DE508725C - Brenkraftmaschinen-Anlage mit Gasturbine - Google Patents

Description

. Es ist bereits vorgeschlagen worden, das Treibmittel von Gasturbinen in besonderen Maschinen zu erzeugen, in denen ein Teil der Verdichtung des brennbaren Gemisches, die Verbrennung des Gemisches und ein Teil der Entspannung erfolgt. Für diese Vorgänge, welche sich unter hohen Drücken und Temperaturen vollziehen, erweist sich die Kolbenmaschine als geeigneter als die Turbine. Es wurden daher zur Treibgaserzeugung meist Kolbenmaschinen, und zwar vornehmlich sogenannte Flugkolbenmaschinen empfohlen. Die Flugkolbenmaschine hat vor der Kolbenmaschine mit Kurbeltrieb den Vorzug, daß sie wegen des Fortfalls von Gestänge, Kurbelwelle und Lager billiger und mechanisch einfacher ist und höhere Kolbendrücke, größere Kolbengeschwindigkeiten und Spielzahlen zuläßt. Diese Eigenschaften sind für Anlagen vorliegender Art von Bedeutung, da die Erzeugung des Treibmittels nur eine Hilfsfunktion darstellt, die hierzu dienende Maschine also eine Hilfsmaschine ist, während die das Treibmittel verarbeitende Gasturbine die Hauptmasehine bildet.

Gewöhnliche Flugkolbenmaschinen haben nun aber den Nachteil, daß sie wegen des Mangels eines Gestänges und Schwungrades ungleichmäßig arbeiten, wenig überlastbar sind und auch leicht stehenbleiben. Um diese Nachteile zu beheben, wurde bereits vorgeschlagen, die Flugkolbenmaschine mit einem hin und her gehenden elektrischen Stromerzeuger zu kuppeln und diesen an ein Netz oder einen Stromerzeuger mit Schwungrad anzuschließen, der die Tätigkeit des Schwungrades übernimmt und durch synchronisierende Kräfte den Gleichgang der Flugkolbenmaschine herbeiführt. Durch entsprechende Bemessung der elektrischen Einrichtung kann auch eine größere Spielzahl der hin und her gehenden Teile bewirkt werden, als es durch die Kolbenkräfte allein möglich wäre. Mit dieser zur Herbeiführung des Gleichganges der Flugkolbenmaschine dienenden elektrisehen Kupplung sind nun bei Anlagen, die aus einer Gasturbine mit. umlaufendem Stromerzeuger und gegebenenfalls weiteren umlaufenden Hilfsmaschinen bestehen, noch besondere Vorteile erzielbar. Es lassen sich die umlaufenden Stromerzeuger oder Motoren zum Antrieb der Hilfsmaschine mit genügendem Schwungmoment bereits selbst zur Herbeiführung des Gleichganges der Kolbenmaschine verwenden, wodurch die Anlage vereinfacht wird. Weiterhin bietet diese Kupplung die Möglichkeit, einen Arbeitsausgleich zwischen Haupt- und Hilfsmaschine herbeizuführen, indem bei Leistungsmangel der Kolbenmaschine dieser Arbeit der Gasturbine elektrisch übertragen, bei Arbeitsüberschuß aber von der Kolbenmaschine Arbeit an die Hauptmaschine abgegeben werden kann, so daß eine besondere Regelung der Kolbenmaschine überflüssig gemacht oder wenigstens erleichtert wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft also eine Brennkraftmaschinen-Anlage mit Gasturbine,

bei welcher das Treibmittel für die Gasturbine in einer Kolbenmaschine erzeugt wird und die Gasturbine die Nutzleistung liefert. Die Erfindung besteht darin, daß eine in an sich bekannter Weise das Treibmittel liefernde Flugkolbenmaschine zur Herbeiführung des Gleichganges und zum Leistungsausgleich einen hin und her gehenden elektrischen Stromerzeuger antreibt, der mit einer ίο umlaufenden elektrischen Maschine elektrisch gekuppelt ist. Diese umlaufende elektrische Maschine kann der Stromerzeuger sein, der von der Gasturbine angetrieben wird, oder auch ein Motor, der andere zur Anlage gehörende Hilfsmaschinen, z. B. einen umlaufenden Vorverdichter, antreibt.

Abb. ι zeigt den einfachsten Fall einer Anlage gemäß der Erfindung. Es ist 1 die Flugkolbenmaschine, deren Abgase für die Gasturbine als Treibmittel dienen und im Behälter 2 gesammelt werden. 3 ist die Gasturbine, 4 der Stromerzeuger für den Nutzstrom. Die Verbrennungs- und Spülluft für die Flugkolbenmaschine wird beispielsweise von einem Verdichter 5, der mit der Welle der Gasturbine gekuppelt ist, geliefert. 6 und 7 sind die Arbeitskolben der Flugkolbenmaschine. Sie sind mit dem Feldmagneten 8 des hin und her gehenden Stromerzeugers durch Kolbenstangen verbunden. Durch die hin und her gehende Bewegung des Feldmagneten wird in den Windungen des Polgehäuses 9 Wechselstrom erzeugt. Die Verbindungen 10 führen die elektrische Kupplung mit dem Stromerzeuger 4 herbei. Durch die elektrische Kupplung wird nun einerseits der Gleichgang der Flugkolbenmaschine mit der gleichbleibenden Drehung der Gasturbine durch Auslösung synchronisierender Kräfte erzwungen, andererseits findet ein Leistungsausgleich zwischen der Flugkolbenmaschine und der von dieser getrennt arbeitenden Gasturbine bei Ungleichheiten in der Leistungsverteilung statt.

Abb. 2 stellt eine weitere Ausbildung einer Anlage gemäß der Erfindung dar. Es ist wiederum 1 die Flugkolbenmaschine zur Herstellung des Treibmittels für die Gasturbine, das im Behälter 2 gesammelt wird. 3 ist die Gasturbine, 4 der Stromerzeuger, der den Nutzstrom liefert; 5 ist ein Verdichter. Die Arbeitskolben der Flugkolbenmaschine 6 und 7 treiben neben dem Feldmagneten 8 des hin und her gehenden Stromerzeugers, der sich im Polgehäuse 9 bewegt, noch zwei Kolben 11 und 12 an, mittels welchen die im Verdichter S vorverdichtete Luft noch weiter verdichtet wird, bevor sie als Spül- und Verbrennungsluft in die Arbeitszylinder der Flugkolbenmaschine gelangt. Die Arbeitsleistung der Flugkolbenmaschine dient hier also im wesentlichen zur Verdichtung der Luft. Durch den hin und her gehenden Stromerzeuger und seine elektrische Kupplung mit der besonderen, mit Schwungrad 14 versehenen umlaufenden elektrischen Maschine 13 wird der Gleichgang der Flugkolbenmaschine herbeigeführt. Ist der Vorverdichter 5, wie auf Abb. 2 beispielsweise gezeigt wird, mit dieser elektrischen Maschine gekuppelt, so wird ein Teil der Arbeit der Flugkolbenmaschine über die elektrische Maschine 13 an den Verdichter geliefert: Der Verdichter 5 könnte auch wegfallen oder, wie im Beispiel der Abb. 1 gezeigt ist, mit der Gasturbinenwelle gekuppelt sein. In diesem Falle dient dann die umlaufende elektrische Maschine 13, 14 ausschließlich zur Herbeiführung des Gleichganges der Flugkolbenmaschine. Wird diese elektrische Maschine auch noch mit dem Stromerzeuger 4 elektrisch gekuppelt, so ist auch ein Leistungsausgleich zwischen Flugkolbenmaschine und Gasturbine erreichbar.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   ι. Brennkraftmaschinen-Anlage mit Gasturbine, bei welcher das Treibmittel für die Gasturbine in einer Kolbenmaschine erzeugt wird und die Gasturbine die Nutzleistung liefert, dadurch gekennzeichnet, daß eine in an sich bekannter Weise das Treibmittel liefernde Flugkolbenmaschine zur Herbeiführung des Gleichganges und zum Leistungsausgleich einen hin und her gehenden Stromerzeuger antreibt, der mit einer umlaufenden elektrischen Maschine elektrisch-gekuppelt ist.
2. 2. Brennkraftmaschinen-Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende elektrische Maschine der von der Gasturbine angetriebene Stromerzeuger ist.
3. 3. Brennkraftmaschinen-Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende elektrische Maschine ein Motor ist, der zum Antrieb von Hilfsmaschinen dient.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen