DE4436710C2 - Getriebe-Mehrwellenturbomaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Getriebe-Mehrwellenturbo­ maschinen mit einem Zentralrad und Hohlritzeln, über deren Außenverzahnungen und über in Hohlritzeln angeordnete Planetengetriebe Turbostufen angetrieben werden bzw. diese antreiben, die mit den Sonnenrädern der Planetengetriebe mit feststehendem Planetenträger auf gleicher Ausgangswelle angeordnet sind.

Bei der Getriebe-Mehrwellenturbomaschine nach dem Oberbegriff und der DE 42 41 141 A1 werden am Umfang des Zentralrades des Getriebes Hohlritzel mit eingebauten Planetengetrieben mit festem Planetenträger angeordnet, die Kompressorstufen antreiben. Hierbei ist eine unmittelbare Übertragung des von den Kompressorstufen erzeugten Axialschubes auf das Getriebegehäuse möglich, ohne Schubübertragung auf das Zentralrad.

Mit dieser Anordnung können zwar hohe Übersetzungs­ verhältnisse realisiert werden, jedoch fehlt am Umfang des Zentralrades der Platz für die zur Erzielung eines hohen Gesamtdruckverhältnisses erforderliche Zahl von Turbostufen, insbesondere, wenn neben Kompressorstufen auch noch gleichzeitig Expanderstufen am gleichen Getriebe angeordnet werden sollen. Hochdruckstufen getrennt von dem Getriebe durch Abgasturbinen anzu­ treiben, wie in der obengenannten DE 42 41 141 A1 erwähnt, führt zu komplizierteren Anordnungen und ist meist nicht zu realisieren.

Um größere Stufenzahlen am Getriebe unterzubringen, wird in der DE 40 03 482 C2 ein zweistufiges Zahnrad­ getriebe verwendet, dessen Zwischenrad mit einem Zahn­ ring kleineren Durchmessers im Eingriff mit dem Zentralrad steht und mit einem Zahnring größeren Durch­ messers und kleineren Moduls mit einem Ritzel der Aus­ gangswelle in Verbindung steht. Wird bei dieser Lösung der Axialschub der Ausgangswelle über Druckkämme auf das Zwischenzahnrad übertragen, treten zwar geringe Reibungsverluste auf, jedoch führt dieser Axialschub zu einem Kippmoment auf die Zahnradkörper.

Nach der DE 42 04 338 C2 wird das Zwischenzahnrad als Tripelzahnrad ausgebildet, was zu einer symmetrischen Einleitung der Biegekraft in die Ausgangswelle führt. Hierbei wird jedoch die Biegelänge der Ausgangswellen vergrößert.

Aus der DE 37 07 992 C2 ist ein Getriebe, insbesondere für Turbokompressoren bekannt, bei dem wegen des großen Achsabstandes zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle zwischen dem Zentralrad und dem Ritzel der Turbostufen ein Zwischenzahnrad angeordnet wird, welches beidseitig je einen Druckkamm aufweist und wobei dieses mit einem Antriebszahnrad und einem Abtriebszahnrad kämmt.

Die ringförmigen Druckkämme sind an den Stirnseiten des Zwischenzahnrades nach der Herstellung der Verzahnung befestigt und die Welle des Zwischenzahnrades ist in einem Axialdrucklager gelagert.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Getriebe- Mehrwellenturbomaschine zu schaffen, die die genannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet und hohe Gesamtdruckverhältnisse, d. h. hohe Zahlen von Turbo­ stufen an einem Getriebe ohne Axialschubprobleme zu realisieren.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zwischen dem Zentralrad und der Außenverzahnung von Hohlritzeln von Planetengetrieben mit stationär fest­ stehenden Planetenträgern, welche den Axialschub auf das Getriebegehäuse übertragen und welche die Turbostufen antreiben bzw. von diesen angetrieben werden, ein oder mehrere Zwischenzahnräder angeordnet sind.

Diese Zwischenzahnräder haben einen einfachen Aufbau, da sie keine Axialschübe der hochtourigen Ausgangswellen mit den Turbostufen zu übertragen haben.

Außerdem bieten sie den erforderlichen Platz zur Unterbringung der erforderlichen Zahl von Turbostufen. Auch hier ist es möglich, mehrere Stufen koaxial mit getrennter Ausgangsdrehzahl anzuordnen, ohne die Nachteile von Axialschubübertragungen und langen Biegelängen.

Es besteht jedoch auch hier die Möglichkeit, die Zwischenzahnräder erforderlichenfalls axial mit unter­ schiedlichem Durchmesser zu unterteilen, um unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse auf einer Zwischenzahnradwelle zu realisieren.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Getriebe-Mehrwellenturbomaschine mit einem Zwischenzahnrad und einer Ritzelhohlwelle mit eingebautem Planetengetriebe,

Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt durch die Hohlwelle nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Getriebe-Mehrwellenturbomaschine mit zwei koaxial getrennt voneinander angeordneten Hohlwellen.

In Fig. 1 ist in einem Getriebegehäuse (1) ein Zentral­ rad (2) angeordnet, welches über ein Zwischenzahnrad (3) ein Hohlritzel (4) antreibt, in welchem ein Planetengetriebe mit der Ausgangswelle (8) Turbostufen (9) mit gleicher Ausgangsdrehzahl antreibt.

In Fig. 2 sind Einzelheiten des im Hohlritzel (4) mit Außenverzahnungen (13) angeordneten Planetengetriebes zu sehen. In dem Hohlritzel (4) laufen Planetenräder (5) außen in der Innenverzahnung (14) des Hohlritzels (4) und innen auf dem Sonnenrad (6) der Ausgangswelle (8), welche an den Wellenenden die Turbostufen (9) trägt. Deren Axialschub wird über Schubkämme (10) auf das Planetenrad (5) (hier im unteren Bildteil erkennbar) übertragen und vom Axiallager (12) auf das Getriebegehäuse (1a/1b) übertragen. Restliche Schub­ kräfte von der Verzahnung werden vom Axiallager (15) aufgenommen.

Über das Zwischenzahnrad (3), welches weitere Turbo­ stufen an seinem Umfang antreibt (hier nicht dargestellt), erfolgt der Antrieb vom Zentralrad (2) (hier ebenfalls nicht gezeichnet).

In Fig. 3 ist der Fall dargestellt, daß Turbostufen (9 bzw. 9a) mit unterschiedlicher Drehzahl über Planetengetriebe mit den Hohlritzeln (4 bzw. 4a) und den Ausgangswellen (8 bzw. 8a) angetrieben werden.

Bezugszeichenliste

1 Getriebegehäuse
1a Getriebegehäuse-Oberteil
1b Getriebegehäuse-Mittelteil
2 Zentralrad
3 Zwischenzahnrad
4, 4a Hohlritzel
5 Planetenrad
6 Sonnenrad
7 Feststehender Planetenträger
8, 8a Ausgangswelle
9, 9a Turbostufe
10 Schubkamm
11 Radiallager
12 Radial-/Axiallager
13 Außenverzahnung des Hohlritzels 4
14 Innenverzahnung des Hohlritzels 4
15 Axiallager für 4

Claims (3)

1. Getriebe-Mehrwellenturbomaschinen mit einem Zentralrad und Hohlritzeln, über deren Außen­ verzahnung und über in Hohlritzeln angeordnete Planetengetriebe Turbostufen angetrieben werden bzw. diese antreiben, die mit den Sonnenrädern der Planetengetriebe mit feststehendem Planetenträger auf gleicher Ausgangswelle angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zentralrad (2) und den Außenver­ zahnungen (13) der Hohlritzel (4) ein oder mehrere Zwischenzahnräder (3) angeordnet sind.

2. Getriebe-Mehrwellenturbomaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentralrad (2), die Zwischenzahnräder (3) und die Außenverzahnung (13) der Hohlritzel (4) den gleichen Modul haben.

3. Getriebe-Mehrwellenturbomaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenzahnrad (3) in zwei koaxiale getrennt voneinander angeordnete Außenverzahnungen (13) der Hohlritzel (4) eingreift.