DE2117066A1 - Gas turbine plant with a centrifugal compressor with liquid belts - Google Patents
Gas turbine plant with a centrifugal compressor with liquid beltsInfo
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Dr. phil. Gerhard Henkel Dr. rer. nat. Wolf-Dieter Henkel Dr. phil. Gerhard Henkel Dr. rer. nat. Wolf-Dieter Henkel
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Onderzoek ten behoeve van Nijverheid, Handel en VerkeerOnderzoek ten behoeve van Nijverheid, Handel en Verkeer
Den Haag , NiederlandeThe Hague, Netherlands
L j 7. April 1971 L j April 7th 1971
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Gasturbinenanlage mit einem Zentrifugalkompressor mit FlüssigkeitsbändernGas turbine plant with a centrifugal compressor with liquid belts
Gegenstand der Erfindung ist eine Gasturbinenanlage, mit mindestens einem Kompressor, mindestens einem Wärmetauscher zur Wärmeübertragung der Auspuffgase der Gasturbine auf das verdichtete Arbeitsmedium und mindestens einer Brennkammer mit einer regelbaren Brennstoffzufuhr.The invention relates to a gas turbine system with at least one compressor and at least one heat exchanger for heat transfer of the exhaust gases from the gas turbine on the compressed working medium and at least one combustion chamber with a controllable fuel supply.
Es ist allgemein bekannt, daß ein Wärmetauscher in einer Gasturbinenanlage nur für einen hohen Nutzeffekt von wesentlicher Bedeutung ist. Eine mit einem Wärmetauscher versehene Gasturbinenanlage gibt denn auch ein wirtschaftlich akzeptables Rendement ab, aber sie ist bei der Variierung der abgegebenen Leistung besonders träge.It is well known that a heat exchanger in a gas turbine system can only be used for a high efficiency of is essential. A gas turbine system provided with a heat exchanger is also economical acceptable return, but it varies particularly slow in terms of the performance provided.
Diese Trägheit läßt sich völlig aufheben, wenn in der Gasturbinenanlage ein Zentrifugalkompressor mit Flüssigkeitsbändern verwendet wird, wie dieser in dem bereits früher vom Anmelder eingereichten, nicht vorpublizierten Patentgesuch Nummer P 2008599.8 (BRD) beschrieben wird. Von diesem verwendeten Zentrifugalkompressor mit Flüssig-This inertia can be completely eliminated if a centrifugal compressor with fluid belts is used in the gas turbine system is used as it is in the one previously filed by the applicant, not prepublished Patent application number P 2008599.8 (BRD) is described. From this used centrifugal compressor with liquid
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keitsbändern, dessen Rotor durch die Gasturbine angetrieben wird, ist mindestens eine der den Kompressorraum begrenzenden Wände frei rotierbar und den Umfang entlang mit Schaufeln versehen, und wird nachstehend als sekundärer Rotor bezeichnet. Eine ebenfalls durch die Gasturbine angetriebene Hilfspumpe führt die Flüssigkeit zum Kompressor mit Flüssigkeitsbändern, in dem ein Fluidum, zum Beispiel Luft, verdichtet wird, von der die Bänder bildenden Flüssigkeit getrennt wird und über einen Wärmetauscher und eine Brennkammer zur Gasturbine geführt wird. Die abgeschiedene Flüssigkeit bringt den sekundären Rotor zum Rotieren. Die Verhältnisse sind dabei so gewählt, daß die von der Gasturbine abgegebene Nutzleistung der Welle des sekundären Rotors zur Verfügung kommt, das heißt, daß die am Ende des Verdichtungsvorgangs noch in der Flüssigkeit vorhandene Leistung, abgesehen von einigen Verlusten, also der der von der Gasturbine abzugebenden Leistung entspricht. Die Regelung der abgegebenen Leistung erfolgt dann durch die Regelung der Flüssigkeitszufuhr zum Kompressor mit Flüssigkeitsbändern. Die Auspufftemperatur der Gasturbine wird dabei urter allen Umständen auf die bekannte Weise durch eine automatische Regelung der Brennstoffzufuhr zur Brennkammer konstant gehalten.Speed belts, the rotor of which is driven by the gas turbine, is at least one of the ones that delimit the compressor space Walls freely rotatable and circumferentially bladed, and will hereinafter be referred to as the secondary rotor. An auxiliary pump also driven by the gas turbine leads the liquid to the compressor with liquid bands, in which a fluid, for example air, is compressed by the the liquid forming the bands is separated and fed to the gas turbine via a heat exchanger and a combustion chamber will. The separated liquid causes the secondary rotor to rotate. The proportions are chosen so that that the output of the gas turbine useful power of the shaft of the secondary rotor is available, that is, that the at the end of the compression process there is still power in the liquid, apart from a few losses, that is which corresponds to the power to be delivered by the gas turbine. The control of the output is then carried out by the Regulation of the liquid supply to the compressor with liquid bands. The exhaust temperature of the gas turbine is thereby In all circumstances in the known way by an automatic Regulation of the fuel supply to the combustion chamber kept constant.
Obgleich in der obenumschriebenen Gasturbinenanlage der Einfluß der thermischen Trägheit des Wärmetauschers auf das Regelverhalten der Anlage vollständig aufgehoben wird, ist deren Druckverhältnis beschränkt und dadurch werden die Abmessungen für eine verantwortete effiziente Anwendung großer Leistungen zu groß.Although in the gas turbine system described above, the influence of the thermal inertia of the heat exchanger on the control behavior of the system is completely canceled, its pressure ratio is limited and the Dimensions too large for a responsible, efficient application of large capacities.
Zweck der Erfindung ist, daß der Nutzeffekt einer derartigen Gasturbinenanlage und die Geschwindigkeit des Reagierens auf Veränderungen in der Belastung und die Regelung erhöht werden und daß eine spezielle Regelungsmethode zur Ausschaltung der thermischen Trägheit des Wärmetauschers verschafft wird. - 3 -The purpose of the invention is that the benefit of such Gas turbine system and the speed of responding to changes in the load and the regulation increased and that a special control method is provided to eliminate the thermal inertia of the heat exchanger will. - 3 -
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Zu diesem Zweck wird in einer Gasturbinenanlage mit mindestens einem Kompressor ein Zentrifugalkompressor mit Flüssigkeit sbändern verwendet, wie dieser beschrieben wird in dem auch vom Anmelder eingereichten, nicht vorpublizierten Patentgesuch Nummer 7004990 (Niederlande), wodurch der Vorteil erhalten wird, daß bei Ausführung für große Leistungen ein sehr kompakter Bau realisiert werden kann.For this purpose, a centrifugal compressor with liquid is used in a gas turbine system with at least one compressor sbands are used as described in the one also filed by the applicant, not prepublished Patent application number 7004990 (Netherlands) whereby the The advantage is obtained that a very compact construction can be realized when designed for large powers.
Bei diesem Zentrifugalkompressor mit Flüssigkeitsbändern wird der Nutzeffekt bedeutend erhöht, ohne daß Energie verloren geht. Die Flüssigkeit wird tangential in die Flüssigkeitseintrittsöffnung des Rotors geführt,welche Eintrittsöffnung nahezu in derselben Umfangsfläche des Rotors liegt wie die Flüssigkeitsaustrittsöffnungen der Düsen, während die absolute Eintrittsgeschwindigkeit der Flüssigkeit zum Rotor nahezu der örtlichen Umfangsgeschwindigkeit des Rotors entspricht. Dabei wird der Rotor durch die tangential gerichtete Flüssigkeit angetrieben.In this centrifugal compressor with liquid belts, the efficiency is significantly increased without using energy get lost. The liquid is guided tangentially into the liquid inlet opening of the rotor, which The inlet opening is almost in the same circumferential surface of the rotor as the liquid outlet openings of the nozzles, while the absolute entry speed of the liquid to the rotor is almost the local peripheral speed of the rotor. The rotor is driven by the tangentially directed liquid.
