DE1028280B

DE1028280B - Gegenlauf-Turbogeblaese oder -pumpe mit Antrieb durch Gegenlauf-Gasturbine

Info

Publication number: DE1028280B
Application number: DEB31499A
Authority: DE
Inventors: Sc Techn H C Alfred Buechi Dr
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1952-04-30
Filing date: 1952-09-08
Publication date: 1958-04-17
Also published as: USRE24810E; DE1045037B; GB763058A; US2842306A; BE519539A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein gasturbinengetriebenes Schaufelradgebiläse oder eine ebenso' angetriebene S chaufel radpumpe, bei welchen zueinander gegenläufige, mindestens einstufige Turbinenräder zueinander gegenläufige, mindestens einstufige Verdichterräder mittels zweier ineinander angeordneten Wellen antreiben., ferner die Turbinenräder einerseits, die Verdichterräder andererseits in voneinander getrennten Gehäusen untergebracht sind und schließlich, die innere Welle an ihren Enden, und zwar im Gehäuse oder auf der gleichen Grundplatte, gelagert ist.

Ein Zweck der Erfindung besteht darin., die Lager für die äußere Welle möglichst nahe an die achsnormalen. Ebenen, die durch den Schwerpunkt der mit dieser Welle verbundenen Verdichter- und Turbinenräder gehen, heranzurücken, also' die Baulänge zu verkürzen. Ein; weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, einen ruhigen Lauf der gegenläufigen. Wellen zu erzielen. ^ao

Erfindungsgemäß werden die genannten Vorteile dadurch erreicht, daß alle Wellenlager Gleitlager sind und daß die äußere Welle zwischen den, Turbinenrädern einerseits und den Verdichterrädern andererseits in an sich bekannter Weise nur auf der Innenwelle gelagert ist, wobei zwischen den Gehäusen ein Sammelraum für das den Außenwellenlagern entströmende Schmieröl angeordnet ist.

Innere Lagerungen sind an. sich bei scheiben- und trommelförmig ausgebildeten gegenläufigen Rotoren für die an den Enden der Trommel vorgesehenen Scheiben bei Turbogebläsen bekannt. Schutz für die Innenlagerung an und für sich wird nur in Kombination mit den weiteren Merkmalen des Schutzbegehrens beansprucht.

Wegen der Ausbildung der Lager als Gleitlager ist es zweckmäßig, an den Lagerstellen zwischen den beiden gegenläufigen Wellen frei bewegliche Lagerringe zwischenzuschalten:. Durch diese Lagerringe wird die Lagergeschwindigkeit, d. h. die Relativgeschwindigkeit an den aneinander vorbeigleitenden Oberflächen der Lager, reduziert.

Es kann zweckmäßig sein, zwischen der Außenwelle und den frei beweglichen Lagerringen in an sich bekannter Weise fest in die Außenwelle eingesetzte Büchsen anzuordnen, die eine an sich bekannte härtere äußere Oberfläche aufweisen als die übrigen Teile der Lager und den Zweck der erleichterten Herstellung haben, weil es schwierig ist, große Abmessungen, aufweisende Räder an den. Lagerflächen mit ausreichender¹ Genauigkeit zu bearbeiten und zu härten. Aus Gründen der erleichterten Montage ist es vorteilhaft, von den beiden Lagerringen den turbinenseitig gelegenen Lagerring auf einem Lagerteil der Gegenlauf-Turbogebläse oder -pumpe
mit Antrieb durch Gegenlauf-Gasturbine

Anmelder:

Dr. se. techn. h. c. Alfred Büchi,
Winterthur (Schweiz)

Vertreter: Dipl.-Ing. G. Kalep, Patentanwalt,
Berlin-Nikolassee, Altvaterstr. 31

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 30. April 1952

Dr. se. techn. h. c. Alfred Büchi, Winterthur (Schweiz), ist als Erfinder genannt worden

Innenwelilc aufruhen zu, lassen, dessen, Durchmesser größer ist als der Durchmesser der Innenwelle. Dementsprechend ist der Innendurchmesser dieses Lagerringes auch größer als der Innendurchmesser des gebläseseitigen Lagerringes.

