DE253189C

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Publication number: DE253189C
Application number: DENDAT253189D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 46 tf. GRUPPE

Verbrennungsgasturbine. Patentiert im Deutschen Reiche vom 15. Dezember 1911 ab.

Die Erfindung besteht darin, daß die verdichteten Treibgase einer Verbrennungsgasturbine dadurch beheizt werden, daß sie an Gefäßwänden vorbeigeführt werden, deren Oberfläche durch die bekannte Oberflächenverbrennung (vgl. Flammlose Oberflächenverbrennung mittels Zuführung aus Gas und Luft zu feuerfesten Materialien und ihre Anwendung für Muffelöfen und Dampferzeugung von Prof.

ίο William A. Bone, in The Iron Age, Bd. 88, Nr. 23, Seite 1246) in regelbarer Ausdehnung in hellen Glutzustand versetzt ist, so daß dem vorübergeführten Treibgas durch die intensive Wärmeausstrahlung dieser Oberflächenteile Wärmeenergie in regelbarer Menge zugeführt wird.

Das Wesen der Oberflächenverbrennung kennzeichnet zunächst Fig. 1 der Zeichnung. Drückt man in das Gefäß G Verbrennungsgemisch, und entzündet man es an der Außenseite der porösen Tonplatte T₁ so verbrennt es zuerst mit Flamme, wie vor einem Davy-Sieb. Die Flamme entleuchtet sich immer mehr, verkleinert sich dabei und breitet sich an der Oberfläche der Tonplatte aus, wobei die Oberfläche der Tonplatte einen bläulichen Schein bekommt. Bald aber geht die Oberfläche der Tonplatte in helle Rotglut über. Dann ist die Flamme vollständig versch wunden. ■ Die hell glühende Schicht der Tonplatte ist nur 2 bis 3 mm dick, die innere Seite der Platte bleibt mit dem Gefäß G vollkommen kühl. Die Verbrennung ist eine vollkommene; die Verbrennungswärme wird nach außen durch Strahlung abgegeben. Die Strahlung ist so intensiv, daß man Flüssigkeiten eindampfen kann, wenn man die Strahlen auf die Oberfläche der Flüssigkeit wirken läßt. Selbst bei Verwendung von Gasen mit geringer Verbrennungswärme, ζ. Β. Mondgas, besitzt die hell leuchtende Oberfläche der Tonplatte noch eine Temperatur von etwa 1500 ° C.

Diese an sich bekannte »Oberflächenverbrennung« soll nun wie folgt zum Bau einer Verbrennungsgastürbine benutzt werden:

In Fig. 2 tritt durch die Zuleitung R einer Verbrennungsgasturbine unbeheizte verdichtete Luft beständig zur Düse D. Kurz, bevor die Luft in die Düse gelangt, streicht sie bei V durch die Verbrennungszone der Oberflächenverbrennungskammer G, deren innere Wände durch den Oberfiächenverbrennungsprozeß hohe Temperatur besitzen und durch Strahlung intensiv Wärme an die vorüberziehende Luft abgeben, während die Kämmer G selbst kühl bleibt. Die Verbrennungszone ist so bemessen, daß die Luft gerade so viel Wärme aufnimmt, daß sie bei der nachfolgenden Expansion in den Düsen D neben einer passenden Geschwindigkeit eine den Schaufeln ungefährliehe Temperatur erlangt. Die Kammer G wird dementsprechend lang gewählt, oder mehrere Kammern G werden als Heizelemente in den Luftweg eingeschaltet. Die Kammern G erhalten ihren Brennstoff aus einer Gasgemischleitung G₁. Z ist eine Zündvorrichtung, mit der der Verbrennungsprozeß dadurch eingeleitet wird, daß man einen Zünder irgendwelcher Art zum Zünden in die Brennzone einbringt.

In der Düse erfolgt die Expansion annähernd adiabatisch, wenn die Düse von der

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üblichen Art ist. Unter Umständen kann es aber zweckmäßig sein, daß die Expansion in der Düse zunächst annähernd isothermisch erfolgt; denn dadurch wird die Arbeitsleistung der Turbine erhöht, ohne daß ein Mehraufwand an Verdichtungsarbeit notwendig wird. Bei der in Fig. 2 gezeichneten Düse D wird eine derartige Expansion dadurch zu erreichen gesucht, daß deren innere Wandungen zum

ίο Teil die Wandungen einer Oberflächenverbrennungskammer sind, durch die dem expandierenden Gasstrom infolge der intensiven Wärmestrahlung der Wäride noch Wärme zugeführt wird.

Fig. 3 gibt noch eine etwas andere Anordnung wieder. R ist ein Ringraum, durch den die verdichtete Luft in die ringförmig angeordneten Düsen und von da auf das oder die Turbinenräder T gelangt. Kurz vorher durchstreicht sie den ringförmigen Oberflächenverbrennungsraum V, der durch die Ringgefäße G und die dazugehörigen Rohrleitungen G₁ mit Brennstoff versorgt wird. Alle mit G, G₁ bezeichneten Räume bleiben verhältnismäßig kühl.

Mit Hilfe der Oberflächenverbrennung kann man nun Gasturbinen in der verschiedenartigsten Weise aufbauen. Zwei Ausführungsarten sind in Fig. 4 und 5 schematisch ange- deutet.

In Fig. 4 ist C ein Verdichter (mehrstufiger Kreiselverdichter), der die Oberflächenheizvorrichtung H nach Art der Fig. 3 mit Preßluft versorgt. In H wird die Preßluft beheizt, sie strömt nun in die Turbine T und leistet darin Turbinenarbeit. Die Turbine T enthält eine oder mehrere Geschwindigkeitsstufen, zwischen die auch unbeheizte Druckstufen geschaltet sein können. Man kann, wie Fig. 4 erkennen läßt, mehrere Gruppen CHT hintereinanderschalten (C H' T, C" H" T" und so fort). Die Gasleitung G₁ führt den Heizern H das Brenngemisch zu; durch die Gasdruckregler D₁, die von Hand oder automatisch betätigt werden, "wird die Verbrennung in den Heizern H geregelt.

In Fig. 5 ist C ein Hochdruckverdichter, dessen Preßluft in H zunächst nur in dem Grade beheizt wird, daß sie hinter der dazugehörgen. Turbine T eine praktisch zulässige Temperatur besitzt. Hinter T wird die noch hochgespannte Preßluft von neuem erhitzt, in dem Heizer H', der also eine beheizte Drückstufe bildet, in der Turbine T' wird die Temperatur wieder auf ein geringeres Maß gebracht, in der beheizten Druckstufe H" erfolgt erneute Wärmezufuhr usw. Fig. 5 soll also schematisch eine Turbine mit beheizten Druckstufen abbilden. Die einzelnen Turbinen T, T', T" usw. können Geschwindigkeitsstufen und unbeheizte Druckstufen enthalten. G₁ ist wieder das Zuleitungsgasrohr, und D₁ sind die Verbrennungsregler.

Claims

Patent-Ansprüche: 6S

1. Verbrennungsgasturbine, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibgase durch Oberflächenverbrennungsheizkörper beheizt werden, indem sie an für brennbare Gemische durchlässigen Gefäßwänden vorbeigeführt werden, auf deren Oberfläche die durchdringenden Gasgemische in der Weise der Oberflächenverbrennung verbrennen.

2. Verbrennungsgasturbine nach Ansprach i, bei der die Treibluft, ehe sie in die Düsen gelangt, rohr- oder ringförmige Wege passiert, an deren Wänden eine Oberflächenverbrennung unterhalten wird.

3. Verbrennungsgasturbine nach Anspruch i, gekennzeichnet durch Düsen, an deren Wänden ganz oder zum Teil eine Oberflächenverbrennung unterhalten wird (D Fig. 2).

4. Verbrennungsgasturbine nach Anspiuch i, dadurch gekennzeichnet, daß Druckstufen durch Oberflächenverbrennung beheizt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.