Außer dem Vorteil des erhöhten Nutzeffektes des Kompressors mit Flüssigkeitsbändern hat die erfindungsgemäße Gasturbinenanlage den überraschenden Vorteil, daß durch eine spezielle Regelung der Auspufftemperatur der Gasturbine, also auch die Temperatur von der heißen Seite des Wärmetauschers, für jeden Belastungszustand konstant gehalten wird. Dadurch, daß auf die bekannte Weise auch die Auspufftemperatur an der kalten Seite des Wärmetauschers, die die gleiche ist wie die Auspufftemperatur des Kompressors mit Fltissigkeitsbändern, durch Kühler im Flüssigkeitsstrom konstant gehalten wird, wird die thermische Trägheit des Wärmetauschers vollständig ausgeschaltet, so daß die Gasturbinenanlage sehr schnell reagiert.In addition to the advantage of the increased efficiency of the compressor with fluid bands, the gas turbine system according to the invention has the surprising advantage that a special control of the exhaust temperature of the gas turbine, thus also the temperature of the hot side of the heat exchanger, kept constant for every load condition will. In that, in the known way, also the exhaust temperature on the cold side of the heat exchanger, which is the same as the compressor exhaust temperature with liquid bands, is kept constant in the liquid flow by coolers, the thermal inertia of the The heat exchanger is completely switched off, so that the gas turbine system reacts very quickly.
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Sie wird dadurch gekennzeichnet, daß die Welle der aus mindestens einer Stufe bestehenden Gasturbine mit mindestens . einem Kompressor und mindestens einer Flüssigkeitspumpe gekoppelt ist, die eine Flüssigkeitspumpe antreibt und im Gasturbinenzyklus mindestens einen Zentrifugalkompressor mit Flüssigkeitsbändern, dessen Rotor durch die Flüssigkeit angetrieben wird und der als letzte Verdichtungsstufe aufgenommen worden ist und der einerseits mit dem Kompressor für die Zufuhr des höher zu verdichtenden Fluidums verbunden ist und andererseits über eine in die Flüssigkeitszufuhr aufgenommene Zufuhrregelung mit dem Auspuff der Flüssigkeitsturbine für die Zufuhr der die Flüssigkeitsbänder bildenden Flüssigkeit verbunden ist. Die Nutzleistung wird von der Welle der Flüssigkeitsturbine abgenommen.It is characterized in that the shaft of the gas turbine consisting of at least one stage with at least . a compressor and at least one liquid pump is coupled, which drives a liquid pump and in the Gas turbine cycle at least one centrifugal compressor with liquid belts, the rotor of which is driven by the liquid and which is the last compression stage has been recorded and on the one hand connected to the compressor for the supply of the fluid to be compressed higher and on the other hand via a supply control incorporated in the liquid supply with the exhaust of the liquid turbine is connected for the supply of the liquid forming the liquid bands. The useful power will removed from the shaft of the liquid turbine.
Die Regelung der Flüssigkeitszufuhr zum Kompressor mit Flüssigkeitsbändern läßt sich auf verschiedene Art und Weise realisieren.The regulation of the liquid supply to the compressor with liquid bands can be done in different ways Way to realize.
Diese Regelung wird vorteilhaft durch ein rings um die Flüssigkeitseintrittsöffnung des Rotors angebrachtes regelbares zylinderförmiges Ventil gebildet.This regulation is advantageously applied by a device around the liquid inlet opening of the rotor adjustable cylindrical valve formed.
Die Leistungsregelung der Gasturbinenanlage erfolgt auf einfache Weise mittels einer kombinierten Regelung der Brennstoffzufuhr zur Brennkammer und der Flüssigkeitszufuhr zum Rotor des Kompressors mit Flüssigkeitsbändern, wodurch die Auspufftemperatur der Gasturbine unter allen Belastungsverhältnissen konstant gehalten werden kann.The power control of the gas turbine system takes place on simple way by means of a combined regulation of the fuel supply to the combustion chamber and the liquid supply to the rotor of the compressor with fluid bands, reducing the exhaust temperature of the gas turbine among all Load ratios can be kept constant.
Erfolgt die Leistungsregelung der Gasturbinenanlage durch Regelung der Brennstoffzufuhr zur Brennkammer, so wird eine Abweichung in der Gasturbinenauspufftemperatur durch Regelung der Flüssigkeitszufuhr zum Rotor des Kompressors mit Flüssigkeitsbändern automatisch im selben Moment korrigiert. - 5 -If the power of the gas turbine system is regulated by regulating the fuel supply to the combustion chamber, then a deviation in the gas turbine exhaust temperature by regulating the supply of liquid to the rotor of the compressor corrected automatically at the same moment with fluid bands. - 5 -
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Wenn nämlich, die Turbinenauspufftemperatur zu hoch ist, wird die Flüssigkeitszufuhr zum Rotor des Kompressors mit Flüssigkeitsbändern vergrößert, das Druckverhältnis wird erhöht, so daß mehr Gas durch die Gasturbine fließt und demzufolge die Temperatur sinkt. Das Gegenteil ist der Fall, wenn die Gasturbinenauspufftemperatur zu niedrig ist.Namely, if the turbine exhaust temperature is too high, If the liquid supply to the rotor of the compressor is increased with liquid bands, the pressure ratio becomes increased so that more gas flows through the gas turbine and consequently the temperature drops. The opposite is the case, when the gas turbine exhaust temperature is too low.
Wenn die Leistungsregelung der Gasturbinenanlage durch Regelung der Flüssigkeitszufuhr zum Rotor des Kompressors mit Flüssigkeitsbändern erfolgt, so wird automatisch im selben Moment eine Abweichung in der Gasturbinenauspufftemperatur durch Regelung der Brennstoffzufuhr zur Brennkammer korrigiert, mit anderen Worten, wenn die Gasturbinenauspuff tempera tür zu niedrig ist, wird die Brennstoffzufuhr vergrößert oder umgekehrt, ist die Auspufftemperatur zu hoch, so wird die Brennstoffzufuhr verringert.When the power control of the gas turbine system by regulating the liquid supply to the rotor of the compressor is done with fluid bands, the at the same moment a deviation in the gas turbine exhaust temperature by regulating the fuel supply to the combustion chamber corrected, in other words, if the gas turbine exhaust If the tempera door is too low, the fuel supply will shut down increased or vice versa, the exhaust temperature is too high, so the fuel supply is reduced.
Bei der in den Zeichnungen dargestellten erfindungsgemäßen Gasturbinenanlage ist die Aufstellung der Komponenten nur ein Beispiel einer Ausführungsform.In the case of the gas turbine system according to the invention shown in the drawings, the components are only listed an example of an embodiment.
Es ist an und für sich nicht von essentieller Bedeutung, daß das verdichtete Fluidum erst in einem Kompressor und danach in einem Kompressor mit Flüssigkeitsbändern verdichtet wird, der umgekehrte Fall ist auch möglich, ebenso wie die Anwendung noch mehrerer Verdichtungsstufen. Um Jedoch ein schnelles Regelverhalten der Gasturbinenanlage zu erhalten, ist es notwendig, daß als letzte Verdichtungsstufe ein Kompressor mit Flüssigkeitsbändern verwendet wird. It is in and of itself not of essential importance that the compressed fluid is only in a compressor and is then compressed in a compressor with liquid bands, the reverse is also possible, as well like the application of several compression levels. However, a fast control behavior of the gas turbine system To obtain this, it is necessary that a compressor with liquid belts be used as the last compression stage.
In der Gasturbinenanlage kann die Flüssigkeitsturbine nicht nur nach, sondern auch vor der Pumpe angeordnet sein, zum Beispiel in einem geschlossenen Gasturbinensystem, in dem das Ganze unter Überdruck steht, und schließlich auch zwischen zwei Pumpen. - 6 -In the gas turbine system, the liquid turbine can be arranged not only after, but also in front of the pump, for example in a closed gas turbine system in which the whole thing is under overpressure, and finally also between two pumps. - 6 -
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Die Gasturbine (axial oder radial) kann aus einer Stufe bestehen, die den Kompressor (axial oder radial) und die Pumpe antreibt, aber auch aus mehreren Stufen in einer Ausführung mit einem Einwellenantrieb, während eine Ausführung mit einem Mehrwellenantrieb auch möglich ist, zum Beispiel einer für den Kompressor bzw. die Kompressoren und einer für die Pumpe bzw» die Pumpen.The gas turbine (axial or radial) can consist of a stage, the compressor (axial or radial) and the Pump drives, but also from several stages in one version with a single-shaft drive, while one version with a multi-shaft drive is also possible, for example one for the compressor or compressors and one for the pump (s).
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen, in denen beispielsweise eine Ausführungsform schematisch h dargestellt ist, erläutert.The invention is explained below with reference to the drawings, in which, for example, an embodiment is shown schematically h is illustrated.
Dabei zeigt:It shows:
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Zentrifugalkompressor mit Flüssigkeitsbändern;1 shows a cross section through a centrifugal compressor with liquid bands;
Fig. 2 eine schematisch dargestellte Gasturbinenanlage;2 shows a gas turbine plant shown schematically;
Fig. 5 einen halben Querschnitt einer Gasturbinenanlage und5 shows a half cross section of a gas turbine plant and
Fig. 4 eine Perspektivzeichnung einer zylinderförmigen * Regelvorri chtung·Fig. 4 is a perspective drawing of a cylindrical * regulating device.
Fig. 1 stellt ein Ausführungsbeispiel eines Zentrifugalkompressors mit FlUssigkeitsbändern dar, der dem nicht vorpublizierten Patentgesuch Nr. 7004990 (Niederlande) entspricht .Fig. 1 shows an embodiment of a centrifugal compressor with liquid bands, which corresponds to the unpublished patent application No. 7004990 (Netherlands) .
Dieser besteht aus einem Kompressorgehäuse 1, das mit dem Flüssigkeitsbehälter 2 zusammengebaut ist. Der zentral im Kompressorgehäuse gelagerte Eotor 3 ist mit Schaufeln 6 versehen zum Ansaugen eines zu verdichtenden Fluidums über das Ansaugmundstück 7. - 7 -This consists of a compressor housing 1, which is connected to the Liquid container 2 is assembled. The eotor 3, which is mounted centrally in the compressor housing, has blades 6 provided for sucking in a fluid to be compressed via the suction nozzle 7. - 7 -
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Der Rotor ist ferner mit Düsen 8 versehen, die mit einem im Rotor angeordneten ringförmigen Schlitz 9 direkt verbunden sind, in dem Schaufeln 10 angebracht sind und in dem die Flüssigkeit über die Düsen 8 verteilt wird. Rings um den Rotor 3 herum befindet sich eine ringförmige Flüssigkeit skammer 11 mit einem den Innendurchmesser entlang angebrachten Fltissigkeitsabfuhrschlitζ 12, der gegenüber dem Eintritt 18 des ringförmigen Schlitzes 9 aufgestellt is-t. Im Abfuhrschlitz 12 sind Leitschaufeln 15 angebracht, die in bezug auf den Rotor 3 in dessen Drehrichtung tangential gerichtet sind. Der Rotor 3 wird durch die tangential gerichtete Flüssigkeit angetrieben.The rotor is also provided with nozzles 8 which are directly connected to an annular slot 9 arranged in the rotor are, in which blades 10 are attached and in which the liquid is distributed via the nozzles 8. Rings an annular liquid is located around the rotor 3 chamber 11 with a liquid discharge tube 12 attached along the inside diameter, which is opposite the Entry 18 of the annular slot 9 is set up. In the discharge slot 12 guide vanes 15 are attached, which in with respect to the rotor 3 in the direction of rotation tangential are directed. The rotor 3 is driven by the tangentially directed liquid.
Ferner ist die Flüssigkeitskammer 11 an eine Zufuhrleitung 14 angeschlossen, welche über eine Regelvorrichtung 15 mit einer Pumpe 16 gekoppelt ist, die über eine Pumpleitung an den Flüssigkeitsbehälter 2 angeschlossen ist.Furthermore, the liquid chamber 11 is connected to a supply line 14 connected, which via a control device 15 with a pump 16 is coupled, which is connected to the liquid container 2 via a pump line.