In weiterer konstruktiver Ausgestaltung wird zwischen die gebläseseitige Büchse und die eine Stirnseite des abgestuften. Lagerteiles ein. Distanzstück auf der Innenwelle zwischengeschaltet, das gebläseseitig zu einem vergrößerten Durchmesser stufenartig abgesetzt ist und sich mit dieser Abstufung gegen die eine Stirnseite der gebläseseitigen Büchse abstützt. Fernerhin ist diese Büchse durch einen in das Gebläserad eingeschraubten, Schraubenring axial gesichert. Dadurch wird erreicht, daß die Axialschübe über den Schraubenring, die gebläseseitige Büchse und das Distanzstück von der Außenweille auf die Schulter des abgestuften, Lagerteiles und damit auf die Innenwelle, übertragen werden. Ferner ist es vorteilhaft, die äußere Welle aus zwei koaxial ineinander liegenden, jeweils dem einen Gebläserad, bzw. dem einen Turbinenrad zugehörigen, zylinderflanschartigen Fortsätzen zu fertigen, die miteinander durch, Innengewinde verschraubt sind. Hierbei ruht die turbinenseitige Büchse auf einem Ringabsatz des Turbinenzylinderflansches auf und ist von, dem Stimende des Gebläsezylinderflansches gegen Axialverschiebung gesichert.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.

709 960/334

Die Fig. 1 und IA zeigen, im Axialschnitt ein gasturbinengetriebenes Schaufelradgebläse, bei dem zueinander gegenläufige Turbinenräder zueinander gegenläufige Verdichterräder antreiben, wobei die Lagerung der gegenläufigen Lauf räder nach vorliegender Erfindung ausgeführt' ist.

" In, der Zeichnung ist ein Gebläse dargestellt, das im ersten Teil als Axialgebläse und im zweiten Teil als Radialgebläse ausgebildet ist. Das Fördermittel tritt dabei durch ein Leitrad 16 auf ein erstes Axialrad. 20. Dieses Axialrad 20 ist mittels seines äußeren: Gewindes in einer Trommel 21 lösbar befestigt, welche auf die Deckscheibe 22 des Radialrades 4 und seiner Radialschaufelung 5 an. ihrem "axialen Ende aufgeschraubt ist. Am äußeren mit Gewinde versehenen Ringteil sind die Schaufeln eingesetzt. Am inneren. Durchmesser kann das Axialrad 20 ebenfalls einen. Verstärkungsring 24 besitzen,, in. welchem die Schaufeln 20 eingesetzt sein können. Als nächstes Rad in der Strömungsrichtung kommt ein Axialrad 2, das mit seiner Nabe auf der inneren Welle 3 aufgekeilt ist. Dann folgt wieder ein Axialrad 20', das außen im Ring 21 festgemacht ist und innen einen, Verstärkungsring 24' besitzt. Des ferneren ist in Richtung der Strömung ein zweites Axialrad 2' auf der inneren Welle 3 angeordnet. Das Radiallaufrad 4 ist auf der äußeren Walle 6 angeordnet, die, wenigstens teilweise, mit dem Rad 4 aus einem Stück hergestellt ist.

Die Turbine ist als gegenläufige Radial-Axial-Turbine ausgebildet, wobei jeder der beiden Läufer einstufig ist. 31 ist das- erste Laufrad mit seiner Schaufelung 32. Dieses, erhält sein, Druckmitteil aus dem Eintrittsgehäuse 39 durch dieLeitschaufelung40. Die Nabe des Laufrades 31 ist mittels einer mit Gewinde versehenen Verlängerung mit der äußeren Welle 6 verschraubt, so' daß das Laufrad 31, das Schaufelrad 4, sein Deckring 22 und dier darauf geschraubte Verlängerungsring 21 mit den darauf befestigten Axialschaufelungen 20 und 20' miteinander umlaufen. 35 ist das zweite Turbinenrad mit seiner Axial-Radial-Schaufelung 36¹. Dieses Rad ist mittels eines Keiles 43 auf der inneren Welle 3 verkeilt und durch eine Mutter 49 gesichert. Die Gase treten aus der Schaufelung 36 ins Austrittsgehäuse 37 der Turbine über und von dort zum Austrittsstutzen. 47.

Sämtliche Lager zur Lagerung der gegenläufigen inneren und äußeren Wellen sind als Gleitlager ausgebildet.

Die Lagerung der inneren Welle 3 erfolgt einerseits durch das zweiteilige Lager 65, 66, das als Kammlager zum Festhalten der Welle 3 in axialer Richtung ausgeführt ist. 67 ist der Support, der dieses Lager trägt und mit dem Gebläsegehäuse 9 verbunden ist. An ihrem anderen! Endle wird die innere Welle 3 durch ein Lager 65', 66' gehalten;. Die äußere Welle 6 ist nur auf der inneren Welle 3, und zwar mit zwei Lagern 60, 61, gehalten. Um die innere Welle herum sind noch lose, innen, und außen gehärtete Lagerbüchsen 60', 61' angeordnet, die frei sowohl um die Welle 3 als in der Welle 6 rotieren, können. Zwischen der bo äußeren Welle 6 und diesen, losen Ringen ist je eine Büchse 60" bzw. 61" auf der Welle 6 fest angeordnet. Dabei handelt es sich um festaufgezogene Büchsen mit harter äußerer Oberfläche. Zwischen, den Büchsen 60" und 61" ist noch eine Distanzbüchse' auf der Welle 3 vorgesehen. Die losen Büchsen, 60' und 61' können mit Lagermetall versehen sein, und die Wellen 3 und. 6 können an den Lagerstellen harte Oberflächen aufweisen: Auf alle Fälle müssen die Härten bzw. Laufeigenschaften der Lagerstellen gegeneinander für guten Lauf abgestimmt sein. Die Ölzufuhr zu den Lagern; 60 und 61 erfolgt durch die· innere Welle 3 hindurch. Die Lager 65, 66 bzw. 65', 66' werden von außen her geschmiert. Die Ableitung des Schmieröls findet von der Mitte der Maschine aus durch Bohrungen in dler Welle 6 und durch die Nabe des Turbinenrades 31 zu einem in der Mitte der Maschine angeordneten Ölsammelgehäuse 96 und durch die Leitung nach außen statt. Zwischen der inneren und äußeren Welle sowie zwischen; den Gebläserädern und -Gehäusen sowie den Turbinenrädern und; den -gehäusen werden, wie schematisch dargestellt, Labyrinthdichtungein angeordnet. Die Zufuhr von Sperrluft zum Labyrinth vor dam Lager 60 findet durch eine Leitung 106 vom Gebläsegehäuse 9 aus und durch eine Bohrung durch die innere Welle 3 statt.

Der turbinenseitige Lagerring 60' ist auf einem abgestuften Lagerteil 110' der Innenwelle 3 angebracht. An der einen. Stirnseite des Lagerteiles 110 stützt sich ein. Distanzstück 108 ab, das gebläseseitig eine ringförmige Abstufung 111 aufweist. 109 ist ein Schraubenring. Die dargestellte Anordnung bezweckt, Axialschübe über den Schraubenring 109, die Büchse 61" und das Distanzstück 108 von der Außenwelle 6 auf die Schulter des abgestuften Lagerteiles und damit auf die Welle 3 zu übertragen.

Die Außenwelle 6 wird von, den Nabenfortsätzen mit Außengewinden und 114 mit Innengewinden des Gebläses bzw. der Turbine gebildet. Die Büchse 60", die sich einerseits an einem Ringabsatz 116 des Fortsatzes 114 der Turbine abstützt, ist andererseits mittels einer Schulter am Fortsatz 113 des Gebläses gegen· axiale Verschiebung gesichert.

Claims

Patentansprüche:

1. Gasturbinengetriebene(s) Schaufelradgebläse oder -pumpe, bei welchem (welcher) zueinander gegenläufige Turbinenräder zueinander gegenläufige Verdichterräder mittels zweier ineinander angeordneten Wellen antreiben, ferner die Turbinenräder einerseits, die Verdichterräder andererseits in voneinander getrennten: Gehäusen untergebracht sind und: schließlich die innere Welle an ihren Enden, und zwar im Gehäuse oder auf der gleichen. Grundplatte, gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß alle Wellenfeger (60, 61, 65, 66) Gleitlager sind und daß die äußere Welle (6) zwischen den Turbinenrädern einerseits und dien Verdichterrädern andererseits in an sich bekannter Weise nur auf der InnenweHe (3) gelagert ist, wobei zwischen dem Gehäusen (9, 39) ein Sammelraum (96) für das den Außenwellenlagern (60, 61) entströmende Schmieröl angeordnet ist.

2. Gebläse bzw. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an. den Lagerstellen zwischen den beiden gegenläufigen Wellen (3, 6) an sich bekannte lose, frei bewegliche Lagerringe (60', 61') zwischengeschaltet sind, um die Lagergeschwindigkeit zu reduzieren.

3. Gebläse bzw. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Außenwelle (6) und den losen Lagerringen (60', 61') in an; sich bekannter Weise fest in die Außenwelle (6) eingesetzte Büchsen. (60", 61") angeordnet sind, die eine härtere äußere Oberfläche aufweisen.

4. Gebläse bzw. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der turbinenseitige Lagerring (60') auf einem einen größeren Durchmesser aufweisenden, abgestuften

Lagerteil· (110) der Innenwelle (3) auf ruht und dementsprechend einen größeren Innendurchmesser aufweist als der gebläseseitige Lagerring (61').

5. Gebläse bzw. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die gebläsesaitige Büchse (61") und die eine Stirnseite des abgestuften Lagerteiles (110) ein Distanzstück (108) auf der Welle (3) zwischengeschaltet ist, das gebläseseitig zu einem vergrößerten Durchmesser stufenartig abgesetzt ist und sich mit dieser Abstufung (111) gegen, die eine Stirnseite der Büchse (61") abstützt, und daß die Büchse (61") durch einen in das Gebläserad eingeschraubten. Schraubenring (109) axial gesichert ist, so daß die Axialschübe über den Schraubenring (109), die Büchse (61") und das Distanzstück (108) von der Außenwelle (6) auf die Schulter des abgestuften Lagarteiles (110) und damit auf die Innenwelle (3) übertragen werden.

6. Gebläse bzw. Pumpe nach, einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Welle (6) aus zwei koaxial ineinanderliegenden, jeweils dem Gebläserad (4) bzw. dem

einen Turbinenrad (31) zugehörigen zylinderrlanschartigen Fortsätzen (113, 114) besteht, die miteinander verschraubt sind, wobei die turbinenseitige Büchse (60") auf einem Ringabsatz (116) des Turbinen-Zylinderflansches (114) aufruht und von dem Stirnende des Gebläsei-Zylinderflansches (113) gegen axiale Verschiebung gesichert ist.

7. Gebläse bzw. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Distanzstück (108) sich nicht nur mit der einen Stirnseite gegen den abgestuften! Lagerteil (110), sondern außerdem mit der Abstufung (111) gegen eine Schulter (112) an. der Innenbohrung des Gebläserades (4) abstützt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 70071, 339647, 521578, 713 099;

britische Patentschriften Nr. 586553, 624098;
schweizerische Patentschrift Nr. 263 381.

Entgegengehaltene ältere Rechte:
Deutsches Patent Nr. 899 298.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen