DE1814367C3 - Multi-shaft gas turbine engine - Google Patents

Multi-shaft gas turbine engine

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DE1814367C3
DE1814367C3 DE19681814367 DE1814367A DE1814367C3 DE 1814367 C3 DE1814367 C3 DE 1814367C3 DE 19681814367 DE19681814367 DE 19681814367 DE 1814367 A DE1814367 A DE 1814367A DE 1814367 C3 DE1814367 C3 DE 1814367C3
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DE19681814367
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Louis Jules Vanves; Bouiller Jean Georges Brunoy; Garnier Michel Robert Sceaux; Lacroix Armand Jean-Baptiste Itteville; Bauger (Frankreich)
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Safran Aircraft Engines SAS
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Societe Nationale dEtude et de Construction de Moteurs dAviation SNECMA
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Description

angeordneten Wellen verbunden sind, und daß jedes Turbinenrad über die zugehörige Welle mit zwei aufeinanderfolgenden Verdichter-Rotoren verbunden ist. wobei jedoch das erste und letzte Turbinenrad jeweils nur mit einem Verdichter-Rotor verbunden ist.arranged shafts are connected, and that each turbine wheel via the associated shaft with two successive compressor rotors connected. however, the first and last turbine wheel is connected to only one compressor rotor at a time.

Auf diese Weise werden als Antriebsverbindung zwischen den Turbinenrädern und den Verdichicr-Rotoren ausschließlich koaxial ineinander angeordnete Wellen verwendet, die somit einen übersichtlichen, raumsparenden Aufbau ermöglicht n. Dennoch, da mehr Tdibinenräder als Verdichterabschnitte vorgesehen sind, können die Drehzahlen der einzelnen Verdichter abschnitte in sehr weiten Grenzen gewähh werGen.This acts as a drive connection between the turbine wheels and the Verdichicr rotors exclusively coaxially arranged shafts are used, thus providing a clear, n allows space-saving construction. Nevertheless, since more Tdibine wheels are provided than compressor sections the speeds of the individual compressor sections can be chosen within very wide limits.

Vorteiiiijfte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are shown in specified in the subclaims.

Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigtExemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings. It shows

Fig. 1 einen schematisierten Längsschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Zweikrcis-Strahltriebwcrk, 1 shows a schematic longitudinal section through a two-circuit jet engine designed according to the invention,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht einer anderen Ausführungsform.FIG. 2 is a view corresponding to FIG. 1 other embodiment.

Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie NI-IN der F i g. 2.3 shows a cross section along the line NI-IN of FIG. 2.

Die F i g. 1 zeigt ein Zweikreis-Slrahliriebsverk mit einem Gehäuse I. Ein Eintrittslaufrad 2. das aus einem Strömungskanal 3 Luft ansaugt, fördert Luft in einen äußeren Kreis 4 und einen dazu parallel geschalteten inneren Kreis 5. die voneinander durch eine Wand 6 getrennt sind.The F i g. 1 shows a two-circuit Slrahliriebsverk with a housing I. An inlet impeller 2. which sucks in air from a flow channel 3, conveys air into one outer circle 4 and an inner circle 5 connected in parallel thereto, which are separated from one another by a wall 6 are separated.

Die Luft des inneren Kreises wird in einem aus mehreren Abschnitten bestehenden Verdichter 7 mit gegensinnig umlaufenden Schaufelkriinzen verdichtet, in einer Brennkammer 8 verbrannt und danach in einer Gasturbine 9 entspannt. Am Ausgang der Turbine werden die Verbrennungsgase durch einen Strömlings kanal IO einer Strahldüse (nicht dargestellt) zugeführt.The air of the inner circle is in a compressor 7 consisting of several sections opposite rotating blade rings compacted, burned in a combustion chamber 8 and then relaxed in a gas turbine 9. At the exit of the turbine the combustion gases are fed to a jet nozzle (not shown) through a flow channel IO.

Im dargestellten Ausführungsbeispicl weist der Verdichter 7 zwei Abschnitte 11,12 auf; es versteht sich jedoch \ on se'bst, daß die Erfindung nicht auf diese Zahl beschränkt ist. Die Turbine 9 besteht aus drei unabhängigen Laufrädern 13, 14, 15. Die Zahl dieser Laufräder ist somit um Eins größer als die Zahl der Verdichterabschnitte. Von den drei Laufrädern 13, 14, 15 rotieren jeweils zwei benachbarte in entgcgengesetzter Richtung. Die dargestellten feststehenden Leitschaufelkränze 16, 17 sind nicht unbedingt erforderlich, da die I.aufräder 13, 14,15 gegensinnig umlaufen.In the illustrated Ausführungsbeispicl the Compressor 7 has two sections 11, 12; it goes without saying however, the invention is not limited to this number. The turbine 9 consists of three independent impellers 13, 14, 15. The number of these impellers is thus one greater than the number of Compressor sections. Of the three running wheels 13, 14, 15 each two neighboring rotate in opposite directions Direction. The illustrated stationary guide vane rings 16, 17 are not absolutely necessary because the I. wheels 13, 14, 15 run in opposite directions.

Der erste Verdichterabschnitt Il besteht aus zwei Rotoren 18, 19, die in entgegengesetzter Richtung umlaufen. Die Schaufelkränzc der beiden Rotoren sind mit den Bezugsziffern 20, 21 bezeichnet. Die Schaufelkränze 21 des äußeren Rotors sind an ihrem äußeren Umfang mit einem gemeinsamen Außenring verbunden.The first compressor section II consists of two rotors 18, 19 which run in opposite directions circulate. The blade rings of the two rotors are denoted by the reference numerals 20, 21. The shovel rings 21 of the outer rotor are connected to a common outer ring on their outer circumference.

Der zweite Verdichtcrabschnitt 12 ist genauso wie der erste Verdichterabschnitt 11 ausgebildet und weist somit zwei gegensinnig umlaufende Rotoren 22, 23 mit Schaufclkrän/.cn 24, 25 auf, wobei der äußere Rotor 23 ebenfalls mit einem gemeinsamen Außenring verbunden ist. ftnThe second compressor section 12 is designed and has the same design as the first compressor section 11 thus two rotors 22, 23 rotating in opposite directions with Schaufclkrän / .cn 24, 25, the outer rotor 23 is also connected to a common outer ring. ftn

Die Laufräder der Turbine und dl ic verschiedenen Verdichtcrabschnitte sind durch Wellen 26, 27, 28 miteinander verbunden. Die Welle 26 verbindet das I lochdruL'krad 13 der Turbine mit dem inneren Rotor 22 des Hochdruck-Verdichterabschnitts; die Welk 27 u·, verbindet das Mitteldruckrad 14 der Turbine mit dem äußeren Rotor 23 des Hochdruck-Verdichter.ibschiiitts Mum- mil dem inneren Rotor 18 des Niederdruck Vor dichierabsehniiis; die Welle 28 verbindet das Niederdruckrad 15 der Turbine mit dem äußeren Rotor 19 des Niederdruck-Verdichterabschnitts. Die Welle 26 treibt außerdem das Eintiittslanfrad 2 an. Allein das Mitteldruckrad 14 treibt gleichzeitig zwei Rotoren an. die zwei aufeinanderfolgenden Verdichterabschnitten angehören. Die beiden anderen Turbinenräder 13 und 15 treiben dagegen jeweils nur einen einzigen Verdichterrotor an. Allgemein ausgedrückt: Bei einem Triebwerk, das η + 1 Turbinenräder aufweist, treiben allein die 11 - 1 mittleren Turbinenräder gleichzeitig zwei zu aufeinanderfolgenden Verdichtei abschniiten gehörenden Rotoren an. während die beiden äußeren Turbinenräder jeweils nur einen einzigen Rotor antreiben.The impellers of the turbine and the various compressor sections are connected to one another by shafts 26, 27, 28. The shaft 26 connects the I lochdruL'krad 13 of the turbine with the inner rotor 22 of the high pressure compressor section; the Welk 27 u ·, connects the medium pressure wheel 14 of the turbine with the outer rotor 23 of the high pressure compressor. the shaft 28 connects the low pressure wheel 15 of the turbine to the outer rotor 19 of the low pressure compressor section. The shaft 26 also drives the Eintiittslanfrad 2 on. The medium pressure wheel 14 alone drives two rotors at the same time. which belong to two consecutive compressor sections. The other two turbine wheels 13 and 15, on the other hand, each drive only a single compressor rotor. In general terms: In an engine that has η + 1 turbine wheels, the 11-1 middle turbine wheels alone drive two rotors belonging to successive compression sections at the same time. while the two outer turbine wheels each drive only a single rotor.

Die Zentrierung der verschiedenen rotierenden Bauteile wird nun erläutert. Die Welle 26. die den inneren Rotor 22 des Mochdruck-Verdichterabschnius antreibt, ist durch ein vorderes Lager 29. das von einem stromaufwärts liegenden Flansch des äußeren Rotors des Hochdruck-Verdichicrabschnitts getragen wird, und durch ein hinteres Lager 30. das sich am Gehäuse abstützt, gelagert.The centering of the various rotating components will now be explained. The wave 26. the den inner rotor 22 of the Mochdruck-Verdichterabschnius drives is through a front bearing 29th of a upstream flange of the outer rotor of the high pressure Verdichicrabschnitts is supported, and supported by a rear bearing 30. which is supported on the housing.

