CH251222A - Gas turbine unit. - Google Patents

Gas turbine unit.

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CH251222A
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CH
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turbine
turbines
gas turbine
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German (de)
Inventor
Angturbin Aktiebol Ljungstroms
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Ljungstroms Angturbin Ab
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  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description

  

      Gasturbinenaggregat.       Die Erfindung betrifft     Gasturbinenaggre-          gate    für kontinuierliche     Verbrennung    in  mindestens     zwei    .Stufen mit Hoch- und Nie  derdruckturbinen, von denen eine Nieder  druckturbine einen     Niederdruckverdichter          antreibt,    während eine andere Niederdruck  turbine     Nutzleistung    liefert, wobei diese bei  den     Niederdruckturbinen    parallel     zueinander     in die     Treibmittelleitungen    des Aggregates  eingeschaltet, mechanisch jedoch voneinan  der unabhängig sind.

   Dadurch, dass bei Teil  belastung des Aggregates die erreichbare  Leistung der     Niederdruckturbine    annähernd  identisch ist mit der     Leistung,    die der Nie  derdruckverdichter erfordert, kann man das  Aggregat in jedem Betriebspunkt mit an  nähernd konstanter Temperatur fahren, so  bald     Beharrungszustand    erreicht ist, ohne  eine     Drosselregelung    anzuwenden, die eine  starke Verschlechterung des Wirkungsgrades  bei Teilbelastung ergeben würde. Auf diese  Weise kann man den Wirkungsgrad über  einen grossen     Belastungsbereich    hochhalten.  Dieses Verhalten gibt jedoch Anlass zu ge  wissen Schwierigkeiten beim Betrieb.

   Bei  jeder Belastungserhöhung muss, damit     eine     Erhöhung der     Verdichterdrehzahl    und damit  der das System durchströmenden Luftmenge  zustande     kommen    soll, ein     Brennstoffüber-          schuss        eingespritzt    werden, so dass zeitweise  Übertemperatur erhalten wird.

   Es ist näm  lich zu bemerken, dass einer erhöhten Lei  stung     ein.    höherer Luftdurchsatz     .entspricht.       Derartige     Temperaturspitzen    bringen einen  Nachteil mit sich, da sie die Turbinen be  anspruchen und die Mitteltemperatur, die  man vor diesen     halten    kann, in Wirklichkeit  herunterdrücken, wodurch der mittlere     Wir-          kungsgrad    des Aggregates geringer wird.

    Man kann auch nicht immer die Temperatur  bei kontinuierlichem Betrieb und bei einer       bestimmten        Teilbelastung    auf dem höchstzu  lässigen Wert halten, da man     dann    keine  völlig richtige Leistungsverteilung zwischen  den Turbinen des Aggregates erhält.

   Es  kann auch eintreffen, dass die Temperatur  vor einer der Teilturbinen bei einer     gewissen     Teilbelastung im     Dauerzustand    auf     einen     niedrigeren Wert als bei Vollast eingestellt       werden;

          muss,    dass jedoch bei einer weiteren  geringeren Belastung zur richtigen     Lei-          stungsverteilung    zwischen den Turbinen eine  neue     Temperatur    erforderlich ist, die höher  als die     Temperatur    ist, die bei dem genann  ten höheren     Teilbelastungspunkt        notwendig          ist.    Die Temperaturverläufe hängen teilweise  davon 'ab, mit welcher Drehzahl die Maschi  nen auf Grund     äusserer    Umstände (z. B. Pro  pellerantrieb oder     Generatorantrieb)    laufen  müssen.

   Verläuft die erforderliche Tempera  tur in der angegebenen Weise nach einer  Kurve mit     Minimalwert    bei einer gewissen       Teilbelastung,    so wird der Regelungsverlauf  in diesem Bereich unsicher, wenn die Be  lastung nur von der Temperatur abhängig  ist und von ihr geregelt wird.

        Diese Schwierigkeiten     lassen    sich bei dem       Gasturbinenaggregat    nach der     Erfindung     durch     Mittel    beheben, die an der     Treibmit-          telzufuhrleitung    der erstgenannten Nieder  druckturbine angeordnet     sind    und die Lei  stungsabgabe dieser     Turbine    zwecks Ände  rung der vom Aggregat     gelieferten    Nutz  leistung zu ändern gestatten.

   Das     Gästurbi-          nenaggregat    kann     mit        thermostatgeregelter          Temperatur    gefahren     werden,    die bei norma  lem Betrieb konstant und auf dem höchsten  geeigneten Wert gehalten werden kann.       Wenn    das Aggregat nur eine     Hochdrucktur-          bine    besitzt, so treibt diese zweckmässiger  weise den Hochdruckverdichter.

   Eine der  artige Anlage kann in sehr wirtschaftlicher  Weise durch die genannten     Mittel    geregelt  werden, die vorzugsweise entweder ein Dros  selventil vor der den     Niederdruckverdichter     antreibenden Turbine     enthalten    oder durch  Düsenregelung dieser Turbine wirken.

   Wenn  das Ventil     gedrosselt        bezw.    die Düsen ge  schlossen     werden;,    erhält man zwar Druck  verluste vor der in Rede stehenden Nieder  druckturbine und     damit    eine Änderung ihres       Wirkungsgrades.    Gleichzeitig steigt jedoch  der Druck vor der Nutzleistung     abgebenden          I\Tlederdruckttlrbine,    und die Treibmittel  menge, die durch diese hindurchgeht, wird  grösser, während die     Treibmittelmenge    durch  die andere Turbine geringer wird. Die Dros  selung erfolgt somit auf eine Gasmenge, die       um    so geringer wird, je geringer die Be  lastung ist.

   Es ist einzusehen, dass, sobald  eine solche     Teilbelastung    erreicht worden ist,  dass die Kapazität des Hochdruckverdichters       zur    Lieferung der erforderlichen Luftmenge  ausreichend     ist,    die Drosselung vor der den       Niederdruckverdichter    treibenden Nieder  druckturbine keine Rolle mehr spielt, da die  Gasmenge durch die Turbine dann gleich  Null ist.  



  Die     Erfindung        wird    an Hand des in der       Zeichnung        dargestellten    Ausführungsbeispiels  näher beschrieben.  



       Fig.1    zeigt     schematisch    ein gemäss der  Erfindung     ausgeführtes        Gasturbinenaggre-          gat.            Fig.    2 zeigt eine Einzelheit des     Gasturbi-          nenaggregates    im Schnitt in grösserem Mass  stab, nämlich einen Regler und eine mit die  sem     zusammenwirkende    Drosselklappe in der       Gaszufuhrleitung    der den Nieder     druckver-          dichter    treibenden     Niederdruckturbine.     



       Fig.    3 zeigt eine etwas     abgeänderte    Aus  führungsform dieses Reglers.  



  In den Zeichnungen bezeichnet 10 einen       Niederdruckverdichter,    der von     einer    Nieder  druckturbine 12 angetrieben wird und einen       Frischlufteinlass    14 und einen     Auslass    16 für  die verdichtete Luft besitzt. Diese Luft wird  nach Durchtritt durch einen Kühler 18 über  eine Leitung 20 nach einem von einer Hoch  druckturbine 24 angetriebenen     Hochdruck-          v        erdiehter    22 geleitet. Die in diesem Ver  dichter weiterhin verdichtete Luft wird über  eine Leitung 26, einen     Wärmeaustauscher    28  und eine Leitung 30 nach einer Hochdruck  verbrennungskammer 32 geführt.

   Diese be  sitzt eine Anzahl Brennstoffdüsen, denen  Brennstoff durch Leitungen 34 von einem  Ventilgehäuse 36 zugeführt wird, dessen  Ventile von einem     thermostatgeregelten     Servomotor betätigt werden. Die Verbren  nungsgase strömen von der Verbrennungs  kammer 3.2 durch eine Leitung 38 nach der  Hochdruckturbine 24 und bilden somit deren       Treibmittel.    Nach der -Expansion in der  Hochdruckturbine gehen die Gase durch eine  Leitung 40 nach einer     Niederdruckverbren-          nungskammer    44,

   deren Brennstoffdüsen mit       Brennstoff    durch     Zufuhrleitungen    von einem  Ventilgehäuse 36     in    gleicher Weise wie bei  der     Hochdruckverbrennungskammer    32 ge  speist werden. Von der     Niederdruckverbren-          nungskammer    44 gehen parallel zwei Leitun  gen ab, eine     Leitung    46 nach der oben genann  ten     Niederdruckturbine    12 und eine Leitung  48 nach einer     Niederdruckturbine    50. Die  letztere gibt Nutzleistung ab, im vorliegen,  den Fall über ein Getriebe 52 an eine Pro  pellerwelle 54.

   Die in den beiden Nieder  druckturbinen expandierten Gase strömen  durch einen gemeinsamen Abzugskanal 56  hindurch und dann ins Freie, wobei sie     um     den in diesem Abzugskanal angebrachten           Wärmeaustauscber    28 streichen und somit  einen     '.feil        ihres    Wärmeinhaltes an die in ihm  strömende Luft abgeben.  



  Die oben genannten Verdichter und Tur  binen     können,    von jeder beliebigen an sich  bekannten Art sein und brauchen daher nicht  im einzelnen hier näher beschrieben zu wer  den. Mit Hilfe eines     Thermostates    58 hinter  der     Niederdruckverbrennungskammer    44 so  wie eines Thermostates 60 in der     Leitung    38  wird der oben     genannte    Servomotor     beein-          Ilusst,    so dass die Temperaturen des     Treib-          mittels    vor seinem     Eintritt    in die verschie  denen     Turbinen    auf einen bestimmten Wert  geregelt werden,

   der so hoch gehalten wird,  wie es die     Turbinenkonstruktion        zulässt.    Die  verschiedenen Turbinen, insbesondere die       Niederdruckturbinen    12 und 50, sind in me  chanischer     Hinsicht    voneinander     unabhängig.     



  In der     Leitung    46 ist eine     Drosselklappe     62 angebracht, die über Hebel 64 mit  einem Kolben 66 in     Verbindung        steht,    der  in einer Kammer 68     eines    Gehäuses 70 un  tergebracht ist. Das Gehäuse 70 hat weiter  hin eine Bohrung 72, in der ein Schieber 74  läuft. Der     Schieber    74 liegt an seinem einen  Ende gegen eine Membran 78 an, die durch  eine Leitung 76 mit der     Druckseite    des     Nie-          derdruckverdichters    10     in        Verbindung    steht.

    Der Schieber 74     ,steht    an seinem     entgegen-          gesetzten    Ende unter dem Druckeiner Feder  80, deren Spannung von aussen mittels     eines     Rades 82 eingestellt werden     kann.    Wenn der  Luftdruck auf der     Druckseite    des Verdich  ters über     einen        bestimmten        gewünschten          Wert    ansteigt, führt die     Membran    78 den  Schieber 74 gegen die Wirkung der Feder 80  nach rechts in     Fig.    2.

       Dies    hat zur Folge,  dass Drucköl von einer     Leitung    84 um eine       Eindrehung    86 des Schiebers     und        weiter     durch einen Kanal 88 in den Raum rechts  vom     Kolben    66 strömt, der dadurch nach  links geführt wird, so dass die Drosselklappe  62 den     Treibmittelstrom    durch die     Leitung     46 abdrosselt.

   Aus dem     links    vom Kolben  liegenden Raum fliesst gleichzeitig das ver  drängte Drucköl ab,     indem        ein    Kanal 90    über die Eindrehung 92 des Schiebers 74     in          Verbindung        mit    einer     Ablaufleitung    94 für  das Drucköl gebracht wird. Nachdem der  Druck in der     Druckleitung    des Niederdruck  verdichters 10 auf den     vorausbestimmten          Wert    zurückgegangen     ist,    geht der Schieber  74 in seine Mittellage gemäss     F'ig.    2 zurück  und die Bewegung des Kolbens 66 hört auf.

    Sollte der Luftdruck in der Druckleitung des  Verdichters 10 dagegen     sinken,    so überwiegt  der Druck der Feder 80 den Gegendruck der  Membran 78     und    der Schieber 74 bewegt sich  dann nach     links    aus der in     Fig.    2 gezeigten       Mittelstellung.    Dann wird Drucköl durch  den     Kanal    90 nach der     Kammer    68     links     vom Kolben geführt, so dass der Kolben 66  das Ventil 62 in die offene Lage führen  wird.

   Wenn der Regler     in        dieser        Weise    ar  beitet, geht     Drucköl    durch den Kanal 88       und        um    die     Eindrehung    96 des Schiebers 74  nach einer     Ablaufleitung    98 ab.  



  Die     gesamte    Regelung des.     Gasturbinen-          aggregates    erfolgt allein durch     Einstellung     der     Klappe    62. Diese     wird    zweckmässig bei       Ingangsetzung    des Aggregates ganz offen  gehalten, bei der ein     .Startmotor    100 die  Hochdruckturbine 24 in Gang :setzt. Solange  die Klappe 62 sich in dieser Lage befindet,  arbeitet das Aggregat sich auf höhere Lei  stung     herauf    und erreicht nach einer gewis  sen Zeit Volleistung.

   Wenn dagegen die  Klappe 62     mit    Hilfe des Handrades 82 in  eine     etwas        abgedrosselte    Lage gebracht wird,  stellt sich der     Niederdruckverdichter    10 auf  eine     niedrigere    Drehzahl ein, als der     Voll-          leistung    entspricht, wobei     gleichzeitig    die  vom Aggregat gelieferte     Leistung    herab  sinkt, da die     Leistung    bei konstanter Tem  peratur vor den     Turbinen    direkt von der  Luftmenge abhängig ist.

       Einer        bestimmten     Luftmenge und einer     bestimmten        Leistung     entspricht auch ein     bestimmter    Druck zwi  schen dem Niederdruck- und dem     Hoch-          druckverdichter    10     bezw.        22..    Um das Aggre  gat auf     eine        bestimmte        gewünschte    Leistung       einzustellen,    wird daher die Klappe 62 so       eingestellt,

      dass sich ein     gewisser        bestimmter     Druck in der     Leitung    zwischen den beiden.      Verdichtern     einstellt.    Dies geschieht mittels  der oben     beschriebenen        Regeleinrichtung,    die  den     entsprechenden    Druck für eine     be-          stimmte    Betriebslage selbsttätig konstant  hält.  



  Wenn das     Gasturbinenaggregat    auf einen  andern     Betriebspunkt    eingestellt werden soll,  wird die     .Spannung    der Feder 80 mittels des  Handrades 82 geändert. Dann wird der  Schieber 74 verschoben und der Kolben 66  in der oben     beschriebenen    Weise betätigt       mit    dem     Ergebnis,    dass die Klappe 62 seine  diesem     Betriebspunkt    entsprechende neue  Lage     einnimmt.     



  Der     Startmotor    100 kann mittels eines       Getriebes    102     entweder    auf die Hochdruck  turbine 24 oder die Propellerwelle 54 ge  schaltet werden. Auf diese Weise kann der  Startmotor zum Antrieb des Fahrzeuges bei  geringer     Geschwindigkeit    verwende werden.

         Gleichzeitig    wird     dann.    das Gasturbinen  aggregat     mittels    einer     Freilaufkupplung    104  von der Propellerwelle abgeschaltet. 116 be  zeichnet ein     Schnellschlussventil    zur Unter  brechung der     Treibmittelzufuhr    nach der       Arbeitsturbine    50.

   - \       Zwischen.    der     Hochdruckverbrennungs-          kamm.er    32 und der     Zufuhrleitinmg    zur     Nutz-          leistung    abgebenden     Niederdruckturbine    50       ist        eine        Verbindungsleitung    106 mit einem  Absperrorgan 108 angeordnet.

   Durch Öffnen  dieses Organes     ,sowie    Schliessen eines Ab  sperrorganes 110 in der Leitung 40 zwischen  der     Hochdruckturbine24    und der     Niederdruck-          verbrennungskammer    44 sowie durch Öffnen  eines     Absperrorganes    111 in     einer    den Aus  lass der     HD-Turbine        zweckmässig    mit dem  Abzugskanal 56     verbindenden    Leitung 113       kann    das Aggregat auch mit völlig     abge-          schaltetem        Niederdruckverdichter    10 gefah  ren werden,

   sofern auch die Klappe 62 ge  schlossen, ist. Die Hochdruckturbine 24 und  die     Niederdruckturbine    50 arbeiten dann  parallel zueinander     statt    wie sonst in     Reihe          miteinander.    Man     kann    auf diese Weise  noch eine erhebliche     Leistung    erzielen, auch       wenn    der     Niederdruckverdichter    10 abge  stellt werden     muss.    Die Luft     wird    in diesem    Betriebsfall dadurch     eingeführt,

      dass ein       Rückschlagventil    112     m    einer von der Saug  seite des Verdichters 10     abgehenden        Leitung     114 sich öffnet.  



       Die        Ausführungsform    des Reglers gemäss       Fig.    3     unterscheidet    sich von der gemäss       Fig.2    nur dadurch,     da.ss    der Schieber 74     so-          -#vohl    vom Druck hinter dem Hochdruckver  dichter 22 als auch vom Druck     hinter    dem       Niederdruckverdichter    10     beeinflusst    wird.

    Die     Druckleitungen    beider Verdichter     stehen     über Leitungen 76     bezw.    118 je     mit    einer  Membran 78     bezw.   <B>79</B> in     Verbindung,    die  über     einen    Waagebalken 120 und eine     Ge-          lenklasche    122 an den Schieber 74 ange  schlossen sind.

   Wenn nun während des Re  gelvorganges der     Niederdruckverdichter    zu  fällig mit einer geringeren Drehzahl als der  gewünschten fährt, während der Hochdruck  verdichter     eine    höhere Drehzahl hat, als dem       Betriebspunkt        entspricht,    für den die Klappe  62     eingestellt    ist, während die     mittlere    Dreh  zahl der beiden Verdichter annähernd der ge  wünschten entspricht,     wird    der zu hohe  Druck hinter dem     Hochdruckverdichter    über  die Membran 79     dagegenwirken,

      dass die  Membran 78 die Klappe 62     unnötig    öffnet  und somit die Erreichung des Gleichgewichts  zustandes     beim    Regelungsverlauf verzögert.  



  Die     Niederdruckturbinen    12 und 50 kön  nen auch,     im        Gegensatz    zum gezeichneten  Ausführungsbeispiel, je mit     einer        Nieder-          druckverbrennungskammer        44        mit    Brenn  stoffzufuhrdüsen zur individuellen Regelung  der Temperatur der zu den betreffenden  Turbinen     geführten.        Treibmittelströme    in  Verbindung stehen.

       Wenn    die Temperatur       individuell    geregelt wird, werden auch die  den     Turbinen    zugeführten Gasmengen ge  regelt, da     die    Menge     Q    in     kg/s    = k .
EMI0004.0111  
    



  ist, wobei<I>p</I> der Druck,<I>T'</I> die absolute Tem  peratur und     R    die Gaskonstante ist. Die     Lei-          stung    der Turbine wird proportional  
EMI0004.0115  
    Eine derartige Ausführungsform wird er  halten, wenn man an<U>nimm</U>t, dass in     Fig.    1      eine weitere     Kammer    44     hinter    der dort ge  zeichneten liegt. Die Leitungen 46 und 48,  werden dann also je von ihrer Kammer 44       gespeist,    die     ihrerseits    beide mit der Leitung  40 von der Hochdruckturbine 24 in Verbin  dung stehen.

   Auch     in    diesem Falle soll die  Verteilung der     Mreibmittelmengen    durch die  beiden     Niederdruckturbinen    durch Drosse  lung mittels     des        Ventils    62 und also nicht  durch Änderung der Temperatur erfolgen.  Die Temperatur des Treibmittels folgt näm  lich nicht genügend schnell mit einer Min  derung der zugeführten     Brennstoffmenge,    da  das     Treibmittel    bedeutende Wärmemengen  von den heissen Wänden der Verbrennungs  kammer und des     Wärmeaustauschers    aufneh  men     kann.  



      Gas turbine unit. The invention relates to gas turbine aggregates for continuous combustion in at least two .Stufen with high and low pressure turbines, of which a low pressure turbine drives a low pressure compressor, while another low pressure turbine delivers useful power, these in the low pressure turbines parallel to each other in the propellant lines of the unit switched on, but mechanically independent of one another.

   Because the achievable output of the low-pressure turbine is almost identical to the output required by the low-pressure compressor when the unit is partially loaded, the unit can be run at almost constant temperature at every operating point as soon as steady-state is reached without using a throttle control , which would result in a severe deterioration in the degree of efficiency under partial loads. In this way the efficiency can be kept high over a large load range. However, this behavior gives rise to certain operational difficulties.

   Every time the load increases, an excess of fuel must be injected so that the compressor speed and thus the amount of air flowing through the system should increase, so that excess temperature is obtained at times.

   It should be noted that there is an increased performance. higher air flow. corresponds. Such temperature peaks have a disadvantage, since they stress the turbines and actually lower the mean temperature that can be maintained in front of them, which means that the mean efficiency of the unit is lower.

    It is also not always possible to keep the temperature at the highest permissible value during continuous operation and at a certain partial load, since then you will not get a completely correct power distribution between the turbines of the unit.

   It can also happen that the temperature in front of one of the turbine sections is set at a certain partial load in the steady state to a lower value than at full load;

          However, in the event of a further lower load, a new temperature is required for the correct power distribution between the turbines, which is higher than the temperature required at the above-mentioned higher partial load point. The temperature curves partly depend on the speed at which the machines have to run due to external circumstances (e.g. propeller drive or generator drive).

   If the required temperature runs in the specified manner according to a curve with a minimum value at a certain partial load, the control process in this area becomes uncertain if the load only depends on the temperature and is controlled by it.

        These difficulties can be remedied in the gas turbine unit according to the invention by means which are arranged on the propellant supply line of the first-mentioned low pressure turbine and allow the power output of this turbine to be changed for the purpose of changing the useful power supplied by the unit.

   The guest turbine unit can be operated with a thermostat-controlled temperature, which can be kept constant and at the highest suitable value during normal operation. If the unit only has one high-pressure turbine, this expediently drives the high-pressure compressor.

   Such a system can be regulated in a very economical manner by the means mentioned, which preferably contain either a throttle valve in front of the turbine driving the low-pressure compressor or act by regulating the nozzle of this turbine.

   When the valve throttled or. the nozzles are closed; one does get pressure losses before the low pressure turbine in question and thus a change in its efficiency. At the same time, however, the pressure in front of the I \ Tlederdrucktlrbine delivering useful power increases, and the amount of propellant that passes through this increases, while the amount of propellant through the other turbine is less. The throttling therefore takes place on a gas quantity that is lower, the lower the load is.

   It can be seen that as soon as such a partial load has been reached that the capacity of the high-pressure compressor is sufficient to deliver the required amount of air, the throttling in front of the low-pressure turbine driving the low-pressure compressor no longer plays a role, since the amount of gas through the turbine is then zero is.



  The invention is described in more detail using the exemplary embodiment shown in the drawing.



       1 shows schematically a gas turbine unit designed according to the invention. 2 shows a detail of the gas turbine unit in section on a larger scale, namely a regulator and a throttle valve that interacts with it in the gas supply line of the low-pressure turbine driving the low-pressure compressor.



       Fig. 3 shows a slightly modified imple mentation of this controller.



  In the drawings, 10 denotes a low-pressure compressor which is driven by a low-pressure turbine 12 and has a fresh air inlet 14 and an outlet 16 for the compressed air. After passing through a cooler 18, this air is conducted via a line 20 to a high-pressure compressor 22 driven by a high-pressure turbine 24. The air further compressed in this United States is passed through a line 26, a heat exchanger 28 and a line 30 to a high pressure combustion chamber 32.

   This be seated a number of fuel nozzles, which fuel is supplied through lines 34 from a valve housing 36, the valves of which are operated by a thermostatically controlled servomotor. The combustion gases flow from the combustion chamber 3.2 through a line 38 to the high pressure turbine 24 and thus form its propellant. After the expansion in the high pressure turbine, the gases go through a line 40 to a low pressure combustion chamber 44,

   whose fuel nozzles are fed with fuel through supply lines from a valve housing 36 in the same way as in the high-pressure combustion chamber 32. From the low-pressure combustion chamber 44, two lines go off in parallel, a line 46 to the above-mentioned low-pressure turbine 12 and a line 48 to a low-pressure turbine 50. The latter provides useful power, in the present case, via a gear 52 to a pro peller shaft 54.

   The gases expanded in the two low-pressure turbines flow through a common exhaust duct 56 and then out into the open, sweeping around the heat exchanger 28 installed in this exhaust duct and thus releasing some of their heat content to the air flowing in it.



  The above compressors and turbines can be of any type known per se and therefore do not need to be described in detail here to whoever. With the help of a thermostat 58 behind the low-pressure combustion chamber 44 as well as a thermostat 60 in the line 38, the aforementioned servomotor is influenced, so that the temperatures of the propellant are regulated to a certain value before it enters the various turbines,

   which is held as high as the turbine design allows. The various turbines, in particular the low-pressure turbines 12 and 50, are mechanically independent of one another.



  In the line 46, a throttle valve 62 is mounted, which is connected via lever 64 to a piston 66 which is housed in a chamber 68 of a housing 70 un. The housing 70 further has a bore 72 in which a slide 74 runs. One end of the slide 74 rests against a membrane 78 which is connected to the pressure side of the low-pressure compressor 10 through a line 76.

    At its opposite end, the slide 74 is under the pressure of a spring 80, the tension of which can be adjusted from the outside by means of a wheel 82. When the air pressure on the pressure side of the compressor rises above a certain desired value, the membrane 78 guides the slide 74 against the action of the spring 80 to the right in FIG.

       As a result, pressurized oil flows from a line 84 around a recess 86 in the slide and further through a channel 88 into the space to the right of the piston 66, which is thereby guided to the left, so that the throttle valve 62 controls the flow of propellant through the line 46 throttles.

   From the space lying to the left of the piston, the ver displaced pressure oil flows at the same time by a channel 90 is brought through the recess 92 of the slide 74 in connection with a drain line 94 for the pressure oil. After the pressure in the pressure line of the low-pressure compressor 10 has decreased to the predetermined value, the slide 74 moves to its central position according to FIG. 2 back and the movement of the piston 66 stops.

    If, on the other hand, the air pressure in the pressure line of the compressor 10 falls, the pressure of the spring 80 outweighs the counterpressure of the membrane 78 and the slide 74 then moves to the left from the middle position shown in FIG. Pressurized oil is then passed through channel 90 to chamber 68 to the left of the piston so that piston 66 will guide valve 62 into the open position.

   When the regulator is working in this way, pressurized oil goes through the channel 88 and around the recess 96 of the slide 74 after a drain line 98.



  The entire regulation of the gas turbine unit takes place solely by adjusting the flap 62. This is expediently kept completely open when the unit is started, in which a starter motor 100 starts the high-pressure turbine 24. As long as the flap 62 is in this position, the unit works its way up to higher performance and reaches full output after a certain time.

   If, on the other hand, the flap 62 is brought into a somewhat throttled position with the aid of the handwheel 82, the low-pressure compressor 10 sets itself to a lower speed than corresponds to full power, with the power supplied by the unit falling at the same time, since the power at constant tem perature in front of the turbines is directly dependent on the air volume.

       A certain amount of air and a certain power also corresponds to a certain pressure between the low-pressure and the high-pressure compressor 10 respectively. 22 .. To set the unit gat to a certain desired performance, the flap 62 is therefore set so

      that there is a certain certain pressure in the line between the two. Compressor stops. This is done by means of the control device described above, which automatically keeps the corresponding pressure constant for a specific operating position.



  If the gas turbine unit is to be set to a different operating point, the tension of the spring 80 is changed by means of the handwheel 82. The slide 74 is then displaced and the piston 66 is actuated in the manner described above, with the result that the flap 62 assumes its new position corresponding to this operating point.



  The starter motor 100 can be switched to either the high pressure turbine 24 or the propeller shaft 54 by means of a transmission 102. In this way, the starter motor can be used to drive the vehicle at low speed.

         At the same time then. the gas turbine unit switched off by means of an overrunning clutch 104 from the propeller shaft. 116 denotes a quick-acting valve for interrupting the propellant supply downstream of the power turbine 50.

   - \       Between. A connecting line 106 with a shut-off element 108 is arranged in the high-pressure combustion chamber 32 and the supply line for the low-pressure turbine 50 which delivers useful power.

   By opening this organ and closing a shut-off element 110 in the line 40 between the high-pressure turbine 24 and the low-pressure combustion chamber 44 and by opening a shut-off element 111 in a line 113 that conveniently connects the outlet of the high-pressure turbine to the exhaust duct 56, the unit can can also be driven with the low-pressure compressor 10 completely switched off,

   provided that the flap 62 is closed ge. The high-pressure turbine 24 and the low-pressure turbine 50 then work in parallel to one another instead of in series with one another as is otherwise. You can still achieve a significant performance in this way, even if the low pressure compressor 10 must be provided abge. In this operating case, the air is introduced by

      that a check valve 112 opens a line 114 going out from the suction side of the compressor 10.



       The embodiment of the regulator according to FIG. 3 differs from that according to FIG. 2 only in that the slide 74 is influenced by the pressure behind the high-pressure compressor 22 as well as by the pressure behind the low-pressure compressor 10.

    The pressure lines of both compressors are respectively via lines 76. 118 each with a membrane 78 respectively. 79, which are connected to slide 74 via a balance beam 120 and a hinged bracket 122.

   If now, during the re gel process, the low-pressure compressor is due to run at a lower speed than the desired speed, while the high-pressure compressor has a higher speed than the operating point for which the flap 62 is set, while the average speed of the two compressors is approximately corresponds to the desired, the excessively high pressure behind the high-pressure compressor will counteract this via the membrane 79,

      that the membrane 78 opens the flap 62 unnecessarily and thus delays the achievement of the equilibrium state in the control process.



  The low-pressure turbines 12 and 50 can also, in contrast to the illustrated embodiment, each have a low-pressure combustion chamber 44 with fuel feed nozzles for individually regulating the temperature of the turbines fed to the relevant turbines. Propellant flows are in communication.

       If the temperature is controlled individually, the gas quantities fed to the turbines are also regulated, since the quantity Q in kg / s = k.
EMI0004.0111
    



  where <I> p </I> is the pressure, <I> T '</I> is the absolute temperature and R is the gas constant. The power of the turbine is proportional
EMI0004.0115
    Such an embodiment is obtained if it is assumed that in FIG. 1 there is another chamber 44 behind the one drawn there. The lines 46 and 48 are then each fed from their chamber 44, which in turn are both connected to the line 40 of the high pressure turbine 24 in connec- tion.

   In this case too, the distribution of the propellant quantities through the two low-pressure turbines should be effected by throttling by means of the valve 62 and therefore not by changing the temperature. Namely, the temperature of the propellant does not follow sufficiently quickly with a reduction in the amount of fuel supplied, since the propellant can absorb significant amounts of heat from the hot walls of the combustion chamber and the heat exchanger.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Gasturbinenaggregat für kontinuierliche Verbrennung in mindestens zwei Stufen, mit Hoch- und Niederdruckturbinen, von denen eine Niederdruckturbine einen Niederdruck verdichter antreibt, während eine andere Niederdruckturbine Nutzleistung liefert, wo bei diese beiden Niederdruckturbinen par allel zueinander in die Treibmittelleitungen des Aggregates eingeschaltet, PATENT CLAIM: Gas turbine unit for continuous combustion in at least two stages, with high and low pressure turbines, of which one low pressure turbine drives a low pressure compressor, while another low pressure turbine delivers useful power, where these two low pressure turbines are connected in parallel to each other in the propellant lines of the unit, mechanisch je doch voneinander unabhängig sind, gekenn zeichnet durch Mittel, die an der Treibmit- telzufuhrleitung der erstgenannten Nieder- druckturbine angeordnet sind und die Lei stungsabgabe dieser Turbine zwecks Ande- rung der vom Aggregat gelieferten Nutz leistung zu ändern gestatten. UNTERANSPRüCHE 1. but are mechanically independent of one another, characterized by means which are arranged on the propellant supply line of the first-mentioned low-pressure turbine and allow the power output of this turbine to be changed in order to change the useful power supplied by the unit. SUBCLAIMS 1. Gasturbinenaggregat nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel über Leitungen vom Druck auf der Druckseite des Niederdruckverdichters beein flusst werden. 2. Gasturbinenaggregat nach Patentan spruch und Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die Mittel über Leitungen auch vom Druck auf der Druckseite des Hochverdichters beeinflusst werden. Gas turbine unit according to claim, characterized in that the means are influenced by the pressure on the pressure side of the low-pressure compressor via lines. 2. Gas turbine unit according to claim and dependent claim 1, characterized in that the means are influenced via lines also by the pressure on the pressure side of the high compressor. 3. Gasturbinenaggregat nach Patentan spruch und Unteransprüchen 1 und 2, da durch gekennzeichnet, dass in den Treilbmit- telleitungen der einzelnen Turbinen Thermo- state (58, 60) angeordnet sind, mittels denen die Temperatur des Treibmittels vor diesen Turbinen konstant gehalten wird. 3. Gas turbine unit according to claim and dependent claims 1 and 2, characterized in that thermostats (58, 60) are arranged in the fuel supply lines of the individual turbines, by means of which the temperature of the propellant is kept constant upstream of these turbines. 4. Gasturbinenaggregat nach Patentan spruch, gekennzeichnet durch eine Leitung (106) für das Treibmittel, die mittels eines Ventils (108) abschliessbar ist, das eine Par allelschaltung der Hochdruckturbine und der Nutzleistung abgebenden, Turbine gestattet. 4. Gas turbine unit according to patent claim, characterized by a line (106) for the propellant, which can be closed by means of a valve (108), which allows a par allel circuit of the high pressure turbine and the useful power outputting turbine.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE910253C (en) * 1951-02-15 1954-04-29 Cie Elektro Mecanique Sa Switching device for vehicles, especially motor vehicles driven by a gas turbine system
DE1044524B (en) * 1954-03-15 1958-11-20 Daimler Benz Ag Control device for internal combustion turbines
DE1081278B (en) * 1954-07-27 1960-05-05 Thompson Prod Inc Control device for the drive turbine driving an alternator

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