DE1601618A1 - Completed compressor arrangement - Google Patents

Completed compressor arrangement

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DE1601618A1
DE1601618A1 DE19671601618 DE1601618A DE1601618A1 DE 1601618 A1 DE1601618 A1 DE 1601618A1 DE 19671601618 DE19671601618 DE 19671601618 DE 1601618 A DE1601618 A DE 1601618A DE 1601618 A1 DE1601618 A1 DE 1601618A1
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compressor
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DE19671601618
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German (de)
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Oldfield Thomas Alfred
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Plessey Co Ltd
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Plessey Co Ltd
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    • 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
    • F02C7/26Starting; Ignition
    • F02C7/268Starting drives for the rotor, acting directly on the rotor of the gas turbine to be started
    • F02C7/275Mechanical drives
    • F02C7/277Mechanical drives the starter being a separate turbine

Description

Abgeschlossene KompressoranordnungCompleted compressor arrangement

Die Erfindung bezieht sich auf abgeschlossene Kompressoranordnungen und es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte abgeschlossene Kompressoranordnung zu schaffen, bei der eine Brenngasturbine zum Antrieb eines Rotationskompressors verwendet wird, und die bei veränderlichen Belastungen immer die tatsächliche leistung abgibt, Gemäss der Erfindung enthält die Anordnung einen Gasgenerator — er besteht im wesentlichen aus einer Gasturbine, die einen Brennluftlcompressor antreibt, welcher luft an die Brennkammer liefert, von der die Gasturbine angetrieben wird τ- ein Brennstoffzufuhrsystern für diese Brennkammer, das durch den Gasgenerator angetrieben und entsprechend seiner Geschwindigkeit gesteuert wird, und einen zweitenThe invention relates to self-contained compressor assemblies and it is an object of the invention to provide an improved one To create a self-contained compressor arrangement in which a combustion gas turbine is used to drive a rotary compressor is used, and which always delivers the actual power under changing loads, according to According to the invention, the arrangement contains a gas generator - it consists essentially of a gas turbine which drives a combustion air / oil compressor which supplies air to the combustion chamber that drives the gas turbine becomes τ- a fuel supply system for this combustion chamber, which is driven by the gas generator and controlled according to its speed, and a second

Kompressor,Compressor,

Kompressor, der am Auslass komprimierte Luft abgibt, wobei der zweite Kompressor durch- eine unabhängige turbine angetrieben wird, die sich unabhängig von dem Gasgenerator dreht, und der in ähnlicher Weise für ihren Betrieb Brenngas aus der Brennkammer zugeführt wird, die durch den Gasgenerator mit Luft gespeist v/ird, Bei der Kompressoranoränung gemäss der Erfindung bleibt die Arbeitsweise des Gasgenerators durch Änderungen αes Verbrauchs eier Luft, die durch den zweiten Kompressor erzeugt wird, unbeeinflusst, da jede Änderung der Drehzahl des zweiten Kompressors durch Belastungsänderungen nur auf die unabhängige Turbine und nicht auf den Gasgenerator einwirkt, wodurch zu jeder Zeit eine gleichgroße Leistung von der Brennkammer verfügbar ist, und zwar ganz im Gegensatz zu bisher bekannten Anordnungen, bei denen eine einzige Welle verwendet wird und bei denen eine geringere Drehzahl der Kompressorwelle durch Belastung die in der Brennkammer zur Verfügung stehende Menge der Brennluft beeinflusst. Vorzugsweise werden beide Turbinen von derselben Brennkammer betätigt, wobei die unabhängige Turbine vorzugsweise so angeordnet ist, dass sie als zweite Stufe der Gasgeneratorturbine arbeitet, wodurch die Zahl der Stufen, die für jede Turbine notwendig ist, halbiert wird.Compressor delivering compressed air at the outlet, the second compressor being an independent one turbine is driven, which rotates independently of the gas generator, and in a similar way for their operation fuel gas supplied from the combustion chamber which is fed with air by the gas generator, remains with the compressor arrangement according to the invention the operation of the gas generator by changes αes Consumption of air by the second compressor is generated, unaffected, since any change in the speed of the second compressor by load changes acts only on the independent turbine and not on the gas generator, thus at all times an equally large power is available from the combustion chamber, in contrast to previously known Arrangements in which a single shaft is used and in which a lower speed of the The load on the compressor shaft influences the amount of combustion air available in the combustion chamber. Preferably both turbines are operated from the same combustion chamber, with the independent turbine preferably is arranged so that it works as the second stage of the gas generator turbine, increasing the number of Stages, which is necessary for each turbine, is halved.

Bin weiterer Vorteil der Kompressoranordnung gemässAnother advantage of the compressor arrangement according to

009882/Q460009882 / Q460

der Erfindung gegenüber den turbinengetriebenen Kompressoranordnungen mit einer Welle besteht darin, dass jeder Kompressor unter ausgeglichenen Geschwindigkeits-Lastverhältnissen arbeiten kann und dass es zum Anlaufen der Anordnung lediglich notwendig ist, den Gasgenerator, eier eine relativ kleine Trägheit hat, zu beschleunigen, woraufhin die unabhängige lurbine durch Verbrennungsgase auftrieben wird, so dass aus diesem Grund ein schnelles Starten mit einem kleinen Anfangsstartmotor und einem vorhältnisUisaig geringen Verbrauch an äußerer Energie erreicht werden kann· Wenn ein elektrischer Anfangsstartmotor verwendet wird, kann die Anordnung mit einer Batterie von verhältnismässig kleiner Kapazität gestartet werden« Durch alle diese Vorteile eignet sich die Erfindung insbesondere zur Zufuhr von Luft zu einer Luftturbine, die als !Triebwerkstarter verwendet wird, und zwar insbesondere in Düsenflugzeugen«The invention compared to the turbine-driven compressor arrangements with a shaft is that each compressor can work under balanced speed-load conditions and that it is only necessary to start the arrangement to accelerate the gas generator, eier has a relatively small inertia, whereupon the independent lurbine is buoyed up by combustion gases, so that for this reason a quick start can be achieved with a small starting engine and a relatively low consumption of external energy. If an electric starting engine is used, the arrangement can be started with a battery of relatively small capacity With all these advantages, the invention is particularly suitable for supplying air to an air turbine which is used as an engine starter, in particular in jet aircraft.

Ausführun£sbeispiele werden nachstehend anhand der Zeichnungen beispielshalber beschrieben· Dabei zeigen*Examples are given below using the Drawings described by way of example Here show *

Pii,. 1 eine Darstellung einer ilttgzeugtriebwerkstartanordnung mit einer Kompressoraiiordnung geiaäss der Erfindung, wobei axe Koapreasoranoi'dnung in einem Axialschnitt aargestellt ist undPii ,. 1 is an illustration of an air-powered engine starter assembly with a compressor arrangement of the invention, with ax Koapreasoranoi'dnung is shown in an axial section and

009882/0460 BAD ORIGINAL009882/0460 ORIGINAL BATHROOM

Pig· 2 einen etwas schematisehen Schnitt durch •in· praktisch· Aueführungeform einer Kbmpr«ssoranordnung·Pig · 2 through a somewhat schematic section • in · practical · form of a Kbmpr «ssorordnung ·

In den Zeichnungen let »in KLu*Beug mit sw·! Triebwerken ausgerastet, alt denen jeweils ein« pneumatische Startturbin· 2 verbunden ist* Jede Start turbine kann, über •In Stmrtventil 3 alt einer Spelsestell· 4 verbunden werden, und diese Speisest·He ksnn mit komprimierter Luft von einer Anordnung cm Boden gespeist werden, die an eine Leitung 5 enge schlössen ist, welche wiederum mit der Speiseeteile 4 über ein Einwegventil 6 verbunden 1st«In the drawings let »in KLu * beug with sw ·! Engines disengaged, old each of which is connected to a «pneumatic start turbine · 2 * Each start turbine can, over • Connected in control valve 3 old to a Spelsestell · 4 be, and this food · He ksnn with compressed Air are fed from an arrangement cm ground, which is close to a line 5, which in turn connected to the food items 4 via a one-way valve 6 «

Damit ein unabhängiges Starten möglich ist ι wenn keine äußere Zuführungsquelle mit der Leitung 5 verbunden ist, wird die Speisestelle 4 quoh über ein zweites Einwegventil 7 mit dem spiralenförmigen Auslaßgehäuse θ eines dynamischen Kompressors 9 verbunden, der im folgenden Leistungskompreseor genannt wird, welcher Luft von einem Einlass 10 ansaugt und dessen Rotor 11 auf einer Welle 12 befestigt ist, die auch das Turbinenrad 13 einer unabhängigen Turbine trägt. Ein zweites Turbinenrad 14 mit Schaufeln 22 ist auf einer zweiten Welle 15 befestigt, die koaxial zu der Welle ausgerichtet 1st, aber unabhängig von dieser gedrehtSo that an independent start is possible ι if none external supply source is connected to line 5, the feed point 4 is quoh via a second one-way valve 7 with the spiral-shaped outlet housing θ a dynamic compressor 9, hereinafter referred to as the power compressor, which Sucks in air from an inlet 10 and whose rotor 11 is mounted on a shaft 12 which also carries the turbine wheel 13 of an independent turbine. A Second turbine wheel 14 with blades 22 is mounted on a second shaft 15 which is coaxial with the shaft aligned 1st, but rotated independently of this

werdenwill

009882/0460009882/0460

BADBATH

werden kann, und diese zweite Welle trägt den Rotor eines zweiten Kompressors 17, mit dem sie einen Teil eines sogenannten Gasgenerators bildete Dieser Gas-Genera to rkompressor 17 saugt Luft von einem weiteren Einlass 18 an und führt sie über einen Radialverteiler 17a und einen Axialverteiler 17b unter Druck in eine Brennkammer 19, in der sich ein. Brenner 20 befindet und von der Verbremiungsgase über Einlassdüsen 21 zu den Schaufeln 22 des Turbinenrades 14 geleitet werden, welches den Gasgeneratorkompressor 17 antreibt· Nachdem die Verbrennungsgase von der Kammer 19 durch die Schaufeln 22 hindurchgegangen sind, werden sie durch eine weitere Anordnung von Düsen 23 den Schaufeln des Turbinenrades 13 der unabhängigen Turbine zugeführt, welche den Leistungskompressor 9 antreibt und sie werden dann über einen Ablenkkanal 27 einem Auspuff 28 zugeführt. In einer geeigneten Verkleidung an der Einlassseite des GasgeneratorkompresGors 17 sind ein elektrischer Startmotor 25 ebenso wie eine Kraftstoffpumpen- und Fliehkraftreglereinheit 26 angeordnet»can be, and this second shaft carries the rotor of a second compressor 17, with which it is a part a so-called gas generator formed this gas genera To rkompressor 17 sucks in air from a further inlet 18 and guides it via a radial distributor 17a and an axial distributor 17b under pressure in a combustion chamber 19, in which a. Burner 20 is located and from the combustion gases via inlet nozzles 21 to the blades 22 of the turbine wheel 14, which drives the gas generator compressor 17 After the combustion gases have passed from the chamber 19 through the blades 22, they will by a further arrangement of nozzles 23 the blades of the turbine wheel 13 are supplied to the independent turbine which drives the power compressor 9 and they are then fed to an exhaust 28 via a deflection duct 27. In a suitable casing on the inlet side of the gas generator compressor 17 are an electric Start motor 25 as well as a fuel pump and centrifugal regulator unit 26 arranged »

Wenn eines der Triebwerke 1 mit Hilfe der Kompressoreinheit gemäss der Erfindung gestartet werden soll, wird dem elektrischen Startmotor 25 Strom zugeführt, damit die Vielle 15 des Gasgenerators unddaduräidie Kraftstoffpumpen- und die Fliehkraftreglereinheit ange-If one of the engines 1 is to be started with the aid of the compressor unit according to the invention, Electricity is supplied to the electric starter motor 25 so that the fuel supply 15 of the gas generator and daduräidie Fuel pump and centrifugal governor unit

triebejQ.triebejQ.

; ' 009882/0460 ; '009882/0460

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

trieben wird. Da eier Gasgenerator eine kleine !Träg besitzt, wird der Kompressor 17 des Gasgenerators bald genügend Druck abgeben, dass eine Verbrennung doa Kraftstoffes in der Kammer 19» der durch den Brenner eingeführt wird, stattfindet und sobald dies der Fall ist, werden Verbrennungsgase aus eier Kammer 19 durch die Düsen 21 und die Turbinenschaufeln 22 der Gasgeneratorturbine strömen, wodurch sie den Antrieb des Gasgenerators bei Steuerung durch die Fliehkraftreglereinheit übernehmen. Gleichzeitig werden die Verbrennung3-gase, die durch die Schaufeln 24 des Rades 13 der unabhängigen Turbine hindurchgehen, den LeitungskoiiipreBaor antreiben, so dasa nach kurzer Zeit Luft an der Bpeiaestelie 4 über das Einwegventil 7 zur Verfügung steht, welche über eines oder das andere der Triebwerkstartventile 3 der Startturbine 2 des ausgewählten Triebwerkes 1 zugeführt v/erden kann. Wegen der geringen Trägheit des Gasgenerators kann der Startmotor 25 sehr klein gehalten werden, und der gesamte Stromverbrauch dieses Motors wird für einen Startvorgang verglichen mit einer Turbinen-und Kompressoreinheit mit einer Welle dadurch vermindert, dass der Motor 25 abgeschaltet werden kann, sobald der Gasgenerator seine erforderliche Arbeitsgeschwindigkeit erreicht hat, ohne daes er auf die Beschleunigung der Welle 12 warten muss, auf der der ^eiatungskomp'reaaor 9 angebracht ist und welche hierbei durch das Turbinenrad 15 der unabhängigen Turbine angetrieben wird*is driven. Since a gas generator has a small carrier possesses, the compressor 17 of the gas generator will soon deliver enough pressure that a combustion doa Fuel in the chamber 19 'which is introduced through the burner takes place and as soon as it does is, combustion gases from a chamber 19 are through the nozzles 21 and the turbine blades 22 of the gas generator turbine flow, whereby they drive the gas generator when controlled by the centrifugal governor unit take over. At the same time, the combustion gases, passing through the blades 24 of the wheel 13 of the independent turbine, the conduit coil drive, so that after a short time air at the Bpeiaestelie 4 is available via the one-way valve 7, which via one or the other of the engine start valves 3 of the starting turbine 2 of the selected engine 1 can be supplied / grounded. Because of the low Inertia of the gas generator, the starter motor 25 can be kept very small, and the total power consumption this motor is compared with a turbine and compressor unit with a shaft for a starting process reduced by the fact that the engine 25 can be switched off as soon as the gas generator has its required Has reached working speed without it being up the acceleration of the shaft 12 has to wait on which the ^ eiatungskomp'reaaor 9 is attached and which here driven by the turbine wheel 15 of the independent turbine *

G09882/0460G09882 / 0460

Claims (1)

(3(3 - 7 -Patentansprüche ι - 7 - Claims ι 1·\ Abgeschlossene Kompressoranordnung Mit einer Vet— brennungegeeleietung·turbine, die einen Rotationakompressor antreibt» dadurch gekonnaelohnet, date die Leietungsturbine eine unabhängig· (Turbine ( 13 ) let» die durch Verbrennungegase von einer Ver- -■·-■ brennungskajuaer ( 19 ) gespeist wird, welohe die Verbrennungsgase auoh einer zweiten Turbine ( 14 ) zuführt, die in ihrer Umdrehung unabhängig τοη der Leistungsturbine ( 13 ) ist, und die in an sich bekannter Weise einen Gasgeneratorkompressor ( 16 ) antreibt, der der Verbrennungskammer ( 19 ) Verbrennungsluft zuführt und der auch eine Kraft-8 toil" auf uhr- und Steuereinheit ( 26 ) für die Verbrennungskammer ( 19 ) antreibt· 1 · \ Completed compressor arrangement With a Vet— combustion pipeline · turbine that drives a rotary compressor »thus, the conduction turbine runs an independent · (turbine (13) let» which by combustion gases from a combustion chamber (19) is fed, which supplies the combustion gases auoh to a second turbine (14), which is independent in its rotation τοη of the power turbine (13), and which drives a gas generator compressor (16) in a manner known per se, which supplies combustion air to the combustion chamber (19) and which also drives a power 8 toilet "on clock and control unit (26) for the combustion chamber (19). 2· Abgeschlossene Kompressoranordnung nach Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistuiigaturbine ( 13 ) so angeordnet ist, dass sie als zweite Stufe der Gasgeneratorturbine ( 14· ) arbeitet·2 Closed compressor arrangement according to Claim 1, characterized in that the power unit (13) is arranged so that it is the second Stage of the gas generator turbine (14) is working BAD OfUGiNALBAD OfUGiNAL 009882/(K60009882 / (K60
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