DE285172C

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Publication number: DE285172C
Application number: DENDAT285172D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 285172 KLASSE 46 d. GRUPPE

und MARTIN GUMPEL in BERLIN.

Bei den bekannten Verbrennungsturbinen mit absatzweiser Verbrennung in Verbrennungskammern tritt bei der Uberströmung des Treibmittels aus den Verbrennungskammern zur Turbine ein Druckabfall entsprechend der fortschreitenden Expansion nach und in der Turbine auf. Das für die Turbine verfügbare Druckgefälle schwankt also zwischen dem durch den Verbrennungsdruck bestimmten Höchstwert und

ίο einem jeweilig durch die Turbinenbauweise gegebenen kleinsten Wert.

Der Gütegrad der Energieumformung in den Turbinenrädern ist aber wesentlich abhängig von der Stetigkeit der Strömungsgeschwindigkeit des Treibmittels durch die Turbinenschaufeln, da die Schaufelform einem bestimmten konstanten Druckgefälle entspricht. Die Verbrennungsturbine mit absatzweiser Verbrennung arbeitet aber mit wechselnder Strömungsgeschwindigkeit des Treibmittels entsprechend dem wechselnden Druckgefälle der zuströmenden Verbrennungsgase, die Energieumformung in der Turbine ist also bei direkter Zuströmung des Treibmittels zu derselben Turbinenstufe sehr unvollkommen.

Ferner wird der thermische Arbeitsprozeß in der Gasturbine durch das wechselnde Temperaturgefälle wesentlich verschlechtert. Der Wärmeverlust durch die schwankende Wandungswärme der Turbine ist bedeutend. Der thermische Gütegrad der Turbine wird durch die ständig wechselnden Temperaturunterschiede zwischen Treibmittel und Wandungen sehr vermindert.

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Diese Nachteile, herrührend aus dem wechselnden Druckgefälle und Temperaturgefälle, soll die Erfindung vermindern. Die Entladung der Verbrennungskammern erfolgt nach der Erfindung durch einzelne, voneinander unabhängige, ununterbrochene, gesteuerte Kanäle, die entsprechend dem Druckgefälle in den Verbrennungskammern nach den einzelnen Turbinenstufen führen, und zwar derart, daß im Beginn der Entladung die Verbrennungsgase, mit der ersten Turbinenstufe beginnend, alle Stufen durchströmen, und daß die Verbrennungsgase nach teilweisem Druckabfall, mit der zweiten Turbinenstufe beginnend, alle folgenden Stufen durchströmen, und in gleicher Weise weiter bis zur Entladung der Verbrennungskammer. Die Zahl der Abstufungen ist beliebig. Die unmittelbar nach der Entladung der Verbrennungskammer zur Spülung in die Kammer eingeleitete Spülluft wird durch einen besonderen, gesteuerten Kanal nach dem Abgasraum bzw. der Atmosphäre abgeleitet. Die Kanäle für Treibmittel und Spülluft sind voneinander unabhängig, ununterbrochen und gesteuert.

Durch diese besondere Ausbildung der Turbine wird folgende neue Wirkung erreicht: Durch die einzelnen, voneinander unabhängigen Kanäle strömt nur Treibmittel annähernd konstanten Druckes und konstanter Temperatur. In den Uberströmkanälen zur Turbine wird also konstante Wandungstemperatur erreicht. Durch die Steuerung der Kanäle und Vermeidung von

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Unterbrechungen in den Kanälen wird annähernd konstanter Druck in jedem Spalt der Turbine erreicht. Die Spaltverluste sind gering. Die Turbinenräder können voll beaufschlagt werden.

Die Erfindung ist nachfolgend an Hand der Fig. ι und 2 beschrieben. Fig. 1 ist ein senkrechter Achsialschnitt durch die Turbine, Fig. 2 ein Radialschnitt durch eine Verbrennungskammer in der Ebene A-A (Fig. 1).

Die Turbine besteht aus den mit einer Einlaßsteuerung e (Fig. 1) und Auslaßsteuerung α beliebiger Art versehenen Verbrennungskammern ν beliebiger Anzahl, dem mehrstufigen Turbinenlaufrad t (Fig. 1), der Leitvorrichtung p (Fig. 1) mit den Verbindungskanälen S₁, S₂ ^un(i S₃ zu je einer der Leitschaufelstufen, dem Spülkanal / unmittelbar zum Abgasraum. Die Beschickung der Verbrennungskammern ν erfolgt durch eine oder mehrere Zuleitungen b (Fig. i). Aus dem Abgasraum r werden die Abgase beliebig fortgeleitet. Fig. 2 zeigt als Beispiel die Ausbildung der Verbrennungskammern ν mit Schlitzsteuerung. Zu diesem Zwecke sind die Verbrennungskammern umlaufend angeordnet. Sie erhalten Steuerschlitze, welche die Beschickungskanäle b und die Verbindungskanäle S₁, S₂, S₃ und den Spülluftkanal I überdecken.

Die abgestufte Entladung der Verbrennungskammer gemäß der Erfindung erfolgt durch die Verbindungskanäle S₁, S₂, s₃. Die als Ausführungsbeispiel dargestellte mehrstufige Turbine hat drei Stufen. Zu jeder der drei Leitschaufelstufen führt ein Kanal von der Verbrennungskammer her, und zwar Kanal S₁ zur ersten, s₂ zur zweiten, s₃ zur dritten Stufe. Beim Beginn der Ausströmung des Treibmittels aus der Verbrennungskammer öffnet die Ausströmsteuerung α (Fig. ι und 2) zuerst den Kanal S₁ und hierauf hintereinander die Kanäle S₂ und s₃, so daß also entsprechend dem Druckabfall in der Verbrennungskammer das Treibmittel niedrigeren Turbinenstufen zugeführt wird und von hier aus alle folgenden Stufen durchströmt. Nach Beendigung dieser Entladung und Schluß der Verbinduiigskanäle s zur Turbine öffnet die Ausströmsteuerung α der Verbrennungskammer den Spülkanal / (Fig. 1 und 2) und verbindet die Verbrennungskammer ν unmittelbar mit dem Abgäsraum r, so.daß die Spülluft nicht durch die Treibmittelüberströmkanäle und nicht durch die Turbine, sondern unmittelbar zum Abgasraum bzw. zur Atmosphäre abgeleitet wird. ,

Claims

Patent-Anspruch:

Verbrennungsturbine mit stuf en weiser Entladung der Verbrennungskammern, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladung der Verbrenriungskammern durch einzelne, voneinander unabhängige, ununterbrochene, gesteuerte Kanäle erfolgt, die entsprechend dem Druckgefälle in den Verbrennungskammern nach verschiedenen Turbinenstufen führen und die Spülluft unmittelbar von den Verbrennungskammern nach dem Abgasraum bzw. der Atmosphäre ableiten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.