CH163354A - Gas steam turbine. - Google Patents

Gas steam turbine.

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CH163354A
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Description

  

      Gasdampfturbine.       Es ist bekannt, bei     Gasdampfturbinen     die Kühlung der Schaufeln beispielsweise in  der Form zu bewirken, dass man Dampf und  Gas abwechselnd über die zu kühlenden  Schaufeln leitet. Gegenstand der vorliegen  den Erfindung ist eine     Gasdampfturbine    mit  radialer oder axialer     Beaufschlagung,    bei  welcher der Dampf gleichzeitig zur Schaufel  kühlung herangezogen wird. Der Erfin  dungsgegenstand zeichnet sich dadurch aus,  dass die vom Verdichter gelieferte Verbren  nungsluft zwecks Kühlung der Turbine bis  zur Mitte des Turbinengehäuses geleitet und  von dort strahlenförmig verteilt wird.  



  In der Zeichnung ist eine beispielsweise  Ausführungsform .des Erfindungsgegenstan  des .dargestellt.  



  Die     Fig.    1 und la stellen die     Gasdampf-          iurbine    in einer     Längs-    und einer Stirn  ansicht dar;       Fig.    2 zeigt einen vertikalen     Axialschnitt     durch die linke Turbinenhälfte und         Fig.    3 einen solchen Schnitt durch die  rechte Turbinenhälfte;       Fig.    4 zeigt ein Detail.  



  Die dargestellte Turbine 1 ist .doppelsei  tig konstruiert. Sie weist einen zwei Räder  enthaltenden linken Teil und     einen    eben sol  che Räder 9, 10 enthaltenden rechten Teil  auf. Jedem der Räder 10 ist eine Anzahl  von Verbrennungskammern 6a zugeordnet.  Die Kammern     befinden    ,sich in zwei koaxial  zur     Turbinenaxe    angeordneten Kränzen. Mit       37    ist die Mittelebene .der Turbine bezeichnet.  



  Die Schaufeln 19 der Schaufelräder 10  sind dreiteilig ausgebildet, wobei .die Gase in  der Mitte der Schaufeln arbeiten, während  am Kopf und am Fussende der Schaufeln 19  der Dampf, der aus dem Kessel 20     kommt,     durchströmt. Gase und Dampf bleiben durch  Zwischenstücke 5, die aus konzentrisch an  geordneten Trennringen bestehen, in den  Schaufeln 19     voneinander    getrennt. Der  Dampf gelangt vom Kessel in die Düsen 11a,  wo er bis auf zirka eine     Atm.        abs.    expan-           diert,    so dass er kühlend auf die auch von  den bedeutend heisseren Gasen durchströmten  Schaufeln 19 wirkt.  



  Es genügt auch, .die Schaufeln zweiteilig  zu unterteilen. Haben .die Gase und der  Dampf unter Arbeitsleistung die ersten  Schaufelräder 10 passiert, so geht der Nie  derdruckdampf in zwei     Überhitzer    42 und  dann durch die Düsen 8 zu den zweiten  Schaufelrädern 9 über. Die Gase dagegen  umspülen die     Überhitzer    42 und überhitzen  den darin befindlichen Dampf für den Nie  derdruckteil .der Turbine. Die Turbine ist  aber auch so eingerichtet, dass der Nieder  druckdampf durch Zusatz von Frischdampf  überhitzt werden kann.

   Die Gase gehen  durch den Auspuff 12 unter den Kessel 20  und erzeugen dort für die Turbine erforder  lichen Dampf. Über dem Kessel befinden  sich zwei Dampfsammler 13     (vergl.        Fig.    ja),  in welchen :sich je ein     Übethitzer    befindet,  welcher mit Hilfe der Gase den aus dem  Kessel gesammelten Dampf überhitzt. Nach  dem die Gase den Kessel passiert haben,  gehen dieselben durch das Auspuffrohr (21)  zu den     getrennten        Vorwärmern    16, um das  darin befindliche     Speisewasser    mit verschie  denen Temperaturen zu erwärmen.

   Nachdem  die Abgase die     Vorwärmer    passiert haben,  können dieselben, .da sie noch zirka<B>100'</B> C  besitzen, für andere Zwecke benutzt werden.  Der Abdampf dagegen, welcher die zweiten  Schaufelräder 9 passiert hat, geht zum Kon  densator.  



  Die     Gasdampfturbine    ist als Vor- und       Rückwärtsturbine    ausgebildet, und zwar so,  dass man für den Rückwärtsgang kein beson  deres Schaufelrad braucht. Man benutzt dazu       clas.Schaufelrad    9 der linken     Turbinenhälfte;     dessen Schaufeln 19 für Vor- und Rück  wärtsgang ausgebildet sind     (Fig.    4). Für  den Vorwärtsgang sind die Düsen 8 und für       clen    Rückwärtsgang die Düsen 18 vorgesehen.  Durch Umsteuerung der Ventile 14, 15 wird       Frischdampf    über die Düsen 18 auf das Rad  9 geleitet. Dabei hat das Ventil 15 den Ka  nal 48 geschlossen und der Läufer dreht sich  rückwärts.

      Der Einfachheit halber lässt man die Gas  .dampfturbine mit Dampf an, welcher zu  Beginn indem Kessel 20 durch eine beson  dere Feuerung 22 erzeugt wird. Bei Dre  hung des Turbinenläufers wird auch der  Kompressor 2, welcher mit der Turbinen  welle 25 direkt gekuppelt     ist,    in Bewegung  versetzt. Selbstverständlich könnte der Kom  pressor 2 auch gesondert     angetrieben.werden.     Er saugt aus dem Rohr 39 Luft an, die er  auf Arbeitsdruck komprimiert und dann  durch das Druckrohr 3 weiter zum Luft  regler 26 leitet, welcher durch den Regula  tor 4 betätigt wird.

   Die komprimierte Ver  brennungsluft geht vom Luftregler in die  Ringleitung 6 und dann in das Innere der  Turbine bis zu dem die Welle 25 umgeben  den, in der     Turbinenmitte    befindlichen Ring  raum, von wo sich die Luft durch die  Schlitze     S        (Fig.    3) in das Gehäuse strahlen  förmig verteilen kann und so das ganze Ge  häuse abkühlt und sich selbst dabei erwärmt.  Durch Ventile oder     Schiebersteuerungen     wird die Verbrennungsluft in die Verbren  nungskammern 6a geleitet. Will man den       Brennkraftturbinenteil    selbst in Tätigkeit  setzen, so lässt man Brennstoff in .die Ver  brennungsluft durch die Brennstoffpumpe 29  einspritzen.

   Um von vornherein eine sichere  Zündung des entstandenen Gasgemisches zu  erhalten, nimmt man zuerst ein leicht brenn  bares Zündöl. Das Zündöl befindet sich im       Behälter    44 und fliesst durch eigenen Druck  durch den Filter 40 in die Brennstoffpumpe  29, und von hier aus wird der Brennstoff  unter einem genügend hohen     Druck    durch  .die Brennstoffdüsen 7 in die Verbrennungs  kammern 6a eingespritzt und vermischt sieh  somit mit der .darin befindlichen Verbren  nungsluft. Die Zündung selbst kann durch  eine oder mehrere Zündkerzen 41 hervor  gerufen werden. Ist die Zündung und Ver  brennung .erfolgt, so werden die Explosions  gase durch Öffnung .des Schieber 28 und  -durch .die Düsen 11 expandierend auf die  Schaufelräder 10 geleitet.

   Die Düsen 11  und     lla    jeder Turbinenhälfte sind abwech  selnd in einem gemeinsamen Düsenring an-      geordnet. Hat die Turbine einige Zeit mit  Zündöl gearbeitet, so wird auf Gasöl um  gestellt, und die Turbine läuft ihren nor  malen Arbeitsgang. Die Zündung kann auch  ohne Zündkerze erfolgen. Dies wird dadurch  erreicht, dass in jeder Verbrennungskammer  6a ein in derselben isoliert angeordneter,  zweckmässig durch die ganze Kammer hin  durchgehender Metallzylinder (27) vorgese  hen wird, der von den brennbaren Gasen  rings umspült wird.

   Bringt man nun     zuerst     Benzin als leicht brennbaren Brennstoff hin  ein, so wird durch Selbstentzündung des  Benzins in der heissen Verbrennungsluft der  Metallzylinder 27 rasch erhitzt, und ist diese  Erhitzung hoch genug, so kann man nun zu       l51    als Brennstoff umschalten, so dass sich  das<B>01</B>     bezw.    das entstandene Gasgemisch an  dem Metallzylinder fortlaufend entzündet.  



  Zwecks Vereinfachung kann zwischen je  zwei gegenüberliegenden Verbrennungskam  mern 6a ein     Tellerventil    vorgesehen sein, zu  dem Zweck, die Verbrennungsluft durch die  ses gemeinsame Organ in je zwei Kammern  eintreten zu lassen, während der Brennstoff  durch ein oder mehrere     Brennstoffdüsenven-          tile    unter genügend hohem Druck, ohne  Hilfe von     Zerstäuberluft,    eingespritzt wird.  Die Tellerventile werden durch Zahnrad  übertragung von der Hauptwelle aus ge  steuert.  



  Die Verbrennungskammern werden durch  Ein- und     Auslassschieber        gesteuert,    und diese  Schieber werden von einer gemeinsamen  Welle aus, zum     Beispiel    durch Zahnradüber  tragung. angetrieben. Hierbei kann die Welle  mit der Turbinenwelle in zwangsläufiger  Verbindung stehen und von dieser angetrie  ben werden. Die Turbine könnte auch radial       beaufschlagt    sein.



      Gas steam turbine. It is known to effect the cooling of the blades in gas steam turbines, for example in the form that steam and gas are alternately passed over the blades to be cooled. The subject matter of the present invention is a gas steam turbine with radial or axial loading, in which the steam is used simultaneously to cool the blades. The subject of the invention is characterized in that the combustion air supplied by the compressor is directed to the center of the turbine housing for the purpose of cooling the turbine and from there is distributed radially.



  In the drawing, an example embodiment of the subject of the invention is shown.



  Fig. 1 and la show the gas steam turbine in a longitudinal and a front view; FIG. 2 shows a vertical axial section through the left turbine half and FIG. 3 shows such a section through the right turbine half; Fig. 4 shows a detail.



  The turbine 1 shown is .doppelsei tig constructed. It has a left part containing two wheels and a right part containing just such wheels 9, 10. A number of combustion chambers 6a are assigned to each of the wheels 10. The chambers are located in two rings arranged coaxially to the turbine axis. With 37, the center plane .the turbine is designated.



  The blades 19 of the blade wheels 10 are designed in three parts, the gases working in the middle of the blades, while the steam coming from the boiler 20 flows through the head and foot of the blades 19. Gases and steam remain separated from one another in the blades 19 by spacers 5, which consist of concentric separating rings. The steam arrives from the boiler in the nozzles 11a, where it is reduced to about one atm. Section. expands so that it has a cooling effect on the blades 19 through which the significantly hotter gases also flow.



  It is also sufficient to divide the blades into two parts. Have the gases and the steam passed the first paddle wheels 10 while working, the low pressure steam passes into two superheaters 42 and then through the nozzles 8 to the second paddle wheels 9. The gases, on the other hand, wash around the superheater 42 and superheat the steam contained therein for the low-pressure part of the turbine. However, the turbine is also set up in such a way that the low-pressure steam can be superheated by adding live steam.

   The gases go through the exhaust 12 under the boiler 20 and generate steam there required for the turbine. Above the boiler there are two steam collectors 13 (see Fig. Yes), in each of which there is an overheater which, with the help of the gases, overheats the steam collected from the boiler. After the gases have passed the boiler, the same go through the exhaust pipe (21) to the separate preheaters 16 to heat the feed water located therein with different temperatures.

   After the exhaust gases have passed the preheaters, they can be used for other purposes, as they still have about <B> 100 '</B> C. The exhaust steam, however, which has passed the second paddle wheels 9, goes to the capacitor Kon.



  The gas steam turbine is designed as a forward and reverse turbine, in such a way that no special paddle wheel is required for reverse gear. One uses clas.Schaufelrad 9 of the left turbine half; whose blades 19 are designed for forward and backward gears (Fig. 4). The nozzles 8 are provided for the forward gear and the nozzles 18 for the reverse gear. By reversing the valves 14, 15, live steam is fed to the wheel 9 via the nozzles 18. The valve 15 has closed the channel 48 and the rotor rotates backwards.

      For the sake of simplicity, the gas .dampfturbine is started with steam, which is initially generated in the boiler 20 by a special furnace 22. When Dre hung of the turbine rotor, the compressor 2, which is directly coupled to the turbine shaft 25, is set in motion. Of course, the compressor 2 could also be driven separately. He sucks in air from the pipe 39, which he compresses to working pressure and then passes through the pressure pipe 3 on to the air regulator 26, which is operated by the Regula tor 4.

   The compressed United combustion air goes from the air regulator into the ring line 6 and then into the interior of the turbine up to which the shaft 25 surround the, in the turbine center ring space, from where the air through the slots S (Fig. 3) into the Housing can be distributed like rays and so the whole housing cools down and warms itself up. The combustion air is passed into the combustion chambers 6a through valves or slide controls. If you want to put the internal combustion turbine part into action, you can inject fuel into the combustion air through the fuel pump 29.

   In order to obtain a reliable ignition of the resulting gas mixture from the start, you first take a flammable ignition oil. The ignition oil is located in the container 44 and flows under its own pressure through the filter 40 into the fuel pump 29, and from here the fuel is injected under a sufficiently high pressure through the fuel nozzles 7 into the combustion chambers 6a and thus mixed with the .The combustion air contained therein. The ignition itself can be brought about by one or more spark plugs 41. Once the ignition and combustion have taken place, the explosion gases are expanded through the opening of the slide 28 and through the nozzles 11 onto the paddle wheels 10.

   The nozzles 11 and 11a of each turbine half are arranged alternately in a common nozzle ring. If the turbine has been working with pilot oil for some time, it is switched to gas oil and the turbine runs as normal. The ignition can also take place without a spark plug. This is achieved in that in each combustion chamber 6a a metal cylinder (27) which is arranged in isolation and expediently runs through the entire chamber is provided, around which the combustible gases flow.

   If gasoline is first brought in as a highly combustible fuel, the metal cylinder 27 is quickly heated by self-ignition of the gasoline in the hot combustion air, and if this heating is high enough, one can now switch to 151 as fuel, so that the < B> 01 </B> or the resulting gas mixture ignites continuously on the metal cylinder.



  For the purpose of simplification, a poppet valve can be provided between each two opposing combustion chambers 6a, for the purpose of letting the combustion air enter through this common organ into two chambers, while the fuel is passed through one or more fuel nozzle valves under sufficiently high pressure without Using atomizing air, is injected. The poppet valves are controlled by a gear transmission from the main shaft.



  The combustion chambers are controlled by inlet and outlet valves, and these valves are driven by a common shaft, for example by gear transmission. driven. Here, the shaft can be in positive connection with the turbine shaft and be driven by it. The turbine could also be acted upon radially.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Gasdampfturbine mit radialer oder axia ler Beaufschlagung, bei welcher der Dampf ziehzeitig zur Schaufelkühlung herangezo- 'gez wird, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Verdichter gelieferte Verbrennungsluft zwecks Kühluni; der Turbine bis zur Mitte des Turbinengehäuses geleitet und von dort strahlenförmig verteilt wird. PATENT CLAIM: Gas steam turbine with radial or axial loading, in which the steam is drawn in for cooling the blades, characterized in that the combustion air supplied by the compressor for the purpose of cooling; the turbine is directed to the middle of the turbine housing and from there is distributed radially. UNTERANSPRÜCHE: 1. Gasdampfturbine nach dem Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass zur Trennung von Dampf und Verbrennungs gasen Trennringe (5) an den entsprechen den Schaufeln vorgesehen sind. 2. Gasdampfturbine nach dem Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass Gas- und Dampfdüsen jeder Turbinenhälfte in einem gemeinsamen Düsenring abwech selnd angeordnet sind, von welchen Dü sen die expandierten Verbrennungsgase und der expandierte Dampf auf die Schau feln geleitet werden. 3. Gasdampfturbine nach dem Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündung .des Gasgemisches im Betriebs zustand durch einteilige Metallkörper er folgt. SUBClaims: 1. Gas steam turbine according to the patent claim, characterized in that separating rings (5) are provided on the corresponding blades for separating steam and combustion gases. 2. Gas steam turbine according to the patent claim, characterized in that gas and steam nozzles of each turbine half are arranged alternately in a common nozzle ring, from which nozzles sen the expanded combustion gases and the expanded steam are directed to the blades. 3. Gas steam turbine according to the patent claim, characterized in that the ignition .des gas mixture in the operating state by one-piece metal body it follows. 4. Gasdampfturbine nach dem Patentan spruch und Unteranspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, dass die Metallkörper (27) zylindrisch sind, und dass sie isoliert in den Verbrennungskammern angeordnet sind. 5. Gasdampfturbine nach dem Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass zwi schen je zwei Verbrennungskammern zur Steuerung der Luft dieser Kammern ein Ventil, das von .der Turbinenwelle aus zwangsläufig gesteuert wird, angeordnet ist. 6. Gasdampfturbine nach dem Patentan spruch und Unteranspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, dass das Ventil als Teller ventil ausgebildet ist. 4. Gas steam turbine according to claim and dependent claim 3, characterized in that the metal bodies (27) are cylindrical and that they are arranged in an isolated manner in the combustion chambers. 5. Gas steam turbine according to the patent claim, characterized in that between each two combustion chambers to control the air of these chambers a valve, which is inevitably controlled by .der turbine shaft, is arranged. 6. Gas steam turbine according to claim and dependent claim 5, characterized in that the valve is designed as a poppet valve. 7. Gasdampfturbine nach dem Patentan spruch, .dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassschiebersteuerung und die Auslass- schiebersteuerung der Verbrennungskam mern von einer gemeinsamen Antriebs welle, die zwangsläufig verbunden ist, mit der Turbinenwelle, gesteuert werden. 7. Gas steam turbine according to the patent claim, characterized in that the inlet slide control and the outlet slide control of the combustion chambers are controlled by a common drive shaft that is inevitably connected to the turbine shaft.
CH163354D 1931-06-18 1931-06-29 Gas steam turbine. CH163354A (en)

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