DE522718C

DE522718C - Deflagration combustion power turbine, on whose impeller, which is acted upon by the combustion gases, at the same time, steam generated from the turbine waste heat is conducted

Info

Publication number: DE522718C
Application number: DEH111775D
Authority: DE
Original assignee: E H HANS HOLZWARTH DR ING
Current assignee: E H HANS HOLZWARTH DR ING
Priority date: 1926-07-30
Filing date: 1927-06-10
Publication date: 1931-04-14

Description

Verpuffungsbrennkraftturbine, auf deren von den Verbrennungsgasen absatzweise beaüfschlagtes Laufrad gleichzeitig aus der Turbinenabwärme erzeugter Dampf geleitet wird. Vorliegende Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei Verpuffungsbrennkraftturbinen, deren von den Verbrennungsgasen über Ausdehnungsdüsen getriebenes Laufrad gleichzeitig durch Dampf beaufschlagt wird, der hinter dem Laufrad durch Fangdüsen aufgefangen wird und durch die Turbinenabwärme erzeugt wurde,, eine erhebliche Verbesserung des Wirkungsgrades dadurch erzielt werden kann, daß man sich den gesamten Arbeitsvorgang unter möglichst hohen Temperaturen und Drücken abspielen läßt. Die Verbesserung des Wirkungsgrades beruht nicht nur auf der hierdurch erreichten Vervollkommnung des Verbrennungsvorganges, sondern auch vor allem auf dem Umstand, daß der Druck- und Temperaturzustand der Verbrennungsgase und Dämpfe nach Verlassen der Verpuffungsbrennkraftturbine eine weitere Abarbeitung des Druck- und Temperaturgefälles in der Verpuffungsbrennkraftturbine nachgeschalteten Turbinenstufen im Dauerstrom ermöglicht.Deflagration internal combustion turbine, on which one of the combustion gases intermittently acted upon impeller generated at the same time from the turbine waste heat Steam is passed. The present invention is based on the knowledge that in Deflagration combustion turbines, whose combustion gases via expansion nozzles driven impeller is acted upon by steam at the same time, which is behind the impeller is collected by collecting nozzles and generated by the turbine waste heat, a considerable improvement in efficiency can be achieved in that one the entire work process under the highest possible temperatures and pressures lets play. The improvement in efficiency is not only based on this achieved perfection of the combustion process, but also above all on the fact that the pressure and temperature state of the combustion gases and vapors after leaving the deflagration turbine, further processing of the pressure and temperature gradient in the turbine stages downstream of the deflagration combustion engine enabled in continuous current.

Die Erfindung besteht nun darin, daß die in der Verpuff ungsbrennkraftturbine teilweise entspannten Verbrennungsgase und Dämpfe nachgeschalteten Turbinenstufen zur Beaufschlagung derselben im Dauerstrom und zur Arbeitsleistung unter weiterer Dehnung zugeführt werden. Während der Wirkungsgrad der in der Verpuffungsbrennkraftturbine angewandten Curtisbeschaufelung nur etwa 65 % beträgt, steigt er in der Parsonsbeschaufelung der Dauerstromnachschaltturbinen auf etwa 85 °/o, so daß es zweckmäßig ist, einen möglichst großen Teil der Ausdehnungsarbeit in die Dauerstromturbinen zu verlegen.The invention consists in the fact that the ungsbrennkraftturbine in the deflagration partially expanded combustion gases and vapors downstream of the turbine stages for applying the same in continuous current and for work performance among other things Stretching to be supplied. While the efficiency of the in the deflagration turbine applied Curtis blading is only about 65%, it increases in the Parsons blading the continuous current downstream turbines to about 85%, so that it is advisable to use a to relocate as much of the expansion work as possible to the continuous flow turbines.

Mehrstufige Anordnungen von Gas-Dampf-Turbinen sind zwar schon vorgeschlagen worden. Bei diesen Anordnungen war jedoch entweder die Vorschaltturbine eine Gleichdruckturbine, so daß dieselben Verhältnisse herrschten wie bei den ebenfalls an sich bekannten mehrstufigen Dampfturbinen. oder die Eingangsstufe der Anlage wurde von einer Kolbenbrennkraftmaschine gebildet, so daß lediglich hintereinandergeschaltete Abgasturbinen die Abgase der Kolbenbrennkraftmaschine verarbeiteten. Diesen bekannten Anlagen gegenüber gewährt vorliegende Erfindung Fortschritte durch die Verwendung betriebsfähiger Verpuffungsbrennkraftturbinen mit hohem Wirkungsgrad der Gesamtanlage.Multi-stage arrangements of gas-steam turbines have already been proposed been. In these arrangements, however, either the upstream turbine was a constant pressure turbine, so that the same conditions prevailed as with those also known per se multi-stage steam turbines. or the input stage of the system was from a reciprocating internal combustion engine formed, so that only the exhaust gas turbines connected in series Piston internal combustion engine processed. Granted to these known systems The present invention advances through the use of operational deflagration internal combustion turbines with high efficiency of the entire system.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der so gekennzeichneten Turbine ergibt sich, wenn die Verbrennungsgase nach Beaufschlagung der Verpuffungsbrennkraftturbine nur noch einer nachgeschalteten (Mitteldruck-) Turbineneinheit zugeleitet werden, so daß die den Verbrennungsgasen nicht durch Arbeitsleistung in den Turbinen entzogene Wärmeenergie zur Dampferzeugung herangezogen werden kann, während der Dampf erneut aufgefangen und einer Niederdruckturbineneinheit zur Entspannung auf den Kondensatordruck zugeführt wird.An advantageous embodiment of the turbine so marked arises when the combustion gases after exposure the deflagration turbine can only be fed to a downstream (medium pressure) turbine unit, so that they are not extracted from the combustion gases by work in the turbines Heat energy can be used to generate steam, while the steam again intercepted and a low pressure turbine unit for expansion to the condenser pressure is fed.

Die Zeichnung zeigt beispielsweise Ausführungen des Erfindungsgedankens, und zwar gibt Abb. i einen schematischen Längsschnitt durch eine im Gas- und Dampfteil mehrstufige Verbundturbine wieder, bei welcher die Verbrennungsgase aus dem Auspuffbehälter hinter der Verpuffungsbrennkraftturbine unmittelbar der Mitteldruckiurbine zuströmen.The drawing shows, for example, embodiments of the inventive concept, namely Fig. i gives a schematic longitudinal section through one in the gas and steam section multi-stage composite turbine again, in which the combustion gases from the exhaust tank flow directly to the medium-pressure turbine behind the deflagration combustion turbine.

Abb.2 gibt einen senkrechten Querschnitt durch die Hochdruckturbine gemäß Linie 2-2 der Abb. i wieder.Fig.2 gives a vertical cross-section through the high pressure turbine according to line 2-2 of Fig. i again.

Abb. 3 und 4 zeigen im schematischen Längsschnitt zwei andere Turbinenanordnungen, deren Mitteldruckturbinen durch besondere Leitungen mit dem Auspuffbehälter verbunden sind. Während nach der Anordnung der Abb. 3 die Erzeugung oder Überhitzung des Kühldampfes durch Verbrennungsgase erfolgt, die bereits die Mitteldruckturbine durchströmt haben, erfolgt die Erzeugung oder Überhitzung bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb.4 durch Verbrennungsgase, welche die Verpuffungsbrennturbine soeben verlassen haben.Fig. 3 and 4 show two other turbine arrangements in a schematic longitudinal section, their medium-pressure turbines are connected to the exhaust tank by special lines are. While according to the arrangement of Fig. 3, the generation or superheating of the cooling steam occurs through combustion gases that have already flowed through the medium-pressure turbine, the generation or overheating takes place in the exemplary embodiment according to Figure 4 Combustion gases that have just left the deflagration turbine.

In Abb. i und 2 bezeichnet i die Brennkammer, i' das Düsenventil, 2 den Düsenraum, 3 das Laufrad der Hochdruckturbine, welches durch Verbrennungsgase aus den Düsen 4 und Dampf aus den Düsen 9 angetrieben wird. Die Auspuffgase werden in dem Gehäuse 5 gesammelt, während der Auspuffdampf in einem getrennten Sammler io aufgefangen wird. Während des ganzen Arbeitslaufes ist dafür Sorge getragen, daß Gase und Dämpfe getrennt bleiben. 6 ist die Mitteldruckturbine. Die Gase treten in den ersten Düsenkranz aus dem Auspuffraum 5 ein. Die Dampfdüsen werden aus dem Dampfsammler io gespeist. Der Auspuffdampf aus dieser Mitteldruckturbine geht durch Rohr 12, 13 zur Niederdruckturbine 16 mit Kondensator 15. Die Auspuffgase der Mitteldruckturbine gehen durch ein Rohr 7 in den Kessel 7', um Dampf zu erzeugen. Der erzeugte Dampf wird dann durch das Rohr 8 zu den Düsen 9 der Hochdruckstufe geleitet.In Fig. I and 2 i denotes the combustion chamber, i 'the nozzle valve, 2 the nozzle space, 3 the impeller of the high-pressure turbine, which is driven by combustion gases is driven from the nozzles 4 and steam from the nozzles 9. The exhaust gases will be collected in the housing 5, while the exhaust vapor in a separate collector io is caught. During the entire work cycle, care is taken to ensure that that gases and vapors remain separate. 6 is the medium pressure turbine. The gases kick into the first nozzle ring from the exhaust chamber 5. The steam nozzles are from the Steam collector io fed. The exhaust steam from this medium pressure turbine goes through Pipe 12, 13 to the low-pressure turbine 16 with condenser 15. The exhaust gases from the medium-pressure turbine go through a pipe 7 into the boiler 7 'to generate steam. The generated steam is then passed through the pipe 8 to the nozzles 9 of the high pressure stage.

Ein Übelstand bei der von den heißen Gasen beaufschlagten Mitteldruckturbine besteht in den starken Druckschwankungen, mit denen die Gase aus der Hochdruckturbine austreten, da ja die Hochdruckturbine stoßweise beaufschlagt wird. Die Druckschwankungen sind beim Beaufschlagen der Hochdruckturbine nicht zu vermeiden. Um die Druckschwankungen in ihrer Wirkung auf die Mitteld'ruckturbine nach Möglichkeit abzuschwächen, werden in den Strom der Gase zwischen dem Auslaß aus der Hochdruckturbine und dem Eintritt in die Mitteldruckturbine Ausgleichräume eingeschaltet, in denen sich eine mittlere Gasspannung einstellt. Bei den Anlagen nach den Abb. i und 3 findet dieser Ausgleich in den Räumen 5 statt. Bei beiden Anlagen findet die Dampferzeugung hinter der Mitteldruckturbine statt, und zwar bei Abb. i im Kessel 7' und bei Abb. 3 im Raum 14, letzterer ist mit Wärmeschutzmasse umkleidet und enthält im freien Raum i4' die Rohrschlange 14". Vorteilhaft ist es, diese Ausgleichsräume gleichzeitig für die Dampferzeugung aus der Abwärme der Gase zu verwerten.A drawback with the medium-pressure turbine, which is acted upon by the hot gases consists in the strong pressure fluctuations with which the gases from the high pressure turbine exit, since the high-pressure turbine is impacted intermittently. The pressure fluctuations cannot be avoided when the high pressure turbine is applied. About the pressure fluctuations to weaken their effect on the medium-pressure turbine as far as possible into the flow of gases between the outlet from the high pressure turbine and the inlet switched into the medium pressure turbine equalization rooms, in which there is a mean Adjusts gas tension. This compensation is found in the systems according to Figs. I and 3 in rooms 5. In both systems, the steam generation takes place behind the medium-pressure turbine instead, namely in Fig. i in the boiler 7 'and in Fig. 3 in room 14, the latter is Lined with heat protection compound and contains the pipe coil 14 "in the free space i4 '. It is advantageous to use these equalization spaces for steam generation at the same time to utilize the waste heat of the gases.

Die Abb.4 zeigt eine derartige Ausführungsform, in welcher der Dampferzeugungsraum 14 zwischen Hochdruck- und Mitteldruckturbine gleichzeitig als Ausgleichsbehälter dient. Durch die Dampferzeugung vor der Mitteldruckturbine wird die Temperatur der die Mitteldruckturbine beaufschlagenden Gase vorher herabgezogen.The Fig.4 shows such an embodiment, in which the steam generating space 14 between high pressure and medium pressure turbine at the same time as an expansion tank serves. By generating steam upstream of the medium-pressure turbine, the temperature of the the medium pressure turbine acting gases pulled down beforehand.

Den eingebauten Rohren i4" kann sowohl Wasser wie auch Dampf zugeführt werden. Im ersteren Falle dient Raum 14 als Dampfkessel, im zweiten als Überhitzer.Both water and steam can be supplied to the built-in pipes i4 " will. In the first case, room 14 serves as a steam boiler, in the second as a superheater.

Bei der praktischen Ausführung einer solchen Turbinenanlage ist es wichtig, die bewegten Maschinenteile, welche von den hocherhitzten Gasen durchströmt werden, genügend zu kühlen, wobei jedoch die Kühlung nicht so weit getrieben werden darf, daß dadurch die Arbeitsfähigkeit der sich ausdehnenden Gase und Dämpfe beeinträchtigt, sondern im Gegenteil deren Wärme beim Überleiten von einer zur anderen Arbeitsstelle möglichst zusammengehalten wird.In the practical implementation of such a turbine system it is important, the moving machine parts through which the highly heated gases flow are to cool enough, but the cooling is not pushed as far may affect the ability of the expanding gases and vapors to work, on the contrary, their heat when passing from one job to another is held together as possible.

Demgemäß wird bei der Anordnung gemäß Abb. i eine gemeinsame Dampfkühlung für die Auspuffkammer der Hochdruckturbine und die Mitteldruckturbine verwendet und andererseits der aus der Hochdruckturbine ausströmende Dampf durch die Ausströrngase noch überhitzt. Auspuffkammer und Mitteldruckturbine sind mit einem Dampfmantel i i versehen, für welchen der Dampf vorteilhaft als Frischdampf aus dem Kessel 7' entnommen wird. Der Kühldampf kann sodann in der Turbine weiter verwertet werden. Natürlich kann statt dessen auch Wasser unter Druck oder, wenn; dessen Temperatur zu hoch werden würde, COl mit hohem Siedepunkt genommen werden.Accordingly, a common steam cooling is used in the arrangement according to FIG used for the exhaust chamber of the high pressure turbine and the medium pressure turbine and on the other hand the steam flowing out of the high pressure turbine through the exhaust gases still overheated. The exhaust chamber and medium pressure turbine are covered with a steam jacket i i, for which the steam is advantageous as live steam from the boiler 7 ' is removed. The cooling steam can then be used further in the turbine. Of course, water under pressure or, if; its temperature would become too high, COl with a high boiling point would be used.

Claims

PATENT CLAIMS: r. Deflagration turbine, on which of the Combustion gases intermittently acted upon impeller from the turbine waste heat at the same time generated steam is passed, which is collected behind the impeller by collecting nozzles is, characterized in that the .in the deflagration internal combustion turbine partially expanded combustion gases and vapors downstream of the turbine stages for admission the same fed in continuous current and for work performance with further expansion will. z. Deflagration internal combustion turbine according to Claim r, characterized in that that the combustion gases only follow one of the deflagration combustion power turbine Turbine unit are fed so that the combustion gases z. B. for steam generation still have sufficient heat in a manner known per se, during that of the combustion gases separately kept steam captured again and possibly a low pressure turbine is supplied for expansion to condenser pressure. 3. Deflagration turbine according to one of claims r and a, characterized in that the collecting devices for the cooling steam from the deflagration combustion turbine, in particular the catch nozzles, in the outflow space of the deflagration combustion engine, which is enlarged to form a pressure equalization tank are arranged.