Der Kompressorraum, in dem die Flüssigkeitsbänder gebildet, werden, wird durch die Wände 20 und 21 begrenzt und umschlossen durch einen Sammelkanal 22, der mit dem Flüssigkeitsbehälter 2 in offener Verbindung steht.The compressor space in which the liquid bands are formed is delimited and enclosed by the walls 20 and 21 through a collecting channel 22 which is in open connection with the liquid container 2.
Das verdichtete Fluidum wird auf bekannte Weise im Flüssigkeitsbehälter 2 mit Hilfe von Scheidewänden 23 getrennt und über den Auspuff abgeführt.The compressed fluid is in a known manner in the liquid container 2 separated with the help of partitions 23 and discharged through the exhaust.
Eine beträchtliche Erhöhung des Rendements, ohne daß Energie verloren geht, wird erfindungsgemäß dadurch erhalten, daß die Flüssigkeitseintrittsöffnung 18 des Rotors 3 nahezu in derselben Umfangsfläche des Rotors liegt wie die Austrittsöffnungen 19 der Düsen 8 und dadurch, daß die Flüssigkeit soviel wie möglich tangential mit einer absoluten Eintrittsgeschwindigkeit, die nahezu der Örtlichen Umfangsgeschwindigkeit des Rotors entspricht, eingeführt wird.A considerable increase in the yield, without any loss of energy, is obtained according to the invention in that the liquid inlet opening 18 of the rotor 3 lies in almost the same circumferential surface of the rotor as the outlet openings 19 of the nozzles 8 and because the liquid as much as possible tangentially with an absolute entry speed that is almost the local peripheral speed of the rotor is introduced.
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Figur 2 stellt schematisch eine Gasturbinenanlage dar, in der der vorstehend beschriebene Zentrifugalkompressor mit Flüssigkeitsbändern Verwendung findet.Figure 2 shows schematically a gas turbine plant in which the centrifugal compressor described above with Liquid bands is used.
Auf einer selben Welle 25 sind eine Turbine 26, ein KompressorOn the same shaft 25 are a turbine 26, a compressor
27 und eine Flüssigkeitspumpe 28 angebracht.27 and a liquid pump 28 attached.
Durch den Kompressor 27 wird über die Zufuhr 29 Gas, zum Beispiel Außenluft, angesaugt und im Druck erhöht. Das verdichtete Gas wird über die Abfuhr JO zum Kompressor mit Flüssigkeitsbändern 3I geführt. Die Flüssigkeitspumpe 28 führt Flüssigkeit über die Abfuhr 32 zur Flüssigkeitsturbine 33. Von dort wird die Flüssigkeit über den Auspuff 34 zum Kompressor mit Flüssigkeitsbändern 3I geführt. Das verdichtete Gas wird durch die gebildeten Flüssigkeitsbänder noch höher verdichtet, von der Flüssigkeit getrennt und durch die Abfuhr 35 über den Wärmetauscher 36 und die Brennkammer 37 zum Einlaß 38 der Gasturbine 26 geführt.Gas, for example outside air, is sucked in by the compressor 27 via the supply 29 and the pressure is increased. The compressed gas is led via the outlet JO to the compressor with liquid belts 3I. The liquid pump 28 leads liquid via the discharge 32 to the liquid turbine 33. From there the liquid is led via the exhaust 34 to the compressor with liquid belts 3I. The compressed gas is compressed even more highly by the liquid bands formed, separated from the liquid and guided through the discharge 35 via the heat exchanger 36 and the combustion chamber 37 to the inlet 38 of the gas turbine 26.
Die Brennkammer 37 ist art eine Brennstoffzuführleitung 39 angeschlossen, in die eine Regelvorrichtung 40 aufgenommen ist. Der Auspuff 41 der Gasturbine 26 führt das verbrauchte heiße Gas über den Wärmetauscher 36 ab. Die im Kompressor mit Flüssigkeitsbändern 3I vom verdichteten Gas abgetrennte Flüssigkeit wird im Flüssigkeitsbehälter 42 gesammelt und durch die Abfuhr 43 über einen Kühler 44 zur Flüssigkeitspumpe 28 zurückgeführt.The combustion chamber 37 is like a fuel supply line 39 connected, in which a control device 40 is added. The exhaust 41 of the gas turbine 26 carries the consumed hot gas via the heat exchanger 36. The liquid separated from the compressed gas in the compressor with liquid bands 3I is collected in the liquid container 42 and through the discharge 43 via a cooler 44 to the liquid pump 28 returned.
Der Kompressor mit Flüssigkeitsbändern ist ein isothermischer Kompressor. Bei dieser Art Kompressoren muß alle Verdichtungsarbeit in der Form von Wärme abgeführt werden, was hier also in einem oder mehreren Kühlern 44 stattfindet. Das verdichtete erhitzte Gas gibt in der Gasturbine 26 Leistung ab, die verwendet wird, um den Kompressor 27 und die FlüssigkeitspumpeThe liquid belt compressor is an isothermal compressor. With this type of compressor, all compression work has to be dissipated in the form of heat, so what here takes place in one or more coolers 44. The compressed heated gas gives off power in the gas turbine 26 which is used is to the compressor 27 and the liquid pump
28 anzutreiben. Durch die Flüssigkeitspumpe 28 wird die28 to drive. By the liquid pump 28 is the
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Flüssigkeit im Druck erhöht und durch die Flüssigkeitsturbine 33 geleitet.Fluid increased in pressure and passed through the fluid turbine 33 headed.
In dieser Flüssigkeitsturbine 33 gibt die Flüssigkeit einen Teil der in der Flüssigkeitspumpe 28 verabreichten Leistung ab. Diese Turbinenleistung steht nun als Nutzleistung der Gasturbinenanlage zur Verfügung und kann von der Flüssigkeitsturbinenwelle 45 abgenommen werden. In die Flüssigkeitszufuhr 34 zum Kompressor mit Flüssigkeitsbändern 31 ist eine Regelvorrichtung 46 aufgenommen worden, die die Größe des Flüssigkeitsstromes regelt.In this liquid turbine 33, the liquid is a Part of the power delivered in the liquid pump 28. This turbine power is now available as useful power of the gas turbine system and can be removed from the liquid turbine shaft 45. Into the hydration 34 to the compressor with liquid bands 31 is one Control device 46 has been added, which controls the size of the liquid flow.
Die Leistung der Gasturbinenanlage wird durch eine kombinierte Regelung der Brennstoffzufuhr zur Brennkammer 37 über die Regelvorrichtung 40 und der Flüssigkeitszufuhr zum Rotor des Kompressors mit Flüssigkeitsbähdern 31 über die Regelvorrichtung 46 geregelt.The performance of the gas turbine system is controlled by a combined control of the fuel supply to the combustion chamber 37 via the Control device 40 and the liquid supply to the rotor of the compressor with liquid tubes 31 via the control device 46 regulated.
Figur 3 stellt einen halben Querschnitt einer erfindungsgemäßen Gasturbinenanlage dar, woraus deutlich hervorgeht, wie kompakt die gesamte Aufstellung ausgeführt werden kann.FIG. 3 shows half a cross section of a gas turbine system according to the invention, from which it clearly emerges how compact it is the entire list can be carried out.
Auf einer selben Welle 47 sind eine Gasturbine 48, ein Kompressor 49 (hier gezeichnet als Zentrifugalkompressor) und eine Flüssigkeitspumpe 50 angebracht.·On the same shaft 47 are a gas turbine 48, a Compressor 49 (shown here as a centrifugal compressor) and a liquid pump 50 attached.
Vom Kompressor 49 wird das verdichtete Gas über den Umbiegekanal 51 zum Gaseinlaß 52 des Rotors 53 des Zentrifugalkompressors mit Flüssigkeitsbändern 54 geführt.The compressed gas is released from the compressor 49 via the bending duct 51 to the gas inlet 52 of the rotor 53 of the centrifugal compressor with liquid belts 54.
Aus der Flüssigkeitskammer 55 wird über die mit Schaufeln versehene ringförmige Kammer 56 Flüssigkeit zur Flüssigkeitspumpe 50 geführt. Nach Erhöhung des Druckes wird die Flüssig-.keit durch die Flüssigkeitsturbine 57 geführt und danach in die ringförmige Flüssigkeitskammer 58 des KompressorsFrom the liquid chamber 55 is about the with blades provided annular chamber 56 liquid led to the liquid pump 50. After increasing the pressure, the liquid... passed through the liquid turbine 57 and then into the annular liquid chamber 58 of the compressor
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mit Flüssigkeitsbändern 54, von welcher Flüssigkeitskamrner der den Innendurchmesser entlang angeordnete Zufuhrschlitz mit in bezug auf den Rotor 53 in dessen Drehrichtung tangential gerichteten Leitschaufeln 60 versehen ist. Der Flüssigkeitszufuhrschlitz 59 ist der Einfuhröffnung des ringförmigen Schlitzes 61 gegenüber aufgestellt, mit Schaufeln 62 versehen und worin die Flüssigkeit über die an den ringförmigen Schlitz 61 anschließenden Düsen 63 verteilt wird. Im Kompressorraumwith fluid bands 54, from which fluid chamber the feed slot arranged along the inner diameter with respect to the rotor 53 in the direction of rotation tangential directed guide vanes 60 is provided. The liquid feed slot 59 is the inlet opening of the annular Slit 61 set up opposite, provided with blades 62 and in which the liquid over the to the annular slot 61 subsequent nozzles 63 is distributed. In the compressor room
64 werden die Flüssigkeitsbänder gebildet und das vom Kompressor 49 gelieferte verdichtete Gas noch höher verdichtet, von der Flüssigkeit getrennt und auf die bekannte Weise über einen nicht gezeichneten Wärmetauscher und eine Brennkammer zum Einlaß der Gasturbine 48 geführt.64 the liquid bands are formed and the compressed gas supplied by the compressor 49 is compressed even more by the Liquid separated and in the known manner via a heat exchanger, not shown, and a combustion chamber for Inlet of the gas turbine 48 out.
Zwischen dem Flüssigkeitszufuhrschlitz 59 und der Einfuhröffnung des ringförmigen Schlitzes 61 ist die RegelvorrichtungThe regulating device is located between the liquid supply slot 59 and the inlet opening of the annular slot 61
65 angebracht, die den Flüssigkeitsdurchlaß zur Eintrittsöffnung des ringförmigen Schlitzes 61 regelt»65 attached, which regulates the liquid passage to the inlet opening of the annular slot 61 »
Die Regelvorrichtung kann als ein rings um den Rotor angebrachtes, zylinderförmiges Ventil, zum Beispiel eine Drehschieberbuchse, ausgeführt werden, wie perspektivisch in Fig, 4 dargestellt ist.The control device can be installed around the rotor, cylindrical valve, for example a rotary slide bushing, can be executed, as shown in perspective in Fig, 4 is shown.
Der Nutzeffekt der vorstehend beschriebenen Gasturbinenanlage kann noch weiter erhöht werden, wenn im geschlossenen Purapkreise eine Flüssigkeit mit einem hohen Siedepunkt, zum Beispiel Öl, verwendet wird.The efficiency of the gas turbine system described above can be increased even further if in closed circuits a liquid with a high boiling point such as oil is used.
Durch die Möglichkeit,die gesamte Gasturbinenanlage sehr kompakt bauen zu können, sowie durch den sehr hohen Nutzeffekt und das sehr schnelle Reagieren auf Belastungsveräriderungen und auf Veränderungen der Regelung ist die Gasturbinenanlage insbesondere für Traktionszwecke geeignet. - 11 -The possibility of making the entire gas turbine system very compact to be able to build, as well as due to the very high efficiency and the very quick reaction to stress relievers and In response to changes in the regulation, the gas turbine system is particularly suitable for traction purposes. - 11 -
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Legal Events
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| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |