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"groupe de turbines a gaz "
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On connaît déjà les turbines à gaz dans lesquelles le système d'aabes est divisé en deux ou plusieurs systè-
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mes d'aubes disposés dans le même carter de turbine, et
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montés sur le même arbre. On a égaL-ment déjà proposé d'é chauffer le flaide moteur- se trouvant à haute pression au moyen de combustible arné à l'état liquide, oa sous une aatre forme, et brûlant au sein da fluide motear.
En outté on a déjà proposé aussi de r éc h aa i' fe le fluide moteur,, après quel a parioaru tine partie du système à18u oes,et ceci par admdssion de L;oJ;bl1r:.;tjble et d'air, brûlant dans
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l'espace existant entre les différents systèmes d'aubes,
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ot Guhau'1'a!it 8in8:1 10 fluide mOî0Gi' , avant qu'il. s'ocou-
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le dans les ronronnes d'aabes du système d'aubes suivant immédiatement .
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Dans de telles formes de réalisation, et particuliè- rement dans celles ou le. système d' aube est établi d'a-
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près le principe de l'action, on s'est heurté à diffé-
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rents inconvénients, qui ont rendu impossible l'atilisa-
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tion pratique diane telle turbine. Afin de pouvoir utili- ser le fluide nao t e ar comprimé de la manière la pics con- vdnable, celai-ci était échauffé 2 de très hautes tempé- ratures, compromettant la résistance à la chaleur des systèmes d'aubes de la tarbine.
Le procédé d'ÓchaaffemGl1.t da fluide moteur atilisé alors entraînait à.des tempéra- tares .notablement plus élevées qae belles Çla 'on avait
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calcalées. car le céchaufàge s'effectuait à l'intérieur dü carter de turbine corlman, environnant le S31Stèroe d'au- 'bas, et ceci à proximité directe du système à'aubes im- mécliaterent saivant. La combustion s'effectaait ains i dans un mélange incomplet, de sorte que certaines parties da fluide moteur étaient échauffées à des températures notablement pins élevées que cellesqui avaient été calcu- lées, alors que d'autres parties ne recevaient aae des températures pics basses que celles calculées.
En outre, le réchau.ffement des gaz n'avait pas lien par combustion dans le flaide moteur, mais bien par combustion de la quantité de combustible amenée dans la masse d'air, si bien que l'obtention d'un mélange approprié, en vue d'a- teindre la température désirée du fluide moteur devant parcourir le système d'aubes suivent était rendue diffi- elle.
La présente invention est relative àux groupes de turbines à gaz de ce genre, et prévoit des dispositifs
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grâce auxquels les inconvénients indiqués seront Ócat'tés.
L'objet de l'invention est un groupe de turbine gaz comportant une canalisation de soutirage pour le fluide moteur , reliée à. un appareil d'échauffement appar
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tenant au gr ou7 , destiné au fluide moteur, et placé é à l'extérieur du carter environnant la turbine; cette liai- son étant directe on il1di.'ecte.
D'autres caractéristiques propres à l'invention se- sont exposées plus en détail par la suite .
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L""IIo. tA.-J,-.... " .JI
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On a représenté schénlatiçuement aax dessins, et à titre d'G:xJ3mple, quelques formes de réalisation de l'in- vent3 ori. Dnns cos ,l à.no La Fig. 1 montre un groupe de tarbines à gaz se
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composant de deux systèmes d'aubes.
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La Fiq. 2 est un groupc de turbines à gaz comportant des s compressears en vue de la compression du fluide mo- te ar .
.La :L'i . 3 est ans vaL'1"ntu ele In l'orme de réalisa- tiofi moatréeà la Fig. 2.
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Dans la Fig . l, 1 et 2 désignent les systèmes d'au- bes disposés dans des carters de turbine séparés 3 et 4.
Ces systèmes d'aubes 1 et 2 séparés sont montés sur, le
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même arbre 5 qu'un groupe gé né rate ur électrique 6. Les
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systèmes d'aubes 1 et 2 appartenant au même groape de
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turbine à gaz peuvent égalerznt être considérés comme
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une turbine à haute pression 1, et une tarbine à basse
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pression 2. La turbine à haute pression 1 reçoit son
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fluide moteur par une banalisation d'admission 7. Cette
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canalisation d'admission relie Il intérieur 8 de la tur- bine à an dispositif d'ée;haa::'.femsnt 9 pour le fluide moteur.
Par la canalisation 10. on amène à l'appareil d'lé- chaaffeIrl3nt 9 un fluide moteur, par exemple de l'air, se troavant sous pression, par une canalisation tabulaire 11 on amène égalemant à cet appareil an combustible,par exemple sous forme liquide, ce eombastible brâlant à l'in- tér ieur de l'appareil 9, dans le flax d rair a>né par
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la canalisation 10 .
