DE1601617A1

DE1601617A1 - Gasturbinenanlage

Info

Publication number: DE1601617A1
Application number: DE19671601617
Authority: DE
Inventors: Wilkinson Terence Sidwell
Original assignee: CA Parsons and Co Ltd
Current assignee: CA Parsons and Co Ltd
Priority date: 1966-05-12
Filing date: 1967-05-11
Publication date: 1971-01-07

Description

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Dr.-Inff. WiIHcIa Leiche; 16016T7

Frankiuii/Kciin-l 5U7/K

Parkshaße 13

CA. PARSONS 4 COMPANY LTD., Newcastle-upon^Tyne, England

Gasturbinenanlage

Die Erfindung\b»trifft eirle Gasturbinenanlage.

In der deutschen Patentschrift 1126682 der Anmelderin iat eine Gasturbinenanlage für Fahrzeuge beschrieben. Dieae Gasturbinenanlage enthält eine Turbine und zwei Verdiohter, Die Turbine treibt einen direkt daran angeschlossenen Verdichter und ein epizyklisches oder anderes Differentialgetriebe mit einer Eingangswelle und zwei AusgangaweIlen an. Die Eingangswelle ist an die Turbinenwelle und eine der Ausgangswellen an einen weiteren Verdichter angeschlossen, während die andere Ausgangswelle an eine Welle angeschlossen ist, die eine Antriebsvorrichtung eines Fahrzeugs antreibt.

Unter normalen Betriebsbedingungen einer derartigen Anlage dreht sich der zweite Verdichter nur langsam.und trägt wenig zur Ausgangsleistung der Anlage bei. Dagegen bewirkt ein Absenken der Drehzahl der Ausgangewelle, daß die Drehzahl des zweiten Verdichters ansteigt und das Druckverhältnis und somit die Ausgangsleistung der Anlage erhöht.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun ι darin, diese Gasturbinenanlage dahingehend zu verbessern, daß die "/irkaumkeit des zweiten Verdichters während des liormalbetrieba gesteigert wird.,

Gemäß der Erfindung wird dies, ausgehend von einer Turbinen*- anlage mit einer ersten Turbine, die einen direkt an aia angeschlossenen Verdichter antreibt, mit einer «weiten Turbine, die einen zweiten, direkt daran angeschlossenen Verdichter antreibt, und mit einem Differentialgetriebe, das «ine Eingangewelle und zwei Ausgangswallen list, dadurch erreicht,. deS dl·

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Eingangewelle an die erste Turbine angeschlossen und von dieser Turbine angetrieben ist, daß die eine Auegangswelle an die zweite Turbine und die andere Äusgangswelle an eine äußere Belastung angeschlossen let, daß die beiden Verdichter und die beiden Turbinen derart hintereinander geschaltet sind, daß ei»,nacheinander vom Arbeitsgas durchströmt werden, und zwar euer st die-Verdichter und dann die Turbinen, und daß die an die Ausgangswelle des Differentialgetriebes angeschlossene Turbine derart ausgelegt ist, daß si« eine geringere Ausgangsleistung .hat, als die für denjenigen Verdichter erforderliche, an den sie angeschlossen ist·

Die Erfindung wird nun anhand von in den Zeichnungen dargestellten AusfUhrungsbeispielen näher beschrieben, wobei alle aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervorgehenden Einzelheiten oder Merkmale zur Lösung der Aufgabe im Sinne der Erfindung beitragen können und mit dem Willen zur Patentierung in die Anmeldung aufgenommen wurden.

Pig.1 zeigt BChematiech eine Grundausführung einer erfindungsgemäßen Gasturbinenanlage,

Flg.2 zeigt schematisch eine erfindungsgemäSe Gasturbinenanlage nach Pig.1, bei der die Turblnenwelljm konzentrisch angeordnet' sind.

Die in Pig.t dargestellte Gasturbinenanlage enthält eine erste Turbine 1₍ die einen ersten Verdichter 2 antreibt· Die Welle 3 der Turbine 1 ist direkt mit dem Verdichter 2 und auch mit der Hingangswelle 4. eines Differentialgetrlebes 5 verbunden .

Eine «weite Turbine 6 treibt einen zweiten Verdichter 7

Eine Welle β der Turbine 6 ist direkt an den Verdichter engeechloeeen und auoh Bit einer Auegangewelle 9 das Differentialgetriebes 5 verbunden,. Sine zweite Auegangewelle dee Differentialgetriebes i«t an eine äuPere Belastung, a.B. den Antrieb dar Räder einet Pahrseuges, angeschlossen.

Dae Artsitsgae gelangt lunttohst in den Verdichter 7 und dann in den Verdichter 2. Haohdes dae Gas den Verdichter verlassen hat, strttet ee über eine Verbrennungekaaaer 11 in die Turbine 1. !fach dea Verlassen der Turbine 1 strömt das Gas in die Turbine 6 und von dort ine Freie. Me Verdichter und Turbinen sind also in betug auf dae strtinende Arbeitsgae in Reihe geschaltet.

Bei der dargestellten Ausführung ist die Fochdruckturbine ^ie an die Eingangswelle dee Differentialgetriebes angeschlossene Turbine. Wenn man will, kann man jedoch auch die Tiiederdruokturbine an die Eingangewelle A und die Hechdruckturbine 6 an eine Ausgangswelle des Differentialgetriebes anschließen.

Die an die-Ausgangewelle des Differentialgetriebes angeschlossene Turbine 1st auf eine geringere Leistung ausgelegt, als die für den Verdichter erforderliche Leistung, an den sie angeschlossen ist. Bei der Anlage nach Pig.1 §emigt also die Ausgangsleistung der Turbine 6 nicht dem Leistungsbeflarf des Verdichters 7.

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Ib Kennbetrieb, wenn die Turbine 1 also etwa mit Vollast läuft, wird dem Verdichter 7 nur eine geringe Leistung über die Auegangswelle des Differentialgetriebes zugeführt, so daß« ohne die Turbine 6, das tob Verdichter 7 erzeugte 3pruck-Verhältnis nur gering ist. 'Venn der Verdichter 7 jedoch mit höherer Drehzahl betrieben wird, und zwar alt Hilfe der Turbine 6, ergib!-, eich ein größeres Druckverhältnie der gesamten Anlage im Nennbetrieb, so daß der Yerdiohter 7 besser ausgenützt wird. Weyan beispielsweise die von Verdichter 7 aufgenommene Leistung ohne die Turbine 6 zehn PS beträgt, dann konnte die Turbine 6 derart ausgebildet werden, daß sie etwa 4Ό PS abgibt, um die vom Verdichter 7 verbrauchte Leistung auf 50 PS zu erhöhen.

Die Drehzahl der Turbine 6 wäre im Konnbetrieb geringer als die der Turbine 1, so daß es möglich ist, die Drehzahl des Verdichters 7 und der Turbine 6 zu erhöhen, wenn die Drehzahl der Ausgangswelle 10 verringert wird, z.B. bei Bergauffuhrt, v.enn die Anlage in einem Fahrzeug verwendet wird. Eine Erhöhung der Drehzahl des Verdichters 7 steigert die aus der Anlage zu entnehmende Leistung, wenn das Drehmoment an der Ausgangewelle 10 ansteigt..

Bei der Anlage nach Pig.2 iet die Turbinenwelle 3 konzentrisch um die v/elle 8 herum angeordnet. Die Welle 8 ist in diesem Falle eine Ausgangewelle dee Differentialgetriebes 5, und sie bildet auch wie zuvor eine direkte Verbindung zvischen der Turbine 6 und dem Verdichter 7. Die Welle 3 ist an die Eingangswelle 4 angeschlossen, und die Ausgangewelle 10 ist an eine äußere Belastung angeschlossen.. Die Gruncianordnung ist deshalb die gleiche wie bei der Aueführung räch Pig, 1«.

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In Rahmen der Erfindung sind viele andere Anordnungen möglich. Öd kann z.B. anstelle der beschriebenen Anlage mit offenem Arbeiteverfahren auch eine Anlage mit geschlossenem Arbeitsverfahren verwendet werden _%

Die Turbinen 1 und 6 können jeweils mehrere hintereinander geschaltete Turbinen enthalten und in ähnlicher Welse können die Verdichter 2 und 7 jeweils mehrere hintereinander geschaltete Verdichter enthalten.

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Die Anlage 1st besondere für Fahrzeug-Gasturbinenanlagen geeignet, sie kann jedoch auch in irgendeiner anderen Anordnung verwendet werden, bei der das Drehmoment an der Ausgangswelle 10 unter Umständen das Fenndrehmoment, das heißt das Drehmoment bei Vollast, das die an die Eingangswelle des Differentialgetriebes angeschlossene Turbine abgeben kann, überschreiten kann.

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Claims

Ansprüche

λ 1J Gasturbinenanlage mit einer ersten Turbine, die einen direkt an- öle angeschlossenen Verdichter entreibt, Bit einer zweiten Turbine, die einen »weiten direkt daran abgeschlossenen Verdichter antreibt, und Bit einen Differentialgetriebe, das eine Eingangszeile und svei Auegangewellen hat, d a d u r <kh gekenn zei c h η e t, daß die. Eingangewelle an die erste Turbine angeechloaaen und von dieser angetrieben &6t_t daß eine der Auegangewalien an die zweite Turbina und' die andere Auegangewelle an ein« äußere Belastung angeschlossen ist, daß die beiden Verdichter und die beiden Turbinen in Bezug auf den ArbeltegaeatroB derart hintereinander geschaltet sind, daß sie nacheinander tob Gas durchströmt werden, und zwar zuerst die beiden Verdichter und dann die Turbinen, und daS die an die Auegangewelle dee Differentialgetriebes angeschlossene Turbine derart auegelegt ist, daß ihre Abtriebeleistung geringer als die von demjenigen Verdichter geforderte Leistung ist, an den aie angeschlossen ist

2; Gasturbinenanlage nach Anspruch 1, dadurch g β -Jr e nnzelchnet, daß die evstc Turbine ein« Hochdruekturbine und die zweite Turbine eine Niederdruckturbine let,

3. Gasturbinenanlage nach Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet;, daß die erste Turbine eine Niederdruok turbine und die zweite Turbine eine Fochdruckturbine 1st.

4. Gasturbine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausgangswelle an eine FahrzeugentriebsYorriohtung angeschlossen iat, "

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