Kraftanlage mit einer Gasturbine und mehreren Gasgeneratoren. Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraft anlage mit einer Gasturbine und mehreren Gasgeneratoren, von denen jeder eine Brenn- kraftmaschine und einen durch diese ange triebenen Kompressor aufweist und welche Antriebsgas zu der genannten Turbine lie fern. Das in der Turbine benutzte "Gas" kann komprimierte Luft des Kompressors oder das Auspuffgas der Maschine oder, was noch gebräuchlicher ist, das mit komprimier ter Luft des Kompressors verdünnte Aus puffgas sein.
Bei der gebräuchlichsten An ordnung wirkt der Kompressor als Spül- und Ladepumpe für die Brennkraftmaschine und die Auslassöffnungen der Maschine sind mit der Gasturbine verbunden, welche demgemäss ein Gemisch erhält, das aus den mit Spülluft verdünnten Auspuffgasen besteht.
Die Brenn kraftmaschine wird gewöhnlich aber nicht notwendigerweise nach dem Zweitaktkreis- lauf mit flüssiger Brennstoffeinspritzung und Kompressionszündung (Dieselmotor) ar- beiten. Der Maschinenkolben kann den Kom- pressorkolben durch Verbindungsstangen und Kurbeln antreiben, oder er kann unmittelbar damit gekuppelt sein und sich mit dem Kom- pressorkolben hin und her bewegen,
um einen Freiflugkalben-Maschinenkompressor zu bil- den. Der Ausdruck "Gasgenerator" soll nach folgend alle vorgenannten Anordnungen um fassen.
Fallsein vorbeschriebener Gasgenerator so konstruiert ist, dass er eine bestimmte mini male Leistung hat, ergibt sich eine Minimal leistung, unter welcher die Turbine nicht lau fen gelassen werden kann. Wenn daher die Turbine über einen grossen Belastungsbereich arbeiten muss, so ist es oft zweckmässig, zwei oder mehr Gasgeneratoren vorzusehen, welche bei voller Belastung der Turbine alle betätigt sind, um die eine Turbine gemeinsam zu spei sen; die Leistung der Turbine kann dann durch Ausserbetriebsetzung einer oder meh rerer Gasgeneratoren unter das der Summe der Minimalleistungen aller dieser Generato ren entsprechende Minimum herabgesetzt werden.
Gemäss vorliegender Erfindung sind an der Turbine getrennte Düsengruppen vorhan den, von denen jede mit. einem Gasgenerator verbunden ist, welcher unabhängig von den Gasgeneratoren der andern Düsengruppen ist; es kann ein oder es können mehrere Gas generatoren mit irgendeiner Düsengruppe verbunden sein. Die Leistung kann durch Ausserbetriebsetzung eines oder mehrerer Glas- generatoren herabgesetzt erden, wodurch auch die zugehörigen Düsengruppen ausser Betrieb gesetzt werden.
Die getrennten, durch voneinander unabhängige Gasgeneratoren ge speisten Düsengruppen können sich in ver schiedenen Stufen der Turbine befinden. In früheren Vorschlägen für die Speisung einer Turbine durch eine Mehrzahl Gas;enera.toren wurde vorgeschlagen, dass die Generatoren alle in den gleichen Behälter ausströmen sol len, der alle Düsen der Turbine speist.
Ein Ausführungsbeispiel einer Kraft anlage gemäss der Erfindung ist in Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung gezeigt, wobei die Turbine in einem Achsialschnitt dargestellt ist, während eine Endansicht der Turbine und der Zufuhrleitungen dazu in Fig. 2 und die Anordnung der Zufuhrleitungen zwischen einzelnen Gasgeneratoren und den getrennten Düsengruppen der Turbine schematisch in Fig. 3 gezeigt ist.
Die Turbine 30, welche ein die üblichen Düsenringe 30b tragendes Gehäuse 30a und eine die üblichen Schaufelnringe 30d tra gende Welle 30e aufweist, wird von den Gasgeneratoren 31, 32 und 33, welche durch Leistungsregulatoren<B>26,</B> 27 und 28 reguliert werden, mit einem Treibmittel gespeist.
Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung werden die Düsen 30b in ge trennte Gruppen geteilt, wie aus Fig. 3 er sichtlich ist. Diese Gruppen werden durch die voneinander unabhängigen Gasgeneratoren gespeist, indem eine Gruppe durch den Gas generator 31 über eine Zufuhrleitung 20, eine andere Gruppe durch den Gasgenerator 32 über die Zufuhrleifmg 21 und eine drittu Cruppe durch den Gasgenerator 33 über die Ziiftilirleituiig ?2 n@speist wird.
Die Leitun gen 20, 21 und 2 2 können. wie in Fig. 1 ge- zei-t: ist. alle in der ;laichen Stufe und, wie in Fig. 2 gezeigt ist, an in Umfangsrichtung verschiedenen Punkten in das Turbinen- geliiinse eintreten.
Das Gas, welches dureli die Tu.rl-@in@@ hindurchgegangen ist, tritt durch den gemeinsamen Auslass 30e aus. Rück sehlagventile 23, 24 und 25 zwischen den Ga.s@@en#.@ratoren 31.<B>32</B> und 33 und deren zu-, behürigen Düsengruppen vermeiden ,jedes Ri siko,
dass Gas von einem oder mehreren in Betrieb befindlichen Gasgeneratoren aus der Turbine in einen der nicht im Betrieb be- findliehen Gasgeneratoren zuriiclzströmt.
Die CTa sgeneratoren können von irgend einer bekannten Bauart sein; im Beispiel ist angenommen, dass sie durch Brennkraft- maschinen an--etriebene Luftkompressoren sind, wobei ,jede Brennliraftmasphine mit Kompressionszündung arbeitet und die Lei stung durch die Menge des pro Kreislauf der Maschine eingespritzten Brennstoffes be stimmt wird.
Die Gasgeneratoren 32 und 33 mit, ihren zugehörigen Leistungsrebulatoren \?7 und 28 und die diese Regulatoren antreibenden An triebsmittel 7 und 8 sind in Fig. 1 in blossem L mriss gezeigt. Der Gasgenerator 31 ist da gegen der Vollständigkeit wegen etwas mehr im Detail gezeigt. Er ist von fblicher Frei- flugkolbenbauart und weist zwei Kolben auf.
welche sich gegeneinander und voneinander weg bewegen und -elche je einen Teil 31a aufweisen. der sich im Maschinenzylinder 31b hin und her bewegt, sowie einen Teil 31e. der über Einlassventil 31e Luft in den Kom- pressorzylinder 31d saugt und diese Luft komprimiert, welche durch das Ventil 31 f in die Einlassöffnungen 3lg des Maschinen- zz-linders austritt, sowie einen Teil 33,
der sich in dem Pitfferzvlinder 31j hin und her bewegt. Die Auslassöffnungen 31k des 311a- schinenzz-linders 31b sind mit der Zufuhr leitun- 20 verbunden. Die Brennstoffein- spritzvorrichtung <B>311,</B> des Maschinenzylinders 31b wird durch eine bei 26 angedeutete Brennstoffeinspritzpumpe üblicher Bauart gespeist,
deren Regulierorgan entgegen der Kraft der Regulierfeder 26b durch den Kol ben 6a des Druckmittelservomotors 6 hin und her bewegt wird. Es wird also, wie bekannt, die Menge des eingespritzten Brennstoffes durch die auf das Organ ausgeübte Kraft be stimmt, welche der durch die Feder 26b aus geübten Kraft entgegenwirkt; hierdurch wird der zugeführte Brennstoff durch die auf den Kolben 6a ausgeübte Kraft bestimmt.
Der Brennstoffpumpe 26 ist die übliche Anlass- vorrichtung 26a zugeordnet, welche betätigt wird, wenn das Einstellorgan eine vorbe stimmte Lage erreicht, und welche bei der Betätigung eine abgemessene Menge kompri mierter Luft in die Zylinder 31j eintreten lässt, die genügt, um die Maschine ohne Be einträchtigung ihrer nachfolgenden Operatio nen anzulassen.
Es ist klar, dass die Erfindung in glei cher Weise auf andere Formen von Gasgene ratoren, einschliesslich solchen, bci welchen die die Leistung bestimmende Vorrichtung, welche durch den zugehörigen Servomotor 6, 7 und 8 betätigt wird, nicht unmittelbar auf die Brennstoffzufuhr wirkt und die Brenn stoffpumpe daher keinen Teil dieser die Lei stung bestimmenden und regulierenden Vor richtung bildet, jedoch durch andere durch den Gasgenerator betätigte Mittel eingestellt wird.
Um die Anzahl betätigter Gasgeneratoren zu verändern und ihre gesamte Leistung zu steuern, werden die das Antriebsmittel für die Leistungsregulatoren 26, 27 und 28 bil denden Servomotoren 6, 7 und 8 durch eine allen gemeinsame Steuereinrichtung in der Form des Verteilventils 5 gesteuert. Fort schreitende Bewegung dieses Ventils verbin det die Druckmittelzufuhrleitung 4 allmäh lich mit den Servomotoren 6, 7 und 8, so dass die Gasgeneratoren 31, 32 und 33 nacheinan der angelassen und ihre Leistungen reguliert werden.
Es ist erwünscht, dass das Anlassen oder Anhalten irgendeines der Gasgeneratoren, wenn derselbe seine minimale Leistung ab gibt, nicht eine plötzliche erhebliche Ände rung der totalen Leistung bewirkt. Das Ver- teilventil 5 gewährleistet durch die Vertei lung der Kraft des Steuermittels zwischen den betätigten Servomotoren, wie nachste llend näher erläutert ist, dass beim Anlassen oder Anhalten irgendeines einzelnen Gas- generators die Leistung des andern Genera- tors oder der andern betätigten Generatoren im wesentlichen sogleich so geändert wird,
dass dieses Anlassen oder Anhalten kompen siert wird, wodurch irgendeine plötzliche Än derung der Leistung der Gasgeneratoren ver mieden wird. Es sind also beim Anlassen des Gasgenerators 33 bereits beide Gasgenerato ren 31 und 32 im Betrieb und die Leistung von 31 oder 32 oder die Gesamtleistung bei der wird um einen Betrag vermindert, der im wesentlichen gleich ist der durch den Gas generator 33 erzeugten Leistung.
Da hin gegen die verschiedenen Gasgeneratoren ganz unabhängige Düsen speisen, können sie bei verschiedenen Drücken arbeiten, und es ist nicht nötig, dass der Generator 33 und die zwei bereits betätigten Generatoren 31 und 32 so reguliert werden, dass sie gleiche Lei stungsdrücke aufweisen, ferner braucht die Leistung des oder der bereits betätigten Ge neratoren nicht so vermindert zu werden, dass die Belastung gleichmässig mit dem neu in Tätigkeit gesetzten Generator 33 geteilt wird; die Generatoren brauchen auch nicht, wenn sie von ungleicher maximaler Lei stungsfähigkeit sind, notwendigerweise im mer auf demselben Bruchteil ihrer Gesamt leistung zu arbeiten.
Die Gasgeneratoren kön nen gleichzeitig bei verschiedenen Drücken und verschiedenen Leistungen arbeiten, und im allgemeinen kann jeder mit Ausnahme von einem der betätigten Generatoren unter optimalen Bedingungen arbeiten.
Das Verteilventil 5 kann von Hand oder in irgendeiner andern Weise betätigt werden, aber der Vollständigkeit halber ist eine An ordnung beschrieben und gezeigt, bei welcher dieses Ventil durch einen durch die Turbine angetriebenen Geschwindigkeitsregulator he- tätigt wird, so dass das Anlassen, Anhalten und die Leistungsregulierung der Gasgenera toren vollständig selbständig ist und von der Belastung der Turbine abhängt.
Wie gezeigt, betätigt ein Zentrifugalregu- lator 1, der durch die Turbine 30 angetrieben und durch die Feder 2 belastet ist, ein Ven til 3, das die Zufuhrleitung 4 und dadurch auch das Verteilventil 5 mit einer Druekmit- telquelle verbindet, wenn sich die Turbinen geschwindigkeit unter eine vorbestimmte, von der Regulatorbelastung abhängige Ge schwindigkeit vermindert, dagegen mit dem Auslass verbindet, wenn sich die Geschwin digkeit über eine vorbestimmte, von der Re gulatorbelastung abhängige Geschwindigkeit erhöht.
Die Belastungsfeder 2 ist zwischen der Regulatormuffe und einem bei 0 gelager ten Arm 9 eingeschaltet, der seinerseits durch die Feder 10 belastet ist, gegen die die Be lastungskolben 11, 12 und 13 wirken, welche in Zylindern 11a, 12a und 13a verschiebbar sind. Die Zufuhrleitung 4 ist mit dem Zylin der 11a verbunden; das Ventil 5 verbindet diese Leitung mit den Zylindern 12a und 13a, sobald durch das gleiche Ventil auch die Verbindungen mit den zugehörigen Servo motoren 7 und 8 hergestellt sind. Das Ventil glied 5a des Ventils 5 ist mit dem Arm 9 verbunden und wird durch denselben durch Mittel 14 betätigt, die einen gewissen be stimmten Leergang gestatten.
Unter der Annahme, dass die Anlage nur mit dem im Betrieb befindlichen Gasgenera tor 31 läuft, wird eine Verminderung der Turbinengeschwindigkeit bewirken, da.ss der Regulator die Druckmittelquelle mit dem Servomotor 6 verbindet, um die Leistung des Gasgenerators 31 zu erhöhen, und mit dem Zylinder 11a, um die Belastung des Regula- tors 2 zu vermindern, wodurch das Ventil 3 bei einer Erhöhung der Leistung in seine Schliesslage zurückkehrt, was die Turbinen geschwindigkeit auf einen Wert zurück bringt,
der etwas kleiner als die vorherige feste Geschwindigkeit ist und der durch die verringerte Regulatorbelastung bestimmt ist. Der Regulator erteilt also der Turbine eine vorbestimmte fallende Gesehwindigkeits-Be- lastungscharakteristik. Die Bewegung des Kolbens 11 und des Armcis 9 hat das Ventil glied 5a verstellt.
Bei weiterer Verminderung der Turbinengesch@vindigkeit gelangt even tuell das Vorteilventi.l 5 in -eine Lage, in wel cher die Druckinittelquelle aueli mit dem Servomotor 7 und dem Kolben 12a verbun den ist. Dies wird momentan die Leistungs- steuervorr ichtung 2 7 so bewegen, dass der Gasgenerator 3? angelassen wird und seine Leistung auf einen gewissen Wert erhöht wird.
Die sieh daraus ergebende Erhöhung der Turbinengeschwindigkeit bewirkt, dass der Regulator das Ventil 3 so bewegt, dass die Leitung 4 mit dem Aitslass verbunden wird, worauf beide Servomotoren 6 und 7 in der entgegengesetzten Richtung bewegt wer den, um die gesamte Leistung der Gasgene ratoren 31 und 32 zu verringern, wobei so wohl die Turbinengeschwindigkeit als auch der Druck auf die Kolben 17 und 12 vermin dert wird, bis das Ventil 3 in seine Schliess lage kommt, und zwar bei einer Geschwin digkeit, welche wiederum etwas kleiner ist a 1s die vorangehende feste Geschwindigkeit,
infolge der weiteren Verminderung der Be lastung des Regulators, was durch die kom binierte Wirkung der Kolben 11 und 12 zu- sta.ndewebraeht wird. Es ist ohne weiteres verständlich, wie gleiche Wirkungen bei Weiterbewegung des Ventils 5 für das An lassen des Grasgenerators 33 bezw. entgegen gesetzte Wirkungen bei Zurückbewegung für das Abstellen eines in Betrieb befindlichen Gasgenerators eintreten. Es ist ferner ohne %veiteres einzusehen, dass die Zylinder 11a. 12a und 13a statt mit dem Ventil 5,
mit den entsprechenden Zylindern 6, 7 und 8 verbun den werden können, so class sie dem darin '_#@rrschenden Druckmitteldruck unterworfen Said, nachdem diese Servomotoren in Lagen bewegt wurden, um das Anlassen der zuge hörigen Gasgeneratoren zustande zu bringen. Ferner können die Zylinder 11a, 12a und 13a mit den Turbinenzufuhrleitungen 20, 21 und 22 verbunden werden. so dass die Kol ben 11, 12 und 13 dem Druck des der Tur- leine zugeführten Treibmittels unterworfen sind.