CH275240A - Gasturbinenanlage. - Google Patents

Description

  Gasturbinenanlage.    Die Erfindung bezieht sieh auf eine Gas  turbinenanlage, bei weleher das Arbeits  fluidum aus festen, flüssigen oder     gasförmui-          gen    Stoffen, wie Gas, Öl oder Kohle erzeugt  werden kann, und zwar innerhalb oder ausser  halb der Anlage.  



  Die Erfindung bezieht sieh speziell auf  eine Gasturbinenanlage, bei welcher eine Ar  beitsturbine und mindestens ein bei     Normal-          betrieb    von dieser unabhängig laufender  Kompressor vorhanden sind.  



  Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art  mit einem Kompressor, der von einer mit der  Arbeitsturbine in Serie geschalteten Turbine  z ange trieben wird, hängt die Drehzahl der Ar  beitsturbine nicht nur vom Betriebszustand  des Kompressors ab, sondern     aueh    von der  Grösse der Belastung, so dass für einen gege  benen Betriebszustand des Kompressors die  Drehzahl der     Arbeitsturbine    ansteigt, wenn  die Belastung an der Arbeitswelle abnimmt.  



  Wenn die Belastung ganz aufhört, wie  dies bei Fahrzeugantrieben bei     Crangweehsel     vorkommen kann, könnte die Arbeitsturbine  sieh beispielsweise bis auf die doppelte nor  male Arbeitsdrehzahl beschleunigen. Unter  normalen Umständen würde .diese     Cesehwin-          digkeit    genügen, um das Turbinenrad infolge  der übermässigen mechanischen     Beanspru-          ehungen    zerspringen zu lassen.  



  Es gibt verschiedene Verfahren, um die  Drehzahl der Arbeitsturbine zu beherrschen,    wie beispielsweise mittels     hydrauliseher    Mittel  oder     dureh    permanentes Ankuppeln einer der       Kompressorstufen    an die Arbeitsturbine. In  den Fällen jedoch, wo die Arbeitsturbine  nahe bei der maximal zulässigen Drehzahl ar  beitet, und in den Fällen, wo die Belastung  der Arbeitsturbine plötzlich verschwinden  kann, ist es notwendig, die Drehzahl der Ar  beitsturbine sicher zu beherrschen.  



  Gemäss der vorliegenden Erfindung ist  zwischen der     Arbeitsturbine    und dem Kom  pressor eine Kupplung angeordnet, derart,  dass der Kompressor bei eingeschalteter Kupp  lung als Bremse zur Begrenzung der Dreh  zahl der Arbeitsturbine wirken kann.  



  Diese Kupplung arbeitet vorzugsweise  vollautomatisch.  



  Ein Vorzug der Erfindung liegt darin,  dass der     Kompressor    als Bremse verwendet  werden und über die Arbeitsturbine äussere  Energie absorbieren kann. Zweckmässig wird  bei     eingerüekter    Kupplung eine     Reduktion    der  Energiezufuhr zur Turbine vorgenommen,  z. B. durch Veränderung der Einstellung  eines Ventils, das die Energiezufuhr regelt.  Es ist     vorteilhaft,    eine automatische Steue  rung der     Energiezufuhr    zur Turbine vorzu  sehen, um zu verhindern, dass .die mit dem       Kompressor        gekuppelte    Arbeitsturbine unter       dem    Einfluss übermässiger äusserer Energie  durchbrennen kann.

        In der Zeichnung ist schematisch ein Aus  führungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes  dargestellt.  



  Ein Kompressor a ist über eine Welle b  mit einer Kompressorturbine c gekuppelt,  deren Leistung nur zum Antrieb des     Kom-          pressors    a verwendet wird. Das Arbeitsgas  wird nach dem Verlassen der Kompr     essor-          turbine    c durch die Arbeitsturbine d geführt,  wo es einen weiteren Teil seiner Energie ab  gibt. Die Arbeitsturbine ist über eine Welle c  und das Getriebe f an eine Arbeitswelle     g    an  geschlossen, welche eine Kupplung h besitzt,  an welcher die Welle i angeschlossen ist, die  beispielsweise die Räder eines Fahrzeuges an  treibt, auf welchem die Gasturbinenanlage  montiert ist.  



  Wenn die Belastung an der Welle i ge  ringer wird oder wenn die Kupplung hc aus  gerückt wird, wird die Turbine d beschleu  nigt. Wenn die Drehzahl der Arbeitsturbine       d    in einem gewissen Verhältnis zur Drehzahl  der     Kompressorgruppe    a, c grösser wird, wird  die Kupplung j, k eingerückt. Die Kupplung  ist derart gebaut, dass die eine Hälfte j auf  der Arbeitswelle g sitzt, während die andere  Hälfte der Kupplung koaxial zur ersten  Hälfte j montiert ist, sieh jedoch frei bewe  gen kann, derart, dass sie normalerweise frei  vom ersten Teil j laufen kann und damit frei  von der Arbeitswelle g. Der Teil k der Kupp  lung ist mechanisch mit der Welle b der  Kompressorgruppe a, c verbunden, und zwar  über ein Zahnrad l, die Zwischenwelle m und  weitere Zahnräder n und o.  



  Die Kupplung<I>j,</I>     k    kann eine handels  übliche Freilaufkupplung sein, bei welcher  die beiden Hälften dann eingerückt werden  und ein festes Ganzes bilden, wenn der Teil ,j  anfängt rascher zu rotieren als der Teil k.  



  Die Funktionsweise der Einheit ist fol  gende:  Bei normalen Belastungsverhältnissen ist  die Kupplung<I>j,</I>     k    nicht eingeschaltet, und die  Drehzahlen der verschiedenen Wellen können       beispielsweise    bei der Tourenzahl N pro Mi  nute der Arbeitsturbinenwelle e die folgenden  sein: Für die Arbeitswelle g = 2/25 N 'Um-    drehungen pro Minute, für die Kompressor  turbinenwelle b = 8/5 N Umdrehungen pro  Minute und für die Zwischenwelle mn = N/2  Umdrehungen pro Minute, wobei die Zahn  räder entsprechend dimensioniert sind, um  diese Zahlen zu ergeben. Bei dieser Anord  nung sollten die Belastungsverhältnisse der  art sein, dass, wenn die Drehzahl der Arbeits  welle absinkt, dies auf die Kupplung<I>j, k</I>  keinen Einfluss ausübt.

   Wenn sieh die Be  lastung sverhältnisse der Arbeitswelle g je  doch derart     ändern,    dass die Drehzahl     dieser     Welle N übersteigt, fällt die Kupplung  j,k ein und der Kompressor wirkt als Bremse,  wodurch die Drehzahl der Arbeitswelle     g    und  der Arbeitsturbine e auf 2/5 N bzw. N redu  ziert wird. Wenn die Drehzahl der Arbeits  welle unter 2/5 N abfällt, gelangt die Freilauf  kupplung j, k ausser Wirkung und die Ar  beitsturbine d läuft wiederum unabhängig  von der Kompressor-Turbineneinheit a, b, c.  



  Statt einer mechanischen     Freilaufkupp-          lung    könnte eine     h.##draulisehe,    pneumatische,  elektrische oder     inagnetisehe    Kupplung vor  gesehen werden.  



  Im Falle einer     hvdraulisehen    Kupplung  ist im Prinzip der Teil j durch ein Pumpen  rad und der Teil     k    durch ein Turbinenrad  einer solchen     Kupplun-    ersetzt. Das Ein- und  Ausschalten der hydraulischen Kupplung er  folgt dann in an sich bekannter Weise durch  eine Regulierung der     Flüssigkeitsmenge    in  der Kupplung.  



  Unter einer pneumatischen Kupplung  wird hier eine mechanische     Kupplung    ver  standen, die auf     pneumatischem    Wege     ein-          und        ausrückbar    ist.  



  Bei der     Ausführungsform    mit einer elek  trischen Kupplung kann z. B. der Wirbel  stromeffekt ausgenützt werden, während bei  einer magnetischen Kupplung z. B. eine Mehr  scheibenkupplung mittels magnetischer Kraft  ein- und ausgekuppelt wird.

Claims (1)

1. PATENT ANSPRUCII Gasturbinenanlage, gekennzeichnet durch eine zwischen einer Arbeitsturbine und min destens einem bei Normalbetrieb von der Ar- beitsturbine unabhängig laufenden Kompres sor angeordnete Kupplung, derart, dass der Kompressor bei eingeschalteter Kupplung als Bremse zur Begrenzung der Drehzahl der Arbeitsturbine wirken kann. UNTERANSPRÜCHE: 1. Gasturbinenanlage nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung eine mechanische Kupplung ist. Gasturbinenanlage nach Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung eine Freilaufkupplung ist. 3.

   Gasturbinenanlage nach Patentan- spruech dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung eine hydraulische Kupplung ist. Gasturbinenanlage nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung eine pneumatische Kupplung ist. 5. Gasturbinenanlage nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung eine elektrische Kupplung ist. 6. Gasturbinenanlage nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung eine magnetische Kupplung ist. 7. Gasturbinenanlage nach Patentan spruch für Landfahrzeuge, dadurch gekenn zeichnet, dass der Kompressor von einer mit der Arbeitsturbine in Serie geschalteten Tur bine angetrieben wird.

   B. Gasturbinenanlage nach Patentan spruch, an einem Fahrzeug, dadurch gekenn zeichnet, dass der Zeitraum des Zusammen laufens und der gegenseitigen Trennung der Kompressor- und der Arbeitsgruppe von der Belastung des Fahrzeuges bestimmt wird. 9. Gasturbinenanlage nach Patent.an- sprueh, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitraum des Zusammenlaufens und der ge genseitigen Trennung der Kompressor- und der Arbeitsgruppe durch automatische Mittel bestimmt wird.

   10. Gasturbinenanlage nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitraum des Zusammenlaufens und der ge genseitigen Trennung der Kompressor- und der Arbeitsgruppe von einer Differenz der Drehzahlen dieser beiden Gruppen bestimmt wird.