DE295515C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

Vr 295515 ■-KLASSE 46 d. GRUPPElO.

BERNHARD BISCHOF in NÜRNBERG.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 1. Juli 1913 ab.

Bei Gasturbinen, deren Verbrennungskammern jedesmal nach der Zündung und Entleerung mit verdichtetem Gemisch aufgeladen werden, entsteht ein Verlust dadurch, daß das zuerst eintretende Gemisch auf den Druck in der Verbrennungskammer expandiert und daß dieser erst durch das eintretende Gemisch auf den Gemischdruck wieder erhöht wird. Es ist vorgeschlagen, diesen sogenannten Auffüllverlust zu vermeiden, indem man das neue Gemisch in die Verbrennungskammer einführte, sobald der Druck in dieser bei der Expansion bis auf den Gemischdruck gefallen war; das neu eintretende Gemisch brauchte dann nur den Rest der Verbrennungsgase auszuschieben, wozu eine geringe Kraft genügt. Hierbei ist aber der Wirkungsgrad der Turbine sehr schlecht, da dasselbe Rad sowohl die hochgespannten, in ihrer Spannung veränderlichen Explosionsgase, als auch die unter annähernd konstantem Drucke aus der Kammer ausgeschobenen Rückstände ausnutzen soll.

Ein Verfahren, welches diesen Nachteil nicht besitzt und auch die-Auffüllverluste vermeidet, ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Es wird gemäß derselben die Arbeitsleistung des aus der Verbrennungskammer tretenden Gasstrahles in zwei Teile zerlegt und in zwei Turbinenrädern ausgenutzt, von denen das eine die Energie zwischen dem veränderlichen Explosionsdruck und einem konstanten Zwischendruck ausnutzt, das andere diejenige zwischen diesem und dem beabsichtigten Enddruck. Diese Zweiteilung des Gefälles hat

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den Vorteil, daß namentlich die mit gleichem Druckgefälle arbeitende zweite Stufe mit den richtigen, dem stets gleich bleibenden Gefalle angepaßten Schäufelungsverhältnissen und infolgedessen gutem Wirkungsgrade ausgeführt werden kann, wodurch die thermische Ausnutzung der Anlage erheblich verbessert wird. Dabei ist der konstante Zwischendruck gleich oder möglichst annähernd gleich dem Druck, mit welchem das verdichtete Gemisch in die Verbrennungskammer· eintritt.

An Hand eines in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispieles soll die Betriebsweise näher erläutert werden. Es ist a die Verbrennungskammer einer Gasturbine, b ist das Rückschlagventil, welches den Inhalt derselben von der Gemischzuleitung c abschließt. Die Zündung wird beispielsweise durch einen elektrischen Funken bewirkt. Der durch die Düse η austretende Gasstrahl strömt gegen die Schaufeln des ersten Laufrades d, welches in der Zwischenkammer g läuft. Aus dieser strömt das Gas durch die Öffnungen h und die in dem drehbaren Ring i befindlichen Düsen k gegen das zweite Laufrad e., welches mit dem ersten (d) auf der gemeinsamen Welle f sitzt, und tritt durch den Stutzen m aus der Turbine aus.

In der Zwischenkammer g soll ein gleichbleibender Druck von bestimmter Höhe herrschen, was dadurch erreicht wird, daß man den Gasaustritt-aus derselben reguliert. Der hierzu dienende, bereits erwähnte Ring i hat an seinem Umfange, wie in Fig. 2 dargestellt,

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abwechselnd Stege -p und als Düsen ausgestaltete Öffnungen k, die mit ähnlich angebrachten Öffnungen h in der Wand der Kammer g übereinstimmen. Dadurch, daß nun der Ring i mit seinen Stegen mehr oder weniger die Öffnungen h überdeckt, kann die Ausflußmenge aus der Kammer g geregelt werden, so daß es möglich ist, immer gleichen Druck darin zu erhalten.

ίο Die Drehung des Ringes geschieht von Hand oder durch einen Hilfsmotor, der in Tätigkeit tritt, sobald der Druck in der Kammer g nicht dem Verdichtungsdruck des Gemisches in c gleich ist. In der Fig. ι ist für die letztere Anordnung eine Ausführungsform dargestellt. Die beiden Seiten des Kolbens t sind durch die Rohrleitungen u und ν mit der Kammer g und der Gemischzuleitung c verbunden. Die Kolbenstange ist in ihrem oberen Teil zahnstangenartig ausgebildet und greift mittels der Triebe r. und 0, die auf der Welle q festgekeilt sind, an dem Ring i an. Sinkt nun z. B. der Druck in g, so drückt der Überdruck von c, der durch die Rohrleitung ν wirksam wird, den Kolben aufwärts und schließt durch die Übertragung r-q-o und durch Drehung des Ringes die Öffnungen k bzw. h und erwirkt durch diese Drosselung des Gasstromes ein Steigen des Druckes in der Kammer g. Ähnlieh ist die Wirkung bei einer Drucksteigerung in der Kammer g.

Bei einer betriebsmäßigen Ausführung der Turbine wird man naturgemäß noch manche Änderungen und Hinzufügungen vornehmen.

So z. B. wird man eine größere Anzahl von Verbrennungskammern anordnen und diese unter Umständen durch einen Ringschieber steuern, der ähnlich wie Ring i Öffnungen besitzt. Ferner kann man das Druckgefälle zwischen der Kammer g und dem Auspuff m anstatt in einem Laufrad e in mehreren solchen ausnutzen; für die erste Stufe d empfiehlt sich dies kaum, da wegen des schwankenden Druckes in der Verbrennungskammer α ein einziges Laufrad den besten thermodynamischen Wirkungsgrad ergibt. Außerdem kann natürlich jede Druckstufe (auch die erste d) in mehrere Geschwindigkeitsstufen unterteilt werden. Das geschilderte Verfahren eignet sich für gasförmige und flüssige Brennstoffe in gleicher Weise; in letzterem Falle würde z. B. durch das Ventil b nur Luft, und der Brennstoff durch eine besondere Zerstäubervorrichtung eingeführt werden.

Claims (1)

1. , Patent-Anspruch:

   Verfahren zum Betriebe von Gasturbinen, die mit gasförmigen oder flüssigen Brennstoffen nach dem Verpuffungsverfahren in zwei Druckstufen arbeiten, dadurch gekennzeichnet, daß die gespannten Verbrennungsgase aus der Verbrennungskammer («) in einer ersten Druckstufe (n, d) in eine Zwischenkammer (g) und aus dieser weiter in einer dahinter geschalteten zweiten Stufe (e) auf den beabsichtigten Enddruck expandieren, wobei der Druck der zwischen den beiden Stufen liegenden Kammern (g) auf gleicher Höhe, ungefähr gleich dem Kompressordruck gehalten wird, um ein gleichbleibendes Druckgefälle in der zweiten Stufe zu erzeugen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.