DE19639623A1 - Mischung von zwei Fluidströmen an einem Verdichter - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung, die mindestens einen Austrittsdiffusor für einen Verdichter auf­ weist. Der Verdichter verdichtet einen ersten Fluidstrom, der durch den Austrittsdiffusor strömt. Weiterhin wird ein Ver­ fahren zur Zuführung eines zweiten Fluidstromes zu dem ersten Fluidstrom beschrieben. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung ist der Einsatz in einer stationären Gasturbinen­ anlage, wie sie bei einem Gasturbinenkraftwerk vorliegt. Im folgenden soll am Beispiel einer Gasturbine die Problematik der Zumischung eines zweiten Fluidstromes in einen ersten Fluidstrom aufgezeigt werden, die mit der Erfindung vorteil­ haft gelöst wird.

Entscheidende Parameter bei Großkraftwerksanlagen sind die Leistung der Anlagenteile wie Turbine, Verdichter oder auch Brenner. Der Gesamtwirkungsgrad der Anlage wird von deren Leistungen entscheidend beeinflußt. Die Leistung einer Gasturbine sowie der Wirkungsgrad eines Gasturbinenkraft­ werks, welches Abwärme nutzt, kann in erster Linie gesteigert werden, indem die Turbineneintrittstemperatur der Gasturbine erhöht wird. Dieser Steigerung steht jedoch entgegen, daß da­ durch auch die Verbrennungstemperatur in der Brennkammer der Gasturbine erhöht wird. Dadurch werden vermehrt thermische Stickoxide produziert. Daher ist ein Ziel der Gasturbinenent­ wicklung, auf der einen Seite die Turbineneintrittstemperatur zu maximieren und auf der anderen Seite gleichzeitig die Ver­ brennungstemperatur so zu minimieren, daß die Bildung von Stickoxiden zumindest im Rahmen gesetzlicher Auflagen bleibt. Bei heutigen Gasturbinen wird das heiße Rauchgas aus der Brennkammer auf dem Weg bis zum Turbineneintritt durch zuge­ mischte Kühlluft von den Brennkammerwänden auf die Turbinen­ eintrittstemperatur abgekühlt. Das bedeutet, daß durch diese Zumischung von Kühlluft die Verbrennungstemperatur gegenüber der Turbineneintrittstemperatur erhöht ist. Zur Erreichung des Zieles einer maximalen Verbrennungstemperatur wird daher auf jegliche Zumischung von Kühlluft in die Brennkammer ver­ zichtet. Die Verbrennungstemperatur in der Brennkammer sowie die Turbineneintrittstemperatur sind dann nahezu gleich.

Bekannt ist es, daß in Gasturbinen, wie sie die Anmelderin verwendet, die Brennkammerkühlluft minimiert wird, indem die Brennkammer mit keramischen Steinen ausgekleidet ist. Diese bedürfen nur einer geringen Kühlung. Allerdings wird ein ge­ wisser Volumenstrom an Kühlluft eingesetzt, um die Spalten zwischen den Brennkammersteinen gegen ein Eindringen von heißem Rauchgas zu sperren. Dadurch wird verhindert, daß die heißen und aggressiven Rauchgase auf die Außenhaut der Brenn­ kammer auftreffen und diese schädigen können.

Weiterhin ist eine Brennkammer bekannt, deren Wände zwar ge­ kühlt aber zum Brennraum hin völlig geschlossen sind. Die ge­ schlossene Brennkammerwand wird von außen durch eine Art Luftdusche gekühlt. Die aufgewärmte Kühlluft strömt an­ schließend zu dem Brenner. Um der Luftdusche das für die Strömung notwendige Druckgefälle zur Verfügung zu stellen, muß der Druck des nicht zur Kühlung verwendeten Verbrennungs­ luftstromes vor dem Brenner so gedrosselt werden, daß die im Brenner zuströmende, aufgewärmte Kühlluft von der Brennkam­ meraußenwand in den Brenner eintritt. Daraus ergibt sich ein erhöhter Druckverlust einer derartigen Brennkammer gegenüber einer konventionellen Brennkammer. Die Wirkungsgradver­ schlechterung der Brennkammer wirkt sich dementsprechend auch auf den Wirkungsgrad der Gasturbinenanlage aus.

