DE2554186A1 - Gasturbinenstrahltriebwerk - Google Patents

Gasturbinenstrahltriebwerk

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Harry Wrighton Bennett
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Rolls Royce PLC
Original Assignee
Rolls Royce 1971 Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, 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
    • F02C7/08Heating air supply before combustion, e.g. by exhaust gases
    • F02C7/10Heating air supply before combustion, e.g. by exhaust gases by means of regenerative heat-exchangers
    • F02C7/105Heating air supply before combustion, e.g. by exhaust gases by means of regenerative heat-exchangers of the rotary type

Description

Gasturbinenstrahltriebwerk
Die Ölkrise mit der Folge der ölpreiserhöhungen hat dazu geführt, daß man sich konzentrierter mit dem Problem befaßt, den Brennstoffverbrauch bei Plugzeug-Gasturbinenstrahltriebwerken zu vermindern. Bei den gegenwärtig in Gebrauch befindlichen Triebwerken kann der Brennstoffverbrauch nicht wesentlich dadurch verbessert werden, daß wie man bisher versuchte, die Arbeitstemperatur und der Druck erhöht werden, und deshalb hat man in Erwägung gezogen, regenerative Wärmeaustausche vorzusehen, die zur Erwärmung der verdichteten Luft mittels Abgashitze von den Turbinenabgasen benutzt werden. Derartige Anlagen haben sich jedoch bisher als zu raumgreifend erwiesen, so daß sie einen zu großen Luftwiderstand bei ihrer Benutzung in Plugzeuggasturbinen ergaben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gasturbinentriebwerk zu schaffen, welches einen Wärmeaustauscher in kompakter und zweckmäßiger Ausbildung besitzt»
Die Erfindung geht aus von einem Gasturbinentriebwerk mit einem Kompressor,einer Verbrennungseinrichtung und einer Turbine, wobei Kompressor und Turbine antriebsmäßig miteinander verbunden sind, und mit einem Wärmeaustauscher zum Wärmeaustausch zwischen der vom Kompressor gelieferten Luft und den Turbinenabgasen. Gemäß der Erfindung
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wird bei einem solchen Triebwerk die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß der Wärmeaustauscher aus einer Mehrzahl rotierender Regeneratorscheiben besteht, deren Achsen in abwechselnden Richtungen derart angestellt sind, daß die Scheiben zwischen sich eine Mehrzahl keilförmiger Strömungsflächen bilden, wobei ein Antrieb die Scheiben dreht und ein erster Kanal die Turbinenabgase nach einer ersten Gruppe dieser Strömungsräume durch wenigstens einen Teil dieser Scheiben und über eine zweite Gruppe von Strömungsräumen nach einer Abgasdüse gelangen läßt und wobei ein zweiter Kanal die Verdichterdruckluft im Gegenstrom zu den Abgasen und getrennt von diesen durch ein Segment jeder Scheibe nach der Verbrennungseinrichtung strömen läßt.
Vorzugsweise sind die Scheiben mit ihren Achsen in einer Ebene angeordnet, die vorzugsweise auch die dem Kompressor und der Turbine eigene Achse enthält.
Die Winkel, mit denen die Scheiben angestellt sind, werden zweckmäßigerweise derart gewählt, daß benachbarte Scheiben sich an ihren Umfangen fast berühren.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Kanal um den Rand der Scheiben entfernt von der Turbine angeordnet und das Segment durch den die Verdichterdruckluft strömt, befindet sich wiederum entfernt von der Turbine.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Pig. I einen axialen Vertikalschnitt eines Gasturbinentriebwerks gemäß der Erfindung;
Pig. 2 einen horizontalen Achsschnitt des Triebwerks nach Figur Ij
Pig. 3 in größerem Maßstab eine schematische Ansicht des Wärmetauschers gemäß Figur 1 in einer Abwandlung zur Verdeutlichung der Gasströmung;
Fig. 4 in größerem Maßstab eine schematische Ansicht des Wärmetauschers gemäß Figur 2 in einer Abwandlung zur Kennzeichnung der Gasströmung.
Figur 1 zeigt ein Gasturbinenstrahltriebwerk mit einem Gehäuse 10 in dem ein Kompressor 11, eine Brennkammer 12, eine Hochdruckturbine 13* eine Niederdruckturbine 14, ein Wärmetauscher 15 und die Schubdüse 16 untergebracht sind. Der Kompressor 11 und die Hochdruckturbine I3 sind antriebsmäßig durch eine Hochdruckwelle 17 miteinander verbunden, während die Niederdruckturbine ein Gebläse 18 über eine Niederdruckwelle I9 antreibt.
Eine Reihe von Kanälen 20 führt Kompressordruckluft dem Wärmetauscher 15 zu, während eine weitere Gruppe-von Kanälen 21 diese Luft vom Wärmetauscher nach der Brennkammer 12 zurückführt«
Die Konstruktion des Wärmetauschers 15 im einzelnen ergibt sich aus den Figuren 3 und 4 der Zeichnung. Der hier dargestellte Wärmetauscher besteht grundsätzlich aus 6 Scheiben 22, die in einem Stapel angeordnet sind, dessen Achse quer zum Abgaskanal des Triebwerks verläuft. Die einzelnen Scheiben sind nicht koaxial bezüglich des Stapels gelagert, sondern ihre Achsen sind schräg in der Horizontalebene gegeneinander gestellt, und zwar derart, daß die Umfange benachbarter Seheiben einander an abwechselnden Enden im Bereich der horizontalen Schnittebene berühren. Die Mittelpunkte der Scheiben liegen auf einer Linie die senkrecht zur Achse des Kompressors 11 und der Turbine I3 verläuft, und ihre Achsen liegen außerdem in einer Ebene, die diese letztere Achse enthält. Die Scheiben bilden demgemäß zwischen sich keilförmig gestaltete Strömungsräume, von denen
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die Räume 23 auf der Triebwerksseite der Scheiben liegen und die Räume 24 auf der Abgasdüsenseite der Scheiben. Jede Scheibe ist in Lagern am Umfang geführt, um die Drehung um die Scheibenachse zu ermöglichen, und jede Scheibe ist mit einem Antrieb 31 versehen, der die Scheiben um ihre Achsen dreht.
Die Scheiben 22 können aus irgendeinem Werkstoff hergestellt sein, der üblicherweise für Wärmetauschermatrizen benutzt wird. Der jeweils benutzte Werkstoff muß eine Gasströmung durch die Scheibe nur in axialer Richtung durchlassen und er muß in der Lage sein, den hohen Gastemperaturen zu widerstehen, und außerdem muß eine genügende thermische Kapazität vorhanden sein, um die erforderliche Wärmemenge zu speichern.
Es ist eine Einlaßleitung 25 und eine Auslaßleitung 26 vorgesehen, um die Kompressordruekluft durch die Scheiben zu leiten. Die Einlaßleitung 25 besteht aus einem Leitungsabschnitt 27, der sich über den Abgaskanal des Triebwerks erstreckt und an seinen Enden mit den Einlaßkanälen 20 verbunden ist, und außerdem sind mehrere Segmentabschnitte 28 vorgesehen, die in die Strömungsräume 24 einstehen und gegenüber den Oberflächen der Scheiben abgedichtet sind, damit Luft durch einen Segmentabschnitt der Scheibe strömen kann.
Die Auslaßkeltung liegt in den Strömungsräumen 23 und besteht aus mehreren Segmentabschnitten 29* die gegenüber den Scheiben um Segmentabschnitte herum abgedichtet sind, die den Flächen entsprechen, um die die Abschnitte 28 gegenüber der Scheibe abgedichtet sind, die jedoch auf einander entgegengesetzten Seiten der Scheiben liegen. Die Segmentabschnitte 29 sind gegabelt und bilden Kanäle 30, die nach den Kanälen 21 führen.
Um den Wärmetauscher zu vervollständigen, sind nicht darge-
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stellte Abschirmungen vorgesehen, die verhindern, daß die Abgase der Turbine aus den Räumen 23 in die Räume 24 gelangen, ohne durch die Scheiben hindurchzuströmen. Außerdem muß eine Rezirkulation der Abgase um die Außenseite der Scheiben herum verhindert werden.
Das Triebwerk arbeitet wie folgt: Die Luft tritt in das Triebwerk ein und wird durch das Gebläse 18 verdichtet. Ein Teil dieser verdichteten Luft strömt über die Außenseite des Gehäuses 10 und liefert einen Schub, während der Rest der Luft in den Kompressor 11 eintritt, und in diesem weiter verdichtet wird. Die vom Kompressor verdichtete Luft strömt durch die Kanäle 20 nach dem Wärmetauscher 15* wo sie in die Einlaßleitung 25 eintritt, und sie wird unter die Segmentabschnitte 28 aufgeteilt, und strömt über jede der rotierenden Scheiben 22. Diese Scheiben sind, wie oben erwähnt, heiß und sie geben einen Teil der Wärme an die Luft ab, während diese durch die Scheiben hindurchtritt. Dann tritt die Luft in die Segmentabschnitte 29 ein, und strömt über die gegabelten Kanäle 30 und die Kanäle 21 nach der Brennkammer 12.
In der Brennkammer wird der Brennstoff in der erhitzten, vom Kompressor gelieferten Druckluft verbrannt, und die heißen Gase aus der Brennkammer strömen über die Turbine 13 und treiben den Kompressor 11 und über die Turbine 14 das Gebläse 18 an. Die Abgase der Turbinen strömen in die Räume 23 und durch die Scheiben 22 in die Räume 24, wobei die oben erwähnten Abschirmungen verhindern, daß die Gase an den Scheiben vorbeiströmen, und die Leitungen von der Kompressor-Speiseluft verhindern eine Mischung der beiden Gasströmungen.
Beim Durchlaufen der Scheiben heizen die Turbinenabgase jene Abschnitte der Scheiben auf, durch die die Gase strömen, und dadurch werden die Abgase selbst relativ kühl wenn sie den
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Wärmetauscher verlassen. Die nach den Scheiben übertragene Wärme wird durch die relativ langsame Scheibendrehung so transportiert, daß die Kompressor abgase in der beschriebenen Weise erhitzt werden.
Die Abgase verlassen dann den Wärmetauscher und strömen über die Schubdüse 16 aus, wobei ein Antriebsschub erzeugt wird.
Dadurch, daß der Wärmetauscher aus Scheiben besteht, die in der beschriebenen Weise montiert sind, ergibt sich ein kompaktes System, bei dem nur Leitungen zusätzlich zu jenen für die Kompressorabgase erforderlich sind, wobei die Turbinenabgase weiterhin tatsächlich geradlinig den Wärmetauscher durchströmen, wobei nur geringe aerodynamische Verluste in Kauf zu nehmen sind.
Es können im Rahmen der Erfindung verschiedene Abwandlungen getroffen werden. So können Zahl und Winkel der Scheiben geändert werden, und sie könnten in einem Stapel mit einem unterschiedlichen Anstellwinkel gegenüber der Triebwerksachse gelagert werden. Der Antrieb der Scheiben kann mechanisch oder aerodynamisch sein und das Triebwerk kann ein Gebläsetriebwerk sein, wie vorstehend beschrieben, oder es könnte auch ein reines Strahltriebwerk oder ein Turboproptriebwerk sein.
Patentansprüche:
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Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    Gasturbinentriebwerk mit einem Kompressor einer Verbrennungseinrichtung und einer Turbine, wobei Kompressor und Turbine antriebsmäßig mit einander verbunden sind, und mit einem Wärmetauscher zum Wärmetausch zwischen der vom Kompressor gelieferten Druckluft und den Turbinenabgasen, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (15) aus mehreren drehbaren Wärmetauscherscheiben (22) besteht, deren Achsen in abwechselnder Richtung gegeneinander derart angestellt sind, daß die Scheiben zwischen sich eine Mehrzahl keilförmiger Strömungsräume definieren, daß ein Antrieb (31) die Scheiben dreht, daß ein erster Kanal Turbinenabgase in eine erste Gruppe von StrStaungsräumen (23) über wenigstens einen Teil der Scheiben und über eine zweite Gruppe von Strömungsräumen (24) nach einer Abgasdüse (16) gelangen läßt, während ein zweiter Strömungskanal (20, 25, 26, 21) die Kompressordruckluft im Gegenstrom und getrennt von den Turbinenabgasen über ein Segment ,Jeder Scheibe (22) nach der Verbrennungseinrichtung (12) abströmen läßt.
    2. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (22) mit ihren Achsen in einer Ebene liegen, die auch die Achse von Kompressor (11) und Turbine (13) enthält.
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    j5. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 2, dadurch gek en.η zeichne t, daß die Mittelpunkte der Seheiben (22) auf einer Linie liegen, die senkrecht zur Achse von Kompressor (11) und Turbine (13) steht,
    4. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die Winkel der Scheiben (22) derart gewählt sind, daß benachbarte Scheiben einander an einem Punkt ihrer Umfange fast berühren.
    5. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennz el chnet, daß der zweite Kanal (20, 25) die Kompressordruckluftströmung durch Segmente der Scheiben (22) strömen läßt, die von der Turbine (13) entfernt sind.
    6. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kanal Abschnitte (20) umfaßt, die außerhalb des Gasströmungspfades des Triebwerks vom Kompressor (11) nach einer Sammelleitung (27) verlaufen, die sich quer zu dem Abgaskanal des Triebwerks stromunterseitig der Scheiben (22) erstreckt, und daß die Sammelleitung mit Abschnitten (28) verbunden ist, die in die zweite Gruppe von Strömungsräumen (24) zwischen den Scheiben (22) einstehen und bewirken, daß die Luft durch die Scheiben strömt.
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    7. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kanal eine zweite Gruppe von Leitungsabschnitten (29) umfaßt, die innerhalb der ersten Gruppe von Strömungsräumen (24) verläuft, um die Luft zu sammeln, die durch die Scheiben hindurchgetreten ist und daß diese Abschnitte (29) mit Kanälen (21) verbunden sind, die außerhalb des Gasströmungspfades des Triebwerkes verlaufen, um die Luft der Brennkammer (12) zuzuführen.
    8. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Turbine (14) und ein Gebläse (18), welches antriebsmäßig hiermit verbunden ist, vorgesehen sind, und daß das Gebläse Luft komprimiert, von der wenigstens ein Teil im Nebenschluß am Kompressor (11) der Brennkammer (12) und der Turbine (13) vorbeigeleitet wird.
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DE2554186A 1974-12-03 1975-12-02 Gasturbinenstrahltriebwerk für Flugzeuge Expired DE2554186C3 (de)

