Gasturbinentriebwerk Die Erfindung bezieht sich auf Gasturbinentriebwerke,,
und es ist Aufgabe der Erfindung, ein solchen Triebwerk mit einem zuverlässigen
elektrischen Generator zu kombinieren. Gemäss der Erfindung ist ein Gasturbinentriebwerk
mit einem thermoelektrisohen Generator kombiniert, dessen heisse Verbindungsstelle
oder dessen heisse Verbindungsstellen durch die heissen Abgase der Gasturbine erhitzt
werden, wohingegen die Wärme von der kalten VerbindungBstelle oder den kalten Verbindungsstellen
an einen Luftstrom abgegeben wird, der bei Nebenweggasturbinen aus der Nebenwegluft
besteht und bei Gasturbinen, die keinen Nebenweg haben, aus einem Luftstrom bestehen
kann, den man aus einer Anmapfung des Kompressors der
Turbine erhält.Gas turbine engine The invention relates to gas turbine engines,
and it is the object of the invention to provide such an engine with a reliable
combine electric generator. According to the invention is a gas turbine engine
combined with a thermoelectrisohen generator, its hot junction
or its hot connection points are heated by the hot exhaust gases from the gas turbine
whereas the heat from the cold junction or junctions
is released to an air flow, which in bypass gas turbines from the bypass air
consists and in gas turbines that have no bypass, consist of an air stream
can be obtained from a tapping of the compressor
Turbine received.
In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 einen schematischen axialen Schnitt
durch eine Nebenweggasturbine,.die mit einem thermoelektrischen Generator versehen
ist, gemäss einer Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 einen ähnlichen Schnitt
durch eine Gasturbine ohne Nebenweg, beispielsweise eine Gasturbine mit Wellenahtrieb,
welche einen thermoelektrischen Generator enthält, gemäss einer anderen Ausführungsform
der Erfindung, Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Nebenwegluftkanal der Mischeinheit
einer Nebenwegstrahlturbine, welche eine praktische Ausführungsform des Aufbaue
nach Fig. 1 darstellt, Fig. 4 einen Schnitt durch diese, von der Auslasseite der
Mischeinheit her gesehen und Fig. 5 einen Teilschnitt durch die hlLsctieLiitieit,
welcher
den Aufbau der Nebenwegluftkanäle zeigt, längs der gestrichelten
Linie 5-5 in Fig. 3p In Fig. 1 hat die Gasturbine eines Nebenwegturbostrahltriebwerkes
einen Rotor, dessen Nabe 1 in dem Turbinengehäuse 2 drehbar gelagert ist,
so dass darin ein ringförmiger Gaskanal 3 entsteht. Das Turbinengehäuse 2 ist konzentrisch
von einem Aussengehäuse 4 umgeben, zwischen welchem und dem Turbinengehäuse ein
zweiter ringförmiger Kanal 5 entsteht, der als Zeitung für die Nebenwegluft dient,
und der durch ein Turbinenrohr 6 verlängert wird, in dessen Nähe die heissen Abgase
der Turbine von dem Kanal 3 mit der Nebenwegluft des Kanals 5 gemischt werden, wie
es nach dem Stand der Technik gut bekannt ist. Der ringförmige Nebenwegluftkanal
ist über das Ende des Turbinengehäuses hinaus verlängert, dass er einen Kanalteil
7 bildet, dessen Wände zweokmässigerweise zu der Turbinenachse hin gebogen sind,
und an seiner Innenwand 7a befindet sich ein thermoelektrischer Generator, dessen
heisse Verbindungsstelle 8 sich an der Innenseite der Innenwand 7a des Kanalteiles
7 befindet, so dass sie von heissen Abgasen, die aus dem Turbinenkanal 3 kommen,
umflossen wird, während die kalte Verbindungsstelle 9 des thermoelektrischen Generators
an der
Innenseite des Kanalteiles 7 liegt, so daso sie von der Umwegluft
in dem ringförmigen Kanal 5 umflossen wird, bevor die Ströme dieser beiden Strömungsmittel
an der Auslasseite des Kanalteiles 7 gemischt werden. In der abgewandelten Ausführungsform
nach Fig, 2, bei der die Teile der Turbine dieselben Bezugszeichen haben wie in
Fig, 1, bildet ein Turbinenrohr 10 eine Verlängerung des Turbinengehäuses 2, welches
von keiner Nebenwegluftleitung umgeben ist. In dieser Ausführungsform befindet sich
ein Wärmeaustauscher, der einen thermoelektrischen Generator 11 darstellt, zwischen
den in Längsrichtung nebeneinanderliegenden Wandteilen des Turbinengehäuses 2 und
des Turbinenrohres 10, so dass die heisse Verbindungsstelle 12 des thermoelektrischen
Generators 11 sich in dem Strom der heissen Abgase der Turbine 1 befindet. Die kalte
Verbindungsstelle des Generätors 11 befindet sich in einem Hilfsrohr 13, durch das
Luft von einer Luftanzapfung des Turbinenkompressors fliest, um der kalten Verbindungsstelle
Wärme zu entnehmen. Nachdem die Luft an der kalten Ver. Bindungsstelle vorbeigeflossen
ist, kann sie durch ein
Seitenrohr 14 in das Turbinenrohr 10 eintreten,
Die Figuren 3 bis 5 zeigen, wie die Anordnung nach Fig, 1 bei einer praktischen
Ausführungsform der Nebenweggasturbine verwendet werden kann, wobei e gleichen Bezugazeiohen
wie in Pig. 1 für die Teile verwendet werden, die ohne weiteres kenntlioh sind.In the drawings: FIG. 1 shows a schematic axial section through a bypass gas turbine, which is provided with a thermoelectric generator, according to an embodiment of the invention, FIG contains a thermoelectric generator, according to another embodiment of the invention, Fig. 3 is a longitudinal section through a bypass air duct of the mixing unit of a bypass jet turbine, which represents a practical embodiment of the structure according to Fig. 1, Fig. 4 is a section through this, from the outlet side of the mixing unit 5 shows a partial section through the hlLsctieLiitieit, which shows the structure of the bypass air ducts, along the dashed line 5-5 in FIG. 3p is mounted , so that a ringförmi therein ger gas channel 3 arises. The turbine housing 2 is concentrically surrounded by an outer housing 4, between which and the turbine housing a second annular channel 5 is created, which serves as a newspaper for the bypass air, and which is extended by a turbine pipe 6, in the vicinity of which the hot exhaust gases of the turbine from the Channel 3 can be mixed with the bypass air of channel 5, as is well known in the art. The ring-shaped bypass air duct is extended beyond the end of the turbine housing so that it forms a duct part 7, the walls of which are bent in two ways towards the turbine axis, and a thermoelectric generator is located on its inner wall 7a, the hot connection point 8 of which is on the inside of the inner wall 7a of the duct part 7, so that it is surrounded by hot exhaust gases coming from the turbine duct 3, while the cold connection point 9 of the thermoelectric generator is on the inside of the duct part 7, so that it is separated from the bypass air in the annular duct 5 before the flows of these two fluids are mixed on the outlet side of the channel part 7. In the modified embodiment according to FIG. 2, in which the parts of the turbine have the same reference numerals as in FIG. 1, a turbine tube 10 forms an extension of the turbine housing 2 which is not surrounded by any bypass air line. In this embodiment, a heat exchanger, which represents a thermoelectric generator 11, is located between the wall parts of the turbine housing 2 and the turbine tube 10 lying next to one another in the longitudinal direction, so that the hot connection point 12 of the thermoelectric generator 11 is located in the stream of hot exhaust gases from the turbine 1 . The cold connection point of the generator 11 is located in an auxiliary pipe 13 through which air flows from an air tap of the turbine compressor in order to extract heat from the cold connection point. After the air at the cold ver. Binding site has flowed past, it can enter the turbine pipe 10 through a side pipe 14. 1 can be used for the parts that are easily known.
Wie man insbesondere aus dem Schnitt nach Fig. 5 erkennt, enthält
der Nebenwegluftkanal 5 nahe seinem Auslass zehn Mischkanäleg deren Innenwand 7a
gegen die Mittelachse des Kanales 3 gebogen ist, und dadurch die heissen Turbinenabgase
umleitet, wobei diese Kanäle gleichmässig über den Umfang der Turbine verteilt
sind,
und jede von ihnen einen U-förmigen Querschnitt hat,
Die thermoelektrisohen
Generatoren 15, von denen jeder eine heisse Verbindungsstelle 8 und mehrere Verbindungsstellen
9 hat, sind so angeordnet, dass sie einen Teil des Bodens der U-förmigen Wand einer
oder mehrerer Kanäle bilden. Um die Wärme der heissen Abgase der heissen Verbindungsstelle
8 wirksamer zuzuführen und die Wärme der kalten Verbindungsstellen 9 wirksamer in
den tiebenwegluftetrom zu führen, sind die Generatoren 15
zwischen
zwei Metallblöcke 16 und 17 eingeklemmt, von denen jeder mehrere Rippen 16a bzw.
17a hat, die in Längsrichtung des Strömungsmittelflusses angeordnet sind, und die
in die heissen Turbinenabgase bzw. die Nebenwegluftströmung in den Mischkanal ragen,
Die Kühlrippen 17a sowie der Kühlkörper 17 sind am besten aus Aluminiumlegierung
in einem Spritzgussverfahren hergestellt und der Heizkörper 16 und seine Rippen
16a können aus Wolframkupfer im Spritzgussverfahren hergestellt sein, und mit einem
aufgesprühten Überzug aus Molybdän versehen sein. Die Teile 15, 16 und 17 können,
wie es in Figo 4 dargestellt ist, in einer unteren Öffnung des U-förmigen Kanalteiles
angeordnet sein, welcher durch eine Wand 7a entsteht, und durch Federklemmen 18
in ihrer Lage gehalten werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der
Kühl` körper 17 ferner mit einer mittleren Rippe 17b versehen, welche länger als
die anderen Rippen 17a ist, wobei diese mittlere Rippe bis zu der Aussenkanalwand
4 bzw. 6 ragt und dort befestigt ist, wodurch eine grössere Stei-
figkeit entsteht. Die Teile 7b der jnrienwand zwisolien
'den Teilen 7a, die die Kanäle b ULderi, köririen so auage-
dehrrt sein, daso a.Le cl Le tluaEietiM),.iritl c1::3 Fiirti
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6 berühren, so dass dLe ganze lfebt:iiv@eg:Lul?t ni.Lt deri
heissen Turbinenabgasen mit Hilfe der Kanäle gemischt
wird. , Gemäss dem Bedarf an elektrischer Energie bei den verschiedenen Ausführungsformen
kann entweder ein einziger thermoelektrischer Generator vorgesehen sein, der nur
einen kleinen Teil des Umfanges de' Turbinenabgaskanals belegt, oder es können mehrere
einzelne thermoelektrische Generatoren vorgesehen.sein, die um den Kanal verteilt
sind, oder es kann auch ein ringförmiger thermoelektrischer Generator vorgesehen
sein, der um einen zusammenhängenden Teil des Umfangs oder den ganzen Umfang des
Kanals ragt. Durch die Kombination aus thermoelektrischem Generator und Gasturbine
kann elektrische Energie zum Steuern der Gasturbine unabhängig von irgendwelchen
äusseren elektrischen EnergiequJ- len in einfacher Weise erzeugt werden; die elektrische
Energie kann jedoch zusätzlich auch für andere Zwecke oder als Ersatzenergiequelle
für die Steuerung von Gasturbinentriebwerken verwendet werden.As can be seen in particular from the section according to FIG. 5, the bypass air duct 5 near its outlet contains ten mixing ducts, the inner wall 7a of which is bent towards the central axis of duct 3, and thereby diverts the hot turbine exhaust gases, these ducts being evenly distributed over the circumference of the turbine are, and each of them has a U-shaped cross-section, the thermoelektrisohen generators 15, each having a hot junction 8 and a plurality of connection points 9 has, are arranged so that they are a part of the bottom of the U-shaped wall of one or more channels form. In order to supply the heat of the hot exhaust gases to the hot connection point 8 more effectively and to guide the heat of the cold connection points 9 more effectively into the tiebenwegluftetrom, the generators 15 are clamped between two metal blocks 16 and 17, each of which has several ribs 16a and 17a, which are arranged in the longitudinal direction of the fluid flow, and protrude into the hot turbine exhaust gases or the bypass air flow in the mixing channel, The cooling fins 17a and the cooling body 17 are best made of aluminum alloy in an injection molding process and the heating body 16 and its ribs 16a can be made of tungsten copper Be made injection molding process, and be provided with a sprayed coating of molybdenum. The parts 15, 16 and 17 can, as is shown in FIG. In the illustrated embodiment, the cooling body 17 is also provided with a central rib 17b, which is longer than the other ribs 17a, this central rib protruding up to the outer duct wall 4 or 6 and being fastened there, whereby a larger stone ability arises. The parts 7b of the jnrienwand between them
The parts 7a, which form the channels b ULderi, are so designed
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hot turbine exhaust gases is mixed with the help of the channels. According to the need for electrical energy in the various embodiments, either a single thermoelectric generator can be provided, which only occupies a small part of the circumference of the turbine exhaust duct, or several individual thermoelectric generators can be provided, which are distributed around the duct, or an annular thermoelectric generator can also be provided which projects around a continuous part of the circumference or the entire circumference of the channel. Through the combination of thermoelectric generator and gas turbine, electrical energy for controlling the gas turbine can be generated in a simple manner independently of any external electrical energy sources; however, the electrical energy can also be used for other purposes or as a substitute energy source for the control of gas turbine engines.