 einen ringförmigen Verteilerkanal 174, der mit dem ringförmigen Rückströmkanal 82 für die erhitzte verdichtete Luft in Verbindung steht Die Austrittsseite 180 der Brennkammer 28 mündet in das Innere 182 eines Spiralgehäuses 26, das als gesondertes Bauteil zusammen mit der Brennkammer im Inneren des ringförmigen Rückströmkanals 82 angeordnet ist An dem Brennkammergehäuse 29 ist eine Zündkerze 30 und eine Kraftstoff zuführeinrichtung 178 angeschlossen. Die heißen Verbrennungsgase gelangen über Leitschaufeln 84 in radialer Richtung von außen nach innen in die einzige Turbinenstufe 52.

An die axiale Abströmseite der Turbinenstufe 52 schließt sich ein Radialdiffusor 86 an, der als gesonderter Bauteil innerhalb der Abgassammelkammer 80 angeordnet und an dem Wandbereich 326 des inneren Wandabschnittes 76 des Wärmeübertragergehäuses 32 abgestützt ist Der Radialdiffusor besteht im wesentlichen aus den beiden Wandteilen 360 und 370, die durch Abstandshalter 372 im gegenseitigen Abstand gehalten werden.

Die heißen Abgase werden durch den inneren Wandabschnitt 76 in die obere Hälfte der Abgassammelkammer 80 gelenkt von wo die Gase durch die obere Hälfte des Scheibenwärmeübertragers 34 in allgemeiner Durchströmrichtung in eine kanalartige Erweiterung 394 des das Wärmeübertragergehäuse 3ZJj; abschließenden Deckels 36 gelangen.

Der Deckel 36 weist der Dichtung 72 gegenüberliegend einen querverlaufenden Steg 392 für eine Dichtung 66 auf, wobei sich die Dichtungen 66 und 72 auch über den oberen Umfang sowohl des Deckels 36 als auch des Wärmeübertragergehäuses 32 erstrecken, um die in der unteren Hälfte liegenden Kanäle von den in der oberen Hälfte liegenden Bereichen abzudichten. Weiterhin unterstützt der Deckel 36 einen Antriebsmotor 398, dessen Welle 402 mit der Nabe 68 des Scheibenwärmeübertragers 34 antriebsmäßig verbunden ist

Die Turbinenwelle 152, welche die Turbinenstufe 52 ebenso wie den Radialverdichter 46 trägt ist bei 156 in dem Gehäusehauptteil 22 drehbar gelagert Zu dem Getriebegehäuse 14 hin ist der Gehäusehauptteil 22 über den Flansch 164 mit dem Flansch 166 eines mit Wandteilen teilweise in den Gehäusehauptteil 22 ragenden Stirnwandteils 42 verbunden.

Man erkennt daß im Bereich zwischen dem Radialverdichter 46 und dem die Turbinenstufe 52 konzentrisch umgebenden Spiralgehäuse 26 Raum für die Sammelkammer 50 für die kalte verdichtete Luft verbleibt, wobei durch geschickte Anordnung des Spiralgehäuses 26 der zwischen diesem und der äußeren Umfangswand 54 des Gehäusehauptteils 22 verbleibende teilringförmige Bereich für die Durchführung des teilringförmigen Kanälabschnittes 58 ohne Vergrößerung der radialen Abmessungen der Maschine und bei großem Strömungsquerschnitt für den Kanalabschnitt 58 geschaffen wird, so daß die komprimierte Luft aus der ringförmigen Sammelkammer 50 ohne Strömungsverlust und ohne Umlenkung auf kürzestem Wege zu der Vorderseite der unteren Hälfte des Scheibenwärmeübertragers 34 gelangt. Die geschickte Ausbildung der Abgassammelkammer 80 bietet die Möglichkeit, auch den teilringförmigen Sammelkanal 78 und Rückströmkanal 82 für die erhitzte komprimierte Luft ohne nennenswerte Vergrößerung der radialen Abmessungen mit relativ geradlinigen Strömungswegen und großem Strömungsquerschnitt unterzubringen.

Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 7 unterscheidet sich von dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel im wesentlichen dadurch, daß die Drehachse 528 des Scheibenwärmeübertragers 526 gegenüber der Drehachse 504 der Turbinenwelle 502 radial nach oben versetzt angeordnet ist. Der Gehäusehauptteil 542 der Gasturbinenanlage 500 ist eintrittsseitig mit einem Lufteinlaßgehäuse 540 verbunden, welches zugleich ein rückwärtiges Hauptlager 512 für die Turbinenwelle 502 unterstützt, deren vorderes Ende durch ein zweites Hauptlager 512 in dem Gehäusehauptteil 542 unterstützt ist Der Radialverdichter 506 mit Diffusor 520 und ringförmiger Sammelkammer 522 für die kalte verdichtete Luft liegen in einer senkrecht zur Achse 504 verlaufenden Ebene vor dem vorderen Hauptlager 512, während die Turbinenstufe 508 mit Leitschaufelkranz 536 und Spiralgehäuse 534 in einer entsprechenden Ebene auf der vorderen Seite des vorderen Hauptlagers 512 angeordnet ist Der Scheibenwärmeübertrager 526 ist praktisch in dem Gehäusedeckel 562 angeordnet der seinerseits über einen Gehäusezwischenabschnitt 548 mit dem Gehäusehauptteil 542 verbunden ist Die Abgassammelkammer 532 und die axiale Abströmseite der Turbinenstufe 508 werden durch innere Wandabschnitte 554, 560 des Zwischengehäuses 548 begrenzt, der auch den Abgasdiffusor 538 trägt Der Sammelkanal für die heiße komprimierte Luft ist mit 530 und der zu dem Scheibenwärmeübertrager 526 führende Kanal für die kalte komprimierte Luft mit 524 bezeichnet, wobei der letztere durch die Gehäusewandabschnitte 544,546 des Gehäusehauptteils und 550,552 des Zwischengehäuses 548 begrenzt ist

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Gasturbinenanlage für Kraftfahrzeuge, wie Akkerschlepper, bei der entlang einer zentralen Achse in allgemeiner Durchströmrichtung der Gasturbinenanlage hintereinander in einem Turbinengehäuse ein einstufiger Radialverdichter mit radialer Abströmung, eine einzige, mit diesem direkt gekuppelte, radial von außen angeströmte Turbinenstufe mit axialer Abströmung und in einem Wärmeübertragergehäuse ein von den heißen Abgasen in der allgemeinen Durchströmrichtung durchströmter, regenerativ arbeitender und um eine zur Maschinenachse etwa fluchtend angeordnete Achse drehbarer Warmeübertrager angeordnet sind, der von der komprimierten Luft in abweichender Richtung durchströmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeübertrager als Scheibenwärmeübertrager (34) ausgebildet ist, der nahezu den ganzen Querschnitt der Gasturbinenanlage einnimmt und mit nur zwei in entgegengesetzten axialen Richtungen einerseits von der komprimierten Luft und andererseits von den heißen Abgasen durchströmten Abschnitten versehen ist, daß der das Wärmeübertragergehäuse (32) tragende und zugleich zur Lagerung der Turbinenwelle (!52) dienende Turbinengehäuse-Hauptteil (22) einstückig ausgebildet ist und einen einzigen, am Außenumfang liegenden Kanalabschnitt (58) für kalte, verdichtete Luft aufweist, der an seinem einen Ende die Abströmseite des Radialverdichters (48) in Form einer Sammeäkarnmer (50) ringförmig einschließt, in der allgemeinen Strömungsrichtung mit teilringförmigem Querschnitt und — auf den Außenumfang bezogen — an der gleichen Seite weiterführt, an welcher der für die Erwärmung der komprimierten Luft bestimmte Abschnitt des Scheibenwärmeübertragers (34) gelegen ist, und an seinem anderen Ende an einen Kanal von entsprechendem Querschnitt des Wärmeübertragergehäuses (32) anschließt, welcher zu der in allgemeiner Strömungsrichtung weisenden Seite des für die Erwärmung der komprimierten Luft bestimmten Abschnittes des Scheibenwärmeübertragers (34) führt, und daß der Turbinengehäuse-Hauptteil (22) einen zur Gasturbinenanlagenachse (12) im wesentlichen konzentrischen, im Bereich des Kanalabschnitts (58) radial innerhalb dieses liegenden ringförmigen Rückströmkanal (82) für die gesamte erhitzte und komprimierte Luft begrenzt, der eintrittsseitig an die ringförmige Austrittsseite eines im übrigen teilringförmigen, an dem für die komprimierte Luft bestimmten Abschnitt des Scheibenwärmeübertragers (34) angrenzenden Sammelkanals (78) des Wärmeübertragergehäuses (32) anschließt.

2. Gasturbinenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusehauptteü (22) einen integralen, inneren Wandabschnitt (56) aufweist, der über die axiale Länge des Gehäusehauptteils (22) einen an den Radialdiffusor (48) des Verdichters anschließenden Umlenkkanal (170), die Sammelkammer (50) und den teilringförmigen Bereich des Kanalabschnittes (58) von dem Rückströmkanal (82) trennt und einen tangential nach außen ragenden, integralen Gehäuseabschnitt (172) zur Aufnahme einer Brennkammer (28) aufweist.

3. Gasturbinenanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeübertragergehäuse (32) eine Abgassammeikammer (80) begrenzt und einen konzentrisch in den Gehäusehauptteü (22) ragenden, den Turbinenaustritt bildenden Nabenabschnitt auf der Eintrittsseite und einen auf der dem teilringförmigen Kanalabschnitt (58) abgewandten Seite der Gasturbinenanlagenachse (12) liegenden und axial an einen Umfangsabschnitt des Scheibenwärmeübertragers (34) anschließenden Austrittsabschnitt aufweist.