CH248608A - Verfahren zum Betrieb von Gasturbinenanlagen, insbesondere für Luft- und Wasserfahrzeuge. - Google Patents

Description

  Verfahren zum Betrieb von Gasturbinenanlagen, insbesondere für  Luft- und Wasserfahrzeuge.    Die Erfindung betrifft ein Verfahren  zum Betrieb von Gasturbinenanlagen, insbe  sondere für Luft- und Wasserfahrzeuge, bei  dem der eine Teil des Arbeitsgases in einem  geschlossenen, der andere Teil in einem offe  nen Prozess geführt wird, und beide Teile  einer Verdichtung und Entspannung sowie  Erwärmung und Abkühlung unterworfen  werden.  



  Das Verfahren mit Führung des Arbeits  gases teilweise in offenem und teilweise in  geschlossenem Prozess eignet sich grundsätz  lich für solche Gasturbinenanlagen. die grosse  Gasvolumina bei möglichst kleinem Raum  und Gewicht zu verarbeiten haben, also z. B.  für Antriebe von Luftfahrzeugen, die in  grosser Höhe fliegen sollen und für solche  Gasturbinenanlagen, die ausserdem ein mög  lichst kleines ein- und austretendes Gasvolu  men aufweisen sollen, wie sie z. B. für den  Antrieb von Wasserfahrzeugen vorkommen.  



  Besonders für den Antrieb von Luftfahr  zeugen sind aber die Anforderungen an die  Gasturbinenanlage se gross, dass die bisher  bekannten Verfahren mit     Führung    des Ar  beitsgases teilweise in offenem und teilweise  in geschlossenem Prozess nicht genügen.  



  Es ist bekannt, bei     Gasturbinenanlagen          rnit    Führung des Arbeitsgases teilweise in  offenem und teilweise in geschlossenem Pro  zess, die zur Verbrennung notwendige Luft  als in einem offenen Prozess geführten Teil  des Arbeitsgases auf den Druck des in einem         g        o        eschlossenen        Prozess        #I        geführten        Teils        vor        sei-          ner    Verdichtung zu     bringen    und sodann mit  diesem Teil durch     Mischung    zu 

  vereinigen.  Die Erwärmung beider Teile des     Arbeitsgases     erfolgt sodann gemeinsam in ein- und dem  selben Erhitzer, z. B. in einer Brennkammer  unmittelbar durch Verbrennung von Brenn  stoff.  



  Mit zunehmender Temperatur vor der  Turbine nimmt auch das     sekundliche    Gewicht  des in einem offenen     Prozess    geführten Teils  gegenüber dem des im geschlossenen Prozess       geführten    Teils zu, so dass bei einer der       stöchiometrischen        Verbrennung    entsprechen  den Temperatur vor der Turbine dieses Ver  fahren in das Verfahren mit Führung des  Arbeitsgases in einen     offenenProzess    übergeht.  



  Die angeführten     Vorteile    dieses Verfah  rens nehmen also mit zunehmender Tempera  tur vor der Turbine ab. Dieses Verfahren  wird daher besonders bei verhältnismässig  kleinen Temperaturen vor der Turbine An  wendung finden. Bei einem dementsprechend  kleinen Verhältnis der sekundlichen Gewichte  des     im    offenen und des im geschlossenen Pro  zess geführten Teils des     Arbeitsgases    ist aber  eine einwandfreie     Verbrennung    des Brenn  stoffes bei Mischung     dieser    beiden Teile nicht       aufrechtzuerhalten,    da es in diesem     Fa14e     nicht zu vermeiden ist,

   dass der im geschlos  senen Prozess     geführte    Teil des Arbeitsgases  im zunehmenden Masse aus     sauerstoffreien     Verbrennungsgasen besteht, so dass die Sauer-      stoffkonzentration bei Mischung dieses Ver  brennungsgases mit der Luft zur Durchfüh  rung einer befriedigenden Verbrennung des  Brennstoffes aus     bekannten    Gründen nicht  genügt.  



  Die Verdichtung der Verbrennungsluft,  welche den im offenen     Prozess    geführten Teil  des     Arbeitsgases    bildet, von dem Aussendruck  auf den Druck des im geschlossenen Prozess  geführten Teils des Arbeitsgases vor seiner  Verdichtung erfolgt nach diesem Vorschlag  durch die Entspannung von Verbrennungs  gasen, von denen ein Teil in einem offenen  Prozess geführt wird. von dem Druck des im  geschlossenen Prozess geführten Teils nach  seiner     Entspannung    auf den Aussendruck, wo  bei die Trennung der beiden Teile des Ar  beitsgases in dem Wärmeaustauscher erfolgt.

    Abgesehen davon, dass damit der Aufbau die  ser Einrichtung der Gasturbine wesentlich  erschwert wird, hat dieses Verfahren den  Nachteil, dass die wichtige, regelbare Verän  derung der Temperatur des im offenen Pro  zess geführten Teils bei seiner Trennung von  dem im geschlossenen Prozess geführten Teil  nur durch komplizierte, die     mittelbare     Erwärmung bewirkende Einrichtungen mög  lich ist.    Bei einem andern Vorschlag erfolgt die  Trennung der beiden Teile des Arbeitsgases  erst nach dem Wärmeaustauscher.

   Abgesehen  davon, dass damit das Problem einer einfachen  regelbaren Veränderung der Temperatur des  im offenen Prozess     geführten    Teils bei seiner  Trennung von dem im geschlossenen Prozess       geführten    Teil nicht gelöst ist, wird in den  meisten Fällen die Grösse dieser Temperatur  nicht mehr ausreichen, den für die vorteil  hafte Anwendung des Verfahrens notwendig  grossen Druckpegel aufrechtzuerhalten.  



  Aus diesem Grunde wurde bereits vorge  schlagen, die Trennung der beiden Teile des  Arbeitsgases vor dem Wärmeaustauscher  durchzuführen. In diesem Falle ist es mög  lich, einen entsprechend grossen Druckpegel  zu erzeugen, doch ist damit auch eine für  viele Anwendungszwecke der Gasturbinen-    anlage untragbare Vergrösserung des spezi  fischen Brennstoffverbrauches verbunden.  



       Derartige    Anwendungszwecke sind aber  gerade die Triebwerke von Luftfahrzeugen,  insbesondere grosser Reichweite und Nutzlast  sowie die Wasserfahrzeuge.  



  Die Erfindung beseitigt die beschriebenen  Mängel der bisher vorgeschlagenen Verfah  ren dadurch, dass die Teile des     Arbeitsgases,     auch wo sie getrennt geführt sind, gleich  artigen Zustandsänderungen unterworfen  werden.  



  Dies kann beispielsweise so durchgeführt  werden, dass nach der Entspannung des im  geschlossenen Prozess geführten Teils des  Arbeitsgases in einer Hochdruckturbine und  nach Vorkühlung dieses Teils in der     Warm-          gasseite    eines     Wärmeaustauschers,    und nach  der     Vorverdichtung    der Luft, welche den im  offenen Prozess geführten Teil des Arbeits  gases bildet in einem     Niederdruckverdichter,     die beiden Teile des Arbeitsgases getrennt.

    geführt, dabei aber gleichartigen Zustands  änderungen, vorzugsweise in gemeinsamen  Einrichtungen, bis nach ihrer     Vorwärmung     in der     Kaltgasseite    des     Wärmeaustauschers     unterworfen werden.     Anschliessend    kann die  Erwärmung des im offenen Prozess geführten  Teils ausschliesslich durch vollständige Ver  brennung des Brennstoffes beim obern Druck  des Kreisprozesses und bei einer Luftzufuhr,  die auf das für die vollständige Verbrennung  notwendige Mass beschränkt ist, in einer  Brennkammer erfolgen, die von dem im ge  schlossenen Prozess geführten Teil getrennt  angeordnet ist.

   Die Erwärmung dieses Teils  kann     ausschliesslich    durch Mischung mit dem  im offenen Prozess geführten Teil in einer  Mischkammer erfolgen. Nach der Entspan  nung des im geschlossenen Prozess geführten  Teils und nach     Vorentspannung    des im offe  nen Prozess     geführten    Teils gemeinsam in  einer oder     getrennt    in mehreren Hochdruck  turbinen kann ein Teil des im offenen Prozess  geführten Arbeitsgases zusammen mit dem  im geschlossenen Prozess geführten Teil in  der     Wa.rmgasseite    des     Wärmeaustauschers          vorgekühlt    werden und darauf der vorge-      kühlte Teil und der nicht vorgekühlte Rest  des im offenen Prozess geführten Teils des  

  Arbeitsgases einer Entspannung in einer  Niederdruckturbine unterworfen werden.  



  Insbesondere bei Gasturbinen für     Luft-          fahrzeuge    ist es angezeigt, die Luft vor ihrer  Vorverdichtung in dem Niederdruckverdich  ter einer Geschwindigkeitsänderung in einer  Fangdüse, den im offenen Prozess geführten  Teil des Arbeitsgases nach seiner Entspan  nung in der Niederdruckturbine einer solchen  in einer Schubdüse zu unterwerfen.  



  Die Fig. 1 bis 3 stellen     Ausführungsbei-          spiele    der Erfindung dar.  



  Die zur Verbrennung des Brennstoffes  bei kleinstmöglicher Luftmenge notwendige  Luft, welche den in einem offenen Prozess  geführten Teil des Arbeitsgases bildet, wird  gemäss Fig. 1 in einem Niederdruckverdich  ter 1 vorverdichtet, nachdem sie z. B. bei  Gasturbinenanlagen zum Antrieb von Luft  fahrzeugen in einer Fangdüse 2 aufgefangen  und einer     Geschwindigkeitsänderung    unter  worfen wurde. Die so vorverdichtete Luft  wird anschliessend in der Warmgasseite 3  eines regenerativ betriebenen Zwischenküh  lers 4 abgekühlt (d. h. die abgeführte Wärme  kommt dem Prozess wieder zugute) und so  dann in einem Hochdruckverdichter 5 weiter  verdichtet.

   Nach einer anschliessenden     Vor-          wärmung    in der Kaltgasseite 6 eines     regene-          rativ    betriebenen Vorwärmers oder     Wärme-          austauschers    7 erfolgt die Erwärmung des im  offen Prozess geführten Teils des Arbeits  gases durch möglichst stöchiometrische Ver  brennung von Brennstoff in einer     besondern     Brennkammer 8, die ausschliesslich von dem  im offenen Prozess geführten Teil des Arbeits  gases durchströmt wird.

   Die Vereinigung  dieses Teils und des im geschlossenen Prozess  geführten Teils erfolgt anschliessend in einer  Mischkammer 9, wobei durch die Mischung  der beiden Teile des Arbeitsgases der im  geschlossenen Prozess geführte Teil erwärmt.  der im offenen Prozess geführte Teil abge  kühlt wird.  



  Die Erwärmung der beiden Teile des  Arbeitsgases durch den Brennstoff erfolgt    also getrennt, unmittelbar in je einer beson  deren Einrichtung 8 und 9.  



  Beide Teile des Arbeitsgases werden nun  mehr gemeinsam in einer Hochdruckturbine 10  entspannt. Selbstverständlich könnte auch der  im geschlossenen Prozess geführte Teil in  einer     Hochdruckturbine    entspannt, der im  offenen Prozess geführte Teil in einer zweiten  Hochdruckturbine vorentspannt werden, wo  bei in diesem Falle zweckmässigerweise die  zweite Hochdruckturbine den Hochdruckver  dichter 5 unmittelbar antreiben könnte.  



  Nach dieser Entspannung wird ein regel  bar veränderlicher Teil des im offenen Prozess  geführten Teils des Arbeitsgases sowie der  gesamte im geschlossenen Prozess geführte  Teil desselben gemeinsam in der Warmgas  seite 11 des Regenerativ-Vorwärmers oder       Wärmeaustauschers    7 vorgekühlt, der rest  liche Teil des im offenen Prozess geführten  Teils des Arbeitsgases getrennt über das  Regelglied 12 geleitet und in diesem auf einen  Zustand gebracht, der die Mischung dieses  Teils grösserer Temperatur mit dem     restlichen     Teil kleinerer Temperatur des im offenen  Prozess geführten Teils gestattet, so dass diese  Teile     zweckmässigerweise    gemeinsam in der       Niederdruckturbine    13 entspannt werden kön  nen.

   Anschliessend ist unter Umständen z. B.  bei Luftfahrzeugen eine     Geschwindigkeits-          änderung    in einer     Schubdüse    14 notwendig.  



  Der im geschlossenen Prozess geführte Teil  des Arbeitsgases, dessen sekundliches Ge  wicht gleichbleibend gross ist, wird in der       Wa.rmgasseite    15 eines, insbesondere bei Gas  turbinenanlagen für     Luftfahrzeuge,        regene-          rativ    betriebenen Kühlers 16 abgekühlt, ehe  er in dem Hochdruckverdichter 17     verdichtet     wird, und     wird    vor     Eintritt    in die Mischkam  mer 9 in der     Kaltgasseite    23 des     Vorwär-          mers    7     vorgewärmt.     



  Es ist von Bedeutung,     da.ss    die getrennt  geführten Teile des Arbeitsgases in den zu  einer gemeinsamen Einrichtung vereinigten  Kühlern 4 und 16, in den Hochdruckverdich  tern 5 und 17 - die ebenfalls unter Umstän  den zu einer gemeinsamen Einrichtung ver  einigt     werden    . können - und in den Kaltgas-      seiten 6 und 28 eines gemeinsamen     Vorwär-          mers    7     möglichst        gleichartigen    Zustandsände  rungen unterworfen werden, wobei die Zu  stände dieser beiden Teile des Arbeitsgases  am Ein- und Austritt ihrer gemeinsamen  Einrichtungen möglichst gleich sind.  



  Die Kühler 16 und 4, die zu einer gemein  samen Einrichtung     vereinigt    sind, werden auf  ihrer Kaltgasseite 18 von dem Kühlmittel       durchströmt,    das zum Zwecke einer möglichst  günstigen Beeinflussung der Nutzleistung der  Gasturbine zweckmässigerweise in einer Fang  düse 19 einer     Geschwindigkeitsänderung,    so  dann in einem Kühlgebläse oder einer Kühl  pumpe 20 einer Verdichtung und bezw. oder  einer Geschwindigkeitsänderung     unterworfen     wird, die Kaltgasseite 18 des Kühlers durch  strömt und     sodann    gegebenenfalls in einer  Turbine 21 einer Entspannung und bezw.  oder Geschwindigkeitsänderung und in einer  Schubdüse 22 einer Geschwindigkeitsände  rung unterworfen wird.

   Wenn eine Kühltur  bine 21 vorgesehen ist, dann treibt diese vor  teilhafterweise das Kühlgebläse oder die  Kühlpumpe 20 an.  



  Die Vorverdichtung der Luft in dem Nie  derdruckverdichter 1 erfolgt durch die Ent  spannung des im offenen Prozess geführten  Teils des Arbeitsgases in der Niederdruck  turbine 13, wobei diese beiden Turbomaschi  nen zu einem mechanisch unabhängigen  Turbosatz vereinigt sind.  



  Es ist weiterhin von Bedeutung, dass Luft  fahrzeuge     grosser        Reichweite    durch ein grosses  Startgewicht auf Grund des beim Start mit  zuführenden Brennstoffgewichtes behindert  sind. Die Grösse dieses Startgewichtes ist eine  wesentliche Schwierigkeit bei der Verwirk  lichung wirtschaftlicher Langstreckenflug  zeuge, da die bisher für ihren Antrieb zur  Anwendung gelangende Kolbenmaschine eine  wesentliche     Vergrösserung    der Leistung am  Boden gegenüber derjenigen in der Höhe  nicht gestattet.  



  Man masste daher zu den verschiedenen  bekannten Starthilfen greifen, z. B. zum  Katapult, zur Flugzeugkopplung sowie in  letzter Zeit zu Einrichtungen zur Vergrösse-    rung des Startschubes, wie z. B. Raketen oder  Hilfsstrahltriebwerke mit Gasturbinen.  



  Alle diese Einrichtungen sind keine be  friedigenden Lösungen bei der     Verwirkli-          chung    von Grossraumflugzeugen. Mit der  Vergrösserung der Nutzlast ist eine Vergrösse  rung der Flächenbelastung der Flugzeuge  verbunden, da sonst die verhältnismässig  rasche Zunahme des Gewichtsanteils des  Tragwerkes eine Zunahme der Nutzlast bei  Vergrösserung des Flugzeuges zunichte macht.  Die grosse Flächenbelastung     erfordert    aber  eine noch grössere Geschwindigkeit und Flä  chenbelastung beim Start, die lediglich durch  sehr grosse Start- und Reiseleistungen des  Triebwerkes betriebssicher verwirklicht wer  den können.  



  Es ist allgemein als ein wesentlicher Vor  teil der Gasturbine anerkannt, dass sie bei  Anwendung     eines    geeigneten Verfahrens:  fähig     ist,    eine ausreichende Vergrösserung der  Bodenleistung gegenüber der     Höhenleistun.-          (Reiseleistung)    ohne besondere zusätzliche  Hilfsmittel zu gestatten, so dass sich damit.  die     Eigensehaften    der Gasturbine als Strö  mungsmaschine und einer von ihr angetriebe  nen     Verstelluftschraube    in zweckmässiger  Weise ergänzen.  



  Das angeführte Verfahren gestattet, die  Startleistung von     Gasturbinenanlagen    für  Luftfahrzeuge zu     vergrössern.    Zu diesem  Zwecke wird die Drehzahl des von dem im  offenen Prozess geführten Teil des Arbeits  gases durchströmten     Niederdruckturbinen-          satzes    am Boden gegenüber der Drehzahl in  der Höhe vergrössert.  



  Die     Vergrösserung    der Drehzahl erfolgt  hierbei durch die Vergrösserung der Tempe  ratur des im offenen Prozess     geführten    Teils  des Arbeitsgases am     Eintritt    der Nieder  druckturbine des     Niederdruckturbinensatzes.     



  Diese Temperaturvergrösserung des im  offenen Prozess geführten Teils des Arbeits  gases kann     entweder    durch Vergrösserung  des nicht über die     Warmgasseite    des Vor  wärmers geführten Teils desselben oder durch  die Verbrennung von zusätzlichem     Brennstoff     erfolgen.

   Im letzteren Falle wird ein Teil der      von dem Niederdruckverdichter des Nieder  druckturbinensatzes geförderten Luft als im  offenen Prozess geführter Teil des Arbeits  gases zur Verbrennung des zusätzlichen  Brennstoffes in einer     zusätzlichen        Nieder-          druckbrennkammer    herangezogen, wobei die  so erhaltenen Verbrennungsgase mit dem  restlichen, im offenen Prozess geführten Teil  des Arbeitsgases vor seinem Eintritt in die  Niederdruckturbine des Niederdruckturbinen  satzes gemischt werden.  



  Zu diesem Zweck kann auch die Drehzahl  des von der Kühlluft durchströmten Kühl  gebläses am Boden gegenüber der Drehzahl  in der Höhe     vergrössert    werden.  



  Es ist besonders vorteilhaft, wenn dabei  die Drehzahl des von dem im offenen Prozess  geführten Teils des Arbeitsgases durchström  ten Niederdruckturbinensatzes und die Dreh  zahl des von der Kühlluft durchströmten  Kühlgebläses in gegenseitiger Abhängigkeit  vorzugsweise entsprechend der grösstmögli  chen Leistung bei kleinstmöglichem spezifi  schem     Brennstoffverbrauch    der Gasturbine       geändert    werden.  



  Durch Betätigung des Regelgliedes 12  kann das Verhältnis der sekundlichen Ge  wichte des durch die Warmgasseite 11 des  V orwärmers 7 geführten Teils des Arbeits  gases und des getrennt geführten Teils des  Arbeitsgases verändert werden, wodurch auch  die Gastemperatur am Eintritt der Nieder  druckturbine 13 geändert wird.  



  U m am Boden eine möglichst grosse Start  leistung zu erreichen, werden die Drehzahl  der Niederdruckturbine 13 und des damit  verbundenen Niederdruckverdichters 1 und       (lamit    das sekundliche Gewicht des im ge  schlossenen Prozess     geführten    Teils des Ar  beitsgases und der Druckpegel     vergrössert..     Dies kann dadurch geschehen,     dass    das se  kundliche Gewicht des durch<I>eine</I> grössere  Temperatur ausgezeichneten Teils, der vor  der Abkühlung abgezweigt wird, vergrössert  und das sekundliche Gewicht     des    durch eine  kleinere Temperatur ausgezeichneten Teils,  der nach der Abkühlung     abgezweigt    wird,  verkleinert wird.

      Die Vergrösserung der Temperatur am  Eintritt der     Niederdruckturbine    13 kann       aber        aueh    gemäss     Fig.    2 dadurch bewirkt  werden,     da.ss    ein     mittels    eines Regelgliedes 24  veränderlich grosser Teil der von dem Nieder  druckverdichter 1 geförderten Luft zu     einer     zusätzlichen     Niederdruckbrennkammer    25  geleitet,

       dort    durch Verbrennung von Brenn  stoff erwärmt und sodann mit dem übrigen  im offenen Prozess geführten Teil des     Arbeits-          gases    vor seiner Entspannung in der Nieder  druckturbine 13 gemischt wird.  



  Die Wirkung der Drehzahlerhöhung des       Niederdruckturbinensatzes    kann durch eine  Drehzahlerhöhung des Kühlgebläses 20 ver  grössert werden. Wird dieses über ein Ge  triebe 26 mit regelbar veränderlicher Über  setzung z. B. von der Hochdruckturbine 10  angetrieben, dann muss das Übersetzungsver  hältnis am Boden gegenüber dem in der Höhe  vergrössert werden.  



  Ein derartig regelbares Getriebe kann  unter     Umständen    dann vermieden werden,  wenn das Kühlgebläse 20 von der Nieder  druckturbine 13 angetrieben wird, so dass mit  der Drehzahländerung des     Niederdrucktur-          binensatzes        unmittelbar    eine Drehzahlände  rung des Kühlgebläses verbunden ist.  



  Durch die Drehzahlerhöhung des Kühl  gebläses wird das sekundliche Gewicht der  Kühlluft im Verhältnis zu den sekundlichen  Gewichten des zu kühlenden im geschlosse  nen Prozess geführten Teils des     Arbeitsgases     und des     zwischenzukühlenden    im offenen       Prozess    geführten Teils desselben vergrössert,  womit eine Vergrösserung der Kühlwirkung  des Kühlers verbunden ist, so dass beide Teile  des Arbeitsgases mit einer kleineren Tempe  ratur in die Hochdruckverdichter 5 und 17  treten, als dies ohne Drehzahlerhöhung des  Kühlgebläses der Fall     ist.     



       Ferner    kann das Verfahren so durchge  führt werden, dass eine grösstmögliche Erhö  hung der Startleistung bei kleinstmöglicher  Erhöhung des spezifischen Brennstoffver  brauches und damit des beim     Start    mitzufüh  renden Brennstoffgewichtes erreicht wird.

             Diese    Aufgabe     kann    dadurch gelöst wer  den, dass in die Kühluft des ausser von dieser  auch von dem im offenen und dem im ge  schlossenen Prozess geführten Teil des Ar  beitsgases beaufschlagten Kühlers ein Kälte  träger vorzugsweise in flüssiger     Form    zur  Verkleinerung der     Temperatur    des im offenen  und des im geschlossenen Prozess     geführten     Teils des Arbeitsgases vor der Beaufschla  gung der Kaltgasseite eingebracht und wäh  rend dieser Beaufschlagung verdampft wird.  Dabei ist es zweckmässig, den flüssigen  Kälteträger im Bereiche des Gitters der Kalt  gasseite des Kühlers vorzugsweise unter  Benetzung seiner Oberfläche einzubringen.  



  In einer weiteren Ausgestaltung kann der  flüssige Kälteträger in abwerfbaren Behäl  tern gespeichert werden, deren Inhalt vor  zugsweise nur für die     Vergrösserung    der  Startleistung der Gasturbine bemessen ist.  



  Der flüssige Kälteträger, z. B. Wasser,  wird gemäss Fig. 3 aus Behältern 27, die  durch während     des    Fluges lösbare Aufhänge  einrichtungen 28 abwerfbar am Flugzeug  befestigt sind, durch eine Pumpe 29, die z. B,  von der Welle des Kühlgebläses 20 aus über  ein Getriebe 30 angetrieben werden kann und  zweckmässigerweise von dieser Welle ab  kuppelbar ist, in die Kühlluft des Kühlers 4  und 16 möglichst fein verstäubt eingebracht.

    Diese Einbringung erfolgt unmittelbar vor  dem Eintritt der Kühlluft in die Kaltgasseite  18 des auf seiner Warmgasseite von dem im  offenen Prozess     geführten    Teil des Arbeits  gases beaufschlagten Kühlers 4 bezw. des  von dem im geschlossenen Prozess geführten  Teil des Arbeitsgases beaufschlagten Kühlers  16, wobei der flüssige Kälteträger sich auf  die Oberfläche des kaltgasseitigen Gitters  vorzugsweise gleichmässig verteilt, diese be  netzt und so durch Verdampfung die Tem  peratur der beiden Teile des Arbeitsgases  herabsetzt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zum Betrieb von Gasturbinen anlagen, insbesondere für Luft- und Wasser fahrzeuge, bei dem der eine Teil des Arbeits- gares in einem geschlossenen, der andere Teil in einem offenen Prozess geführt wird und beide Teile einer Verdichtung und Entspan nung sowie Erwärmung und Abkühlung unterworfen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile des Arbeitsgases, auch wo sie getrennt geführt sind, gleichartigen Zu standsänderungen unterworfen werden. UNTERANSPRÜCHE: 1.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass nach der Entspan nung des im geschlossenen Prozess geführten Teils des Arbeitsgases in einer Hochdruck turbine (10) und nach Vorkühlung dieses Teils in der Warmgasseite (11) eines Vor wärmers (7), und nach der Vorverdichtung der Luft, -welche den im offenen Prozess geführten Teil des Arbeitsgases bildet, in einem Niederdruckverdichter (1), die beiden Teile des Arbeitsgases getrennt geführt, da bei aber gleichartigen Zustandsänderungen bis nach ihrer Vorwärmung in der Kaltgas seite (6, 23)

   des Vorwärmers (7) unterworfen werden. 2. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung des im offenen Prozess geführten Teils ausschliesslich durch voll ständige Verbrennung des Brennstoffes beim obern Druck des Kreisprozesses und bei einer Luftmenge, die auf das für die vollständige Verbrennung notwendige Mass beschränkt ist, in einer Brennkammer (8) erfolgt, die von dem im geschlossenen Prozess geführten Teil des Arbeitsgases getrennt angeordnet ist,

   und dass die Erwärmung dieses Teils des Arbeits gases ausschliesslich durch Mischung mit dem im offenen Prozess geführten Teil in einer Mischkammer (9) vor sich geht. 3. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, dass nach der Entspannung des im geschlossenen Prozess geführten Teils und der Vorentspannung des im offenen Prozess geführten Teils des Arbeitsgases in minde stens einer Hochdruckturbine (10) ein Teil des im offenen Prozess geführten Teils des Arbeitsgases zusammen mit dem im geschlos senen Prozess geführten Teil in der Warmgas seite (11) des Vorwärmers (7)

   vorgekühlt wird und darauf der vorgekühlte Teil und der nicht vorgekühlte Rest des im offenen Pro zess geführten Teils des Arbeitsgases einer Entspannung in einer Niederdruckturbine (13) unterworfen werden. 4. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass das Gewichtsverhältnis der in der Warmgasseite (11) des Vorwärmers (7) vorgekühlten und der nicht vorgekühlten Teile des im offenen Prozess geführten Teils des Arbeitsgases durch ein Regelglied (12) verändert wird. 5.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn- zeiehnet, dass die beiden Teile des im offenen Prozess geführten Teils des Arbeitsgases vor ihrer Entspannung in der Niederdruck turbine gemischt werden, wobei der für die Mischung notwendige Zustand dieser beiden Teile durch das für die Regelung ihres Ge wichtsverhältnisses vorgesehene Regelglied (12) hergestellt wird. 6. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, dass die Vorverdichtung der Luft in dem Niederdruckverdichter (1) durch die Entspannung des im offenen Prozess geführ ten Teils des Arbeitsgases in der Niederdruck turbine (13) bewirkt wird. 7.

   Verfahren nach Patentansprueh und Unteransprüchen 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, dass die Verdichtung der Luft in dem Hochdruckverdichter (5) durch die Vor entspannung des im offenen Prozess geführten Teils des Arbeitsgases in der Hochdrucktur bine (10) bewirkt wird. B. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, dass die Vorwärmung und Vorküh- lung des im offenen und des im geschlossenen Prozess geführten Teils des Arbeitsgases in der Kalt- und Warmgaseite (6, 23, 11) des Vorwärmers (7) regenerativ erfolgt. 9.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, dass die Abkühlung des im geschlos senen Prozess geführten Teils und die Zwi schenkühlung der Luft in der Warmgasseite (3, 15) eines gemeinsamen Kühlers (4, 16) regenerativ erfolgt. 10. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, dass das Kühlmittel des Kühlers (4, 16) einer Geschwindigkeitsänderung in einer Fangdüse (19) und einer Verdichtung in einer Kühlpumpe (20), einer Erwärmung in der Kaltgasseite (18) des Kühlers (4, 16) und einer Entspannung in einer Kühlturbine (21) und einer Geschwindigkeitsänderung in einer Schubdüse (22) unterworfen wird, um die Nutzleistung der Gasturbinenanlage günstig zu beeinflussen.

   u t' 11. Verfahren nach Patentanspruch und LTnteransprüchen 1 bis 10, dadurch gekenn zeichnet, da.ss die Verdichtung des Kühlmit tels in der Kühlpumpe (20) durch die Ent spannung des Kühlmittels in der Kühltur bine (21) bewirkt wird. 12.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass die Luft vor ihrer Vorverdich- tung in dem Niederdruckverdichter (1) einer Geschwindigkeitsänderung in einer Fang düse (2), der im offenen Prozess geführte Teil des Arbeitsgases nach seiner Entspannung in der Niederdruckturbine (13) einer Geschwin digkeitsänderung in einer Schubdtise (14) unterworfen wird. 1.3.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 3, zum Betrieb von Anlagen für Luftfahrzeuge, dadurch gekenn zeichnet, dass die Drehzahl des von dem im offenen Prozess geführten Teil des Arbeits gases durchströmten Niederdruckturbinen- satzes (1, 13) am Boden gegenüber der Dreh zahl in der Höhe vergrössert wird. 14. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 3 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergrösserung der Drehzahl durch die Vergrösserung der Tem peratur des im offenen Prozess geführten Teils des Arbeitsgases vor dem Eintritt in die Nie derdruckturbine (13) des Niederdruckturbi nensatzes erfolgt. 15.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 3, 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergrösserung der Temperatur des im offenen Prozess geführten Teils des Arbeitsgases durch Vergrösserung des nicht über die Warmgasseite (11) des Vorwärmers (7) geführten Teils des im offe nen Prozess geführten Teils des Arbeitsgases erfolgt. 16. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 3, 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergrösserung der Temperatur des im offenen Prozess geführten Teils des Arbeitsgases durch die Verbrennung von zusätzlichem Brennstoff erfolgt. 17.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 3, 13, 14 und 16, da durch gekennzeichnet, dass ein Teil der von dem N iederdruckverdichter (1) des Nieder druckturbinensatzes geförderten Luft zur Verbrennung des zusätzlichen Brennstoffes in einer zusätzlichen Niederdruckbrennkammer (25) herangezogen wird, und die so erhaltenen Verbrennungsgase mit dem übrigen im offe nen Prozess geführten Teil des Arbeitsgases vor seinem Eintritt in die Niederdruckturbine (13) des Nieder druckturbinensatzes gemischt werden. 18. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 3 und 13, dadurch ge kennzeichnet, dass die Drehzahl eines von Kühlluft durchströmten Kühlturbinensatzes (20, 21) am Boden gegenüber der Drehzahl in der Höhe vergrössert wird. 19.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 3, 13 und 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des von dem im offenen Prozess geführten Teil des Arbeitsgases durchströmten Niederdrucktur binensatzes (1, 13) und die Drehzahl des von der Kühlluft durchströmten Kühlturbinen satzes (20, 21) in gegenseitiger Abhängigkeit so geändert werden, dass die grösstmögliche Nutzleistung bei kleinstmöglichem spezifi schem Brennstoffverbrauch der Gasturbinen anlage erreicht wird. 20.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 3 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass in die Kühlluft eines ausser von dieser auch von dem im offenen und dem im geschlossenen Prozess geführten Teil der Arbeitsgase beaufschlagten Kühlers (4, 16) ein Kälteträger in flüssiger Form, zur Verkleinerung der Temperatur der beiden Teile des Arbeitsgases, vor der Beaufschla- gung der Kaltgasseite (18) eingebracht und während dieser Beaufschlagung verdampft. wird. 21.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 3, 13 und 20, dadurch gekennzeichnet, dass der flüssige Kälteträger im Bereiche eines Gitters der Kaltgasseite (18) des Kühlers (4, 16) unter gleichmässiger Benetzung seiner Oberfläche eingebracht wird. 22. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 3, 13, 20 und 21, da durch gekennzeichnet, dass der flüssige Kälte träger in abwerfbaren Behältern (27) ge speichert wird, deren Inhalt nur für die Ver grösserung der Startleistung bemessen ist.