<Desc/Clms Page number 1>
Kompressoraggregat mit Tnrbinenauttieb.
Es sind bereits Kompressoraggregate mit Turbinenantrieb bekannt, die aus zwei oder mehreren Kompressorteilen und zwei oder mehreren die Kompressorteile antreibenden Turbinenlänfern bestehen.
Bei bekannten Einrichtungen dieser Art werden die Kompressoren mit Hilfe von nur in einer Richtung" umlaufenden Turbinen angetrieben. Bei Anlagen, z. B. Gasturbinenanlagen, in denen mehrere Kompressoren Anwendung finden, bedingt diese Bauart eine grosse Anzahl von einzelnen Aggregaten, die nicht nur die Herstellung verteuern, sondern auch den Fundamentierungsplan ungünstig beeinflussen.
Die Erfindung bezweckt, hier eine Verbesserung zu schaffen und besteht darin, dass zwei parallel oder in Reihe geschaltete Kompressorteile von je einem Turbinenläufer einer Doppelumlaufturbine an sich bekannter Art angetrieben werden. In weiterer Ausbildung der Erfindung werden die Kompressoren fliegend beiderseits des Doppelumlaufturbinengehäuses angeordnet. Diese Bauart ist für den mehrfachen Kompressorantrieb ausserordentlich günstig. Die Doppelumlaufturbine, die beiderseits je einen Kompressor antreibt, gestattet es, mit einer Turbine zwei Kompressoren mit verschiedener Drehzahl zu betreiben, da bekanntlich die Doppelumlaufturbine verschiedene Drehzahlen der gegenläufigen Schaufelsysteme gestattet.
Weiters wird z. B. bei der Anwendung zweier Kompressoren gemäss der Erfindung ein einziges Maschinenaggregat entstehen, bestehend aus der zentral angeordneten Doppelumlaufturbine und der beiderseits des Turbinengehäuses fliegend angeordneten Kompressoren. Man erhält also statt vier nebeneinander auf dem Fundament aufzustellenden Einheiten eine einzige Einheit. Die Herstellungkosten, insbesondere die Fundamentierungskosten, werden wesentlich herabgedrückt.
EMI1.1
Gemäss Fig. 1 sind an das Gehäuse 10 einer Ljungströmschen Doppelumlaufturbine 11 beiderseits die Turbokompressoren 1, 2 fliegend angeschlossen. Der Kompressor 1 besteht aus den Schaufelsystemen 15, 16, 17, 18, 19 und 20, die an der Welle J befestigt sind.
Radial ausserhalb der Saugseite der Sehaufelsysteme sind Leitschaufelsysteme, von denen eines mit 16a bezeichnet ist, und radial ausserhalb der Druckseite der umlaufenden Schaufelsysteme sind Organe in Gestalt von Diffusoren 21, 22, 23, 24, 25, 26 angebracht, und des weiteren sind in dem Raum zwischen diesen Diffusoren und dem darauf-
EMI1.2
nur durch ihren äusseren Umriss angedeutet sind. Diese Kühlelemente können beispielsweise aus nebeneinander angeordneten, mit Flanschen od. dgl. versehenen und von dem verdichteten Mittel umspülten platten, geraden Röhren bestehen. Gruppen solcher Kühlvorrichtungen sind um den ganzen Umkreis des Kompressors herum angebracht und können Seiten einer geometrischen Figur bilden.
Im vorliegenden Fall sind vier Gruppen von Kühlvorrichtungen derart angebracht, dass sie ein Quadrat bilden. Die Kühlvorrichtungen sind herausnehmbar in Löchern angebracht, so dass sie zwecks Reinigung und Nachsehens leicht herausgenommen werden können.
EMI1.3
<Desc/Clms Page number 2>
folgenden Raum 40 erzeugt wird. Von diesem Raum strömt das Mittel durch die Kühlvorrichtung 27 zum nächsten Leitschaufelsystem usw. In ähnlicher Weise wird das Mittel bei Durchströmung der folgenden Schaufelsysteme 17 -20 in der durch die Pfeile angedeuteten Richtung weiteren Verdichtungen ausgesetzt und das verdichtete Mittel wird durch den Auslass 8 geleitet.
Der Kompressor 2 ist dem Kompressor 1 ähnlich. Wie ersichtlich hat jedoch der Kompressor 1 sechs umlaufende Schaufelsysteme, wogegen der Kompressor 2 acht derartige Systeme hat und die beiden Kompressoren sind in diesem Falle in der Richtung der Strömung des zu verdichtenden Mittels mit Hilfe von ein, zwei oder mehreren Leitungen 41 hintereinander geschaltet. Der Kompressorteil 1 bildet somit einen Niederdruckteil und der Kompressorteil 2 einen Hochdruckteil, der für höheren Druck, aber geringeres Volumen des Mittels als der Teil 1 berechnet ist.
Die Kompressoren 1 und 2 sitzen beiderseits des Turbinengehäuses 10 fliegend auf den Wellen. 3
EMI2.1
Gleitlager gelagert und zu einer Turbinenwelle 45 ausgebildet oder, wie bei 46 angedeutet, mit einer solchen Turbinenwelle zusammengebaut, die die eine den einen Läufer bildende Turbinenseheibe 47 der Ljungströmturbine trägt. Ebenso ist die andere Welle 3a in den Lagern 49, 50, 51 gelagert und bei 53 mit der Turbinenwelle 52 der zweiten, den andern Läufer bildenden Turbinenscheibe 48 zusammen- gebaut.
Die Doppelumlaufturbine 11, in die der Dampf in der Mitte bei 54 ein-und aus der er durch den Auslass 55 abströmt, ist als Gegendruckturbine ausgeführt, wobei der Dampf nach Abgabe von Energie in dieser Doppelumlaufturbine zu andern Zwecken verwendet werden kann, z. B. in der näher bei Fig. 2 beschriebenen Weise zum Antrieb einer Niederdruckturbine.
Da die beiden Turbinenläufer 47, 48 der Doppelumlaufturbine danach streben, gleich grosse Leistung abzugeben, sollte der Kompressorteil dementsprechend für die gewünschten Umdrehungen der Turbinenläufer gebaut werden. Der eine Kompressorteil, z. B. der Hoehdruekteil 2, hat zweckmässig eine höhere Drehzahl als der andere Kompressorteil, wobei dieser Unterschied in der Geschwindigkeit jedoch nicht auf den Betrieb oder die Leistung der Doppelumlaufturbine einwirkt, denn diese ist nur für eine bestimmte Relativgeschwindigkeit zwischen den beiden Turbinenläufern berechnet. Der Geschwindigkeitsunterschied wird selbsttätig auf die für das Aggregat zweckmässigste Geschwindigkeit geregelt, was dann der Fall ist, wenn beide Kompressorteile gleich stark belastet sind.
Ein weiterer Vorteil dieser selbsttätigen Einstellung liegt darin, dass Leistung und Drehzahl sieh immer derart zueinander einstellen, dass der Verdichtungsdruck und die Menge des verdichteten Mittels in dem einen Kompressorteil stets den Verhältnissen im ändern Kompressorteil angepasst werden.
Gemäss Fig. 2 sind zwei Aggregate der in Fig. 1 dargestellten Art, in der Weise in Reihe geschaltet, dass das Mittel, das zunächst in den Kompressoren 1 und 2 verdichtet wird, dann durch eine Leitung 56 einem Kompressorteil1 a zugefÜhrt wird, in dem es noch weiter verdichtet wird. Durch eine Leitung 41 a wird das verdichtete Mittel einem weiteren Kompressorteil 2 a zugeführt, von dem es durch eine Leitung Sb fortgeleitet wird.
Die Kompressorteile 1 und 2 werden in ähnlicher Weise wie in Fig. 1 dargestellt von einer Doppelumlauftu. rbine 57 getrieben, die Dampf zweckmässig von der Doppelumlaufturbine 58 erhält, welch letztere zweckmässig in solchem Falle als Gegendruckturbine in bekannter Weise bemessen und ausgeführt wird, wogegen die Turbine 51 vorteilhaft als Kondensations-Niederdruekturbine gebaut wird.
EMI2.2
zufuhr entweder als Gegendruckturbinen oder Kondensationsturbinen arbeiten. In dieser Ausführungform sind jedoch die in Reihe geschalteten vier Kompressorteile mit den vier Turbinenläufern mechanisch zusammengekuppelt, die entweder in Reihen, in der Richtung des Dampfstromes gerechnet, angeordnet oder in anderer Weise angetrieben werden können.
Die Geschwindigkeitsverhältnisse zwischen den Teilen 1 und 2 bzw. la und 2a werden in der oben beschriebenen Weise geregelt. Die Hochdruekaggregate la, 58, 2a sollten eine höhere Relativgeschwindigkeit und zweckmässig auch eine höhere Leistung haben als die Niederdruckturbinenaggregate 1, 57, 2. D. ie KompresRorteile 1, 2, la und 2 a können somit alle oder einige derselben verschiedene Geschwindigkeiten haben, wobei ein Kompressorteil für höheren Druck grössere Geschwindigkeit hat als ein solcher für niedrigeren Druck. Sind die Turbinen in Reihe geschaltet, dann kann eine selbsttätige Einstellung auf im voraus berechnete zweckmässige Geschwindig- keitsverhältnisse bei verschiedenen Leistungen erreicht werden, so dass gute Wirtschaftlichkeit erzielt werden kann.
Diese wirtschaftlich gute Leistung ist eine Folge davon, dass mindestens zwei Kompressorteile mit je einem Turbinenläufer gekuppelt sind, wodurch die für das Aggregat passende Drehzahl erzielt wird.
Auch über ein Zahnradgetriebe könnten natürlich die verschiedenen Kompressorteile mittels ein und derselben Turbine mit verschiedenen Drehzahlen angetrieben werden, und die Geschwindigkeiten der verschiedenen Kompressorteile im Verhältnis zueinander könnten im voraus berechnet werden.
Jedoch schwanken diese Geschwindigkeitsverhältnisse wesentlich mit veränderter Leistung, wodurch ein nur annähernd gutes Ergebnis bei einem bestimmten Effekt erzielt werden kann. Mit den Kon-
EMI2.3
<Desc/Clms Page number 3>
den verschiedenen Kompressorteilen erzielt, die auch für die verschiedenen Turbinen passend sind, wenn diese in Reihe geschaltet werden. Eine Hochdruckturbine erfordert nämlich eine grössere Drehzahl, was auch bei einem Hochdruckkompressor der Fall ist. Auch wenn die Turbinen nicht in Reihe geschaltet werden, können die in Reihe geschalteten Kompressorteile mit einem Geschwindigkeitsverhältnis zueinander angetrieben werden, das je nach den Umständen zwecks Erzielung des besten Wirkungsgrades des gesamten Aggregates schwanken kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Kompressoraggregat mit Turbinenantrieb, bestehend aus zwei oder mehreren Kompressorteilen und zwei oder mehreren die Kompressorteile antreibenden Turbinenläufern, dadurch gekennzeichnet, dass zwei parallel oder in Reihe geschaltete getrennte Kompressorteile (1, 2) von je einem Turbinenläufer (47, 48) einer Doppelumlaufturbine (11, 47, 48) angetrieben werden.