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DE2554186A1 true DE2554186A1 (de) 1976-06-10
DE2554186B2 DE2554186B2 (de) 1980-08-14
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DE2554186A Expired DE2554186C3 (de) 1974-12-03 1975-12-02 Gasturbinenstrahltriebwerk für Flugzeuge

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US (1) US4008569A (de)
JP (1) JPS5177709A (de)
DE (1) DE2554186C3 (de)
FR (1) FR2293592A1 (de)
GB (1) GB1500710A (de)
IT (1) IT1049896B (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1102784B (de) * 1953-06-12 1961-03-23 Carrier Corp Rotierender Regenerativ-Waerme-austauscher der Scheibenbauart mit an den Stirnflaechen des Rotors angeordneten nicht umlaufenden Dichtmitteln
DE1476799A1 (de) * 1965-12-29 1969-10-23 Gen Electric Gasturbinenanlage mit Rotations-Luftvorwaermer,insbesondere fuer Flugzeuge
DE2303229A1 (de) * 1973-01-24 1974-07-25 Daimler Benz Ag Gasturbine fuer kraftfahrzeuge

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA710536A (en) * 1965-06-01 General Electric Company Regenerator arrangement for gas turbine powerplants
US2911197A (en) * 1956-07-25 1959-11-03 Daimler Benz Ag Rotating heat exchanger
US3177661A (en) * 1962-10-09 1965-04-13 United Aircraft Corp Regenerative engine with rotating matrix

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1102784B (de) * 1953-06-12 1961-03-23 Carrier Corp Rotierender Regenerativ-Waerme-austauscher der Scheibenbauart mit an den Stirnflaechen des Rotors angeordneten nicht umlaufenden Dichtmitteln
DE1476799A1 (de) * 1965-12-29 1969-10-23 Gen Electric Gasturbinenanlage mit Rotations-Luftvorwaermer,insbesondere fuer Flugzeuge
DE2303229A1 (de) * 1973-01-24 1974-07-25 Daimler Benz Ag Gasturbine fuer kraftfahrzeuge

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GB1500710A (en) 1978-02-08
DE2554186B2 (de) 1980-08-14
JPS5177709A (de) 1976-07-06
US4008569A (en) 1977-02-22
DE2554186C3 (de) 1981-04-23
FR2293592A1 (fr) 1976-07-02

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