Bekannt ist auch, eine Kühlung der Brennkammer der Gasturbine mit Dampf durchzuführen. Aus einem der Gasturbine nachge­ schaltetem Dampfprozeß wird im Mitteldruckteil Dampf entnom­ men und zur Kühlung der Brennkammerwände verwendet. An­ schließend wird der Dampf nach der erfolgten Aufheizung an den Brennkammerwänden der Mitteldruckdampfturbine wieder zu­ geführt. Eine derartig gekühlte Brennkammer hat völlig ge­ schlossene Brennkammerwände. Allerdings ist ein Betrieb der Gasturbine allein ohne den Betrieb eines nachgeschalteten Dampfprozesses nicht möglich. Auch muß beim Starten des Gas- und Dampfkraftwerkes zunächst Dampf in einem Hilfskessel er­ zeugt werden. Dieses führt wiederum zu einer Verteuerung der Gesamtanlage.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, zumindest das zur Kühlung einer geschlossenen Brennkammerwand verwendete Kühl­ mittel im Gasturbinenprozeß selbst weiter verwendbar zu ma­ chen, ohne daß es direkt dem Brenner zugeführt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer Mi­ schungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1, einer Mischungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 2 sowie einem Verfahren zur Zuführung eines Fluidstromes mit den Merkmalen des Anspruches 14. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen an­ gegeben.

Die Erfindung weist eine Mischvorrichtung mit mindestens ei­ nem Austrittsdiffusor für einen Verdichter auf. Der Verdich­ ter verdichtet einen ersten Fluidstrom, der durch den Aus­ trittsdiffusor strömt. Der Austrittsdiffusor hat eine Zufüh­ rung für einen zweiten Fluidstrom zum Einströmen in den Aus­ trittsdiffusor. Eine derartige Mischvorrichtung ermöglicht, daß in den ersten Fluidstrom noch vor Eintritt in einem, dem Austrittsdiffusor nachfolgenden Anlagenbauteil, ein zweiter Fluidstrom zugeführt und beigemischt wird. Dieses ermöglicht, daß beide Fluidströme sich vermischen und daß bis zum nach­ folgenden Anlagenteil eine Homogenisierung des resultierenden Fluidstromes eintritt. Dieses hat den Vorteil, daß das nach­ folgende Anlagenbauteil, beispielsweise eine Gasturbinen­ brennkammer, aufgrund des homogenisierten einströmenden Flui­ des gewünschte Ziele erreicht, wie eine Absenkung der Stickoxide.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist eine Misch­ vorrichtung an einem Austrittsdiffusor, welcher an einem Ver­ dichter einer Gasturbinenanlage angeschlossen ist. Der Ver­ dichter verdichtet einen ersten Fluidstrom, der anschließend in den Austrittsdiffusor des Verdichters eintritt. Der Aus­ trittsdiffusor und/oder der Verdichter benachbart zu einer der Schaufelreihen des Verdichters weist eine Leitung zur Zu­ führung eines zweiten Fluidstromes auf, die mittelbar oder unmittelbar in den Austrittsdiffusor bzw. zu der Schaufel­ reihe mündet. Der zweite Fluidstrom hat einen geringeren Druck als derjenige in einem Querschnitt des Austrittsdiffu­ sors der Schaufelreihe, an dem der zweite Fluidstrom dem er­ sten Fluidstrom zugemischt wird. Die Zuführung des zweiten Fluidstromes zum ersten erfolgt so, daß der durch den Quer­ schnitt des Austrittsdiffusors bzw. der Schaufelreihe hin­ durchtretende, verdichtete erste Fluidstrom den zweiten Fluidstrom in den Austrittsdiffusor bzw. in die Schaufelreihe hineinzieht. Zweckmäßig ist es, daß der zweite Fluidstrom durch eine düsenförmige Einrichtung hindurchgeleitet wird. Dadurch nimmt der Fluidstrom eine größere Geschwindigkeit an und läßt sich im Querschnitt und stromabwärts davon besser mit dem ersten Fluidstrom mischen.

Die Erfindung erlaubt, daß zur Kühlung der Brennkammer einer Gasturbine, an die ein Verdichter mit einem Austrittsdiffusor angeschlossen ist, nach Kühlung von zumindest einem Teil der Brennkammer durch den zweiten Fluidstrom dieser zumindest teilweise dem Austrittsdiffusor und/oder einer der Schaufel­ reihen des Verdichters zugeführt wird. Die Zuführung in den Austrittsdiffusor wird vorteilhafterweise dann gewählt, wenn die Strömungsverluste entlang der Leitungen für den zweiten Fluidstrom sich so ergeben, daß das Druckgefälle zwischen er­ stem und zweitem Fluidstrom nicht zu hoch ist. Eine Zumi­ schung in eine der Schaufelreihen des Verdichters wird vor allem bevorzugt, wenn das Druckgefälle gegenüber dem Aus­ trittsdiffusor zu hoch ist, als daß eine energetisch günstige Zuführung des zweiten Fluidstromes möglich wäre. Die kon­ struktive Auslegung der Leitungen, die den zweiten Fluidstrom führen, ist daher frei gestaltbar. Insbesondere läßt sich auf diese Weise eine geschlossene Brennkammerwand der Gasturbine von außen beliebig kühlen. Dem Rauchgas in der Brennkammer braucht daher keine Kühlluft zugemischt werden. Zur Kühlung wird als zweiter Fluidstrom ein Teilstrom der Verdichterent­ luft entnommen. Dieser wird in Form einer Luftdusche auf die geschlossene Brennkammerwand geblasen und strömt anschließend an ihr außen vorbei. Der Teilstrom der Verdichterentluft ist aber auch nur in Form einer Luftdusche bzw. nur als äußere Strömung auf der Brennkammerwand aufbringbar und umströmt diese. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß anstatt einer vollkommen geschlossenen Brennkammeraußen­ wand diese an definierten Stellen für einen Teil des zweiten Fluidstromes durchlässig ist. Die definierten Stellen sind an der Brennkammer so angeordnet, daß die eintretende Kühlluft, oder auch ein anderes Kühlmedium wie Wasserdampf, die Ver­ brennung vorteilhaft beeinflußt. Bei Aufteilung der Brennkam­ mer in verschiedene Zonen wie Primär- und Sekundärzone ist auf diese Weise eine unterstützende Temperaturabsenkung bzw. Nachverbrennung durchführbar.

Neben einer Umströmung der Außenwand der Brennkammer durch den gesamten zweiten Fluidstrom und anschließender Weiterlei­ tung zum Austrittsdiffusor und/oder .der Schaufelreihe des Verdichters ermöglicht die Erfindung ebenfalls, daß zumindest ein Teil des zweiten Fluidstromes aus einem Dampfkraftkreis­ lauf eines Dampfkraftprozesses entnommen wird und an­ schließend, nach der Kühlung, zum Austrittsdiffusor bzw. der Schaufelreihe des Verdichters ebenfalls weitergeleitet wird. Die Verwendung von Dampf als zweiter Fluidstrom gestattet, ein nach Vermischung mit dem ersten Fluidstrom homogenes Ge­ misch zum Brenner zuführen, welches die Temperaturen insbe­ sondere in der Primärzone der Brennkammer derartig reduziert, daß die Bildung von temperaturbedingten Stickoxiden weitest­ gehend unterbleibt.

Weitere Vorteile, Merkmale und Eigenschaften der Erfindung werden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in der folgenden Zeichnung näher erläutert. Zweckmäßige Ausgestal­ tungen ergeben sich durch vorteilhafte Kombination von Merk­ malen der dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtungen. Es zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer Gasturbinenanlage mit gekühlter Brennkammeraußenwand und an­ schließende Zuführung des Kühlmediums in den Austrittsdiffusor,

Fig. 2 einen weiteren Ausschnitt einer Gasturbinenan­ lage mit einer Zuführung des Kühlmediums der ersten Turbinenschaufelreihe zu einer Schaufel­ reihe eines Verdichters der Gasturbinenanlage,

Fig. 3 eine düsenförmig ausgestaltete Zuführung, bei­ spielsweise am Austrittsdiffusor,

Fig. 4 eine konstruktive Gestaltung eines Austritts­ diffusors des Verdichters einer Gasturbinenan­ lage als Strahlpumpe und

Fig. 5 eine Kombination von unterschiedlichen, dem Austrittsdiffusor und/oder einer Schaufelreihe des Verdichters zuzuführenden Fluidströmen.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Gasturbinenanlage. Ein Austrittsdiffusor 1 ist an einem Verdichter 2 angeordnet. Im Austrittsdiffusor 1 befindet sich eine Zuführung 3, die in den Austrittsdiffusor 1 mündet. Dieser Zuführung 3 wird mit­ tels einer Leitung 4 ein zweiter Fluidstrom 5 zugeführt, der in den Austrittsdiffusor 1 am Querschnitt A_A dem durch den Verdichter 2 verdichteten ersten Fluidstrom 17 beigemischt wird. Je nach auftretendem Druckgefälle entlang der Leitung 4 ist aber auch eine konstruktive Ausgestaltung möglich, bei der der zweite Fluidstrom 5 einer der Schaufelreihen 6 des Verdichters 2 zugeführt wird. Eine derartige konstruktive Ausgestaltung wird noch nachfolgend beschrieben, wobei aus einer in dieser Fig. 1 nicht dargestellten Gasturbine 8 ein zweiter Fluidstrom 5 zum Verdichter 2 zurückgeführt wird. In Fig. 1 wird die Außenwand 9 der Brennkammer 7 duschenförmig mit dem zweiten Fluidstrom 5 umströmt. Dieses ist durch die eingezeichneten Pfeile angedeutet. Nach Umströmung der Außen­ wand 9 tritt der zweite Fluidstrom 5 wieder vollständig in die Leitung 4 ein. Der zweite Fluidstrom 5 wird vor der ei­ gentlichen Kühlung durch Abtrennung vom ersten Fluidstrom 17 gewonnen, dessen verbleibender Reststrom 22 zum Gasturbinen­ brenner 21 geführt wird.

Neben der Vermeidung von Kühlluftzumischung in die Brennkam­ mer 7 der Gasturbinenanlage weist die in Fig. 1 dargestellte Ausgestaltung der Erfindung noch weitere Vorteile auf:

• - Der Reststrom 22 des ersten Fluidstromes 17, welcher dem Gasturbinenbrenner 21 zugeführt wird, muß nicht angedros­ selt werden, um den Druckverlust der Luftdusche für die Außenwand 9 der Brennkammer 7 zu erzeugen. Ist der zweite Fluidstrom klein gegenüber dem aus dem Verdichter austre­ tenden ersten Fluidstrom 17, so ist der Zusatzdruckver­ lust des Austrittsdiffusors 1 infolge der Zumischung des aufgewärmten zweiten Fluidstromes 5 gering.
• - Die aufgewärmte Kühlluft als zweiter Fluidstrom 5 wird weit vor dem Gasturbinenbrenner 21 zugemischt. Sie kann sich somit homogen mit der Verdichterentluft als erstem Fluidstrom 17 vermischen. Dadurch werden heiße Strähnen in der dem Brenner 21 zugeführten Brennerzuluft 22 ver­ mieden. Die Stickoxidemissionen des Brenners werden auf diese Weise reduziert.

Fig. 2 zeigt eine weitere Anwendung der Erfindung. Der zweite Fluidstrom 5 wird zur Kühlung der ersten Schaufelreihe der Gasturbine 8 verwendet. Die Gasturbinenschaufel 14 ist hohl, so daß der zweite Fluidstrom 5 vom ersten Fluidstrom 17 abgezweigt werden kann und durch entsprechende Zuführungen zur Turbinenschaufel 14 geführt wird. Die Leitung 4 als Kühl­ mittelableitung ist konstruktiv so ausgelegt, daß der Druck­ abfall aufgrund von Strömungsverlusten gering ist. Die Lei­ tung 4 ist so ausgelegt, daß eine entsprechende konzeptio­ nelle Neugestaltung der Gasturbinenanlage zur Zumischung des zweiten Fluidstromes 5 in den ersten Fluidstrom 17 an vor­ handene Konzepte leicht anpaßbar ist. Aufgrund des etwas hö­ heren Druckverlustes gegenüber einer Kühlung der Außenwand 9 der Brennkammer 7 in Fig. 1 wird der zweite Fluidstrom in Fig. 2 einer Schaufelreihe 6 des Verdichters 2 an einem Querschnitt A_S mittels der Zuführung 3 zugeführt. Ist der Druckverlust über der Leitung 4 sowie der Zuführung 3 gering, kann der zweite Fluidstrom 5 auch im Austrittsdiffusor 1 zu­ gemischt werden. Zwischen der Leitung 4 sowie der Zuführung 3 befindet sind ein Raum 23. Dieser ist zum einem so gestaltet, daß der zweite Fluidstrom 5 ohne große Reibungsverluste in die Zuführung 3 eintritt. Weiterhin dient der Raum 23 zum an­ deren auch als Beruhigungsvolumen. Vorhandene Turbulenzen, die aufgrund der Strömung des zweiten Fluidstromes 5 in der Leitung 4 vorhanden sind, werden im Raum 23 verringert. Eine zusätzliche Funktion des Raumes 23 ist es, als Speicher zu dienen. Aufgrund seiner Größe ist er in der Lage, ein ausrei­ chendes Volumen des zweiten Fluidstromes 5 aufnehmen zu kön­ nen.

Fig. 3 zeigt eine konstruktive Gestaltung der Zuführung des zweiten Fluidstromes 5 zu dem ersten Fluidstrom 17. Die Lei­ tung 4 ist diesmal direkt am Austrittsdiffusor 1 befestigt. Bei Betrieb der dargestellten Mischvorrichtung ist der Druck in der Leitung 4 geringer als der Druck in dem Querschnitt des Austrittsdiffusors 1, in den die Leitung 4 in diesem Falle direkt einmündet. Die Düse 10 kann verschiedenartig ausgebildet sein. In einer Ausgestaltung zieht sich die Dü­ senöffnung über einen radialen Abschnitt der Außenwand des Austrittsdiffusors 1 entlang. Dadurch ergibt sich eine ka­ nalartige Düsenzuführung des zweiten Fluidstromes 5. Eine an­ dere Ausgestaltung sieht einzeln verteilte Düsen 10 über den Umfang des Austrittsdiffusors 1 bzw. der Schaufelreihen 6 des Verdichters 2 vor.

Fig. 4 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung einer Mischvorrichtung. Durch den Austrittsdiffusors 1 tritt der erste Fluidstrom 17 aus. Um den Austrittsdiffusor 1 ist eine Konstruktion geschaffen, die als Strahlpumpe 11 für den zwei­ ten Fluidstrom 5 wirkt. Der aus dem Austrittsdiffusor aus­ tretende erste Fluidstrom 17 zieht durch die düsenförmige Einrichtung 18, welcher um den Austrittsdiffusor 1 eingeord­ net ist, den zweiten Fluidstrom 5 heraus. In dem nachfolgen­ den Einsatz 24 vermischen sich der erste Fluidstrom 17 und der zweite Fluidstrom 5 miteinander und werden anschließend zum Brenner geführt. Die Leitung 4 mündet in diesem Fall di­ rekt am Austrittsdiffusor 1. Bei der in Fig. 4 dargestellten Strahlpumpenkonstruktion bilden der Austrittsdiffusor 1 im Zusammenspiel mit der düsenförmigen Einrichtung 18 die Haupt­ komponenten. Andere vorteilhafte Ausgestaltungen weisen einen Teil der Leitung 3, einen Teil des Austrittsdiffusors 1 und/oder einen Teil des Verdichters 2 auf, die eine Strahl­ pumpe ausbilden. Der Volumenstrom des zweiten Fluidstromes 5 kann verändert werden, in dem entweder der Querschnitt der Leitung 4 und/oder ein Querschnitt der Strahlpumpe 11 so ge­ ändert wird, daß sich ändernde Druckverhältnisse in der Lei­ tung 4 bzw. der Strahlpumpe 11 auch eine Änderung des zweiten Fluidstromes 5 bedingen. Dieses geht dementsprechend mit ei­ ner Änderung der Strömungsgeschwindigkeit ein. Dieses führt bei ansteigender Geschwindigkeit zur Erhöhung des Turbulenz­ grades und damit auch zu höheren Reibungs- und Druckverlu­ sten. Eine Änderung eines Querschnittes wird daher rechnerun­ terstützt vorgenommen. Eine derartige gesteuerte oder gere­ gelte Einrichtung 12 ist beispielsweise ein positionsverän­ derbares Leitblech, wie es in Fig. 4 gestrichelt benachbart zu der düsenförmigen Einrichtung 18 dargestellt ist. Ein sol­ ches Leitblech 12 wirkt quasi ventilähnlich, da je nach des­ sen Stellung der Querschnitt vergrößert oder verkleinert wer­ den kann.

Fig. 5 zeigt eine Kombination von verschiedenen zweiten Fluidströmen 5, die dem Verdichter 2 bzw. dem Austrittsdiffu­ sor 1 zugeführt werden. Der Gasturbine 8 ist ein Dampfkraft­ prozeß 19 nachgeschaltet. Dieser nutzt die Abwärme des Rauch­ gases 15, welche sich noch nach der Gasturbine 8 in diesem befindet. Mittels einer Zuleitung 20 wird ein Teil des Rauch­ gases 15 nach der Brennkammer 7 abgeführt und als zweiter Fluidstrom 5 dem Austrittsdiffusor 1 bzw. einer Schaufelreihe des Verdichters 2 zugemischt. Über eine Zuleitung 25 wird der als Kühlmittel für die Außenwand 9 der Brennkammer 7 verwen­ dete, aus dem Verdichter 2 stammende Luftstrom als zweiter Fluidstrom 5 über ein Ventil 12 in der Zuleitung 25 dem Aus­ trittsdiffusor 1 und/oder optional dem Verdichter 2 zuge­ führt, wie es gestrichelt dargestellt ist. Mittels einer Steuerung oder Regelung 16 ist die Querschnittsänderung in der Zuleitung 20 und in der Zuleitung 25 so veränderbar, daß je nach Betriebszustand der Gasturbinenanlage und insbeson­ dere einem gewünschten Verbrennungszustand innerhalb der Brennkammer eine flexible Zumischung eines zweiten Fluidstro­ mes 5 zum ersten Fluidstrom 17 erfolgen kann. Die weiterhin dargestellte Zuleitung 26 führt einen zweiten Fluidstrom 5 zuerst zur Gasturbine, wo er eine oder mehrere Turbinenschau­ felreihen abkühlt. Anschließend wird dieser zweite Fluidstrom 5 durch ein Ventil 12 geführt, um danach im Austrittsdiffusor 1 bzw. im Verdichter 2 dem ersten Fluidstrom 17 zugemischt werden zu können. Eine weitere Möglichkeit, einen geeigneten zweiten Fluidstrom 5 dem Austrittsdiffusor 1 bzw. dem Ver­ dichter 2 zuführbar zu machen, wird durch die Zuleitung 27 verwirklicht. Wie hier beispielhaft dargestellt, wird aus der Dampfturbine 28 ein Teilstrom entnommen und mittels einer Steuerung oder Regelung 13 je nach Bedarf weitergeleitet.

Die in Fig. 5 dargestellten, unterschiedlichen Ströme, die dem ersten Fluidstrom 17 zumischbar sind, deuten das weite Einsatzgebiet der Erfindung an. Die Nutzung einer erfindungs­ gemäßen Mischvorrichtung ist jedoch nicht auf eine Gasturbi­ nenanlage beschränkt. Vielmehr bietet sich eine derartige Mischvorrichtung überall dort an, wo zwei Fluidströme mitein­ ander homogen gemischt werden sollen, bevor sie dann in einen weiteren Anlagenteil eintreten. Weiterhin ermöglicht die Er­ findung, daß, wie bei der Reduzierung der Kühlluftzumischung zum Rauchgas, eine Leistung eines Anlagenbauteils, in diesem Falle die Gasturbinenleistung, erhöht sowie der Anlagenwir­ kungsgrad dadurch gesteigert werden kann. Ein weiterer Vor­ teil der Erfindung ist es, daß durch die Ausgestaltung als Strahlpumpe ein quasi verloren gegangener Druck in einem Kühlkreislauf oder auch einem anderen Fluidkreislauf wieder­ gewonnen werden kann.

Claims (20)

1. Mischvorrichtung mit mindestens einem Austrittsdiffusor (1) für einen Verdichter (2), der einen ersten Fluidstrom (17) verdichtet, der durch den Austrittsdiffusor (1) strömt, dadurch gekennzeichnet, daß der Aus­ trittsdiffusor (1) eine Zuführung (3) für einen zweiten Fluidstrom (5) zum Einströmen in den Austrittsdiffusor (1) hat.

2. Mischvorrichtung für einen ersten Fluidstrom (17) mit ei­ ner daran angeschlossenen Gasturbinenanlage mit einem Ver­ dichter (2), der den ersten Fluidstrom (17) verdichtet, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdich­ ter (2) einen daran angeschlossenen Austrittsdiffusor (1) aufweist, wobei in den Austrittsdiffusor (1) und/oder in eine der Schaufelreihen (6) des Verdichters (6) eine Leitung (4) zur Zuführung eines zweiten Fluidstromes (5) mittelbar oder unmittelbar mündet.

3. Mischvorrichtung Anspruch 1 oder 2 mit mindestens einer Brennkammer (7) für eine Gasturbine und mit einem Verdichter (2), durch den der erste Fluidstrom verdichtbar ist, wobei die Brennkammer (7) eine Kühlung zumindest für ihre Außenwand (9) und der anschließbare Verdichter (2) einen Austrittsdif­ fusor (1) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lei­ tung (4) zu der Brennkammer (7) benachbart ist, wobei die Leitung (4) einen von dem ersten Fluidstrom (17) abtrennbaren zweiten Fluidstrom (5) von der Außenwand (9) der Brennkammer (7) in den Austrittsdiffusor (1) und/oder in eine der Schau­ felreihen (6) des Verdichters (2) führt.

4. Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lei­ tung (4) eine Kühlmittelableitung ist, durch die der zweite Fluidstrom (5) als Kühlmedium für ein zu kühlendes Bauteil nach der Kühlung dem Austrittsdiffusor (1) und/oder der Schaufelreihe (6) zuführbar ist.

5. Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Be­ trieb der Mischvorrichtung der Druck in der Leitung (4) ge­ ringer ist als der Druck in demjenigen Querschnitt (A_S, A_A) des Austrittsdiffusors (1) und/oder der Schaufelreihe (6), in den die Leitung (4) direkt oder mittelbar einmündet.

6. Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aus­ trittsdiffusor (1) und/oder der Verdichter (2) benachbart zu der Schaufelreihe (6) und/oder der Leitung (4) eine Düse (10) aufweist.

7. Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Leitung (4), ein Teil des Austrittsdiffusors (1) und/oder ein Teil des Verdichters (2), als Strahlpumpe (11) zur Zuführung des zweiten Fluidstromes (5) ausgebildet ist.

8. Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ein­ richtung (12) zur Änderung eines Querschnittes der Leitung (4; 20, 25, 26, 27) und/oder der Strahlpumpe (11) vorhanden ist.

9. Mischvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein­ richtung (12) eine Steuerung oder Regelung (13, 16) des Quer­ schnittes der Leitung (4; 20, 25, 26, 27) und/oder der Strahlpumpe (11) aufweist.

10. Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (4; 25) eine Kühlmittelzuleitung ist, die zumindest zu einem Teil zu der Außenwand (9) der Brennkammer (7) benachbart und so gestaltet ist, daß der zweite Fluidstrom als Kühlmedium zumindest einen Teil der Außenwand (9) duschenförmig be­ strömt.

11. Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (4; 26) den zweiten Fluidstrom von einer Turbinenschaufel (14) der Gasturbine dem Austrittsdiffusor (1) und/oder der Schaufelreihe (6) des Verdichters (2) zuführt.

12. Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Zuleitung (20) für einen Teil des aus der Brennkammer aus­ tretenden Rauchgases (15) zum Austrittsdiffusor (1) und/oder der Schaufelreihe (6) des Verdichters (2) aufweist.

13. Mischvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine re­ gel- oder steuerbare Einrichtung (16) vorhanden ist, die den Rauchgasmassenstrom (15) in der Zuleitung (20) verändert.

14. Verfahren zur Zuführung eines zweiten Fluidstromes (5) in einen Austrittsdiffusor (1) und/oder in eine Schaufelreihe (6) eines Verdichters (2), wobei der zweite Fluidstrom (5) einen geringeren Druck aufweist als in einem Querschnitt (A_A, A_S) des Austrittsdiffusors (1) oder der Schaufelreihe (6) vorliegt, an dem ein zweiter Fluidstrom (5) so zugeführt wird, daß der durch den Querschnitt (A_A, A_S) hindurchtretende, verdichtete erste Fluidstrom (17) den zweiten Fluidstrom (5) in den Austrittsdiffusor (1) und/oder in die Schaufelreihe (6) hineinzieht.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Fluidstrom (5) durch eine düsenförmige Einrichtung (18) hin­ durchgeleitet wird.

16. Verfahren zur Kühlung einer Brennkammer (7) einer Gastur­ bine (8), an die ein Verdichter (2), der einen Austrittsdif­ fusor (1) aufweist, angeschlossen ist, nach einem der Ansprü­ che 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß nach Küh­ lung von zumindest einem Teil der Brennkammer (7) durch den zweiten Fluidstrom (5) dieser zumindest teilweise dem Aus­ trittsdiffusor (1) und/oder einer Schaufelreihe (6) des Ver­ dichters (2) zugeführt wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Außen­ wand (9) der Brennkammer (7) mit dem zweiten Fluidstrom (5) umströmt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des zweiten Fluidstromes als Kühlmedium der Brennkammer (7) durch die Außenwand (9) der Brennkammer (7) zum Brennkamme­ rinnenraum hindurchtritt.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der ge­ samte zweite Fluidstrom (5) nach Umströmung der Außenwand (9) der Brennkammer (7) zum Austrittsdiffusor (1) und/oder der Schaufelreihe (6) des Verdichters (2) weitergeleitet wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil des zweiten Fluidstromes aus einem Dampfkraftkreis­ lauf eines Dampfkraftprozesses (19) entnommen wird und zum Austrittsdiffusor (1) und/oder der Schaufelreihe (6) des Ver­ dichters (2) weitergeleitet wird.