Die Welle 27. die den äußeren Rotor 2] des Hochdruck-Vcrdichlerabschniits und den inneren Rotor 18 des Niederdruck-Verdichterabschnitts antreibt, besteht aus zwei Abschniiten. die durch eine Keilnutserbindung 31 miteinander verbunden sind. Der stmmaufliegenJe Abschnitt 27.1 dieser Welle, der die beiden Rotoren miteinander verbindet, ist durch ein sorderes Lager 32 und ein hinteres Lager 33.die sich am Gehäuse abstützen, gelagert.The shaft 27. which the outer rotor 2] des High pressure compressor sections and the inner rotor 18 drives the low pressure compressor section, consists from two sections. which are connected to one another by a keyway connection 31. The mutually supportive Section 27.1 of this wave, which covers the two Connecting rotors to one another is through a front bearing 32 and a rear bearing 33. which are located on the housing support, stored.

Der stromabwärtsliegende Abschnitt tier Welle 21. der vom Turbinenrad 14 weggeht, ist some durch die Keilnuiserbindung 31 und hinten durch ein Lager 54. das sieh an der Welle 28 abstützt, gelagen.The downstream portion of the shaft 21. going away from turbine wheel 14 is some through that Wedge connection 31 and behind by a bearing 54. the see supported on the shaft 28, lay.

Die Welle 28. die das Eintrittslaufrad 2 und den äußeren Rotor 19 des Niedcrdruck-Vcrdichterabschnitts antreibt, svird durch ein Lager 35. das in dem vorderen Lagerzapfen des inneren Rotors ties Nieder druck-Vcrdichterabschnitts angeordnet ist. und durch ein hinteres Lager 36. das sich am Gehäuse abstützt. gelagert.The shaft 28. which the inlet impeller 2 and the outer rotor 19 of the low pressure compressor section drives, it is driven by a bearing 35. which lowers in the front bearing journal of the inner rotor Druck-Vcrichterabschnitts is arranged. and by a rear bearing 36 which is supported on the housing. stored.

Der äußere Rotor 23 des Hochdruck-Verdichterabschnitts ist vorne mittels einer Kcilnuivcrbindung Ϊ7 aiii der Welle 27.Ί und hinten durch ein Lager 38. das sich am Gehäuse abstützt, gelagert.The outer rotor 23 of the high pressure compressor section is at the front by means of a linkage Ϊ7 aiii the shaft 27.Ί and behind by a bearing 38. which is located on the Housing supported, stored.

Die Lager 29, 33, 34, 35 und 38 sind vorzugsweise Rollenlager, während es sich bei den Lagern 30, 32, 36 vorzugsweise um Kugellager handelt.The bearings 29, 33, 34, 35 and 38 are preferred Roller bearings, while the bearings 30, 32, 36 are preferably ball bearings.

Wie bereits erwähnt, hat ein derartiges Triebwerk den Vorteil, daß nur eine beschrankte Anzahl von unabhängigen Wellen zwischen der Turbine und dem Verdichter verwendet wird,daß eine bessere Lastaufteilung zwischen den verschiedenen Bauteilen des Verdichters und der Turbine erzielt wird und daß in sämtlichen Verdichtcrabscnnittcn mit höherem Wirkungsgrad als bei den bekannten Triebwerken gearbeitet wird. Ferner isi tier innere Rotor 22 dos Hochdriick-Verdichterabschniits »frei«, d.h., er ist das einzige Bauteil, das (über die Welle 26) vom Ilochdruck-Tnrbinenrad 13 angetrieben svird, Seine Drehzahl wird somit nicht durch einen mit ihm gekoppelten Rotor mit Außenring begrenzt, einen Rotor also, der aufgrund seines Außenrings erhöhten Zentrifugalkräften ausgesetzt ist. Durch diesen inncp.-n I luclHlruck-Verdichierrotor verfügt man somit über einen Vcrdichtcrteil. den man bis an die Grenzen seinerAs already mentioned, has such an engine the advantage that only a limited number of independent shafts between the turbine and the Compressor is used that better load sharing is achieved between the various components of the compressor and the turbine and that in all compressor sections with higher efficiency than is used with the known engines. Furthermore isi tier inner rotor 22 dos High-pressure compressor section "free", i.e. it is that The only component that is driven (via the shaft 26) by the Ilochdruck-Tnrbinenrad 13, Seine Speed is therefore not limited by a rotor with an outer ring coupled to it, a In other words, a rotor that is exposed to increased centrifugal forces due to its outer ring. Through this inncp.-n I luclHlruck compression rotor is thus available a sealing part. that you push to the limits of your

Möglichkeit ausnutzen kann, was dem Gesamtwirkungsgrad zugute kommt.Possibility can take advantage of what the overall efficiency benefits.

Die F i g. 2 betrifft eine weitere Ausführungsform der Erfindung. In dieser Figur findet man die in der Fig. 1 gezeigten wesentlichen Bauteile wieder, für clic dieselben Bezugsziffern verwendet wurden, und zwar das Eintrittslaufrad 2. den Verdichter 7 mit zwei Abschnitten II. 12. die Turbine 9 mit unabhängigen Laufrädern 13, 14, 15 und die Wellen 26, 27, 28. Wie im Fall der F i g. 1 wird der Rotor 19 (mit dem Außenring) des Niedcrdruck-Vcrdiehicrabschnilts 11 gemeinsam mit dem Eintrittslaufrad 2 vom Niederdruck-Laufrad 15 der Turbine 9 über die Welle 28 angciricben. während der innere Rotor 18 dieses Vcrdichtcrabschnitts über die Welle 27 vom Mitieldruck-Laufrad 14 der Turbine angetrieben wird.The F i g. 2 relates to a further embodiment of FIG Invention. In this figure one finds those in FIG. 1 The essential components shown again, for clic the same reference numerals have been used, namely the inlet impeller 2. the compressor 7 with two sections II. 12. the turbine 9 with independent Impellers 13, 14, 15 and the shafts 26, 27, 28. As in Case of fig. 1, the rotor 19 (with the outer ring) of the low-pressure Vcrdiehicrabschnilts 11 is common angciricben with the inlet impeller 2 from the low-pressure impeller 15 of the turbine 9 via the shaft 28. while the inner rotor 18 of this sealing section via the shaft 27 from the medium pressure impeller 14 of the turbine is driven.

Die in dieser Figur dargestellte Aiisführungsform unterscheidet sich von der in der Fi g. I dargestellten im wesentlichen durch den Aufbau des Hochdruck-Vcrdichicrabschnilts 12 und den Antrieb der gcgcnsinnig ^o rotierenden Schaulelkrän/e 40, 41 des Verdichters durch die Hochdruck- und Miucldruck-Laufrädcr 13, 14 der Turbine 9. Zweck dieser Anordnung ist einerseits, den Außenring des Hochdruck-Verdichterabschnitis überflüssig /u machen, und andererseits gegensinnig rotierende, unabhängige Schaufelräder vorzusehen, die getrennt voneinander steuerbar sind, so daß höhere Drehzahlen und somit eine Steigerung des Druckvcrhältnisses pro Stufe möglich sind.The embodiment shown in this figure differs from that in Fig. I depicted in essentially through the structure of the high-pressure Vcrdichicrabschnilts 12 and the drive of the sensible ^ o rotating rocker cranes 40, 41 of the compressor by the high and low pressure impellers 13, 14 the turbine 9. The purpose of this arrangement is on the one hand, make the outer ring of the high pressure compressor section superfluous, and on the other hand in opposite directions to provide rotating, independent paddle wheels that can be controlled separately from one another, so that higher speeds and thus an increase in the pressure ratio are possible per level.

Wie die I" ig. 2 /eigt. worden die Schaufclkriin/e 40,Like the I "ig. 2 / shown the Schaufclkriin / e 40,

41 des Hochdruck-Verdiehlcrabschnitls von Scheiben41 of the high pressure Verdiehlcrabschnittls of disks

42 b/\\. 43 getragen, die unabhängig voneinander mittels Kugellager 44, 45 im Gehäuse gelagert sind. Diese Scheiben weisen jeweils einen axialen Ansät/ auf. der in einem innenveivahnten Rad 46 (für die Scheiben 42) b/w. 47 (für die Scheiben 43) mündet. )edes der Zahnräder 46 steht mit einem Riiy-el 48 in Eingriff, das mit einer Welle 49 drehfesl verbunden ist. Die Welle 49 ist mittels Lager 50, 51 im Gehäuse gelagert. In gleicher Weise steht jedes Zahnrad 47 mit wenigstens einem Ritzel 52 in Eingriff, das mit einer Welle 53. die mittels Lager 54, 55 im Gehäuse gelagert ist. drehfest42 b / \\. 43 worn independently are mounted in the housing by means of ball bearings 44, 45. These disks each have an axial seed / on. in an internally toothed wheel 46 (for the disks 42) b / w. 47 (for the disks 43) opens. ) edes der Gears 46 is in engagement with a Riiy-el 48, the is rotatably connected to a shaft 49. The shaft 49 is supported in the housing by means of bearings 50, 51. In the same Way is each gear 47 with at least one pinion 52 meshed with a shaft 53. The means Bearing 54, 55 is mounted in the housing. non-rotatable

