DE2101919B2 - Gasturbinenanlage mit magnetohydrodynamischem Generator - Google Patents
Gasturbinenanlage mit magnetohydrodynamischem GeneratorInfo
- Publication number
- DE2101919B2 DE2101919B2 DE2101919A DE2101919A DE2101919B2 DE 2101919 B2 DE2101919 B2 DE 2101919B2 DE 2101919 A DE2101919 A DE 2101919A DE 2101919 A DE2101919 A DE 2101919A DE 2101919 B2 DE2101919 B2 DE 2101919B2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- turbine
- generator
- compressor
- gas turbine
- mhd
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K44/00—Machines in which the dynamo-electric interaction between a plasma or flow of conductive liquid or of fluid-borne conductive or magnetic particles and a coil system or magnetic field converts energy of mass flow into electrical energy or vice versa
- H02K44/08—Magnetohydrodynamic [MHD] generators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, 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
- F02C7/04—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K5/00—Plants including an engine, other than a gas turbine, driving a compressor or a ducted fan
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K44/00—Machines in which the dynamo-electric interaction between a plasma or flow of conductive liquid or of fluid-borne conductive or magnetic particles and a coil system or magnetic field converts energy of mass flow into electrical energy or vice versa
- H02K44/28—Association of MHD generators with conventional generators
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Gasturbinenanlage mit mindestens einem Verdichter zum Verdichten eines
Gasstroms, einer Brenn- oder Heizvorrichtung zum Erhöhen der Temperatur des Gasstroms, einer Turbine,
die unter Verwertung der in dem Heißgasstrom enthaltenen Energie angetrieben wird, einer Übertragungseinrichtung,
die zumindest einen Teil der von der Turbine erzeugten mechanischen Energie an den
Verdichter überträgt, und einer Vorrichtung zum Ausstoßen des Heißgasstroms in die Atmosphäre, wobei
zusätzliche zu der Turbine ein magneto-hydrodynamischer Generator (MHD) vorgesehen ist, dessen vom
Heißgasstrom durchströmter Umsetzungskanal stromab der Brenn- bzw. Heizvorrichtung angeordnet ist und
der zumindest einen Teil der zum Antrieb des Verdichters erforderlichen Energie zumindest in gewissen
Betriebsbereichen dem Heißgasstrom entnehmen kann, und mit einer als Motor arbeitenden elektrischen
Maschine, die den Verdichter zumindest teilweise antreibt.
Eine derartige Gasturbinenanlage ist in der Zeitschrift »Funk-Technik«, 1964, Nr. 22, S. 807, Bild 6
dargestellt. Bei dieser Gasturbinenanlage, die in einem Kraftwerk eingesetzt werden soll, ist die Turbine, die
mittels über einen Wärmeaustauscher erwärmter Luft angetrieben wird, in herkömmlicher Weise über eine
Welle mit dem Verdichter mechanisch verbunden. Abgesehen von den konstruktiven und mechanischen
Nachteilen dieser Lösung besteht hierbei insbesondere die Schwierigkeit, daß die Beiträge des hydrodynamischen
Generators einerseits und der Turbine andererseits zum Antrieb des Verdichters in verschiedenen
Betriebsbereichen wegen der starren Kopplung zwischen Turbine und Verdichter nicht ohne weiteres
geregelt werden können. Dies ist insbesondere dann von Nachteil, wenn die Gasturbinenanlage zum Antrieb
eines Strahltriebwerkes benutzt werden soll, das innerhalb eines relativ großen Betriebsbereiches arbeiten
muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gasturbinenanlage der angesprochenen Art so auszubilden,
daß sie als Strahltriebwerk arbeiten kann, wobei in den oberen Betriebsbereichen größere Abgastemperaturen
als bei den herkömmlichen Gasturbinen-Strahl-
21 Ol 919
triebwerken verwirklicht werden können, ohne daß hierdurch eine Einschränkung der Leistungsfähigkeit
des Strahltriebwerks in den unteren Betriebsbereichen in Kauf genommen werden muß.
Diese Aufgabe wird bei einer Gasturbinenanlage mit den eingangs angegebenen Merkmalen erfindimgsgemäß
dadurch gelöst, daß bei der als Strahltriebwerk ausgebildeten Gasturbinenanlage die Übertragungseinrichtung
zumindest eine weitere mit der Turbine gekoppelte elektrische Maschine aufweist, die zumin-Best
in gewissen Betriebsbereichen «ils Generator arbeitet und die mit zumindest einer als Motor
arbeitenden, ven Verdichter antreibenden elektrischen Maschine elektrisch verbunden ist.
Bei dem in dieser Weise ausgebildeten Strahltriebwerk ist in einem unteren Betriebsbereich, in dem noch
keine hohen Betriebstemperaturen erreicht wrden, im wesentlichen nur die Turbine wirksam, während im
oberen Betriebsbereich im wesentlichen nur der rnagneto-hydrodynamische Generator wirksam ist,
wobei in diesem Betriebsbereich ggf. die Turbine sogar als Verdichter arbeiten kann. In einem Übergangsbereich
zwischen diesen beiden Betriebsbereichen arbeiten die Turbine und der magneto-hydrodynamische
Generator zusammen. Da die Turbine mit dem Verdichter nicht starr gekoppelt ist, wird der Verdichter
sowohl durch den magneto-hydrodynamischen Generator wie auch durch die Turbine ausschließlich über
elektrische (und nicht mechnanische) Verbindungen angetrieben. Dies verringert zum einen den konstruktiven
Aufwand. Zum anderen können die Beiträge, die der magneto-hydrodynamische Generator einerseits und
die Turbine andererseits zum Antrieb des Verdichters leisten, in einfacher Weise dadurch geregelt werden, daß
die Feldstärken der Feldwicklungen des MHD-Generators einerseits und der mit der Turbine verbundenen
weiteren elektrischen Maschine andererseits verändert werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig.2 einen Axialschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
F i g. 3 einen mehr ins einzelne gehenden Axialschnitt durch einige Teil des in F i g. 2 gezeigten Ausführungsbeispiels;
F i g. 4 ein Detail des in F i g. 3 gezeigten Ausführungsbeispiels
im Zylinderschnitt.
Die in Fig. 1 gezeigte Gasturbinenanlage weist ein Gehäuse 300 auf, in dem — in Strömungsrichtung
gesehen hintereinander — ein Verdichter 301, eine Hilfsbrennkammer 402, eine Turbine 401, eine Hauptbrennkammer
302 und ein Umsatzungskanal 303 eines magneto-hydrodynamischen Generators angeordnet
sind. Der Umsetzungskanal 303 ist bei 304 mit einer Schubdüse (nicht gezeigt) verbunden.
Der Antrieb des Verdichters erfolgt über elektrische Motoren 305, die einerseits mit den Elektroden 308 und
309 des MHD-Generators und andererseits mit den Klemmen eines elektrischen Generators 405 verbunden
sind. Der elektrische Generator 405 wird von der Turbine angetrieben, die die zur Verdichtung erforderliehe
Leistung im sonischen und transonischen Flugbereich liefert.
Die Laufschaufeln des Verdichters werden von einem Zylinder angetrieben, der mit Lagern 322 versehen und
mit dem Anker der als Umpolarmaschinen ausgebildeten Motoren 305 starr verbunden ist. Bei 325 und 327
sind eine supraleitende Feldwicklung und Drehkontakte "' aus flüssigem Metall schematisch angedeutet.
Die Hilfsbrennkammer 402 ist mit Brennstoffeinspritzdüsen 406 versehen. Ihr Aufbau ist im wesentlichen
herkömmlicher Bauart, und die Luft, die zumindest in niedrigen Flugbereichen an der Verbrennung
ι» teilnimmt, stellt lediglich einen kleinen Teil des den Verdichter durchströmenden Luftdurchsalzes dar. Der
in der Hilfsbrennkammer 402 verbrannte Brennstoff ist vorzugsweise von der gleichen Sorte wie der, mit dem
die Hauptbrennkammer 302 gespeist wird.
r> Die Turbine 401 weist ein Laufschaufelrad 419 auf, dem übliche fest angeordnete Leitschaufelkränze
zugeordnet sind. Der Eintritisleitschaufelkranz 413 kann verstellbare Schaufeln aufweisen. Mit dem Laufschaufelrad
419 ist der Anker eines Unipolargenerators 405
3D verbunden, dessen Aufbau im wesentlichen dem Motor
305 entspricht. Der Unipolargenerator 405 ist mit einer supraleitenden Feldwicklung 425 und Drehkontakten
versehen, von denen lediglich diejenigen dargestelli sind, die die eigentlichen elektrischen Klemmen 427a
2"> und 427b der Maschine bilden. Der Unipolargenerator
versorgt die Motoren 305 mit Strom. Die Anzahl und/oder der Durchmesser der beweglichen Scheiben
von denen sein Anker gebildet wird, sind im allgemeinen größer als diejenigen der Motoren, damit die elektro-
«i motorische Nennkraft an seinen Klemmen 427a und
4276den gewünschten Wert hat.
Der Umsetzungskanal 303 des MHD-Generators hat einen rechteckigen Querschnitt, und seine Elektroden
308 und 309 sind auf den gegenüberliegenden Flächen
|-> angeordnet. In dem Bereich dieser Flächen wird von
vorzugsweise supraleitenden Feldwicklungen (nicht gezeigt) ein senkrecht zur Achse des Triebwerks und
parallel zu den Elektroden verlaufendes Magnetfeld erzeugt.
'." Die Versorgungsleitungen 311 und 312 des Verdichters
sind mit den Elektroden 308 und 309 des MHD-Generators und den Klemmen 427a, 427S des
Unipolargenerators verbunden. Die mittlere Leitung 311 steht beispielsweise über Radialarme 311a mit dem
•i"> Gehäuse 300 in Verbindung. Ferner steht sie mit der
einen Klemme 427a des Ankers des Generators 405 in elektrischer Berührung; in der gleichen Weise ist sie
über Arme 311a und über eine oder mehrere Leitungen 3116 mit der Elektrode 308 verbunden. Die rohrförmige
>" Leitung 312, die durch eine Aluminiumoxidschicht (nicht
gezeigt) gegen die Leitung 311 isoliert ist, steht mit der
zweiten Klemme 4276 des Ankers des Generators 405 in Berührung; ferner ist sie über ein konisches
Leitungsstück 312a, ein den Gasstrom durchquerendes
·>·> Leitungselement (beispielsweise den fest angeordneten
Leitschaufelkranz 413) sowie eine oder mehrere Leitungen 3126 mit der Elektrode 309 verbunden. Die
beiden elektrischen Generatoren, d. h. der MHD-Generator 303 und die mit der Turbine gekoppelte
mi Unipolargenerator 405, sind bezüglich der Gruppe der Motoren 305 parallel und bezüglich sich selbst in Reihe
geschaltet.
Ein Verfahren zur Steuerung der Beiträge jedes der beiden Generatoren zur elektrischen Gesamtleistung,
: · die auf die Antriebsmotoren des Verdichters übertragen
werden, besteht darin, die betreffenden Feldstärken der Feldwicklungen der Unipolarmaschine 405 und des
MHD-Generators zu regeln. Zu dem gleichen Zweck
21 Ol 919
kann man auch auf die Anstellung der Turbinenschaufeln einwirken.
Eine Brennstoffsteuervorrichtung 432 dient zur Steuerung des Brennstoffdurchsatzes und zur Verteilung
des Brennstoffs auf die Einspritzdüsen 306 und 406 in Abhängigkeit von den Flugzuständen. Der Vorteil
einer solchen Anordnung leuchtet ein, wenn man die Funktionsweise des Triebwerks betrachtet.
Bei geringen Fluggeschwindigkeiten ist es unter Verwendung von herkömmlichen Brennstoffen im
allgemeinen nicht möglich, im Umsetzungskanal 303 eine ausreichend große Temperatur zu erzielen, damit
der MHD-Generator den Heißgasstrom die zum Antrieb des Verdichters erforderliche Leistung entnehmen
kann. Somit wird der größte Teil dieser Leistung über die Maschine 405 von der Turbine geliefert, und der
Durchsatz des in der Brennkammer 402 verbrannten Brennstoffs ist genügend groß. Die durch die Verbrennung
in der Brennkammer 302 freigesetzte Energie wird somit unmittelbar zum Antrieb benutzt, wenn auch mit
einem relativ schlechten Wirkungsgrad.
Wenn die Fluggeschwindigkeit zunimmt und im Einlaßkanal des Verdichters somit ein merklicher
dynamischer Druck entsteht, vergrößert sich aufgrund der Temperaturerhöhung das MHD-Umsetzungsverhältnis.
Somit wird eine Zwischenbetriebsphase festgelegt, in der die Temperatur des MHD-Kanals so groß ist,
daß der MHD-Generator einen bestimmten Bruchteil der Antriebsenergie des Verdichters liefern kann. Der
Wirkungsgrad des Triebwerks wächst somit sehr rasch an. Dadurch, daß dem Umsetzungskanal 303 Energie
entnommen wird, kann das Entspannungsverhältnis der Turbine verringert werden, d. h., daß das Entspannungsverhältnis des Gasstromes zwischen seinem Eintritt in
die Hauptbrennkammer 302 und seinem Austritt in die Atmosphäre entsprechend erhöht werden kann.
Bei großen Fluggeschwindigkeiten liefert die dem MHD-Kanal entnommene elektrische Leistung den
größten Teil oder die Gesamtheit der Antriebsenergie des Verdichters, und die Turbine ihrerseits kann — statt
dem Gasstrom Energie zu entnehmen — zu einem zusätzlichen Verdichter werden. Dieses Verhalten kann
— wie oben angedeutet — durch Regelung der Feldstärken der Feldwicklung der Generatoren und
ggfs. durch Regelung der Schaufelverstellung gesteuert werden. Außerdem kann die Brennstoffsteuervorrichtung
432 mit einer Regeleinrichtung gekoppelt werden, die die Temperatur der Turbinenschaufeln auf einem
von der Fluggeschwindigkeit im wesentlichen unabhängigen Wert, vorzugsweise auf dem maximal zulässigen
Wert, hält, was sich auf den Wirkungsgrad des Triebwerks günstig auswirkt.
Wie ersichtlich, besitzt das Betriebsverhalten des oben beschriebenen Triebwerks zwei völlig verschiedene
Zustände, und zwar je nachdem, ob die Fluggeschwindigkeit groß oder klein ist, wobei jedoch der
Übergang von einem zum anderen Betriebszustand mittels einer Zwischenphasc in besonders fortschrittlicher
Weise erfolgt.
Die Verwendung eines rotierenden Generators und eines MHD-Generators, die parallel geschaltet sind,
erfordert, daß die elektromotorischen Kräfte der beiden Generatoren im wesentlichen im selben Größenbcrcich
liegen. Es ist jedoch — wie die Fig. 2 und 3 zeigen —
möglich, dieses Erfordernis zu umgehen, indem jedem der beiden elektrischen Generatoren ein unabhängiger
Nutzkreis zugeordnet wird. Im übrigen ist der allgemeine Aufbau des Triebswerks gemäß den Fig. 2
und 3 gleich dem Aufbau des in Fig. 1 gezeigten Triebwerks, abgesehen davon, daß es einen ringförmigen
MHD-Umsetzungskanal aufweist.
Die drei Verdichterteile 501a, 501b und 501c des Verdichters (F i g. 2) werden von elektrischen Unipolarmotoren
505 angetrieben, die weiter unten beschrieben werden. Die Hilfsbrennkammer 602, die Turbine 601, die
Hauptbrennkammer 502 und der MHD-Kanal 503 spielen die gleiche Rolle wie die entsprechenden
Organe des in Fig. 1 gezeigten Triebwerks. Jeder der
Unipolarmotoren 505 weist zwei Anker 505a und 5056 auf, die elektrisch unabhängig voneinander sind. Die
Anker 505a sind durch Leitungen 510a und 510b untereinander in Reihe geschaltet, und ihre Gesamtheit
ist durch Leitungen 511 bzw. 512 an den Elektroden 508
und 509 des MHD-Generators angeschlossen. Die Leitung 512 durchquert beispielsweise mit Hilfe des fest
angeordneten Leitschaufelkranzes 613 den Gasstrom. Die Anker 5056 sind sämtlich durch die Leitungen 611
und 612 mit den Klemmen des Ankers 605 des von der Turbine 601 angetriebenen Unipolargenerators parallel
geschaltet. Die Leitung 612 ist mit jeder der Leitungen 505b über die Leitungen 612a, 612b und 612c verbunden,
die mit Hilfe von Radialarmcn bzw. fest angeordneten Leitschaufelkränzen 513a, 513b und 513cden Gasstrom
durchqueren.
Die Art der elektrischen Verbindung der oben beschriebenen elektrischen Motoren mit unabhängigen
Ankern stellt natürlich nur eine von zahlreichen Möglichkeiten dar, von denen die eine oder andere in
einem konkreten Fall zweckmäßiger sein mag. Beispielsweise können die Anker 505b zum Unipolargenerator
605 in der gleichen Weise in Reihe geschaltet werden, wie die Anker 505a mit dem MHD-Generator
verbunden sind.
Fig.3 zeigt verschiedene Details des in Fig. 2 schematisch dargestellten Triebwerks, wobei der
Aufbau der Anker der Motoren und des von der Turbine angetriebenen Generators 605 sowie die Anordnung
der Versorgungsleitungen von besonderem Interesse sind.
Der Aufbau der drei Verdichterteile ist gleich; lediglich der letzte Verdichterteil 501c ist somit
dargestellt worden. Er wird von einem Unipolarmotor 505 angetrieben, der eine Feldwicklung 525 und zwei
getrennte Anker 505a und 505b aufweist, die beide in dem von ihm erzeugten Magnetfeld angeordnet sind.
Der Aufbau des Ankers 505a ist aus der linken Hälfte der Fig.Sersichtlich.
Der Anker 505b, dessen gcgenelektromolorischc Nennkraft wesentlich geringer sein kann, hat insofern
einen ähnlichen Aufbau wie der Anker 505a, als er als einstückige bewegliche Scheibe ausgebildet ist. Der
Innenrand und der Außenrand dieser Scheibe stehen übet Drehkontaktc, vorzugsweise Gleitkontakte, mit
den ringförmigen Leitungen 611 und 612 in elektrischer
Berührung, die sie mit den Drehkontakten 627a bzw. 627b verbinden. Die Drehkontakte 627a und 627b
begrenzen den Anker 624 des Unipolargenerators 605, der von den Laufschaufeln 619 der Turbine 601, mit der
der Anker fest verbunden ist, angetrieben wird.
Der Anker 624 weist einen zylinderförmigen mittleren Bereich 624a und einen s hcibenförmigen äußeren
Bereich 624b auf. Er ist zwischen zwei supraleitenden Feldwicklungen 625a und 625b angeordnet, die von
Strömen gleicher Richtung durchflossen werden und im Bereich 624b ein im wesentlichen axial verlaufendes
Magnetfeld erzeugen. Eine weitere supraleitende
21 Ol
Wicklung 625c geringeren Durchmessers wird von einem Strom durchflossen, dessen Richtung der
Richtung desjenigen Stroms entgegengerichtet ist, der durch die Wicklungen 625a und 6256 fließt. Die
Wicklung 625c erzeugt unter Mitwirkung der Wicklung 625a in dem Bereich 624a ein Magnetfeld, dessen
Kraftlinien im wesentlichen radial verlaufen.
Der Schaufelkranz 619 steht mit den Drehkontakten 627a und 6276 aus flüssigem Metall unmittelbar in
Gleitberührung, wodurch die Radialspannungen aufge- μ fangen werden. Die Axialspannungen werden von
einem elektrodynamischen Ausgleichssystem aufgenommen. Zu diesem Zweck ist der zylindrische
Abschnitt 624a mit gleichmäßig über den Umfang verteilten Schlitzen versehen, deren Anordnung in
Fig.4 dargestellt ist; die Fig.4 ist ein abgewickelter
Zylinderschnitt des Ankers 624. Wenn die Richtung des von den Wicklungen 625a, 625b erzeugten Magnetfeldes
und die Richtung der den Anker 624 durchdringenden Feldstärke den Pfeilen B und /in F i g. 3 entsprechen,
muß die Richtung der Schlitze wie in F i g. 4 sein.
Wie in F i g. 2 und 3 zu sehen, wird die Übertragungsleitung der elektrischen Energie zwischen den Generatoren
und den Motoren über den größten Teil ihrer Länge von drei oder vier koaxialen Leitungsstücken
gebildet. Die beiden inneren Leitungsstücke 511 und 512
bilden den Versorgungskreis der Anker 505a durch den MHD-Generator. Der Stromfluß in dem Versorgungskreis ist durch die Pfeile /angedeutet. Der Versorgungskreis besitzt Anschlüsse 533 (F i g. 3), die den Kreis der
Motoren 505a schließende radiale Leitungselemente und die elektrische Kontinuität der Leitungen 611
sicherstellende axiale Leitungselemente aufweisen, wobei die axialen Leitungselemente die radialen
Leitungselemente durchqueren und von diesen elektrisch isoliert sind. Die beiden anderen Leitungsstücke
611 und 612 bilden den von dem Unipolargenerator 605
gespeisten Versorgungskreis der Anker. Der Stromfluß in diesem Versorgungskreis wird durch die Pfeile 1
angedeutet.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (11)
1. Gasturbinenanlage mit mindestens einem Verdichter zum Verdichten eines Gasstroms, einer
Brenn- oder Heizvorrichtung zum Erhöhen der Temperatur des Gasstroms, einer Turbine, die unter
Verwertung der in dem Heißgasstrom enthaltenen Energie angetrieben wird, einer Übertragungseinrichtung,
die zumindest einen Teil der von der Turbine erzeugten mechanischen Energie an den
Verdichter überträgt, und einer Vorrichtung zum Ausstoßen des Heißgasstroms in die Atmosphäre,
wobei zusätzlich zu der Turbine ein magneto-hydrodynamischer Generator (MHD) vorgesehen ist.
dessen vom Heißgasstrom durchitrömter Umsetzungskanal stromab der Brenn- bzw. Heizvorrichtung
angeordnet ist und der zumindest einen Teil der zum Antrieb des Verdichters erforderlichen Energie
zumindest in gewissen Betriebsbereichen dem Heißgasstrom entnehmen kann, und mit einer als
Motor arbeitenden elektrischen Maschine, die den Verdichter zumindest teilweise antreibt, dadurch
gekennzeichnet, daß bei der als Strahltriebwerk ausgebildeten Gasturbinenanlage die Übertragungseinrichtung
zumindest eine weitere mit der Turbine (401; 601) gekoppelte elektrische Maschine
(405; 605) aufweist, die zumindest in gewissen Betriebsbereichen als Generator arbeitet und die mit
zumindest einer als Motor arbeitenden, den Verdichter (301; 501a—c)antreibenden elektrischen Maschine
(305;SOStyelektrisch verbunden ist.
2. Gasturbinenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine (401; 601) mit dem
Verdichter (301; 501a—ς) und der Brenn- bzw.
Heizvorrichtung (302,502) in Reihe geschaltet ist.
3. Gasturbinenanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine (401; 601) zwischen
dem Verdichter (301; 501a—c^ und der Brenn- bzw.
Heizvorrichtung (302; 502) angeordnet ist, und daß zwischen dem Verdichter und der Turbine eine
zusätzliche Brenn- oder Heizvorrichtung (402; 602) vorgesehen ist.
4. Gasturbinenanlage nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine
der elektrischen Maschinen (305, 505a, 505b) als Unipolarmaschine ausgebildet ist.
5. Gasturbinenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der magneto-hydrodynamische
Generator (MHD) und der von der Turbine (401) angetriebene Generator (405) zumindest
einen gemeinsamen elektrischen Motor (305) speisen.
6. Gasturbinenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der magneto-hydrodynamische
Generator (MHD) und von der Turbine (601) angetriebene Generator (605) zwei
getrennte elektrische Motoren (612a, 612Z^speisen.
7. Gasturbinenanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anker (505a, b) der
getrennten Motoren (612a, b) drehfest miteinander verbunden sind und in einem gemeinsamen Induktionsfeld
umlaufen.
8. Gasturbinenanlage nach einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsspule
des magneto-hydrodynamischen Generators (MHD) und/oder zumindest einer der elektrischen
Maschinen (305, 505a, 505b) zumindest eine Wicklune
aufweist, die von einem Induktionsstrom veränderlicher Stärke durchflossen wird.
9. Gasturbinenanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung von einem
statischen Wandler gespeist wird, der von Halbleiterelementen, insbesondere Thyristoren, gesteuert
wird.
10. Gasturbinenanlage nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Ändern
des Verhältnisses der Stromstärken der die Induktionsspulen des magneto-hydrodynamischen Generators
(MHD) und zumindest eine der als Generator arbeitenden elektrischen Maschinen (405, 605)
durchfließenden Ströme in Abhängigkeit von einem Betriebsparameter des Strahltriebwerks.
11. Gasturbinenanlage nach einem der Ansprüche
1 bis 10, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Vorheizen des Gasstroms mittels Wärmeaustausch
mit dem den Umsetzungskanal (302; 502) des magnelo-hydrodynamischen Generators (MHD)
verlassenden Gasstroms.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR7001440A FR2085190B1 (de) | 1970-01-15 | 1970-01-15 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2101919A1 DE2101919A1 (de) | 1971-07-22 |
DE2101919B2 true DE2101919B2 (de) | 1978-04-20 |
DE2101919C3 DE2101919C3 (de) | 1978-12-21 |
Family
ID=9049090
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2101919A Expired DE2101919C3 (de) | 1970-01-15 | 1971-01-15 | Gasturbinenanlage mit magnetohydrodynamischem Generator |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3678306A (de) |
DE (1) | DE2101919C3 (de) |
FR (1) | FR2085190B1 (de) |
GB (1) | GB1341241A (de) |
Families Citing this family (42)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4418294A (en) * | 1982-07-02 | 1983-11-29 | Rahman Muhammed A | Supersonic MHD generator system |
US4891600A (en) * | 1982-07-26 | 1990-01-02 | Cox James E | Dipole accelerating means and method |
US4663932A (en) * | 1982-07-26 | 1987-05-12 | Cox James E | Dipolar force field propulsion system |
US4450361A (en) * | 1982-08-26 | 1984-05-22 | Holt James F | Coupling of MHD generator to gas turbine |
US5087215A (en) * | 1990-03-08 | 1992-02-11 | Leonid Simuni | Ocean-going vessel and method for increasing the speed |
US5183222A (en) * | 1991-08-12 | 1993-02-02 | Tacticon Corp. | Electric powered tip-driven fan with metal/air battery assembly therefor |
US5219672A (en) * | 1991-08-12 | 1993-06-15 | Tacticon Corporation | Metal/air battery cell and assembly therefor |
US5324544A (en) * | 1991-12-20 | 1994-06-28 | United Technologies Corporation | Inhibiting coke formation by coating gas turbine elements with alumina-silica sol gel |
US5269137A (en) * | 1991-12-20 | 1993-12-14 | United Technologies Corporation | Gas turbine elements bearing coke inhibiting coatings of alumina |
US5336560A (en) * | 1991-12-20 | 1994-08-09 | United Technologies Corporation | Gas turbine elements bearing alumina-silica coating to inhibit coking |
US5264244A (en) * | 1991-12-20 | 1993-11-23 | United Technologies Corporation | Inhibiting coke formation by coating gas turbine elements with alumina |
US6419538B1 (en) | 1998-11-10 | 2002-07-16 | Arizona Board Of Regents | Marine propulsion system and method using an in-situ generated water plasma |
US6644014B2 (en) * | 2000-09-30 | 2003-11-11 | Anthony Italo Provitola | Electric thruster and thrust augmenter |
US6696774B1 (en) * | 2001-06-01 | 2004-02-24 | Steven J. Schneider | Magnetohydrodynamic power extraction and flow conditioning in a gas flow turbine |
US6942451B1 (en) | 2003-06-03 | 2005-09-13 | Hamilton Sundstrand Corporation | Damping system for an expendable gas turbine engine |
US7194866B1 (en) | 2003-06-20 | 2007-03-27 | Hamilton Sundstrand Corporation | Static structure for an expendable gas turbine engine |
US8438858B1 (en) | 2003-08-20 | 2013-05-14 | Hamilton Sundstrand Corporation | Rotational system for an expendable gas turbine engine |
US7371052B2 (en) * | 2004-08-16 | 2008-05-13 | Harris Corporation | Embedded fluid mixing device using a homopolar motor |
US7578661B2 (en) * | 2004-09-16 | 2009-08-25 | Harris Corporation | Embedded fluid pump using a homopolar motor |
US8636241B2 (en) | 2005-04-20 | 2014-01-28 | Richard H. Lugg | Hybrid jet/electric VTOL aircraft |
US7602096B2 (en) * | 2005-05-03 | 2009-10-13 | Patrick Craig Muldoon | Magnetic gas engine and method of extracting work |
EP1934457A2 (de) * | 2005-09-09 | 2008-06-25 | Richard H. Lugg | Fortschrittlicher hyperschall-magnetstrahl-/elektroturbinenmotor |
US20080175703A1 (en) * | 2007-01-09 | 2008-07-24 | Sonic Blue Aerospace | Electric turbine bypass fan and compressor for hybrid propulsion |
US7870719B2 (en) * | 2006-10-13 | 2011-01-18 | General Electric Company | Plasma enhanced rapidly expanded gas turbine engine transition duct |
US7870720B2 (en) * | 2006-11-29 | 2011-01-18 | Lockheed Martin Corporation | Inlet electromagnetic flow control |
US8109073B2 (en) * | 2008-10-08 | 2012-02-07 | The Invention Science Fund I, Llc | Hybrid propulsive engine including at least one independently rotatable compressor stator |
US20100126178A1 (en) * | 2008-10-08 | 2010-05-27 | Searete Llc, A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware | Hybrid propulsive engine including at least one independently rotatable turbine stator |
US20100083632A1 (en) * | 2008-10-08 | 2010-04-08 | Searete Llc, A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware | Hybrid propulsive engine including at least one independently rotatable compressor rotor |
US8549833B2 (en) * | 2008-10-08 | 2013-10-08 | The Invention Science Fund I Llc | Hybrid propulsive engine including at least one independently rotatable compressor stator |
FR2988435B1 (fr) * | 2012-03-23 | 2016-03-18 | Snecma | Boitier d'allumage pour turboreacteur a segregation d'allumage |
US9296288B2 (en) * | 2012-05-07 | 2016-03-29 | Separation Design Group Llc | Hybrid radiant energy aircraft engine |
WO2014150377A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-25 | Embry-Riddle Aeronautical University, Inc. | Electrically coupled counter-rotation for gas turbine compressors |
CN105993118A (zh) * | 2013-11-26 | 2016-10-05 | 通用电气航空系统有限责任公司 | 用于航空器的发电机 |
US10211049B2 (en) | 2015-08-07 | 2019-02-19 | North Carolina State University | Synthesis and processing of pure and NV nanodiamonds and other nanostructures |
FR3040838B1 (fr) | 2015-09-04 | 2017-09-22 | Turbomeca | Generateur magnetohydrodynamique |
WO2017218801A1 (en) * | 2016-06-15 | 2017-12-21 | North Carolina State University | Hypersonic aircraft having homopolar motor with graded resistance |
BE1024492B1 (fr) * | 2016-08-12 | 2018-03-12 | Safran Aero Boosters S.A. | Aube a orientation variable de compresseur de turbomachine axiale |
RU2638239C1 (ru) * | 2016-12-21 | 2017-12-12 | Дмитрий Дмитриевич Кожевников | Прямоточный турбореактивный детонационный двигатель (птрдд) |
GB201807773D0 (en) * | 2018-05-14 | 2018-06-27 | Rolls Royce Plc | Aircraft propulsion system |
DE212018000430U1 (de) * | 2018-12-04 | 2021-06-22 | Look For The Power, Llc | Drehkolbenverbrennungsmotor |
US11342831B2 (en) | 2019-10-07 | 2022-05-24 | Lockheed Martin Corporation | Homopolar turbine |
US11867137B1 (en) * | 2021-10-25 | 2024-01-09 | Jesse LaSalle McQueen | Jet engine having electrically powered superheating section |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB738511A (en) * | 1953-02-28 | 1955-10-12 | Nicholas S Japolsky | Improvements in or relating to internal combustion engines |
US2914688A (en) * | 1954-01-04 | 1959-11-24 | Baso Inc | Homopolar motor |
US3309546A (en) * | 1963-03-14 | 1967-03-14 | Babcock & Wilcox Co | Apparatus for the generation of electric energy |
GB1118041A (en) * | 1964-07-07 | 1968-06-26 | Conch Int Methane Ltd | Improvements in and relating to thermal power plants |
US3527055A (en) * | 1968-04-15 | 1970-09-08 | Jose Dominguez Rego | Magnetoplasmadynamic jet engine |
US3585398A (en) * | 1969-10-13 | 1971-06-15 | Gen Electric | Brushless excitation of a steam turbine generator utilizing a driver acyclic generator |
-
1970
- 1970-01-15 FR FR7001440A patent/FR2085190B1/fr not_active Expired
-
1971
- 1971-01-11 GB GB115971A patent/GB1341241A/en not_active Expired
- 1971-01-14 US US106378A patent/US3678306A/en not_active Expired - Lifetime
- 1971-01-15 DE DE2101919A patent/DE2101919C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB1341241A (en) | 1973-12-19 |
DE2101919A1 (de) | 1971-07-22 |
DE2101919C3 (de) | 1978-12-21 |
FR2085190A1 (de) | 1971-12-24 |
US3678306A (en) | 1972-07-18 |
FR2085190B1 (de) | 1973-12-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2101919C3 (de) | Gasturbinenanlage mit magnetohydrodynamischem Generator | |
DE2101918A1 (de) | Gasturbinentriebwerk | |
DE69804284T3 (de) | Fahrzeugsgenerator | |
EP2329555B1 (de) | Luftversorgungseinrichtung für einen brennstoffzellenstapel, brennstoffzellensystem und verfahren zum betreiben einer luftversorgungseinrichtung | |
DE19501471B4 (de) | Turbine, insbesondere Gasturbine | |
EP1084327A1 (de) | Gasturbine sowie verfahren zur kühlung einer turbinenstufe | |
EP2993767A1 (de) | Generator für ein Kraftwerk | |
DE2422105A1 (de) | Zwei- oder mehrstromgasturbinentriebwerk | |
EP1898071A2 (de) | Generator-Starter-System für ein Mehrwellentriebwerk | |
DE2362389A1 (de) | Lichtbogenschweissgeraet kombiniert mit einer hilfsenergiequelle | |
DE1913028B1 (de) | Strahltriebwerk fuer hohe UEberschallanstroemung | |
DE2400030C2 (de) | Anordnung emissionserhöhender Oberflächenschichten an gasumgebenen Bauteilen | |
DE2231590A1 (de) | Permanentmagnet-generator | |
DE2928770A1 (de) | Elektrischer drehmomentwandler, insbesondere fuer kraftfahrzeuge | |
DE102014226861A1 (de) | Elektrischer Verdichter | |
WO2019057711A1 (de) | Elektrische medienspaltmaschine, verdichter und/oder turbine | |
EP3058642B1 (de) | Gebläseleitelement für elektrische maschine | |
DE102013009677A1 (de) | Antriebseinheit, insbesondere für ein Luftfahrzeug | |
DE102007017844B4 (de) | Abgasturbolader, Brennkraftmaschine mit diesem Abgasturbolader und Verfahren zum Regeln des Ladedrucks des Abgasturboladers | |
CH707578A2 (de) | Brennereinrichtung mit Zentralteil-Brennstoffstufung. | |
DE2655868A1 (de) | Gasturbinenanlage, insbesondere gasturbinentriebwerk fuer ein kraftfahrzeug | |
DE1965548B2 (de) | Sektormotor | |
DE3341891A1 (de) | Einrichtung zur waermeerzeugung | |
DE826672C (de) | Verfahren zur Regelung einer Gasturbinenanlage und Vorrichtung zu dessen Ausfuehrung | |
EP3780359A1 (de) | Läuferwicklung mit lüftereffekt |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |