DE522103C - Verfahren zur Kuehlung von Brennkraftturbinen mit hochsiedendem OEl als Kuehlmittel - Google Patents

Description

• Verfahren zur Kühlung von Brennkraftturbinen mit hochsiedendem Öl als Kühlmittel Bei der Kühlung von Brennkraftturbinen sind die verschiedensten Bedingungen einzuhalten. Die Kühlung darf zunächst nur bis zu einem solchen Grade getrieben werden, daß einerseits die Baustoffe vor übermäßigen Temperatureinwirkungen gerade noch geschützt werden, andererseits der Wirkungsgrad des Arbeitsverfahrens durch unnötig große Wärmeabfuhr nicht beeinträchtigt wird. Insbesondere aber muß das Kühlverfahren so bestimmt sein, daß die in das Kühlmittel übergehende Wärme möglichst vollkommen für das Arbeitsverfahren der Brennkraftturbinenanlage ausgenutzt werden kann. Würde beispielsweise, wie bereits vorgeschlagen, Wasser als Kühlmittel verwandt, so darf eine Mindesttemperatur nicht überschritten werden, wenn mit Sicherheit die Dampfbildung vermieden werden soll, oder es müßte Kühlwasser zur Vermeidung der Dampfbildung unter Druck zugesetzt werden. Die Kühlung mit flüssigem Wasser unter Einhaltung einer bestimmten Mindesttemperatur verschlechtert den Wirkungsgrad des Arbeitsverfahrens, weil die abgeführten Wärmemengen zu groß werden; die Unterdrucksetzung des Wassers hat den Nachteil, daß die Kühlräume drucksicher ausgestaltet werden müssen.
• Zur Vermeidung dieser Nachteile ist bereits die Kühlung mit hochsiedenden Kühlmitteln, wie beispielsweise mit hochsiedendem Öl, im Kolbenbrennkraftmaschinenbau vorgeschlagen worden. Würde aber dort die Kühlöltemperatur so hoch getrieben werden, daß die Erzeugung von Dampf mit einer wirtschaftlichen Spannung möglich ist, so würden sich Zvlinderwandungstemperaturen ergeben, welche die sichere Kolbenschmierung in Frage stellen oder gar unmöglich machen.
• Diese Beschränkung fällt bei Brennkraftturbinen fort, weil .die zu kiihlendenTeile, wie beispielsweise die Wandungen der Verpuffungskammern, der Düsen, des Düsenringes und des Radgehäuses, unbewegte Teile sind, so daß auf die gleitende Führung anderer Maschinenteile in einem der gekühlten Teile kein Bedacht genommen zu werden braucht. Dazu kommt, daß bei Brennkraftturbinen ein eigener Fortschritt bei der wegen ihrer hohen Wirtschaftlichkeit durchweg angewandten Pausenregulierung auftritt. Bei dieser Pausenregulierung werden einzelne Kammern außer Betrieb gesetzt oder in Betrieb genommen. Die Durchführung des Regelungsverfahrens bedingt, daß die abgeschalteten Kammern bei Einschaltung sofort normale Betriebszustände annehmen müssen, damit der Ungleichförmigkeitsgrad der Maschine in den zulässigen Grenzen bleibt. Würden die abgeschalteten Kammern in der Zwischenzeit erkalten, so würde die Durchführung des Regelungsverfahrens zu Schwierigkeiten führen. Dadurch, daß die abgeschalteten Kammern ständig von dem heißen Kühlölstrom umflossen bleiben, verharren sid in den Temperaturen, die ein sofortiges Anfahren ermöglichen. Unter Erreichung dieser Vorteile gegenüber den bekannten Verfahren kennzeichnet sich das gemäß der Erfindung vorgeschlagene neue Kühlverfahren -für Brennkraftturbinen also dadurch, daß die vom Kühlöl in den Kühlmänteln der Brennkammern und Düsen aufgenommene Wärme in einem Wärmetauscher auf flüssiges Wasser unter Verdampfung desselben übertragen wird, wobei der Dampf in die Wärmewirtschaft der Brennkraftturbine wieder eingeführt wird.
