Verbund-Verbrennungskraftmaschine. Vorliegende Erfindung betrifft Verbund- Verbrennungskraftmaschinen, bei welchen mindestens ein Vorverdichter für die La- clung der Verbrennungskraftmaschine mit- i-eIst mindestens einer durch die Abgase der V(-rbrennungskraftmaschine beaufschlagten Turbine angetrieben wird.
Gemäss der Er findung werden die Abgase nach Verlassen der Turbine zur Dampferzeugung herange zogen, um mindestens eine auf die Abgas turbinenwelle arbeitende Dampfturbine an zutreiben.
Eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist in beiliegender Zeichnung tla.rgestellt, in welcher Fig. 1. in schematischer Weise die Ver- bund-Verbrennungskraftmaschine mit Vor- verdichter, Abgasturbine, Dampferzeuger, Dampfturbine und deren Verbindungen mit einander zeigt; Fig. 2 zeigt eine Variante der Verbin dungen einzelner Teile.
In Fig. 1 treibt die Verbrennungskraft- maschine <I>a</I> mit den Arbeitszylindern<I>b</I> einen Stromerzeuger c an. Der Verdichter d zur Vorverdiehtung der durch die Leitung 9 zu- geführten Ladung wird mit einem Strom erzeuger f, der zum Stromerzeuger c paral lel geschaltet ist, von einer Abgasturbine e und einer Dampfturbine g angetrieben. Die verdichtete, Ladung gelangt durch- die Lei tung 1 zu @ den Zylindern b der Verbren nungskraftMaschine a.
Die Auspuffgase strömen durch die Leitung 2 mit dem Ab schlussorgan 13 und einer ins Freie gehende Abzweigung 15, die von einem Abschluss- organ 14 beherrscht wird, von den Zylindern b der Verbrennungskraftmaschine a nach der Abgasturbine e. Die Abgase der Abgas turbine fliessen durch die Leitung 3 mit dem Abschlussorgan 18 und dem Überhitzer i nach dem Dampferzeuger h und verlassen letzteren nach Abgabe ihrer Wärme an das im Dampferzeuger befindliche Wasser durch die Leitung 4, um ins Freie auszu strömen.
Der erzeugte Dampf wird durch die Leitung 5, welche den Überhitzer i passiert, der auf die Vorverdichterwelle arbeitenden Dampfturbine g zugeführt. Der Abdampf der Dampfturbine gelangt durch die Lei tung 6 nach einem Kondensator k. Das Kühl wasser zur Kondensation des Abdampfes im Kondensator wird von der Kühlwasser pumpe -na durch die Leitung 7 nach dem Kondf#nsator k. gedrückt.
Der kondensierte Dampf fliesst durch die Leitung 8 nach dem Behälter<I>1.</I> Dem Verdichter<I>cl</I> wird Kühl wasser des Kondensators durch die Leitung 2t; zugeführt; das Kühlwasser verlässt den Verdichter durch die Leitung 10 und gelangt in die Kühlräume der Zylinder b der Ver- lrreiinungskraftinaschirie a und von dort durch die Leitung 11 als vorgewä .rintes Speisewasser in den Dampferzeuger.
\Wird nicht alles Kühlwasser zu Speisezwecken ver wendet, so kann ein Teil desselben durch (ki; Absclilussorgan 27 und die Leitung 28 Mler durch das Absclilussorgan 29 und die Leitung 30 in den Wasserbehälter 1 fliessen.
Bei der beschriebenen Maschine wird die den die Abgasturbine verlassenden Abgase in Gestalt von Wärme noch inneivolinende Energie im Dampferzeuger und in der Dampfturbine ausgenützt.
Die Dampfturbine ist an eine bereits vorhandene schnelldrehende Welle angekup- pelt. Die bauliche Einrichtung ist eine. äusserst einfache, und jedes Übersetzung, -etriebe ist vermieden.
Die Abgasturbine ist zweckmässig so gebaut, d:ass sie annähernd bei Normallast der Kraftanlage die beste Ausnützung ergibt, bei kleinerer Belastun-- ist ihr M'irl@ungsgriid geringer, und die aus ihr strömenden Abgase haben deshalb eine höhere Temperatur als bei einer guten Aus- nützun,--. Bei der Dampferzeugung wird ihre Wärmeenergie noch ausgenützt,
und deshalb kann auch bei kleinerer Belastung F#iri verhältnismässig kleiner Brennstoffver brauch erzielt werden.
Gemäss Fig. 2 ist der Überhitzer i in die Leitung 2 eingeschaltet, so dass die Aus puffgase von der Verbrennungskraftmaschine den Cberhitzer i, durchströmen, bevor sie zur Abgasturbine e gelangen. Die Leitung 3 führt die Abgase aus der Abgasturbine unter Umgehung des Überhitzers direkt nach dem Dampferzeuger.
Dies bewirkt eine Kühlung der aus der Verbrennungskraftmaschine aus tretenden Abgase, vor ihrem Eintritt in die Abgasturbine, was zum Beispiel bei Über last zweckmässig sein kann. Die entzogene Wärmeenergie Wird zum Teil in der Dampf- turbine wieder ausgenützt; und geht deshalb nur teilweise verloren.
Natürlich kann bei der Maschine gemäss Fig. 1 eine- Zweigleitung 16 mit einem Ab schlussorgan und Druckreduzierventil 17 die Leitung 2 mit dem C'berhitzer i verbinden, uni den mittelst der Abgase erzeugten I)ainpf durch einen Teil der von der Verbrennitn0:
- kraftmaschine kommenden Auspuffgase zii überhitzen und im Pzimpfkessel lt höher zu erwärmen oder um durch Schliessen des ),1)- schlussorganes 18 in- der Leituno@ 3 und des Abschltissorganc5 1:
3 in dic. Leiten, 2 die<B>A</B>b gasturbine abzuschalten und die Auspuff gase unter Umgehung der Abbasturliine direkt dem Überhitzer i. und dem Dampf- erzeuger <I>lt</I> zuzuführen. Ferner kann eine Zweigleitung 19 mit Abschlussorgan 20 vor gesehen sein, durch welche Auspuffgase von der Verbrennungakra-ftmaschine der Dampf turbine als Antriebsmittel zugeführt wer den.
Auch kann eine Leitung 21 mit einem Abschlussorgan 22 vorgesehen sein, Wi@lclicgestattet, Dampf der V erbrennungskra ft- maschine zuzuführen, um letztere zeit@wei@e mit -Dampf zu betreiben.
Dadurch wird es möglich, das Anlassen der Verbrennung.s- kraftniaschine mittelst Dampf zu bewirken. Da. auch der Vorkompressor mittelst der Dampfturbine allein angetrieben werden kann, so kann Druckluft als Antriebsmittel umgangen werden.
Bei der 31asc,liinn gemäss Fig. 2 kann eine Abzweigung 23 mit einem Abschlussorgan 24 von der Dampfleitung 5 nach der Abgas turbine e führen, um letztere mit Dampf betreiben zu können, wobei die Dampftur bine mittelst eines Abschlussorganes 25 im Dampfzuführungsrohr vor der Dampfturbine g zweckmässig abgeschaltet wird.
Die Möglichkeit, die Abgasturbine mit Dampf und die Dampfturbine mittelst den Abgasen zu betreiben, bedeutet eine Erhö hung der Betriebssicherheit, indem bei Be- sehä.digung einer Turbine die andere gleich- wohl zum Antrieb des Vorhompressors ver wendet werden kann.
Das Kühlwasser kann natürlich auith zu- c#rst den Verdichter kühlen und dann den Iiondens:ator.
Die Dampfturbine ist zweckmässig so ausgebildet, dass ein vom Dampf erzeugter Axialdruck auf die Laufräder derselben dem vom Vorverdichter und der Abgasturbine 1)(#i-i-iilirenclen Axi < ildruelc entgegenwirkt und Bliesen möglicbst ausgleicht.
Compound internal combustion engine. The present invention relates to compound internal combustion engines in which at least one pre-compressor for charging the internal combustion engine is driven with at least one turbine acted upon by the exhaust gases from the internal combustion engine.
According to the invention, after leaving the turbine, the exhaust gases are used to generate steam in order to drive at least one steam turbine working on the exhaust turbine shaft.
An example embodiment of the subject matter of the invention is shown in the accompanying drawing, in which FIG. 1 shows schematically the composite internal combustion engine with pre-compressor, exhaust gas turbine, steam generator, steam turbine and their interconnections; Fig. 2 shows a variant of the connec tions of individual parts.
In FIG. 1, the internal combustion engine <I> a </I> drives a power generator c with the working cylinders <I> b </I>. The compressor d for pre-condensing the charge supplied through the line 9 is driven by an exhaust gas turbine e and a steam turbine g with a power generator f, which is connected in parallel to the power generator c. The compressed charge travels through line 1 to cylinders b of the internal combustion engine a.
The exhaust gases flow through the line 2 with the closing element 13 and an outside branch 15, which is dominated by a closing element 14, from the cylinders b of the internal combustion engine a to the exhaust gas turbine e. The exhaust gases from the exhaust turbine flow through line 3 with the closing element 18 and the superheater i after the steam generator h and leave the latter after releasing their heat to the water in the steam generator through line 4 to flow out into the open.
The generated steam is fed through the line 5, which passes through the superheater i, to the steam turbine g operating on the supercharger shaft. The exhaust steam from the steam turbine passes through the device 6 to a condenser k. The cooling water for condensation of the exhaust steam in the condenser is pumped by the cooling water pump -na through line 7 after the condenser k. pressed.
The condensed steam flows through the line 8 to the container <I> 1. </I> The compressor <I> cl </I> is cooled water of the condenser through the line 2t; fed; the cooling water leaves the compressor through the line 10 and arrives in the cooling chambers of the cylinder b of the locking power unit a and from there through the line 11 as pre-heated feed water into the steam generator.
If not all of the cooling water is used for feeding purposes, some of it can flow through (ki; shut-off element 27 and line 28 Mler through shut-off element 29 and line 30 into the water container 1.
In the case of the machine described, the exhaust gases leaving the exhaust gas turbine are used in the form of heat in the steam generator and in the steam turbine, which are still inherent in energy.
The steam turbine is coupled to an existing high-speed shaft. The structural arrangement is one. extremely simple, and any translation or operation is avoided.
The exhaust gas turbine is purposefully built in such a way that it produces the best utilization at approximately normal load of the power plant, with a lower load its air pressure is lower, and the exhaust gases flowing out of it therefore have a higher temperature than with a good one Exploitation, -. When generating steam, their thermal energy is still used,
and therefore a relatively small fuel consumption can be achieved even with a smaller load F # iri.
According to FIG. 2, the superheater i is switched on in the line 2, so that the exhaust gases from the internal combustion engine flow through the superheater i before they reach the exhaust gas turbine e. Line 3 leads the exhaust gases from the exhaust gas turbine, bypassing the superheater, directly after the steam generator.
This causes the exhaust gases emerging from the internal combustion engine to be cooled before they enter the exhaust gas turbine, which can be useful, for example, in the event of overload. The extracted thermal energy is partially used again in the steam turbine; and is therefore only partially lost.
Of course, in the machine according to FIG. 1, a branch line 16 with a closing element and pressure reducing valve 17 can connect the line 2 to the superheater i, and the I) ainpf generated by means of the exhaust gases through part of the combustion process:
- Overheat the exhaust gases coming from the engine and heat them up in the Pzimpfkessel lt or by closing the), 1) - closing element 18 in the Leituno @ 3 and the closing organc5 1:
3 in dic. Manage, 2 shut down the <B> A </B> b gas turbine and the exhaust gases, bypassing the Abbasturliine directly to the superheater i. and to be supplied to the steam generator <I> lt </I>. Furthermore, a branch line 19 with a closing member 20 can be seen through which exhaust gases from the combustion engine of the steam turbine as drive means are supplied to who.
A line 21 with a closing element 22 can also be provided, which allows steam to be supplied to the combustion engine in order to operate the latter with steam for a period of time.
This makes it possible to start the combustion engine using steam. There. the pre-compressor can also be driven by the steam turbine alone, so compressed air can be bypassed as a drive means.
In the 31asc, liinn according to FIG. 2, a junction 23 with a closing element 24 can lead from the steam line 5 to the exhaust gas turbine e in order to be able to operate the latter with steam, the steam turbine using a closing element 25 in the steam supply pipe upstream of the steam turbine g is appropriately switched off.
The possibility of operating the exhaust gas turbine with steam and the steam turbine with the exhaust gases means an increase in operational reliability, in that if one turbine is damaged, the other can be used to drive the pre-compressor.
The cooling water can of course first cool the compressor and then the iondens: ator.
The steam turbine is expediently designed in such a way that an axial pressure generated by the steam on the impellers of the same counteracts that of the supercharger and the exhaust gas turbine 1) (# i-i-iilirenclen Axi <ildruelc and compensates for blows as possible.