DE558785C - Verpuffungs-Gasturbine - Google Patents

Verpuffungs-Gasturbine

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DE558785C
DE558785C DE1930558785D DE558785DD DE558785C DE 558785 C DE558785 C DE 558785C DE 1930558785 D DE1930558785 D DE 1930558785D DE 558785D D DE558785D D DE 558785DD DE 558785 C DE558785 C DE 558785C
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Germany
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pressure
wheel
gradient
deflagration
turbine
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DE1930558785D
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BBC Brown Boveri France SA
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BBC Brown Boveri France SA
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C5/00Gas-turbine plants characterised by the working fluid being generated by intermittent combustion
    • F02C5/12Gas-turbine plants characterised by the working fluid being generated by intermittent combustion the combustion chambers having inlet or outlet valves, e.g. Holzwarth gas-turbine plants

Description

  • Verpuffungs-Gasturbine Es ist bekannt, Verpuffungs-Gasturbinen mehrstufig auszuführen, in denen das Druckgefälle zwischen dem vom Ladedruck abhängigen Verpuffungsdruck und dem Druck der Atmosphäre in einer ersten Stufe, der reinen Verpuffungsturbine, bis auf den Ladedruck und das Restgefälle in weiteren, meist dauernd und unter nahezu gleichbleibendem Druck beaufschlagten Stufen bis auf den atmosphärischen Gegendruck verarbeitet wird. Durch diese Verbundwirkung wird ermöglicht, die Gefälle gegenüber reinen (einstufigen) Verpuffungsturbinen zu vergrößern; die bisherige Aufteilung des Gefälles derart, daß der Druck am ersten Rad gleich oder nahezu gleich dem Ladedruck gehalten wird, hat aber den Nachteil, daß die Gefälle für das erste Rad gegen Ende der Entladung immer kleiner werden, so daß das erste Rad nicht nur keine Arbeit mehr leistet, sondern der langsam strömende Gasrest am Rad auch zu großen Stoß- und Ventilationsverlusten Anlaß gibt. Weiter zwingt die verhältnismäßig niedrige Entspannung auf einen Druck gleich Ladedruck zur Verwendung von wärmearmen Gemischen oder zu starker Temperaturerniedrigung durch Wandkühlung, um die am Rade zulässigen Höchsttemperaturen nicht zu überschreiten. Ist der Ladedruck hoch, so ergibt sich für die zweite und folgenden Stufen der Gasturbine ein Treibgas, das wohl hohen Druck, aber aus den für das erste Rad bestehenden Festigkeitsgründen verhältnismäßig niedrige Temperatur hat. Die von diesem Turbinenteil erhältliche Leistung wird daher gering und meist so gering, daß er kaum die seinetwegen geleistete Verdichtungsarbeit aufbringt. Einen größeren Erfolg verspricht somit die Verbundgasturbine, wenn der Druck am ersten Rad so gewählt wird, daß er wesentlich tiefer als der Ladedruck ist, so daß auch die Entfernung des Abgasrestes, d. h. des auf Ladedruck entspannten Kammerinhaltes, noch mit größerem Druckgefälle vor sich geht und das Druckgefälle für die weiteren Turbinenstufen der am ersten Rad herrschenden Gastemperatur entspricht. Nun ist allerdings schon vorgeschlagen worden, bei einstufigen, also reinen Verpuffungsturbinen, die einen Ladedruck aufweisen, der höher ist als der Gegendruck am Rad, die Entspannung der Treibgase in der Kammer nur bis zum Ladedruck erfolgen zu lassen und den Abgasrest mit dem Ladedruck aus der Kammer zu schieben. Es wird mit dieser Maßnahme eine Kürzung der Zeitdauer eines Arbeitsspieles bezweckt und auch erreicht, dagegen ist eine Anpassung des Gefälles des Abgasrestes an die Umfangsgeschwindigkeit des Rades nur bei ganz bestimmten Ladedrücken möglich. Zur Erreichung guter Wirkungsgrade muß sich aber bekanntlich die durch das Gefälle bestimmte Treibgasgeschwindigkeit in einem bestimmten Verhältnis zur Umfangsgeschwindigkeit des Rades befinden.
  • Bei Verbundgasturbinen, die mit wesentlich höheren Ladedrücken betrieben werden können, kann dagegen und soll erfindungsgemäß das zwischen dem Ladedruck in der Kammer und dem Gegendruck nach der letzten Stufe, also dem Atmosphärendruck, bestehende Gefälle durch entsprechende Wahl des Druckes am ersten Rad so aufgeteilt werden, daß sowohl der Abgasrest und etwaige Spülluft, die zu dessen Verdrängung verwendet wird, am ersten Rad sowie die gesamte Treibgasmenge vor der oder den nachfolgenden Stufen ein den Radumfangsgeschwindigkeiten entsprechendes Gefälle erhält. Durch die sich hieraus ergebende wesentliche Erniedrigung des Radkastendruckes unter den Kammerladedruck werden auch die eingangs erwähnten zu hohen Temperaturen am Rad und die unzweckmäßige Leistungsverteilung der bisherigen Verbundgasturbinen vermieden.
  • In den Abbildungen sind zwei Diagrammsätze dargestellt, und zwar betrifft Abb. z die bisherige mit höherer Aufladung betriebene, aus einem Verpuffungsturbinen- und einem Dauerstrom- (Gleichdruck-) Turbinenteil bestehende Gasturbine, während Abb. 2 die Arbeitsweise der neuen Gasturbine wiedergibt. Es ist A das Druck-Zeit-Diagramm des Kreiselverdichters, B der zeitliche Druckverlauf während eines Arbeitsspieles in einer Brennkammer und am Rade der Verpuffungsturbine und C der zeitliche Druckverlauf vor der Dauerstrom-(Gleichdruck-) Turbine. Der Verdichter verdichtet die angesaugte Luft auf Po und drückt sie- mit diesem Druck in die Kammern der Vepuffungsturbine über. In den Kammern wird das Brennstoff-Luftgemisch (bei a) entzündet und erreicht den Verpuffungsdruck P1. Nach Öffnen des bekannten Düsenventils (bei b) strömt das hochgespannte Treibgas auf das Turbinenrad, wobei es auf Druck P2 entspannt wird. Dieser Radkammer- oder Gegendruck der Verpuffungsturbine wurde meist gleich oder wenig tiefer als der Aufladedruck Po gehalten. Gegen Ende der Entladung wird das Gefälle also sehr klein. Noch kleiner ist das Druckgefälle, das für das Ausschieben des Abgasrestes (von " c bis d) in der Kammer zur Verfügung steht. Das Gefälle, das in der Dauerstromturbine zur Arbeitsleistung dient, ist P'2-P3, hierbei ist P3 meist gleich dem atmosphärischen Außendruck.
  • In Abb. 2, die die neue Betriebsweise veranschaulicht, ist A wiederum das Druckdiagramm des Verdichters, B das Diagramm der Verpuffungsturbine und C das Diagramm der Dauer -stromturbine. Die Arbeitsfläche der Turbine B besteht jetzt aus zwei .Teilen, und zwar aus dem Verpuffungsteil B' und einem Gleichdruckteil B". Es ist ferner der Gegendruck P" am Rade der Verpuffungsturbine wesentlich tiefer als der Ladedruck Po. Sobald aber in der Kammer ein Druck gleich diesem Ladedruck erreicht ist (etwa bei f), so öffnet das Einlaßventil die Brennkammer, und der Abgasrest wird unter dem Einfluß des Ladedruckes unter gleichzeitiger Füllung der Kammern mit frischer Brennluft durch die Düse aufs Rad geschoben. Erfindungsgemäß werden nun der Ladedruck Po und der Gegendruck. P2 so bemessen, daß die Verarbeitung des diesem Druckverhältnis entsprechenden Wärmegefälles am Rade mit gutem Wirkungsgrad möglich wird. Dadurch, daß man das Treibgas bereits am ersten Rad auf niedrigeren Druck entspannt, wird auch das Gefälle für die nachfolgenden Stufen und damit auch die Verarbeitung dieses Gefälles mit besserem Wirkungsgrad bei geringer Stufenzahl möglich. Ein besonderer Vorteil des Verfahrens liegt darin, daß die Ventilationsverluste im wesentlichen fortfallen, da das Rad fast dauernd mit arbeitsleistendem Treibgas beaufschlagt wird. Durch Verlegung eines Teiles des Gleichdruckgefälles auf das Verpuffungsturbinenrad wird weiter eine wesentliche Wirkungsgradverbesserung erzielt, da nun bei gleichen Radtemperaturen und gleichen Verdichtungsdrücken die Anfangstemperatur in den Brennkammern und des im Gleichdruckverfahren arbeitenden Abgasrestes bedeutend höher sein kann, so daß mit größeren Gemischwärmen, also mit weniger Luftüberschuß, d. h. geringeren Verdichtungsarbeitsaufwänden zu arbeiten möglich ist.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH' Gasturbine, bei welcher das Druckgefälle zwischen dem in Brennkammern erzeugten, vom Ladedruck abhängigen Verpuffungsdruck des Treibgases und dem Atmosphärendruck in mindestens zwei Druckstufen verarbeitet wird (Verbundgasturbine), dadurch gekennzeichnet, daß das durch den Ladedruck in der Kanuher und den Gegendruck nach der letzten Stufe geschaffene Gefälle durch eine wesentliche Erniedrigung des Gegendrucks der ersten Stufe unter den Kammerladedruck derart aufgeteilt wird, daß sowohl Abgasrest und Spülluft, die zu dessen Verdrängung verwendet wird, - am ersten Rad wie die gesamte Treibgasmenge an der oder den nachfolgenden Stufen ein den Radumfangsgeschwindigkeiten entsprechendes Gefälle erhält.
DE1930558785D 1930-10-03 1930-10-03 Verpuffungs-Gasturbine Expired DE558785C (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE558785T 1930-10-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE558785C true DE558785C (de) 1933-12-29

Family

ID=6565447

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1930558785D Expired DE558785C (de) 1930-10-03 1930-10-03 Verpuffungs-Gasturbine

Country Status (1)

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DE (1) DE558785C (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE942235C (de) * 1951-12-24 1956-04-26 Schilling Estate Company Verfahren und Vorrichtung zum Betriebe Feuergase durch Verpuffungen herstellender Treibgaserzeuger
DE956821C (de) * 1951-12-24 1957-01-24 Schilling Estate Company Verfahren zum Betriebe Feuergase durch Verpuffungen herstellender Treibgaserzeuger und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens
DE962841C (de) * 1951-12-24 1957-04-25 Schilling Estate Company Verfahren zum Betriebe Feuergase durch Verpuffungen herstellender Treibgaserzeuger und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens

Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE942235C (de) * 1951-12-24 1956-04-26 Schilling Estate Company Verfahren und Vorrichtung zum Betriebe Feuergase durch Verpuffungen herstellender Treibgaserzeuger
DE956821C (de) * 1951-12-24 1957-01-24 Schilling Estate Company Verfahren zum Betriebe Feuergase durch Verpuffungen herstellender Treibgaserzeuger und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens
DE962841C (de) * 1951-12-24 1957-04-25 Schilling Estate Company Verfahren zum Betriebe Feuergase durch Verpuffungen herstellender Treibgaserzeuger und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens

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