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Le fluide moteur est ainsi échaaffé jusqutà une
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tempéra tare répondant à la limite de résistance à la
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chaleur da système d'aubes 1, par exemple jusqu'à 5Qo- '7C0 C.
Le réglage de l'éc'haaffer#nt, a lieu par admission
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de combustible dans une telle proportion que l'on par-
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vienne à la t6mpérature.voalae . pour des charges plus faibles, n'exigeant que des températares de départ pics basses, la quantité de combustible introduit sera plas
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réduite, pour répondre , ladite température. L8 eombcs- tion s'effectue ainsi avec un excès d'air important.
Le fluide moteur pénétrant dans la chambre centrale 8 de la turbine 1 reçoit ainsi également de l'air non brûlé,
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indépendamnant des gaz prenant naissance au cours de l ' éa haaffe nznt , Ce fluide moteur s'écoule, en direction radiale, et en subissant une expansion et une choie de
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température, dans le système d'cubes s 1 réalisé comme turbine radiale à simple rotation, et à plein débit.
Par la canalisation 12, le fluide moteur est éloigne et con-
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duit à an appareil de réchauffage 13 dans lcquel il est échauffé à nouveau, par exemple à la même température que celle à laquelle il ava it été échauffé dans l'appareil 9.
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Dans ce cas également, le réehau.:f:fage s'effectue par um combustion interne, s'effectuant dans le fluide moteur, du combustible amené par une canalisation 14.
Attendu que la combustion, dans l'appareil de chaaffage 9, a lien avec un excès d'air important, le fluide moteur contient
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encore, lorsqu'il traverse l'appareil de réchauf-L'age 13, une quantité d'air et d'oxygène suffisante pour entrete-
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nir de telle sorte la combustion que l'on (:btient sens i- blement la même température que dans l'appareil 9 . Le fluide moteur échauffé à nouveau de cette façon, et passe de pais la canalisation 15 partant de l'appareil de ré- chauffage 13 jusque dans la chambre centrale du système
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d'aabes à de la turbine 2, contient ainsi, principale- ment, des gaz de combustion, mais peut toutefois contenir
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également de l'air non br6.1é.
Dans la turbine 2, le fiai- de moteur abandonne à nouveau de l'énergie , produite par expansion et chute de température, et dépendante des con-
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ditions régnant à l'extérieur de la turbine. Le système
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d'aubes 2 est égalenant une turbine à réaction, plein débit, et à écoulement radialda fluide moteur. Celui-ci s'écoale donc en direction des flèches, à travers un système d'aubes radiales,puis ensuite encore à travers un système d'aubes axiales , le que 1 est disposé sar le rotor de turbine portant le système d'aubes radiales tournant ou une pièce reliée à, celai-ci.
Dans le groupe de turbines, à gaz représenté, la
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parti.e turbine se compose donc de deux turb ine s oa systè- mes d'aubes, montés dans des carters de tarbine séparés, l'échaaffement de fluide moteur ayant lieu dans les cana-
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lisations d'admission conduisant aux carters de tarbina séparés. L'air nécessaire à, la production da flaide mo- tour ont, dono wout(! forjan da .dt7.iprbio,pt'ti,WVé d'au autre groupe.
La Fig. 2 montre une forme de réalisation dans la-
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quelle le fluide moteur, ou le gaz nécessaire à. la produc;-- tion de ce fluide moteur, ou l'air, est compressé dans les compresseurs appartenant au groupe. Un tel groape de
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turbines à gaz Peut par suite tre considéré comme se composant de deax parties, liane de ces parties étant prin- t;i})alement destinée produire le gaz compressé,et l'au.- tre partie principalement destinée à la fourniture do puissance effective.
Dans la Fig. 2, 21, 22 et 23 montrent trois compres-
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seurs, connectés en série dans le sens d'ëcoalement de l'air ou du gaz à, compresser. Le gaz oa l'air arrive
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par la canalisation 2'j=, et est conduit par une canalisa- tion 25 de pais le compresse ar 21 jusqu'Du uOffipress611r 22, Pais ensuite, par une canalisation 26, jusqu'au compres- seur 23. Depuis le compresseur 23, l'air définitivement
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comprimé est amené par une canalisation 27 à un r échauf-
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fear 28, dans lequel il sabit un premier éohaaffement, d'une façon que l'on décrira plus complètement dans la suite .
Par une canalisation 29, l'air stéc;oule alors depuis ce réuhaui- fwo 4ôsqa'à un appareil d'échauffement 31 dans lequel stes- ectu.e la combustion interne du combustible amené par la ca- nalisation 32. De la même manière que dans la 'forme de ré ali- sation montrée à la Fig. l, la combustion s'effectue avec un excès d'air important, de sorte que le gaz amène par une canalisation 33 à la turbine 34 contient de l'air mélange aux gaz de combustion. La turbine 34, qui contient ane part da système d'aabes da groupe de tarbines à gaz, logée dans an carter spécial, est montée sur le même arbre qu'un com- presseur à haute pression 23, actionné par celle-ci.
Une ca-
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nalisation 55 conduit le gaz depuis la turbine 5-1 à ane tl1r- bine 36, dont le système d'aubes est loge dans an carter de turbines spécial. Un appareil de rechao.ffage 37 est monté dans la canalisation d'admission 35 de cette turbine 36, ap-
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pareil dans leqael le gaz est à nouveau, éehauilf'é par combas- tion interne da combustible amené par la canalisation 38. Le ±laide de motear est conduit par una caaalisstion 41 depais la turbine 36 6 j as qa ' à une turbine 40. Dans ue cas également, on provoclue an réchauffage au moyen d'an appareil 42 monté dans la canalisation 41.
Le réu haa:t'f'Dge, tant dans cet appa- reil que dans les appareils qui suivront, s'efi'eutae de la manière précédemment indiquée, Le System-- d=aubes de la tar- bine 36 et celai de la turbine 40 sont montés sur le même ar- bre qa'an générateur 39, de sorte que celai-ci est actio.iné par ces deux turbines. L'échappement de la turbina 40 est en communication Par une canalisation 44 avec l'admission d'aile tarbine 43. Dans la canalisation 4 est monté an appareil de réchauffage 45.
Une canalisation 46 conduit le fluide motear depuis la turbine 43 jasqa'à une turbine 47. 48 désigne an appareil destiné au réchaaffage da flaide moteur avant qu'il soit amené au système d'aubes de la turbine 47. La canalisa-
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N.i c, r. et
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tion d'échappement 49 de la turbine 47 se divise en deux cana- lisations 50 et 51, aboutissant à deux turbines 52 et 53 les quelles, ainsi, sont connectées en parallèle dans le sens d'écoulement du fluide moteur. Ce fluide moteur se subit pas de réchauffage avant de pénétrer dans ces deux parties à basse pression du groupe de turbines à gaz. La turbine 52 actionne le compresseur à basse pression 21.
La turbine 53 est montée sur le même arbre que la turbine 47, et qu'un généra- teur 30 actionné par ces deux turbines . Les échappements des turbines 52 et 53 sont reliés par les canalisations 54 et 55 au réchauffeur 28, dans lequel une partie des calories subsistant encore dans le fluide moteur est transmise à l'air comprmmé amené par la canalisation 27. Dans ce cas, le groupe de turbines à gaz se compose de sept systèmes d'au- bes disposés dans des carters de turbine séparés, et pouvant également être considères des turbises indépendantes.
Les canalisations d'admission aboutissant aax carters de tur- bine de ces parties de turbine sont en communication avec des dispositifs d'échauffemetn pour le fluide moteur, à l'excep- tion des canalisations d'admission appartenant aux parties de turbinai à, basse pression. Toutes les turbines, à l'ex- certion des parties de turbine 'CI,, basse pression, peuvent ain- sitravailler avec; an fluide moteus de températuse de départ égale. L'échauffement du fluide moteur, de même aussi que son réchauffage, s'effectuent avec un excès d'air important, de sorte que l'oxygène contenu, dans la quantité d'air amenée au premier appareil d'échauffement est suffisant pour entre- tenir la combustion dans les appareils de réchauffage.
La quantité d'air doit être ainsi calculée, par rapport à la quantité de combustible,que l'oxygène de l'air soit consom- mé, lorsque le fluide moteur a subi son réchauffage dans le dernier appareil de réchauffage 48. Cependant, l'échauffe- ment du fluide moteur dans le dernier appareil de réchauffa- ge s'effectue vraisembalblement a@ec an certain excès d'air.
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Dans cette forrne de réalisation, les turbines 52, 43 et 34, ainsi que les compresseurs 21, 22 et 23, appartiemnent à la partie du groupe de turbines à gaz constituant le groupe compresseur, alors que les turbines 36, 40, 47 et 53 font partie de la portion du groupe livrant de la puissance effec- tive .
Dans la Fig. 3 on a représenté une variante de la :or- me de réalisation montrée à la Fig. 2, dans laquelle la com- bustion dans l'appareil d'échauffement n'a pas lien ave excès d'air, comme précédemment.
Dans la Fig. 3, 61, 62 et 63 montrent trois compresseurs connectés en série. Le fluide moteur se composant de gaz, par exemple d'air, est conduit par la canalisation d'admis- sion 64 au. compresseur à basse pression 61, et depuis ce dernier, par une canalisation 65, jusqu'au compresseur à moyenne pression 62. Une canalisation 66 conduit l'air depuis le compresseur à moyenne pression 62 jusqu'au com- presseur à haute press ion 63. Une canalisation 67 conduit l'air définitivement compressé depuis le cornpre sse ur à haute pression 63 jusqu'à un appare il d'échauffement 64, dans le- quel le fluide moteur est échauffé par combustion interne du combustible amené par la canalisation 65.
La combustion s'effectue sans excès d'air important, et peut provoquer des tempéra tares de fluide moteur plus élevées que celles calou- lées peur la turbine. Toutefois, le fluide moteur est refroi- dit' jusqu'à la température calculée, par admission d'eau au moyen d'une canalisation 66. On obtient ainsi un fluide moteur qui contient à la fois desgaz de combustion et de la vapeur- d'eau., et éventuellement aussi un faible excédant d'air. Le fluide moteur contient ainsi de l'énergie, tant en raison de sa pression et de la température à la quelle il est échauffé qu'en raison de la teneur en calories Obtenue grâce à la uom- position des gaz.
Dans ce cas, la quantité d'eau, amenée con- tient également, en raison de sa pression et de la température
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une quantité d'énergie qui est utilisée dans les turbines.
Une canalisation 67 conduit le fluide moteur ainsi échauffé et préparé jusqu'à une turbine 68. Jette turbine est montée sur le même arbreque le compresseur à haute pression 63 et une autre turbine 69 qui reçoit son fluide moteur par une ca- nalisation 70. Dans cette canalisation 7G est monté un appa- reil de réchauffage 71. Dans cet appareil s'effectue la com- bastion d'un combustible amené par la canalisation 72. Afin que ladite combustion puisse s'effectuer, on amène par une canalisation 73 de l'air frais provenant d'un point du cors- presseur à haute pression 63 revendant aux conditions de pression dans la canalisation 70.
Dans Le cas également, on n'apporte pas une quantité d'air supérieur à celle qui est nécessaire à, la combustion. La combustion dans cet appareil s'effectue sans excès d'air important, de la même façon que dans l'appareil 64:, et dans les autres appareils qu'on aura encore à mentionner dans la suite. Depuis la turbine 69, le fluide moteur est amenéune turbine 74, par une canalisa- tien 6Q. Le réchauffage du fluide moteur s'effectue dans un appareil 75 disposé dans la canalisation 60.Dans ce cas éga- lement, l'air frais nécessaire à la combustion est amené par une canalisation 76. La turbine 74 est montée sur le mê- me arbre qu'une turbine 77 et qu'un générateur 78.
Le généra- teur 78 est ainsi actionné par les turbines 74 et 77. Une ca- nalisation 79 conduit le fluide acteur depuis la turbine 74 jusqu'à la turbine 77.
Dans la canalisation 79 est monté un appareil de réchauf- fage 80 auquel de l'air frais est amené par une canalisation 81. Une canalisation 82 conduit le fluide moteur depuis la turbine 77 jusqu'à, une turbine 83. 84 montre un appareil de réchauffage monté dans la canalisation 82, et destine au fluide moteur amenéà la turbine 83. La combustion dans l'ap- pareil 84 s'effectue avec action d'air frais amené par une canalisation 85. Une autre canalisation 86 conduit le fluide
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moteur depuis la turbine 83 jusqu'à une turbine 87. 88 dési- gne an appareil de réchauffage dispose dans la canalisation 86, en avant de la turbine 87, et destiné au fluide moteur.
La combustion s'effectue à l'aide de l'air frais amené par une canalisation 89. La canalisation d'échappement 90 de la turbine 87 se divise en deux canalisations 91 et 92. Par ces deux dérivations, le fluide moteur est conduit, sans réchauf face aux turbines 93 et 94. La turbine 93 est en communica- tion, sans interposition d'un appareil de réchauffage,avec une turbine 96, par l'intermédiaire d'une canalisation 95.
Les turbines 93 et 96 sont montées sur le même arbre que le compresseur à basse pression 61, lequel est ainsi entraîné par les deux turbines. La turbine 94 et une autre tarbine 98 sont montées sur le maie arbre qu'un générateur 97, lequel est ainsi entraîné également par ces deux turbines. Une cana- lisation 99 conduit le fluide moteur de-pais la turbine 94 jusqu'à la turbine 98. Par fins canalisation 100. le fluide moteur utilisé de cette manière est évacué, par, exemple jus- qu'à un réchauffeur tel que décrit dans la forme de réalisa- tion montrée à la Fig. 2.
T cotes les turbines ci-dessus mentionnées pavent être d'une forme de réalisation quelconque, mais devraient toute- fois être réalisées comme turbines à aubes radiale s, travail- lant d'après le principe :.de la réaction, et à pleine admis- sion. L'une des turbines sera convenablement réalisée comme turbine radiale analogue à celle montrée dans la òrme de réalisation suivant Fig. 1. Dans la forme de réalisation (.;on- forme à la Fig. 3, la tarbine à ga z est divisée en dix sys- tèmes d'aubes , chaque système d'aabes étant logé dans un car- ter de turbine spécial.
