DE1626043C - Gasturbinenanlage - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Gasturbinenanlage mit welche die während der jeweiligen Spülzeit aus der mindestens einem Verdichter, der von mindestens Verdichterturbine bzw. den Verdichterturbinen ausciner Verdichterturbine angetrieben ist, deren Läufer tretende Kühlluft durch besondere Austrittsleitungen mit dem des Verdichters auf einer gemeinsamen an der Nutzleistungsturbine vorbeileitet und gleich-WcIIe angeordnet ist, wobei jeder Verdichterturbine 5 zeitig die aus der Verdichterturbine bzw. den Vermindestens eine Brennkammer zugeordnet ist, ferner dichterturbinen austretenden heißen Treibgase konrnit einer ersten Steuereinrichtung, die der Verdichter- tinuierlich oder fast kontinuierlich der Nutzleistungsturbine im zeitlichen Wechsel entweder heißes Treib- turbine zuführt.

gas oder Kühlluft zuführt, wobei während der Spül- Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung bezeit die Kühlluft von der Verdichterturbine selbst io steht die Gasturbine aus einem einzigen Turbounter Umgehung der Brennkammer bzw. Brennkam- verdichter mit zwei Verdichterturbinen, deren jede mern angesaugt wird. durch Treibgas angetrieben wird, das in einer beson-Bei einer bekannten Gasturbine wird zahlreichen deren, durch den Turboverdichter mit Druckluft verBrennkammern die in einem Turbokompressor er- sorgten Brennkammer erzeugt wird.
zeugte Druckluft zeitlich abwechselnd als Verbren- 15 Die Erfindung wird am besten durch die nachfolnungsluft oder Spülluft zugeführt. Den Rädern der gende Beschreibung verständlich werden, die sich auf Gasturbine strömt kontinuierlich das abwechselnd in die Zeichnung bezieht, die eine beispielsweise, aber den Brennkammern gebildete Treibgas, aber niemals nicht ausschließliche Ausführungsform der Gas-Spülluft zu. turbine nach der Erfindung darstellt.

Eine andere bekannte Gasturbine weist einen ring- 20 F i g. 1 zeigt eine schematische Gesamtansicht der

förmigen Mischbehälter auf, dem absatzweise Treib- Gasturbinenanlage mit zwei Verdichtern;

gas aus einer der Brennkammern und kontinuier- F i g. 2 zeigt eine Einzelheit der Steuereinrichtung;

lieh Druckluft vom Kompressor zuströmt. Aus dem F i g. 3 zeigt die schematische Gesamtansicht einer

Mischbehälter strömt der Kompressorturbine konti- Abwandlung der Gasturbinenanlage mit einem ein-

nuierlich ein Treibgas-Druckluftgemisch von verhält- 25 zigen Verdichter.

nismäßig niederer Temperatur zu. Die die Abtriebs- In der F i g. 1 sind mit 1 und Γ die Antriebswellen

welle antreibende Turbine liegt im Treibgasstrom bezeichnet, auf denen die Verdichter 2 und 2' und

hinter der Kompressorturbine. die sie antreibenden Verdichterturbinen 3 und 3' be-

Eine bekannte Gasturbine zum Antrieb des Pro- festigt sind. 5 und 5' sind die Antriebsdüsen der Ver-

pellers eines Flugzeugs besteht aus zwei je zwei 30 dichterturbinen.

Brennkammern speisenden Turbokompressoren. Die Das mit der Antriebsdüse 6 zusammenarbeitende aus den die Kompressoren antreibenden Hilfsgas- Turbinenrad der Nutzleistungsturbine 4 ist auf einer turbinen austretenden Treibgase werden der Haupt- Abtriebswelle 1" befestigt, an deren Ende das aus gasturbine zugeführt. den Zahnrädern 10 und 11 bestehende Untersetzungs-Bei einer anderen bekannten Gasturbine, deren 35 getriebe angeschlossen ist. Das Zahnrad 11 ist auf Brennkammern fremderzeugte Druckluft zugeführt der mit geringerer Drehzahl umlaufenden Welle 12 wird, steuert eine erste rotierende Scheibe den Ein- befestigt, die zu einem in seinen Einzelheiten nicht tritt der Druckluft in die Brennkammern und eine dargestellten Drehzahlwechselgetriebe 13 führt, von zweite rotierende Scheibe den Eintritt der Brenngase dem die das Fahrzeug antreibende Welle 14 ausgeht, zu den Laufrädern der Gasturbine. 40 Die Diffusoren der Verdichter sind bei 7 und T Schließlich ist es bekannt, dem Laufrad einer Gas- dargestellt, die Brennkammern sind mit 8 und 8' und turbine an mehreren Stellen Treibgas und an meh- die Brenner mit 9 und 9' bezeichnet,
reren anderen Stellen feuchte Kühlluft zuzuführen. Die Verdichterturbinen 3 und 3' werden durch das Einer bekannten zweiflutigen Gasturbine wird aus je aus einer Brennkammer 8 und 8' austretende ten Kompressoren ist auf einer Welle angeordnet, auf 45 Treibgas angetrieben und durch einen durch die zwei Brennkammern, denen je ein Kompressor vor- Zweigleitungen 15 und 15' zugeführten Strom filtriergeschaltet ist, Treibgas zugeführt. Jeder der genann- ter Außenluft gespült. Eine in der F i g. 2 dargestellte der noch zwei weitere, je aus einem Kompressor und Steuereinrichtung 16 in Form einer Scheibe mit halbeiner Gasturbine bestehende Antriebsaggregate an- kreisförmigen Durchlässen 17 und 18 läßt entweder geordnet. 50 das aus der Brennkammer kommende Treibgas Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß durchtreten und verschließt dabei die Zweigleitung nur die ersten Stufen der Gasturbine, denen die oder läßt den Außenluftstrom durchtreten und Treibgase mit deren höchster Temperatur zugeführt schließt dabei die Brennkammer ab.
werden, gekühlt werden müssen, daß aber die folgen- Die Steuereinrichtung ist auf einer Welle 19 angeden Stufen der Gasturbine, in die bereits abgekühlte 55 ordnet, zu der die Brennkammern 8 und 8' und die Treibgase eintreten, einer besonderen Kühlung nicht Zweigleitungen 15 und 15' symmetrisch angeordnet bedürfen. Die Erfindung hat sich die Aufgabe ge- sind.

stellt, bei einer im Zweitakt arbeitenden Gasturbine Am Austritt der Verdichterturbinen 3 und 3' sind die Verluste an Leistung und Wirkungsgrad zu ver- wiederum zwei Zweigleitungen 35 und 35' vorgesehen, ringern, die durch die sie in Zeitabständen durch- 60 die von einer Steuereinrichtung 36 gesteuert werden, strömende, kühlende Spülluft entstehen. die der Steuereinrichtung 16 gleicht und auf deren Hierzu schlägt.die Erfindung vor, daß bei einer Achse 19 angeordnet ist. Die Steuerung erfolgt so, Gasturbinenanlage der eingangs beschriebenen Bau- daß entweder ein unmittelbarer Austritt der Spülluft art der Verdichterturbine bzw. den Verdichterturbi- in die Atmosphäre möglich ist oder daß das Treibgas, nen eine von der bzw. den letzteren mechanisch un- 65 nachdem es die Verdichterturbinen 3 und 3' durchabhängige Nutzleistungsturbine nachgeschaltet ist und strömt hat, durch die Führungskanäle 37 und 37' zur daß zwischen Verdichterturbine und Nutzleistungs- Nutzleistungsturbine 4 gelangt. Diese Turbine wird turbine eine zweite Steuereinrichtung angeordnet ist, hiernach durch das abwechselnd aus den Verdichter-

turbinen 3 und 3' austretende Treibgas kontinuierlich oder fast kontinuierlich beaufschlagt.

Die Verdichterturbinen 3 und 3' und ihre Antriebsdüsen 5 und 5' sind so ausgeführt, daß das Treibgas beim Austritt noch einen gewissen Druck hat, der sodann in der Nutzleistungsturbine die erforderliche Kraft zum Antrieb des Fahrzeuges liefert. Das oder die Turbinenräder der Nutzleistungsturbine können mit Antriebsdüsen ausgestattet sein, deren Neigung veränderbar ist, so daß eine möglichst vollkommene Anpassung erreicht wird.

Die die beiden Steuereinrichtungen 16 und 36 drehende Steuerwelle 19, die auch die beiden Brennstoffpumpen 22 und 22' antreibt, wird ihrerseits von den Antriebswellen 1 und 1' über ein Differential 34 in Umdrehung versetzt. Dieses Differential erhält seinen Antrieb über sehr starke Drehzahlminderer 20 und 21 einerseits und 20' und 21' andererseits, so daß sich die Steuerwelle 19 mit einer Drehzahl dreht, die der halben Summe der Drehzahlen der Antriebswellen 1 und 1' proportional ist.

Die F i g. 1 zeigt die Steuereinrichtungen 16 und 36 in der Lage, die der Zeit des Brennvorganges in der Brennkammer 8 entspricht. Die Gase dieser Brennkammer beaufschlagen sodann die Verdichterturbine 3 und wirken schließlich auf die Nutzleistungsturbine 4 ein. Währenddessen ist die Brennkammer 8' außer Betrieb und durch die Steuereinrichtung 16 abgeschlossen, die hingegen den Zugang zur Zweigleitung 15' offen hält, durch die von der Verdichterturbine 3' Spülluft angesaugt wird, die die Verdichterturbine 3' kühlt und sodann durch die durch die Steuereinrichtung 36 geöffnete Zweigleitung 35' nach außen abgeführt wird.

In dem nun folgenden Arbeitstakt haben sich die Steuereinrichtungen 16 und 36 um eine halbe Umdrehung gedreht, die Kreisläufe verlaufen umgekehrt und die Nutzleistungsturbine 4 wird von den Gasen der Brennkammer 8' beaufschlagt.
Es ist zu bemerken, daß aus den Zweigleitungen 35 und 35' ausschließlich warme Luft entweicht, die im wesentlichen keine Auspuffgase enthält und zu verschiedenen Zwecken brauchbar ist, z. B. zur Beheizung eines Fahrzeuges.

Die gleiche Anordnung kann bei einer früher von den beiden Anmelderinnen vorgeschlagenen, nach dem Zweitaktverfahren arbeitenden Gasturbine mit einem Arbeitstakt und einem Spültakt angewendet werden. Dies ist in der F i g. 3 dargestellt, nach der die Verdichterturbinen 3 und 3' auf der Antriebswelle 1 des einzigen Verdichters 2 angeordnet sind. Mittels der Steuereinrichtung 16 beschickt der Verdichter abwechselnd die Brennkammern 8 und 8'. Wenn die Treibgase die Verdichterturbinen 3 und 3' durchquert haben, beaufschlagen sie die auf der Abtriebswelle 1" vorgesehene Nutzleistungsturbine 4. Die Zweigleitungen 15 und 15', deren Öffnungen von ίο der Steuereinrichtung 16 gesteuert werden, lassen die Spülluft abwechselnd eintreten, die sodann durch die von der Steuereinrichtung 36 gesteuerten Zweigleitungen 35 und 35' wieder ausströmt.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Gasturbinenanlage mit mindestens einem Verdichter, der von mindestens einer Verdichterturbine angetrieben ist, deren Läufer mit dem des Verdichters auf einer gemeinsamen Welle angeordnet ist, wobei jeder Verdichterturbine mindestens eine Brennkammer zugeordnet ist, ferner mit einer ersten Steuereinrichtung, die der Verdichterturbine im zeitlichen Wechsel entweder heißes Treibgas oder Kühlluft zuführt, wobei während der Spülzeit die Kühlluft von der Verdichterturbine selbst unter Umgehung der Brennkammer bzw. Brennkammern angesaugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichterturbine bzw. den Verdichterturbinen (3, 3') eine von der bzw. den letzteren mechanisch unabhängige Nutzleistungsturbine (4) nachgeschaltet ist und daß zwischen Verdichterturbine (3, 3') und Nutzleistungsturbine (4) eine zweite Steuereinrichtung (36) angeordnet ist, welche die während der jeweiligen Spülzeit aus der Verdichterturbine bzw. den Verdichterturbinen austretende Kühlluft durch besondere Austrittsleitungen (35, 35') an der Nutzleistungsturbine vorbeileitet und gleichzeitig die aus der Verdichterturbine bzw. den Verdichterturbinen austretenden heißen Treibgase kontinuierlich oder fast kontinuierlich der Nutzleistungsturbine zuführt.

2. Gasturbine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen einzigen Turboverdichter (2) mit zwei Verdichterturbinen (3, 3'), deren jede durch Treibgas angetrieben wird, das in einer besonderen, durch den Turboverdichter (2) mit Druckluft versorgten, Brennkammer (8, 8') erzeugt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen