DE19612617A1

DE19612617A1 - Gas turbine

Info

Publication number: DE19612617A1
Application number: DE1996112617
Authority: DE
Inventors: Sandor Nagy
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-03-29
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 1997-10-02
Anticipated expiration: 2016-03-30
Also published as: DE19612617C2

Abstract

The gas turbine comprises of a compressor, a combustion chamber and a turbine wheel. The turbine wheel is made up of a disc-shaped wheel that is arranged in the combustion chamber. An inclined or spiral-shaped groove is adapted around the periphery of the turbine wheel. The combustion chamber is provided with sealing elements (2,5). Due to the rotation of the turbine wheel, the grooves in the vicinity of the combustion chamber alternate between sealing and releasing opposite the compressor space. Spark plugs (8) may be arranged in the combustion chamber. Fuel may be injected in the combustion chamber or in the compressor space.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gasturbine, bestehend aus Verdichter, Brennkammer und Turbinenrad.The invention relates to a gas turbine, consisting of Compressor, combustion chamber and turbine wheel.

Im Stand der Technik sind Gasturbinen in vielfälti gen Bauformen als Abgasturbinen, als Strahltrieb werke sowie als stationäre Gasturbinen und als Fahrzeuggasturbinen bekannt.In the prior art, gas turbines are in many designs as exhaust gas turbines, as jet engines plants as well as stationary gas turbines and as Vehicle gas turbines known.

Abgasturbinen oder Abgasturbogebläße sind Maschinen mit Turbinen, bei denen anstelle einer Brennkammer ein Kolbenmotor angeordnet ist, dessen Motor leistung durch Verdichtung der Verbrennungsluft bei entsprechend erhöhter Brennstoffzufuhr gesteigert wird. Turbinen zeichnen sich dadurch aus, daß sie ein kleines Baugewicht aufweisen und weniger be wegte Teile gegenüber Kolbenmotoren benötigen, was für die Wartung und Betriebssicherheit vorteilhaft ist.Exhaust gas turbines or exhaust gas blowers are machines with turbines where instead of a combustion chamber a piston engine is arranged, the engine performance by compressing the combustion air increased correspondingly increased fuel supply becomes. Turbines are characterized in that they have a small weight and less be moved parts compared to piston engines need what advantageous for maintenance and operational safety is.

Nachteilig bei den bekannten Turbinen ist, daß dadurch, daß der Heizgasstrom nach hinten nicht abgedichtet ist Druckverluste auftreten, die zu einer Verringerung des Wirkungsgrades führen. A disadvantage of the known turbines is that in that the heating gas flow to the rear is not Sealed pressure losses occur that too lead to a reduction in efficiency.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gasturbine anzugeben, die mit hohen Wirkungsgrad arbeitet und in großen Drehzahlbereichen und großen Leistungsstufen einsetzbar ist.The invention has for its object a Specify gas turbine with high efficiency works and in large speed ranges and large Power levels can be used.

Erfindungsgemäß gelingt die Lösung der Aufgabe dadurch, daß das Turbinenrad in der Brennkammer angeordnet ist, aus einem scheibenförmigen Rad besteht, bei dem am Umfang schräg oder spiralförmig angebrachte Nuten und/oder Schaufeln vorhanden sind und daß die Brennkammer mit Abdichtelementen versehen ist, die bei der Drehung des Turbinenrades die Nuten im Bereich der Brennkammer alternierend gegenüber dem Verdichterraum abdichten und freigeben.According to the invention the problem is solved in that the turbine wheel in the combustion chamber is arranged from a disc-shaped wheel there is an inclined or spiral on the circumference attached grooves and / or blades are present and that the combustion chamber with sealing elements is provided during the rotation of the turbine wheel the grooves in the combustion chamber alternate seal against the compressor room and release.

Ferner ist es möglich das in der Brennkammer Zünd kerzen angeordnet sind und daß die Anzahl der Brennkammern variabel ist.It is also possible to ignite in the combustion chamber candles are arranged and that the number of Combustion chambers is variable.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Turbine sehen vor, daß in die Brennkammer oder in den Verdichterraum Kraftstoff eingespritzt wird und/oder daß mit der Turbinenwelle Flügelelemente verbunden sind, die vor der Brennkammer als Ver dichter und/oder hinter der Brennkammer zur zusätz lichen Kraftabnahme angeordnet sind.Advantageous embodiments of the invention Turbine provide that in the combustion chamber or in fuel is injected into the compressor chamber and / or that with the turbine shaft wing elements are connected in front of the combustion chamber as Ver denser and / or behind the combustion chamber for additional Liche power take-off are arranged.

Durch die alternierende Abdichtung der Brennkammer gegenüber dem Verdichterraum werden mit der erfin dungsgeinäßen Gasturbine die Vorteile einer bekann ten Gasturbine, insbesondere das geringe Gewicht und die geringe Baugröße mit den Vorteilen eines Verbrennungsmotor, nämlich eine gute Anpassung an unterschiedliche Leistungsbereiche und unterschied liche Drehzahlen, verbunden.Due to the alternate sealing of the combustion chamber opposite the compressor room are invented appropriate gas turbine the advantages of a known ten gas turbine, especially the low weight and the small size with the advantages of a Internal combustion engine, namely a good adaptation to different performance ranges and difference speeds, connected.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der zuge hörigen Zeichnung zeigen:The invention is described below with reference to Exemplary embodiments explained in more detail. In the zuge show proper drawing:

Fig. 1, einen Schnitt durch die erfindungsge mäße Turbine, Fig. 1, a section through the erfindungsge Permitted turbine,

Fig. 2, die zugehörige Seitenansicht, Fig. 2, its side view,

Fig. 3, eine Darstellung des Kühlersystems, Fig. 3, a representation of the chiller system,

Fig. 4 bis 6, verschiedene Arbeitstakte der Turbine, FIGS. 4 to 6, different working cycles of the turbine,

Fig. 7, eine Anordnung mit zusätzlichen Flü gelelementen vor und hinter der Brennkammer und Fig. 7, an arrangement with additional wing gel elements in front and behind the combustion chamber and

Fig. 8 bis 10, eine Anordnung mit zusätzlich angebrachten Ventilen. Fig. 8 to 10, with an arrangement additionally attached valves.

Fig. 1 erläutert die grundsätzliche Funktionsweise der Turbine. Das Turbinenrad 1 ist auf der Welle 7 angebracht und weist im Umfang schrägverlaufende Nuten auf. Die Brennkammer, in der sich das Turbi nenrad 1 befindet, ist gegenüber dem Verdichterraum mit einem oberen Verschlußteil 2 und gegenüber dem unteren Raum mit einem unteren Verschlußteil 5 ab gedichtet. Im Verdichterraum sind auf der Welle 7 Flügelelemente 3 angebracht. Der Kraftstoff wird über Einspritzdüsen 4 eingebracht, die sowohl in den Verdichterraum als auch in die Brennkammer mün den können. Fig. 1 explains the basic functioning of the turbine. The turbine wheel 1 is attached to the shaft 7 and has circumferentially inclined grooves. The combustion chamber, in which the turbine wheel 1 is located, is sealed off from the compressor chamber with an upper closure part 2 and from the lower chamber with a lower closure part 5 . In the compressor chamber 7 wing elements 3 are attached to the shaft. The fuel is introduced via injection nozzles 4 , which can flow into both the compressor chamber and the combustion chamber.

Die angesaugte Luft wird durch die Flügelelemente 3 verdichtet und gelangt durch die im oberen Ver schlußteil 2 angebrachten Öffnungen in die Brenn kammer. Zusätzlich gelangt der Kraftstoff über die Einspritzdüsen in die Brennkammer. Dort erfolgt durch die Zündkerzen 8 die Zündung des Kraftstoff- Luft-Gemisch, so daß sich das Gasgemisch explosi onsartig ausbreitet. Durch die Drehung des Turbi nenrades 1 wird zum Zündzeitpunkt die obere Ver schlußfunktion wirksam. Das sich ausdehnende Gas drückt dabei auf die schräg verlaufenden Wände der Nuten und versetzt das Turbinenrad 1 in Drehungen. Das verbrannte Gemisch strömt durch die Öffnungen, die sich im unteren Verschlußteil 5 befinden aus. Die Kraftabnahme kann am Kupplungselement 6 erfol gen.The air sucked in is compressed by the wing elements 3 and passes through the openings in the upper connection part 2 in the combustion chamber. In addition, the fuel enters the combustion chamber via the injection nozzles. There is the ignition of the fuel-air mixture by the spark plugs 8 , so that the gas mixture spreads explosively. The rotation of the Turbi nenrades 1 , the upper locking function is effective at the ignition timing. The expanding gas presses on the sloping walls of the grooves and rotates the turbine wheel 1 . The burned mixture flows out through the openings which are located in the lower closure part 5 . The power take-off can be carried out on the coupling element 6 .

Fig. 2 zeigt die Ansicht von unten auf die Turbine gesehen. Fig. 2 shows the bottom view of the turbine.

Aus Fig. 3 ist das Kühlsystem ersichtlich, wobei die Kühlung sowohl im äußeren Bereich als auch im inneren Bereich erfolgen kann. In den Fig. 4 bis 6 werden verschiedenen Arbeitstakte erläutert. Fig. 4 zeigt eine Fase, bei der oberes und unteres Verschlußteil im linken Beispiel geöffnet sind, so daß die von oben einströmende Luft das unten ein strömende Gas herausdrückt. In der sich rechts davon befindlichen Nut erfolgt gerade die Zündung, wobei das obere Verschlußteil den Schlitz der Nut verschließt, so daß das Gas nur nach unten ausströ men kann und dabei die Turbine antreibt. In Fig. 5 strömt das Gas nach dem Zünden des Kraftstoff-Luft- Gemisches explosionsartig aus und saugt dabei von oben nachströmende Kraftstoff-Luft-Gemisch an.The cooling system can be seen from FIG. 3, wherein the cooling can take place both in the outer region and in the inner region. Various working cycles are explained in FIGS. 4 to 6. Fig. 4 shows a chamfer, in which the upper and lower closure part in the left example are opened, so that the air flowing in from above presses out a gas flowing below. In the groove located to the right of it, the ignition is taking place, the upper closure part closing the slot of the groove, so that the gas can only flow downward and thereby drive the turbine. In Fig. 5, the gas flows out explosively after the ignition of the fuel-air mixture and thereby sucks in the fuel-air mixture flowing in from above.

Fig. 6 erläutert eine Phase, bei der das Kraft stoff-Luft-Gemisch noch einströmt und damit einen Überdruck erzeugt, da das verbrannte Gas beim Zün den noch nicht ausströmen kann. Fig. 6 explains a phase in which the fuel-air mixture still flows in and thus generates an overpressure, since the burned gas can not yet flow out during ignition.

Fig. 7 zeigt eine Anordnung, bei der vor und hin ter der Brennkammer auf der Welle 7 Flügelelemente 3 angebracht sind. Fig. 7 shows an arrangement in which in front and back ter the combustion chamber on the shaft 7 wing elements 3 are attached.

Die Fig. 8 bis 9 erläutern eine Anordnung, bei der eine Abdichtung der Brennkammer gegenüber den umgebenden Bereichen durch gesteuerte Ventile erfolgt. Im dargestellten Beispiel sind diese Ven tile rund ausgeführt. Es ist jedoch auch möglich, hierfür eine dreieckige Form zu verwenden. FIGS. 8 and 9 illustrate an arrangement takes place at the sealing of the combustion chamber compared to the surrounding regions by controlled valves. In the example shown, these Ven tiles are round. However, it is also possible to use a triangular shape for this.

BezugszeichenlisteReference list

1 Turbinenrad
2 obere Abdichtung
3 Flügelelemente
4 Einspritzdüse
5 untere Abdichtung
6 Kupplungselement
7 Welle
8 Zündkerze 1 turbine wheel
2 top seal
3 wing elements
4 injection nozzle
5 lower seal
6 coupling element
7 wave
8 spark plug

Claims

1. Gas turbine, consisting of compressor, combustion chamber and turbine wheel, characterized in that the turbine wheel ( 1 ) consists of a disc-shaped wheel which is arranged in the combustion chamber and on which there are obliquely or spirally arranged grooves on the circumference and that the combustion chamber is provided with sealing elements ( 2 , 5 ) which alternately seal and release the grooves in the area of the combustion chamber with respect to the compressor chamber when the turbine wheel ( 1 ) rotates.

2. Gas turbine according to claim 1, characterized in that spark plugs ( 8 ) are net angeord in the combustion chamber.

3. Gas turbines according to claim 1, characterized records that in the combustion chamber or in the Ver seal space fuel is injected.

4. Gas turbine according to one of claims 1 to 3, characterized in that with the turbine shaft ( 7 ) wing elements ( 3 ) are connected, which are arranged in front of and / or behind the combustion chamber.