\erblinden ist. Die Anzahl der Ritzel 48, 52. die den Zahnrädern 46,47 zugeordnet sind, beträgt vorzugsweise drei pro Zahnrad: die Ritzel sind über den Umfang verteil» angeordnet.\ is blind. The number of pinions 48, 52. the Gear wheels 46,47 are assigned, is preferably three per gearwheel: the pinions are arranged around the circumference ».

|edc der Wellen 49 und 53 ist mit einem zusätzlichen Zahnrad 56 bzw. 57 drehfest verbunden, die an dem der Turbine zugewandten F.ndc der betreffenden Welle angeordnet sind.| edc of the shafts 49 and 53 is non-rotatably connected to an additional gear 56 and 57, which is connected to the Turbine facing F.ndc of the shaft in question are arranged.

Die Ritzel 56, deren Anzahl im gewählten Beispiel drei beträgt (s. F i g. 3), stehen mit einem innenverzahnten Zahnrad 58 in Eingriff, das mit der Welle 26 fest verbunden ist. In gleicher Weise stehen die Zahnräder 57, deren Zahl ebenfalls drei beträgt, mit einem weiteren innenverzahnlen Zahnrad 59 in Eingriff, das mit der Welle 27 drehfest verbunden ist.The pinions 56, the number of which is three in the example chosen (see FIG. 3), have an internally toothed one Gear 58 in engagement, which is fixedly connected to the shaft 26. The gears are in the same way 57, the number of which is also three, with a further internally toothed gear 59 in engagement with the Shaft 27 is rotatably connected.

Die Welle 28, die den äußeren Rotor 19 des Nicderdruck-Verdichterabschnitts sowie das Eintriltslaufrad 2 antreibt, ist vorne mittels cinis Lagers 60 und hinten mittels eines Lagers (>1 gelagert, die sich beide am Gehäuse abstützen. Die Welle 27, die den inneren Rotor 18 des Niederdruck-Vcrdichterabschnitts und die Schaufelkränzc 41 des Hochdruck-Verdichterabschniits antreibt, ist vorne mittels eines Lagers 62, das sich am Gehäuse abstützt, und hinten mittels eines Lagers 63. das von der Welle 28 getragen wird, gelagert. Die Welle 26, die die Schaufelkränzc 40 antreibt, ist im Gehäuse mittels zweier Lager 64,65 gelagert. Die Lager 60, 62, 64 sind vorteilhafterweise Kugellager, während die Lager61,63,65 vorzugsweise Rollenlager sind.The shaft 28, the outer rotor 19 of the Nicder pressure compressor section and the Eintriltslaufrad 2 drives is at the front by means of cinis bearings 60 and at the rear by means of a bearing (> 1, both of which are located on the Support the housing. The shaft 27, the inner rotor 18 of the low pressure compressor section and the Blade ring 41 of the high pressure compressor section drives is at the front by means of a bearing 62, which is supported on the housing, and at the rear by means of a bearing 63. which is carried by the shaft 28, stored. The shaft 26, which drives the blade ring 40, is in the housing stored by means of two bearings 64,65. The bearings 60, 62, 64 are advantageously ball bearings, while the Bearings61,63,65 are preferably roller bearings.

Im Betrieb treibt das Hochdruckrad 13 der Turbine das Zahnrad 58 und somit über die Zahnräder 56,48 und 46 die Schaufclkränze 40 des Hochdruck-Verdichterabschnitts an.In operation, the high pressure wheel 13 of the turbine drives the gear 58 and thus via the gear wheels 56, 48 and 46, the impeller rims 40 of the high pressure compressor section.

Das Mitleldruckrad 14 der Turbine treibt in umgekehrter Richtung über die Welle 27, das Zahnrad 59. die Zahnräder 57 und 52 und die Zahnräder 47. die Schaufelkränzc 41 des Hochdruck-Vcrdichlcrabschnitts an.The middle pressure wheel 14 of the turbine drives in reverse direction via the shaft 27, the gear 59. the gears 57 and 52 and the gears 47. the Blade ring 41 of the high pressure valve section on.

Die Übersetzungsverhältnisse zwischen den Zahnrädern 48 und den Zahnrädern 46 bzw. zwischen den Zahnrädern 52 und den Zahnrädern 47 sind im dargestellten Beispiel für sämtliche Stufen des Hochdruckabsehnilts gleich: es versteht sich jedoch von selbst, daß diese Verhältnisse den jeweiligen Verhältnissen entsprechend für jede Stufe gesondert gewählt werden könnten.The gear ratios between the gears 48 and the gears 46 or between the In the example shown, gears 52 and gears 47 are for all stages of the high-pressure absorption the same: it goes without saying, however, that these relationships correspond to the respective relationships could accordingly be selected separately for each level.

Der Verzicht auf die äußere I lülsc im Hochdruck-Verdichlerabschnitl gibt, wie bereits erwähnt, die Möglichkeit, die Drehzahl der Schaufelkränzc zu erhöhen, somit das Gesamtverdichtungsverhältnis des Verdichters zu vergrößern und somit bei gegebener Temperatur am Eintritt der Turbine den Gesamtwirkungsgrad des Triebwerks zu verbessern.The waiver of the outer I lülsc in the high-pressure compressor section gives, as already mentioned, the possibility of adjusting the speed of the blade ring increase, thus increasing the overall compression ratio of the compressor and thus at a given Temperature at the inlet of the turbine to improve the overall efficiency of the engine.

Kicr^is-2*Blatt ZeichnungenKicr ^ is-2 * sheets of drawings

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Gasturbinentriebwerk mit einer Turbine und einem Axialverdichter, der aus η (hierbei η ^ 2) in Strömungsrichtung hintereinander angeordneten koaxialen Verdichterabschnitten besteht, wobei jeder Verdichterabschnitt von zwei gegensinnig umlaufenden Verdichter-Rotoren mit jeweils mehreren Schaufelkränzen gebildet wird, die so angeordnet sind, daß jeweils zwei benachbarte Schaufelkränze gegensinnig umlaufen, und wobei die Turbine von mindestens zwei voneinander unabhängigen, gegensinnig umlaufenden Turbinenrädern gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine (9) η + 1 voneinander unabhängige, jeweils gegensinnig umlaufende Turbinenräder (13— 15) aufweist, die mit η + 1 koaxial ineinander angeordneten Wellen (26-28) verbunden sind, und daß jedes Turbinenrad (14) über die zugehörige WeKe (27) mit zwei aufeinanderfolgenden Verdiciiter-Rotoren (18, 23) verbunden ist, wobei jedoch das erste und letzte Turbinenrad (13 b/u·. /5) jeweils nur mit einem Verdichter-Rotor(22 b/w. 19) verbunden ist.1. Gas turbine engine with a turbine and an axial compressor, which consists of η (here η ^ 2) in the flow direction arranged one behind the other coaxial compressor sections, each compressor section is formed by two compressor rotors rotating in opposite directions, each with several blade rings, which are arranged so that two adjacent blade rings rotate in opposite directions, and the turbine is formed by at least two mutually independent, oppositely rotating turbine wheels, characterized in that the turbine (9) has η + 1 mutually independent, oppositely rotating turbine wheels (13-15) which with η + 1 coaxially arranged shafts (26-28) are connected, and that each turbine wheel (14) is connected to two successive Verdiciiter rotors (18, 23) via the associated gear (27), but the first and last Turbine wheel (13 b / u ·. / 5) each with only one compressor rotor (22 b / w. 19) connected is. 2. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch t, bei dem jeder Verdichtcrabschniti aus einem inneren Rotor und einem äußeren Rotor besteht, wobei der innere Rotor über eine erste Welle, die am inneren Umfang der den Rotor bildenden Schaufelkränzc angebracht ist. und der äußere Rotor über eine /ur ersten Welle koaxialen zweiten Welle und einen Außenring, der am äußeren Umfang der den äußeren Rotor bildenden .Schaufelkränze angebracht ist. antreibbar ist. dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die vom gleichen Turbinenrad angetriebenen beiden Verdichter-Rotoren (18, 23), die zwei aufeinanderfolgenden Verdichterabschnitien angehören, von einem inneren und einem äußeren Rotorgebildet weiden.2. Gas turbine engine according to claim t, wherein each Verdichtcrabschniti from an inner Rotor and an outer rotor, with the inner rotor having a first shaft attached to the inner The circumference of the blade ring forming the rotor is attached. and the outer rotor has a / ur first shaft coaxial second shaft and an outer ring on the outer periphery of the Blade rings forming the outer rotor is attached. is drivable. characterized, that each driven by the same turbine wheel two compressor rotors (18, 23) belonging to two consecutive compressor sections, formed by an inner and an outer rotor. y Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß der innere Rotor (18) stromaufwärts vom äußeren Rotor (23) angeordnet ist.y gas turbine engine according to claim 2, characterized in that the inner rotor (18) is arranged upstream of the outer rotor (23). 4. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (28), die den Rotor mit dem Außenring (19) antreibt, mit diesem Rotor im Bereich des stromaufwärtsliegenden Endes des Außenrings verbunden ist.4. Gas turbine engine according to claim 2 or 3. characterized in that the shaft (28) which drives the rotor with the outer ring (19), with this Rotor is connected in the region of the upstream end of the outer ring. ry. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufelkränze (4O1 41). die dem einen b/w. dem anderen zweier gegensinnig umlaufender Rotoren eines Vcrdichlcrabschnilts angehören, an ihrem inneren Umfang vo,-der einen b/w. der anderen zweier gegensinnig umlaufenden, dem betreffenden Verdichtcrabschnitt zugeordneten Wellen (26, 27) angetrieben sind, wobei jeder Schaufelkrän/ eine eigene Antriebsverbindung, die ihn mit der zugehörigen Welle verbindet, besitzt (F i g. 2). r y. Gas turbine engine according to Claim I, characterized in that the blade rings (4O 1 41). the one b / w. belong to the other two rotors rotating in opposite directions of a Vcrdichlcrabschnilts, on their inner circumference vo, -der one b / w. the other two oppositely rotating shafts (26, 27) assigned to the respective compressor section are driven, each bucket crane having its own drive connection which connects it to the associated shaft (FIG. 2). 6. Gasturbinentriebwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das als Zweikrcis-Slrahltriebwerk ausgebildet ist, bei dem in einem getrennten .Strömungskanal durch ein Gebläse mit wenigstens einem rotierenden Schaufclkranz Luft gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaufelkrän/ (2) des Gebläses mit dem einen (19) der f>s Rotoren des siromaufwärtsliegenden VerdiehterabschniiIs(M)clrehfest verbunden ist.6. Gas turbine engine according to one of the preceding claims, which as a two-circuit sl jet engine is formed in which in a separate .Strömungskanal by a fan with at least a rotating shovel ring, characterized in that the shovel crane / (2) of the fan with one (19) of the f> s The rotors of the upstream twisted section (M) cannot rotate connected is. Die Erfindung betrifft ein Gasturbinentriebwerk mn einer Turbine und einem Axialverdichter, der aus η (hierbei η > 2) in Strömungsrichtung hintereinander angeordneten koaxialen Verdichterabschnitten besteht, wobei jeder Verdichterabschnitt von zwei gegensinnig umlaufenden Verdichter Rotoren mit jeweils mehreren Schaufelkrän/en gebildet wird, die so angeordnet sind, daß jeweils zwei benachbarte Schaufelkränze gegensinnig umlaufen, und wobei die Turbine von mindestens zwei voneinander unabhängigen, gegensinnig umlaufenden Turbinenrädern gebildet wird.The invention relates to a gas turbine engine with a turbine and an axial compressor, which consists of η (here η > 2) coaxial compressor sections arranged one behind the other in the direction of flow, each compressor section being formed by two compressor rotors rotating in opposite directions, each with several blade cranes, which are arranged in this way are that two adjacent blade rings rotate in opposite directions, and the turbine is formed by at least two mutually independent turbine wheels rotating in opposite directions. Die Verwendung von gegensinnig umlaufenden Verdichter-Rotoren erlaubt eine Vergrößerung des Verdichtungsverhältnisses pro Stufe, so daß bei gleichem Gesamtdruckverhältnis und unter Bedingungen, die aerodynamisch akzeptabel sind, die Anzahl der Verdichterstufen verringert werden kann. Die Unterteilung des Verdichters in mehrere unabhängige Verdichterabschnitte trägt der Tatsache Rechnung, daß das Verhältnis h/rm (mit h als Schaufelhöhe und /„, als mittlerem Radius der Schaufeln), das eine charakteristische Größe für die mechanische Belastbarkeit der Schaufeln durch Zentrifugalkräfte ist, in den vorderen Stufen größer als in den hinteren Stufen ist, so daß die Drehzahlen der verschiedenen Verdichterabschnitte entsprechend angepaßt werden können.The use of compressor rotors rotating in opposite directions allows the compression ratio per stage to be increased, so that the number of compressor stages can be reduced with the same overall pressure ratio and under conditions which are aerodynamically acceptable. The subdivision of the compressor into several independent compressor sections takes into account the fact that the ratio h / r m (with h as the blade height and / "as the mean radius of the blades), which is a characteristic variable for the mechanical load-bearing capacity of the blades due to centrifugal forces, is greater in the front stages than in the rear stages, so that the speeds of the various compressor sections can be adapted accordingly. Bei einem vorbekannten Gasturbinentriebwerk der eingangs angegebenen Art (GBPS 5 8b 2?7) sind drei Verdiehierabschnitte vorgesehen, die jeweils aus einem inneren Verdichter-Rotor und einem äußeren Verdichter-Rotor zusammengesetzt sind. Zum Antrieb der drei Verdichterabschnitte sind zwei gegensinnig umlaufende Turbincnriulor (mit insgesamt drei Schaufeikränzen) vorgesehen. Das eine Turbinenrad treibt über eine zentrisch angeordnete Welle die inneren Verdichter-Rotoren des ersten und des dritten V ei dichierabschnitis an, während das andere Turbinenrad über eine die Brennkammer von außen übergreifende Hülse die äußeren Verdichter-Rotoren des zweiten und dritten Verdichterabschnitts antreibt. Der äußere Verdichter-Rotor des ersten Verdichterabschnitts und der innere Verdichter-Rotor des zweiten Verdichterabschnitts schließlich "raufen gemeinsam um. In diesem Fall besteht nur der erste und dritte Verdiel icrabschnitt aus gegensinnig umlaufenden Rotoren, während im /weiten Verdichterabschnitt beide Rotoren gleichsinnig - wenn auch mit unterschiedlichen Drehzahlen — umlaufen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die inneren Verdichter-Rotoren des ersten und dritten Verdichterabschnitts die gleiche Drehzahl haben, so daß einer Anpassung der Drehzahlen der verschiedenen Verdichterabschnitte an das Verhältnis Λ/γ,,, Grenzen gesetzt sind. Schließlich ist die Antriebsverbindung /wischen den Turbinenrädern und den Verdichterrotoren — insbesondere im Hinblick auf die die Brennkammer von außen umgreifende Hülse — wenig vorteilhaft.In a previously known gas turbine engine the At the outset specified type (GBPS 5 8b 2? 7) three Verdiehierabschnitte are provided, each consisting of one inner compressor rotor and an outer compressor rotor are composed. To drive the three compressor sections, two are rotating in opposite directions Turbincnriulor (with a total of three display wreaths) intended. One turbine wheel drives the inner compressor rotors via a centrally arranged shaft of the first and third divisions on, while the other turbine wheel via a sleeve that overlaps the combustion chamber from the outside drives outer compressor rotors of the second and third compressor sections. The outer compressor rotor of the first compressor section and the inner compressor rotor of the second compressor section after all, "wrangle around together. In this case, there is only the first and third Verdiel icrabschnitts rotors rotating in opposite directions, while in / wide Both rotors in the compressor section rotate in the same direction - albeit at different speeds. A Another disadvantage is that the inner compressor rotors of the first and third compressor sections have the same speed, so that an adaptation of the speeds of the different compressor sections there are limits to the ratio Λ / γ ,,,. Finally, there is the drive connection / wipe the turbine wheels and the compressor rotors - especially with regard to the combustion chamber sleeve encompassing from the outside - not very advantageous. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gasturbinentriebwerk der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß die Antricbsverbmdung zwischen den Turbinenrädern und den Verdichter-Rotoren vereinfacht wird und dennoch eine weitgehende Freiheit in der Wahl der Drehzahlen der einzelnen Vcrdichtcrabschnitte gegeben ist.The invention is based on the object of providing a gas turbine engine of the type specified at the beginning to be designed so that the drive connection between the turbine wheels and the compressor rotors is simplified and still a great deal of freedom in the choice of the speeds of the individual Sealing sections is given. Dies wird bei einem Gasturbinentriebwerk mit den eingangs angegebenen Merkmalen erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Turbine η + I voneinander unabhängige, jeweils gegensinni« umlaufende Turbinenräder aufweist, die mit η + I koaxial ineinanderIn a gas turbine engine with the features specified at the beginning, this is achieved according to the invention in that the turbine η + I has turbine wheels which are independent of one another and rotate in opposite directions and which are coaxial with one another with η + I
DE19681814367 1967-12-14 1968-12-12 Multi-shaft gas turbine engine Expired DE1814367C3 (en)

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