La totalité des canalisations d'ad- mission aboutissant à ces carters de turbine, à l'exception de celles aboutissant aux parties à basse pression,sont pour- vues d'appareils d'échauffement pour le fluide moteur. L'é- chauffement du fluide moteur s'effectue sans excès d'air La
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;haleur prenant naissance au cours de la combustion est com- muniquée également à, l'eau amenée à l'air, en même temps qu'à l'air utilisé comme/fluide moteur.
Les différents ap- pareils de réchauffage sont reliéà différentes parties des compresseurs, ou des canalisations placées entre les compresseurs, de sorte que l'on peut amener de l'air frais possédant approximativement la même pression que celle à laquelle s'effectue la combustion dans les apparcils de ré- chauffage':
Le groupe de turbines gaz conforme à la Fig. 3 se compose à nouveau de deux parties de groupe, les turbines
96, 93, 87, 83, 69 et 68 uonstitaant avec les compresseurs
61, 62 et 63 la partie compresseur du groupe de turbines de gaz, et les turbines 74, 77, 94 et 98, éventuellement en combinaison avec les générateurs 78 et 97, forment la partie du groupe de turbines à gaz livrant de la puissance effective.
Les dix parties différentes du. système d'aubes du groupe de tarbines à gaz peuvent être connectées entre elles, partie en série et partie en parallèle, et considé- rées.cornes des turbines séparées. Elles peuvent cependant aussi former des parties de deux ca de plusieurs turbines.
Par exemple, les turbines @@ et 69 peuvent former aile tur- bine à hante pression constituée de deux parties, alors que les turbines 83 et 87 constitueront une seconde turbi- ne à moyenne pression. Les turbines 93 et 96 d'une part, ainsi que les tarbines 94 et 98 d'aatre part, forment deux tarbines à basse pression connectées en parallèle, et se composant de deux parties.
A l'aide des formes de réalisation suivant l'inven- tion, on peut utiliser de manière avantageuse des gaz ou de l'air comprimé, dont on pont disposer, sans que la tempéra- ture de départ des gaz doive atteindee an degré nuisible à la turbine. De même, le réchauffage n'a pas à être effec-
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trzé jasciatà an degré nuisible à la turbine . Les calories amenées au. fluide moteur peuvent ainsi être utilisées sans que le système d'aabes des parties des turbines soit endom- magé.
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Le réchauffage du flaide moteur s'effectae dans des conditions telles. que le gaz s'écoulant vers le système d'atibes se trouve mélangé de telle sorte que la température est constante dans les différentes zones du fluide moteur.
Dans les groupes de turbines à. gaz dans lesquels le gaz ou l'air est comprimé au moyen de compresseurs appartenait au groupe des turbines, il est nécessaire d'utiliser les gaz comprimés de manière avantageuse, atteindu qu'une par- tie si importante de la teneur totale en force vive est employée à la compression des gaz qu'une mise en valeur défectueuse de l'air comprimé exerce une influence considé- rable sur le rendement de l'ensemble du graure.
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Gr300 li l'invention, on dispose dan4 de la possibilité d'utiliser la force vive existant dans le gazou dans l'air, de la manière la plus avantageuse.
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"group of gas turbines"
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Gas turbines are already known in which the aabes system is divided into two or more systems.
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my blades arranged in the same turbine housing, and
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mounted on the same shaft. It has also already been proposed to heat the engine flaide- being at high pressure by means of arine fuel in the liquid state, oa in a aatre form, and burning within da motear fluid.
In addition, it has already been proposed to save the driving fluid, after which part of the system has appeared, and this by admdssion of L; oJ; bl1r:.; Tjble and air, burning in
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the space between the different blade systems,
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ot Guhau'1'a! it 8in8: 1 10 fluid mOî0Gi ', before he. get
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the in the aabes purrs of the next vane system immediately.
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In such embodiments, and particularly in those or the. vane system is established from a-
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fter the principle of action, we have come up against different
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annoyances, which made it impossible to use
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tion practice diane such turbine. In order to be able to use the nao t ar compressed fluid in the proper peak manner, it was heated to very high temperatures, compromising the heat resistance of the blade systems of the tarbine.
The process of ÓchaaffemGl1.t of the working fluid then used resulted in significantly higher temperatures than the beautiful ones we had.
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calcined. because the heating was carried out inside the corlman turbine casing, surrounding the S31Stèroe from below, and this in the direct vicinity of the adjacent vane system. The combustion thus proceeded in an incomplete mixture, so that some parts of the working fluid were heated to significantly higher temperatures than those which had been calculated, while other parts received only low peak temperatures. those calculated.
In addition, the heating of the gases was not linked by combustion in the engine flaide, but by combustion of the quantity of fuel brought into the air mass, so that the obtaining of an appropriate mixture, in order to reach the desired temperature of the working fluid to pass through the following vane system was made difficult.
The present invention relates to groups of gas turbines of this type, and provides devices
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thanks to which the indicated disadvantages will be eliminated.
The object of the invention is a gas turbine group comprising a withdrawal pipe for the working fluid, connected to. a heating device appar
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holding the gr ou7, intended for the working fluid, and placed outside the casing surrounding the turbine; this link being direct, it is affected.
Other characteristics specific to the invention are explained in more detail below.
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L "" IIo. tA.-J, -.... ".JI
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Some embodiments of the invention have been shown schematically in the drawings, and by way of G: xJ3mple. Dnns cos, l to.no Fig. 1 shows a group of gas springs
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component of two blade systems.
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The Fiq. 2 is a group of gas turbines comprising compressors for the compression of the engine fluid.
.La: The i. 3 is vaL'1 "ntu ele In elm of realiza- tion moatréeà Fig. 2.
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In Fig. 1, 1 and 2 denote the blade systems arranged in separate turbine housings 3 and 4.
These separate blade systems 1 and 2 are mounted on, the
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same tree 5 as an electric generator group 6. The
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vane systems 1 and 2 belonging to the same groape of
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gas turbine can also be considered as
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a high pressure turbine 1, and a low pressure turbine
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pressure 2. The high pressure turbine 1 receives its
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motor fluid by an admission standard 7. This
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The intake pipe connects the interior 8 of the turbine to an exhaust device 9 for the working fluid.
By pipe 10. a driving fluid, for example air, is brought under pressure to the elechaaffeIrl3nt apparatus 9, by a tabular pipe 11 is also brought to this apparatus in fuel, for example under liquid form, this eombastible burning inside the apparatus 9, in the air flax a> born by
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line 10.
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The motor fluid is thus wired up to a
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temperature tare meeting the resistance limit to
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heat of the blade system 1, for example up to 5Qo- '7C0 C.
The adjustment of the scaffold # nt, takes place by admission
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of fuel in such a proportion that we
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come to temperature.voalae. for lower loads, requiring only low peak starting temperatures, the quantity of fuel introduced will be smaller
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reduced, to respond, said temperature. L8 eombcs- tion is thus carried out with a large excess of air.
The working fluid entering the central chamber 8 of the turbine 1 thus also receives unburned air,
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Independently of the gases arising during the éa haaffe nznt, This driving fluid flows, in a radial direction, and undergoing an expansion and a cooling of
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temperature, in the cube system s 1 realized as a radial turbine with single rotation, and at full flow.
Through line 12, the working fluid is removed and con
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leads to a reheating device 13 in which it is reheated, for example to the same temperature as that to which it had been heated in the device 9.
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Also in this case, the heating is carried out by internal combustion, taking place in the motor fluid, of the fuel supplied by a pipe 14.
Whereas the combustion, in the chaaffing device 9, is linked to a significant excess of air, the working fluid contains
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again, when it passes through the heater-Age 13, a sufficient quantity of air and oxygen to maintain
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end the combustion in such a way that one (: btient the same temperature as in the device 9. The working fluid is heated again in this way, and passes through the pipe 15 leaving the device of re-heating 13 to the central chamber of the system
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from aabes to turbine 2, thus contains mainly combustion gases, but may nevertheless contain
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also unburned air.
In turbine 2, the engine trust again gives up energy, produced by expansion and drop in temperature, and dependent on con-
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conditions prevailing outside the turbine. The system
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of vanes 2 is also a reaction turbine, full flow, and radial flow the working fluid. The latter therefore evacuates in the direction of the arrows, through a system of radial vanes, then again through a system of axial vanes, which 1 is placed in the turbine rotor carrying the system of radial vanes. turning or a part connected to it.
In the group of gas turbines shown, the
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part.e turbine is therefore composed of two turbines oa blade systems, mounted in separate tarbine housings, the scaffolding of the driving fluid taking place in the ducts.
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inlet lizations leading to separate tarbina housings. The air necessary for the production of flaide mo- tour ont, dono wout (! Forjan da .dt7.iprbio, pt'ti, WVé of another group.
Fig. 2 shows an embodiment in the-
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which the motor fluid, or the gas necessary to. the production of this motive fluid, or air, is compressed in compressors belonging to the group. Such a groape of
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gas turbines Can therefore be considered to be composed of two parts, the line of these parts being mainly; i}) mainly intended to produce the compressed gas, and the other part mainly intended for the supply of effective power .
In Fig. 2, 21, 22 and 23 show three compress-
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Seurs, connected in series in the direction of the air or gas to, compress. The gas where the air comes in
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by pipe 2'j =, and is led by a pipe 25 of the compress ar 21 to uOffipress611r 22, then, by a pipe 26, to the compressor 23. From the compressor 23, looks definitely
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compressed is brought by a pipe 27 to a heating
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fear 28, in which he slashes a first shrug, in a way that will be described more fully below.
Through a pipe 29, the air is then sealed from this reuhaui- fwo 4ôsqa 'to a heating device 31 in which the internal combustion of the fuel supplied by the pipe 32 is carried out. than in the embodiment shown in FIG. 1, the combustion is carried out with a large excess of air, so that the gas supplied through a pipe 33 to the turbine 34 contains air mixed with the combustion gases. The turbine 34, which contains part of the aabes system of the group of gas springs, housed in a special casing, is mounted on the same shaft as a high pressure compressor 23, actuated by it.
A ca-
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nalisation 55 conducts the gas from the turbine 5-1 to the turbine 36, the blade system of which is housed in a special turbine housing. A rehao.ffage device 37 is mounted in the inlet pipe 35 of this turbine 36, ap-
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same in leqael the gas is again, heated by internal combustion of fuel brought by the pipe 38. ± the help of motear is led by a caaalisstion 41 from the turbine 36 6 j as qa 'to a turbine 40. In ue case also, one provoclue an reheating by means of an apparatus 42 mounted in the pipe 41.
The réu haa: t'f'Dge, as well in this apparatus as in the apparatuses which will follow, is effected in the manner previously indicated, The System-- d = vanes of the tarbine 36 and that of the turbine 40 are mounted on the same generator shaft 39, so that the latter is actio.iné by these two turbines. The exhaust of the turbine 40 is in communication by a pipe 44 with the inlet of the tarbine wing 43. In the pipe 4 is mounted a heater 45.
A line 46 conducts the motear fluid from the turbine 43 to a turbine 47. 48 denotes an apparatus for the rewiring of the engine aid before it is supplied to the blade system of the turbine 47. The line
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N.i c, r. and
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The exhaust port 49 of the turbine 47 is divided into two ducts 50 and 51, leading to two turbines 52 and 53 which, thus, are connected in parallel in the direction of flow of the working fluid. This motive fluid is not subjected to heating before entering these two low pressure parts of the gas turbine group. The turbine 52 activates the low pressure compressor 21.
Turbine 53 is mounted on the same shaft as turbine 47, and a generator 30 operated by these two turbines. The exhausts of the turbines 52 and 53 are connected by the pipes 54 and 55 to the heater 28, in which a part of the calories still remaining in the working fluid is transmitted to the compressed air supplied by the pipe 27. In this case, the group of gas turbines consists of seven blade systems arranged in separate turbine housings, which can also be considered independent turbises.
The intake pipes leading to the turbine housings of these turbine parts are in communication with heating devices for the working fluid, with the exception of the intake pipes belonging to the lower turbine parts. pressure. All turbines, with the exception of the low pressure CI turbine parts, can thus work with; a motor fluid of equal starting temperature. The heating of the motor fluid, as well as its reheating, are carried out with a large excess of air, so that the oxygen contained in the quantity of air supplied to the first heating device is sufficient for between - keep the combustion in the heating devices.
The quantity of air must be calculated in this way, with respect to the quantity of fuel, that the oxygen in the air is consumed, when the working fluid has undergone its reheating in the last heater 48. However, l The heating of the working fluid in the last heater is probably carried out with some excess air.
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In this embodiment, the turbines 52, 43 and 34, as well as the compressors 21, 22 and 23, belong to the part of the group of gas turbines constituting the compressor group, while the turbines 36, 40, 47 and 53 are part of the part of the group that delivers effective power.
In Fig. 3 shows a variant of the embodiment shown in FIG. 2, in which the combustion in the heater is not related to excess air, as before.
In Fig. 3, 61, 62 and 63 show three compressors connected in series. The working fluid consisting of gas, for example air, is conducted through the inlet line 64 to the. low pressure compressor 61, and from the latter, through a line 65, to the medium pressure compressor 62. A line 66 conducts air from the medium pressure compressor 62 to the high pressure compressor 63 A pipe 67 conducts the permanently compressed air from the high pressure core 63 to a heating apparatus 64, in which the working fluid is heated by internal combustion of the fuel supplied by the pipe 65.
Combustion takes place without a large excess of air, and can cause working fluid temperatures that are higher than those calculated by the turbine. However, the working fluid is cooled to the calculated temperature by admitting water through a pipe 66. This gives a working fluid which contains both combustion gas and steam. water., and possibly also a small excess of air. The motor fluid thus contains energy, both because of its pressure and the temperature to which it is heated and because of the calorie content obtained by virtue of the uomposition of the gases.
In this case, the quantity of water supplied also contains, due to its pressure and temperature
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an amount of energy that is used in the turbines.
A pipe 67 conducts the working fluid thus heated and prepared to a turbine 68. This turbine is mounted on the same shaft as the high pressure compressor 63 and another turbine 69 which receives its working fluid through a pipe 70. In this pipe 7G is fitted with a reheating device 71. In this device the combustion of a fuel supplied by the pipe 72 is carried out. In order for said combustion to be carried out, the combustion is carried out through a pipe 73 of l fresh air from a point of the high pressure chest 63 returning to the pressure conditions in the line 70.
In the case also, one does not supply a quantity of air greater than that which is necessary for the combustion. The combustion in this device is carried out without significant excess air, in the same way as in the device 64 :, and in the other devices which will still have to be mentioned below. From the turbine 69, the working fluid is brought to a turbine 74, via a pipe 6Q. The working fluid is reheated in an apparatus 75 placed in the pipe 60. In this case also, the fresh air necessary for combustion is supplied through a pipe 76. The turbine 74 is mounted on the same. shaft than a turbine 77 and a generator 78.
The generator 78 is thus actuated by the turbines 74 and 77. A duct 79 leads the actuating fluid from the turbine 74 to the turbine 77.
In the pipe 79 is mounted a heating apparatus 80 to which fresh air is supplied by a pipe 81. A pipe 82 conducts the working fluid from the turbine 77 to a turbine 83. 84 shows a control apparatus. reheating mounted in the pipe 82, and intended for the working fluid supplied to the turbine 83. The combustion in the apparatus 84 takes place with the action of fresh air supplied by a pipe 85. Another pipe 86 conducts the fluid
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motor from the turbine 83 to a turbine 87. 88 denotes a heating device placed in the pipe 86, in front of the turbine 87, and intended for the working fluid.
Combustion is carried out using the fresh air supplied by a pipe 89. The exhaust pipe 90 of the turbine 87 is divided into two pipes 91 and 92. By these two branches, the working fluid is conducted, without a heater facing the turbines 93 and 94. The turbine 93 is in communication, without the interposition of a heating device, with a turbine 96, via a pipe 95.
The turbines 93 and 96 are mounted on the same shaft as the low pressure compressor 61, which is thus driven by the two turbines. The turbine 94 and another tarbine 98 are mounted on the maie shaft as a generator 97, which is thus also driven by these two turbines. A line 99 conducts the working fluid from the turbine 94 to the turbine 98. By fine line 100, the working fluid used in this manner is discharged, for example to a heater as described. in the embodiment shown in FIG. 2.
All the above-mentioned turbines appear to be of any embodiment, but should however be realized as radial vane turbines, working on the principle:. Of reaction, and at full admitted - if we. One of the turbines will be suitably produced as a radial turbine similar to that shown in the embodiment according to FIG. 1. In the embodiment (.; Shown in Fig. 3, the ga z tarbine is divided into ten vane systems, each vane system being housed in a special turbine housing. .
All the inlet pipes leading to these turbine housings, with the exception of those leading to the low pressure parts, are fitted with heating devices for the driving fluid. The working fluid is heated without excess air.
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The hauler arising during combustion is also communicated to the water supplied to the air, together with the air used as the motive fluid.
The different reheaters are connected to different parts of the compressors, or to the pipes placed between the compressors, so that fresh air can be brought in having approximately the same pressure as that at which combustion takes place in the compressor. the heating appliances':
The group of gas turbines according to Fig. 3 again consists of two group parts, the turbines
96, 93, 87, 83, 69 and 68 uonstituting with compressors
61, 62 and 63 the compressor part of the gas turbine group, and the turbines 74, 77, 94 and 98, possibly in combination with the generators 78 and 97, form the part of the gas turbine group delivering effective power .
The ten different parts of the. The vane system of the gas turbine group can be interconnected, part in series and part in parallel, and considered separate turbine horns. They can however also form parts of two ca of several turbines.
For example, turbines @@ and 69 may form a high pressure turbine wing consisting of two parts, while turbines 83 and 87 will constitute a second medium pressure turbine. The turbines 93 and 96 on the one hand, as well as the gauges 94 and 98 on the other hand, form two low pressure gauges connected in parallel, and consisting of two parts.
With the aid of the embodiments according to the invention, gases or compressed air can advantageously be used, which are available, without the starting temperature of the gases having to reach a detrimental degree. to the turbine. Likewise, reheating does not have to be carried out.
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trzé jasciatà an degree harmful to the turbine. The calories brought to. motor fluid can thus be used without damaging the aabes system of the turbine parts.
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The heating of the engine fluid is carried out under such conditions. that the gas flowing to the atibes system is mixed so that the temperature is constant in the different zones of the working fluid.
In groups of turbines at. gases in which gas or air is compressed by means of compressors belonged to the group of turbines, it is necessary to use the compressed gases in an advantageous manner, reached that such a large part of the total live force content In the compression of gases, a faulty development of the compressed air exerts a considerable influence on the efficiency of the entire grease.
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Gr300 li the invention, there is dan4 the possibility of using the living force existing in the gas or in the air, in the most advantageous manner.