DE1164750B - Kleingasturbine - Google Patents

Kleingasturbine

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Publication number
DE1164750B
DE1164750B DEH41355A DEH0041355A DE1164750B DE 1164750 B DE1164750 B DE 1164750B DE H41355 A DEH41355 A DE H41355A DE H0041355 A DEH0041355 A DE H0041355A DE 1164750 B DE1164750 B DE 1164750B
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DE
Germany
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rotor
turbine
small gas
fuel
gas turbine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEH41355A
Other languages
English (en)
Inventor
Werner Kesel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HEINKEL AG ERNST
Ernst Heinkel AG
Original Assignee
HEINKEL AG ERNST
Ernst Heinkel AG
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Publication date
Application filed by HEINKEL AG ERNST, Ernst Heinkel AG filed Critical HEINKEL AG ERNST
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Publication of DE1164750B publication Critical patent/DE1164750B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/22Fuel supply systems
    • F02C7/236Fuel delivery systems comprising two or more pumps
    • F02C7/2365Fuel delivery systems comprising two or more pumps comprising an air supply system for the atomisation of fuel

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Description

  • Kleingasturbine Die Erfindung betrifft eine zur Abgabe von Wellenleistung oder von Strahlschub dienende Kleingasturbine.
  • Bei Gasturbinen ist es bekannt, von dem aus dem Verdichter kommenden Luftstrom Teilströme zur Kühlung des Turbinenläufers abzuspalten. Es ist ferner bekannt, diesen Luftstrom, nachdem er an den Turbinenläufer entlanggeströmt ist, in die Brennkammer zu leiten.
  • Es sind auch bereits Gasturbinen bekannt, bei denen der Brennstoff vorgewärmt bzw. in Dampfform übergeführt wird. Ferner ist es bekannt, den Brennstoff in einem Vorwärmprozeß zur Kühlung der Brennkammer oder von Teilen der Flammrohre zu verwenden, wobei die Primärluft und die Sekundärluft getrennt der Brennkammer zugeführt werden, während der Brennstoff durch die rotierende Turbinenwelle, beispielsweise über einen besonderen Umlaufzerstäuber, in die Brennkammer gelangt. Bei diesen bekannten Konstruktionen wird zwar die Brennkammer, nicht aber der Turbinenläufer gekühlt. Die Erhöhung des thermischen Wirkungsgrades durch die Anwendung höherer Turbineneintrittstemperaturen ist daher nicht möglich. Außerdem bedürfen diese bekannten Anlagen umfangreicher Vorrichtungen zur Aufbereitung des Brennstoff-Luft-Gemisches.
  • Endlich sind auch Gasturbinen bekannt, bei denen der Kraftstoff an der Rückseite des Turbinenläufers eingeführt wird, und zwar zur Kühlung des Turbinenläufers.
  • Die vorliegende Erfindung beruht nun auf dem Gedanken, eine besonders intensive Kühlung des Turbinenläufers und zugleich eine Aufbereitung des Brennstoff-Luft-Gemisches zu erreichen, indem für die Kühlung des Turbinenläufers sowohl ein abgezweigter Luftstrom als auch der verdampfende Brennstoff herangezogen werden.
  • Nach der Erfindung wird zu diesem Zweck zwischen dem Turbinenläufer und dem Verdichterläufer ein Hohlraum angeordnet, der an seinem Außenumfang als Umlaufmischrad ausgebildet ist und mit der Brennkammer in Verbindung steht und in den sowohl der abgezweigte Luftstrom als auch in an sich bekannter Weise der Brennstoff eingeführt werden.
  • Eine Kleingasturbine gemäß der Erfindung weist zur Primärluftentnahme ein spiralförmiges Gehäuse auf, dessen Austrittsleitung in die hohle Turbinenwelle mündet, ferner einen zwischen dem Turbinenläufer und dem Verdichterläufer befindlichen Hohlraum für die Aufnahme der Primärluft und des Brennstoffes, in welchem die Verdampfung des Brennstoffes und die Vermischung des Brennstoffdampf-Luft-Gemisches stattfinden. Dieses Gemisch wird erfindungsgemäß über ein an sich bekanntes Umlaufmischrad in die Brennkammer eingeführt.
  • Das Brennstoff-Luft-Gemisch kann über ein feststehendes Brennstoffeinspritzrohr in das Umlaufmischrad eingeblasen werden, indem die Brennstoffaustrittsbohrungen entgegen der Läuferdrehrichtung schräg angeordnet sind, und zwar zwecks Verwirbelung des Gemisches. Das Brennstoffeinspritzrohr kann aber auch mit seinem Ende in dem rotierenden Turbinenläufer gelagert sein. Die Schmierung des Lagers im Turbinenläufer wird dann vorzugsweise durch das Brennstoffeinspritzrohr erfolgen, indem die Ölabdichtung durch eine Labyrinthdichtung geschieht. Der Durchmesser des Umlaufmischrades ist vorzugsweise größer als der Durchmesser des Verdichterläufers und Turbinenläufers. Das Umlaufmischrad kann aus der hochgezogenen Rückwand des Turbinenläufers, aus an der Rückseite des Turbinenläufers vorhandenen Leitschaufeln und der darauf befestigten Deckplatte gebildet werden, indem die Rückwand und die Deckplatte am äußeren Umfang zusammengebogen und miteinander verbunden sind.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und erläutert. Es zeigt F i g. I die Gasturbine, schematisch in einem Längsschnitt, F i g. 1I die Befestigung des Turbinenläufers am Verdichterläufer, in einem Detailschnitt.
  • Auf der hohlen Welle 1 ist der radiale Verdichterläufer 2 angeordnet, daran koaxial der radiale Turbinenläufer 3. Die Befestigung 4 und Zentrierung 5 des Turbinenläufers erfolgt mit Hilfe der auf den Leitschaufeln 6 angebrachten Deckplatte 7. Diese Deckplatte ist an der hochgezogenen Rückwand des Verdichterläufers 2 angeschraubt.
  • In der hohlen Turbinenwelle führt das am Gehäuse 8 befestigte Brennstoffeinspritzrohr 9 zu einem Hohlraum 10 zwischen Verdichter- und Turbinenläufer. In dem Brennstoffeinspritzrohr befinden sich die Brennstoffzuleitungsbohrung 11 und die in den Hohlraum austretenden, unter verschiedenen Winkeln angeordneten Einspritzbohrungen 12, des weiteren die Schmierölzu- und -rückführungsbohrungen 13 für das im Turbinenläufer befindliche Lager 14, das durch das Labyrinth 15 gegen den Hohlraum 10 abgedichtet ist. Auf dem Brennstoffeinspritzrohr 9 befinden sich Leitbleche 16.
  • Der Verdichter-Austrittsdiffusor 17 ist geteilt für die getrennte Primär- und Sekundärluftentnahme, wobei das Spiralgehäuse 18 für die Primärluft dient. Die Leitung 19 mündet in die hohle Turbinenwelle 1.
  • Der Hohlraum 10 bedeutet zugleich das Umlaufmischrad; es wird gebildet aus der hochgezogenen Rückwand des Turbinenläufers, den an dieser Rückwand vorhandenen Leitschaufeln und der Deckplatte.
  • Der äußere Umfang des Umlaufmischrades ragt über die Leitapparate in die Brennkammer hinein. Die Austrittsöffnungen im Umlaufmischrad können verschiedenartig ausgeführt werden. Entweder bleibt das Umlaufmischrad an seinem äußeren Umfang offen, d. h., das austretende Brennstoffdampf-Luft-Gemisch ist nur durch die Leitschaufeln 4 gegen die Drehrichtung gerichtet, oder das Umlaufmischrad ist durch ein Deckband geschlossen mit scharfkantigen Öffnungen, die nochmals eine Verwirbelung erzeugen.
  • Die Wirkungsweise der Gasturbine ist wie folgt: Die vom Radialverdichter verdichtete, im Austrittsdiffusor 17 von der Sekundärluft getrennte Primärluft wird dem Spiralgehäuse 18 entnommen und durch die Leitung 19 und die hohle Turbinenwelle 1 dem Hohlraum 10 zugeführt. Durch die Leitbleche 16 verwirbelt, wird sie mit dem aus dem Brennstoffeinspritzrohr 9 gegen die Drehrichtung austretenden Brennstoff, der auf die heiße Rückwand des Turbinenläufers auftrifft, vermischt, wobei der Brennstoff schon verdampft ist oder noch verdampft. Dieses Brennstoffdampf-Luft-Gemisch kühlt weiterhin auf dem Weg durch das Umlaufmischrad den Turbinenläufer und tritt dann in die Brennkammer ein, wo es, nach Zündung mit der Sekundärluft vermischt, durch den Turbinenläufer ins Freie strömt.
  • Der Fortschritt der Erfindung besteht darin, daß durch die an sich bekannte Einspritzung des Brennstoffes auf die Turbinenläuferrückwand diese gekühlt und der Brennstoff dabei verdampft wird, und das der verdampfte Brennstoff zusammen mit der bereits verdichteten Primärluft als zündfähiges Gemisch in die Brennkammer eintritt. Die Kühlung der Turbinenläuferrückwand durch Brennstoff und Primärluft ermöglicht wegen der besseren Wärmeableitung die Anwendung einer höheren Turbineneintrittstemperatur, wobei für die Verbrennung des schon aufgeheizten Brennstoffdampf-Luft-Gemisches in der Brennkammer eine geringere Brennstoffmenge erforderlich ist.

Claims (6)

  1. Patentansprüche: 1. Kleingasturbine, bei der vom Verdichter ein Teilstrom der verdichteten Luft abgezweigt und an dem Turbinenläufer entlang in die Brennkammer geleitet wird, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß zwischen dem Turbinenläufer (3) und dem Verdichterläufer (2) ein Hohlraum (10) vorhanden ist, der an seinem Außenumfang als Umlaufmischrad ausgebildet ist und mit der Brennkammer in Verbindung steht und in den sowohl der abgezweigte Luftstrom als auch in an sich bekannter Weise der Brennstoff eingeführt wird.
  2. 2. Kleingasturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff aus einem zentralen, feststehenden Einspritzrohr (9) mit schräggestellten, der Läuferdrehrichtung entgegengerichteten Brennstoffaustrittsbohrungen (12) dem Hohlraum (10) zugeführt wird.
  3. 3. Kleingasturbine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das feststehende Brennstoffeinspritzrohr (9) in dem rotierenden Turbinenläufer (3) in einem Lager (14) gelagert ist.
  4. 4. Kleingasturbine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmierung des Lagers (14) in dem Turbinenläufer (3) mittels des feststehenden Brennstoffeinspritzrohrs (9) erfolgt.
  5. 5. Kleingasturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Umlaufmischrades größer ist als die Außendurchmesser des Verdichterläufers (2) und des Turbinenläufers (3).
  6. 6. Kleingasturbine nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlaufmischrad aus der hochgezogenen Rückwand des Turbinenläufers (3), aus an der Rückseite des Turbinenläufers vorhandenen Leitschaufeln (6) und aus einer auf den Leitschaufeln (6) befestigten Deckplatte (7) gebildet wird, indem die Rückwand des Turbinenläufers (3) und die Deckplatte (7) am äußeren Umfang zusammengebogen und miteinander verbunden sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 968 568; französische Patentschrift Nr. 997 219; britische Patentschriften Nr. 666 416, 731425; Buch von G. G. S m i t h, vGasturbines and Jet Propulsion«, 6. Auflage, 1955, S. 44 und 223.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR997219A (fr) * 1945-06-16 1952-01-03 Turbine
GB666416A (en) * 1948-02-09 1952-02-13 Lysholm Alf Gas turbine power plant for jet propulsion
GB731425A (en) * 1951-05-16 1955-06-08 Power Jets Res & Dev Ltd Improvements in gas turbines
DE968568C (de) * 1955-06-29 1958-03-06 Bmw Studiengesellschaft Fuer T Gasturbine mit Rotationszerstaeuber

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