• Führt man beispielsweise das Kühlöl mit einer Temperatur von 23o° in die Brennkraftturbine ein bzw. treibt man die Rückkühlung des aufgeheizten Kühlöles nur bis zu diesem Grade und läßt man eine Temperaturerhöhung von etwa 35° in den Kühlräumen zu, so ist das aufgeheizte Kühlöl imstande, im Wärmetauscher Dampf von der wirtschaftlich ausnutzbaren Spannung von etwa 2o Atmosphären zu erzeugen. Diese Dampfspannung wird erreicht, ohne daß die Kühlräume der Brennkraftturbine gegen diesen hohen Druck abgedichtet zu werden brauchen. Der bei der Kühlung mit flüssigem Wasser eintretende Verlust der V erdampfungswärme wird vermieden. Die Kühlöltemperatur selbst kann ohne die im Kolbenbrennkraftmaschinenbau auftretenden Beschränkungen auf die Höhe getrieben werden, die zur Erzeugung von Dampf mit wirtschaftlicher Spannung erforderlich sind. Das neue Kühlverfahren gewährt dabei bei Anwendung der Pausenregulierung den besonderen Fortschritt, daß der Temperaturzustand sämtlicher der Kühlkammern trotz Abschaltung einzelner Brennkammern gleichförmig erhalten bleibt.
• Die Zeichnung zeigt das Ausführungsbeispiel einer Anlage, mit der das erfindungsgemäßeVerfahren durchgeführt werden kann.
• Mit i wird eine der Verpuffungskammern einer Brennkraftturbine bezeichnet. Es bezeichnet weiter 2 die Düsenventile, nach deren Öffnung die Verbrennungsgase in die Düse strömen. Mit 3 ist der Düsenring bezeichnet, in dem die Düsen gelagert sind, während q. die Düsen sind, welche den Strom der Verbrennungsgase aufnehmen und gegen die (nicht dargestellten) Schaufeln des Laufrades leiten.
• Das Arbeitsverfahren der Turbine bringt es mit sich, daß die Wärme aus den Verbrennungsgasen teils in die Wandungen der Verpuffungskammern i, teils in die Düseu und den Düsenring übergeht. Diese Teile müssen also gekühlt werden, ohne daß durch die Kühlung der Wirkungsgrad der Brennkraftturbine ungünstig beeinflußt werden darf.
• Das diese Bedingungen erfüllende, erfindungsgemäß ausgebildete Kühlverfahren kennzeichnet sich nun -wie folgt: Eine Ölpumpe 5 steht durch Rohrleitungen 5a mit den Kühlräumen in Verbindung, mit denen die Verpuffungskammer i, der Düsenring 3 und die Düsen q. in üblicher Weise ummantelt sind. Rücklaufleitungen 511 führen das aufgeheizte Kühlöl zum Wärmetauscher 6; das rückgekühlte 01 wird durch die Rücklaufleitung 5c der Saugseite der Pumpe 5 zugeleitet. Der Wärmetauscher 6 ist mit einem Einlaß 7 und einem Auslaß g versehen, um beispielsweise Speisewasser zum Wärmetausch mit dem heißen Öl zu bringen und den gebildeten Dampf abzuziehen. Der gebildete Dampf wird in die Wärmewirtschaft der Brennkraftturbinenanlage eingeführt. Das neue Verfahren gewährt dabei die mannigfachsten Vorteile. Trotz der Erzeugung von hochgespanntem Dampf im Wärmetauscher 6 bleiben die Kühlräume der Teile 1, 2, 3 und q. der Brennkraftturbine vom Druck entlastet. Die Verbrennungskammern selbst bleiben dauernd von einem heißen Kühlölstrom umspült, so daß ihre Temperaturzustände trotz der bei Anwendung der wirtschaftlichen Pausenregulierung vorgenommenen Abschaltung einzelner Kammern gleichförmig bleiben. Schließlich fehlen die Nachteile, die bei Anwendung hoher Kühlmitteltemperaturen bei Kolbenbrennkraftmaschinen dadurch auftreten, daß die gekühlten Flächen gleichzeitig als Führungsflächen für bewegte Maschinenteile dienen müssen; derartige Führungsflächen fehlen bei den gekühlten Teilen der Brennkraftturbinen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Kühlung von Brennkraftturbinen mit hochsiedendem Öl als Kühlmittel, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Kühlöl vorzugsweise in den Kühlmänteln der Brennkammern und Düsen aufgenommene Wärme in einem Wärmetauscher auf flüssiges Wasser unter Verdampfung desselben übertragen wird, wobei der Dampf in die Wärmewirtschaft der Bremskraftturbine wieder eingeführt wird.