DE580396C

DE580396C - Equal pressure gas turbine system with multi-stage combustion

Info

Publication number: DE580396C
Application number: DE1930580396D
Authority: DE
Inventors: Alf Lysholm
Original assignee: Milo AB
Current assignee: Milo AB
Priority date: 1930-03-25
Filing date: 1930-03-25
Publication date: 1933-07-10

Description

Gleichdruckgasturbinenanlage mit mehrstufiger Verbrennung Gasturbinen sind bereits bekannt, bei denen die Schaufeln in zwei oder mehrere in demselben Turbinengehäuse angeordnete und auf derselben Welle angebrachte Schaufelgruppen aufgeteilt sind. Auch ist bereits vorgeschlagen, das sich unter hohem Druck befindliche Treibmittel mittels in ihm erfolgender Verbrennung von in flüssiger oder an-:lerer Form zugeführtem Brennstoff zu erwärmen. Ferner ist schon vorgeschlagen, das Treibmittel nach Durchströmung eines Teils der Schaufelgruppen wieder zu erwärmen, und zwar durch Zufuhr von Brenestoff und Luft, welche in dem Raum zwischen den verschiedenen Schaufelgruppen verbrennen und somit das Treibmittel erwärmen, ehe es in die Schaufelringe der nächstfolgenden Schaufelgruppe strömt.Equal pressure gas turbine system with multi-stage combustion gas turbines are already known in which the blades in two or more in the same Turbine casing arranged and mounted on the same shaft blade groups are divided. It has also already been proposed that the one that is under high pressure Propellant by means of combustion of in liquid or other in it Form to heat fed fuel. Furthermore, the propellant has already been proposed to heat again after flowing through a part of the blade groups, namely by supplying fuel and air in the space between the various Burn the blade groups and thus heat the propellant before it enters the blade rings the next following blade group flows.

Bei derartigen Ausführungsformen, insbesondere solchen, in denen die Schaufeln nach dem Aktionsprinzip -ausgeführt sind, sind verschiedene Nachteile aufgetreten, die die praktische Verwendung einer solchen Turbine unmöglich gemacht haben. Um das verdichtete Treibmittel in der geeignetsten Weise ausnutzen zu können, wurde es auf sehr hohe, die Wärmebeständigkeit der Schaufeln der Turbine gefährdende Temperaturen erwärmt. Das hierbei angewendete Verfahren zur Erwärmung des Treibmittels hatte bedeutend höhere Temperaturen als die berechneten zur Folge; da die Wiedererwärmung innerhalb *des- die Schaufeln umgebenden, gemeinsamen Turbinengehäuses stattfand, und zwar in unmittelbarer Nähe der nächstfolgenden Schaufeln. Hierbei konnte es häufig nicht vermieden werden, däß einige Teile des Treibmittels auf bedeutend höhere Temperaturen als die berechneten erwärmt wurden, während andere Teile niedrigere Temperaturen als die berechneten erhielten. Des weiteren erfolgte die Wiedererwärmung der Gase nicht durch Verbrennung im Treibmittel, sondern durch Verbrennung von zugeführter Brennstoffmenge in der Luftmenge, wodurch das Erhalten einer geeigneten Mischung zur Erzielung der geeigneten Temperatur des Treibmittels, welches die folgenden Schaufeln durchströmen soll, erschwert wurde.In such embodiments, especially those in which the Shovels are designed according to the principle of action, have several disadvantages occurred, which made the practical use of such a turbine impossible to have. In order to be able to use the compressed propellant in the most suitable way, it was very high, endangering the heat resistance of the turbine blades Temperatures warmed. The process used to heat the propellant resulted in significantly higher temperatures than those calculated; since rewarming took place within the common turbine housing surrounding the blades, in the immediate vicinity of the next following blades. Here it could often not avoided that some parts of the propellant to significantly higher Temperatures than those calculated were heated while other parts were lower Temperatures than those calculated received. In addition, rewarming took place of the gases not by combustion in the propellant, but by combustion of supplied Amount of fuel in the amount of air, thereby obtaining a suitable mixture to achieve the appropriate temperature of the blowing agent, which is the following Shovels should flow through, was made more difficult.

Die vorstehend erläuterten, den bekannten Gasturbinenkonstruktionen anhaftenden Mängel sollen gemäß der Erfindung dadurch vermieden werden, daß in einer Gleichdruckgasturbinenanlage mit mehrstufiger Verbrennung den einzelnen in an sich bekannter Weise als mehrstufige Radialturbinen ausgebildeten und in getrennten Gehäusen angeordneten Turbinen Verbrennungskammern vorgeschaltet sind.The known gas turbine designs discussed above adherent defects are to be avoided according to the invention in that in a Equal pressure gas turbine system with multi-stage combustion the individual in itself known manner as multi-stage radial turbines and trained in separate housings arranged turbines combustion chambers are connected upstream.

Durch diese Maßnahme wird der Vorteil der mehrstufigen Verbrennung gewährleistet, der darin besteht, daß die Anfangstemperatur der Gase in jeder Turbine niedriger gehalten wenden kann, als wenn die Expansion ohne Zwischenverbrennung vorgenommen wird. Der Umstand, daß in einer Anlage gemäß der Erfindung Radialturbinen Verwendung finden, denen das erhitzte Treibmittel in der Mitte der Schaufelanordnung, also dort zugeführt wird, wo die Schaufelringe den kleinsten Durchmesser haben und infolgedessen den geringsten mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt sind, gewährleistet die Möglichkeit, durch die Zwischenverbrennung die Anfangstemperatur in den Turbinen verhältnismäßig hoch zu halten, ohne Gefahr zu laufen, daß die Schaufelringe übermäßigen Beanspruchungen ausgesetzt sind.This measure has the advantage of multi-stage combustion ensures that the initial temperature of the gases in each turbine can be kept lower than if the expansion without intermediate combustion is made. The fact that in a plant according to the invention radial turbines Find use where the heated propellant is in the center of the blade assembly, so it is supplied where the blade rings have the smallest diameter and as a result are exposed to the lowest mechanical stresses, guaranteed the possibility of the initial temperature in the turbines through the intermediate combustion to keep relatively high without running the risk of the blade rings becoming excessive Are exposed to stress.

Es ist an sich bekannt, Ra)dialturbinen in getrennten Gehäusen anzuordnen und die Expansion des Treibmittels, z. B. verdichteter Luft oder verdichteter Gase, in diesen also geschalteten Radialturbinen stufenweise vorzunehmen. Diese Maßnahme bedingt zwar die Erzielung einer besseren Parsonschen Kennzahl als in jenen Anlagen, in -denen die Expansion in einer Stufe erfolgt, aber der thermische Wirkungsgrad einer solchen Anlage wird verschlechtert infolge der auftretenden Druckverluste und Strahlungsverluste, und zwar deshalb, weil eben die Zwischenerwärmung mit Hilfe der zwischen den einzelnen Turbinenstufen liegenden Verbrennungskammern fehlt. Es ist unmöglich, in hintereinandergeschalteten Radialturbinen eine Expansion des Treibmittels mit ausreichendem Wirkungsgrad durchzuführen, wenn nicht, wie dies die Erfindung vorschreibt, den einzelnen Radialturbinen Verbrennungskammern vorgeschaltet werden.It is known per se to arrange radial turbines in separate housings and expansion of the propellant, e.g. B. compressed air or compressed gases, to be carried out in stages in these switched radial turbines. This measure Although it requires the achievement of a better Parson key figure than in those systems, in which the expansion takes place in one stage, but the thermal efficiency such a system is deteriorated as a result of the pressure losses that occur and radiation losses, precisely because the intermediate heating with the help the combustion chambers between the individual turbine stages are missing. It It is impossible for the propellant to expand in radial turbines connected in series to perform with sufficient efficiency, if not as the invention requires combustion chambers to be connected upstream of the individual radial turbines.

Weitere die Erfindung kennzeichnende Merkmale werden nachstehend näher erläutert.Further features characterizing the invention will be described in greater detail below explained.

Auf der Zeichnung sind einige Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt.In the drawing, some embodiments of the invention are for example and shown schematically.

Es zeigt Abb. i eine aus zwei Schaufelgruppen bestehende Gasturbinenanlage, Abb. 2 eine Gasturbinenanlage mit Kompressoren zum Verdichten des Treibmittels, Abb. 3 eine Abänderung der in Ahb. 2 dargestellten Ausführungsform.Fig. I shows a gas turbine system consisting of two groups of blades, Fig. 2 a gas turbine system with compressors for compressing the propellant, Fig. 3 a modification of the in Ahb. 2 illustrated embodiment.

In Abb. i bezeichnen i und 2 in getrennten Turbinengehäusen 3 und q. angeordnete Schaufelgruppen. Diese gesonderten Schaufelgruppen i und :2 sind auf derselben Welle 5 angebracht wie ein elektrischer Generator 6. Die derselben Gasturbinenanlage zugehörigen Schaufelgruppen i und 2 können auch als eine Hochdruckturbine i und eine Niederdruckturbine 2 angesehen werden. Die Hochdruckturbine i erhält ihr Treibmittel durch eine Anlaßleitung 7. Diese Anlaßleitung verbindet das Innere 8 der Turbine mit einer Erwärmungsvorrichtung 9 für das Treibmittel. Durch die Leitung io wird dem Erwärmungsapparat 9 ein Treibmittel, z. B. Luft, unter Druck zugeführt. Durch eine Rohrleitung i i wird dem Apparat auch noch ein Brennstoff, z. B. in flüssiger Form, zugeführt, der innerhalb des Apparates 9 in dem durch die Leitung io zugeführten Luftstrom verbrennt.In Fig. I, i and 2 in separate turbine housings 3 and q. arranged groups of blades. These separate blade groups i and: 2 are mounted on the same shaft 5 as an electric generator 6. The same Blade groups i and 2 belonging to the gas turbine system can also be used as a high-pressure turbine i and a low-pressure turbine 2 can be viewed. The high pressure turbine i receives its propellant through a starting line 7. This starting line connects the interior 8 of the turbine with a heating device 9 for the propellant. Through the line io the heating apparatus 9 is a propellant, for. B. air, supplied under pressure. Through a pipe i i the apparatus is also supplied with a fuel, e.g. B. in liquid Form, fed to the inside of the apparatus 9 in the fed through the line io Airflow burns.

Das Treibmittel wird hierbei nur auf eine so hohe Temperatur erwärmt, wie der Wärmebeständigkeit der Schaufeln i entspricht, z. B. auf 5oo bis 7oo° C. Die Regelung der Erwärmung erfolgt durch Zufuhr von Brennstoff in solcher Menge, die zur Erzielung der genannten Temperatur erforderlich ist. Für niedrigere, geringere Anfangstemperaturen bedingende Belastungen wird entsprechend dieser Temperatur weniger Brennstoff zugeführt. Die Verbrennung erfolgt somit mit großem Luftüberschuß, und das in den zentralen Raum 8 der Turbin i eintretende Treibmittel enthält außer den durch die Verbrennung entstandenen Gasen auch unverbrannte Luft. Unter Expansion und Wärmegefälle strömt dieses Treibmittel in radialer Richtung durch die als einfach rotierende Radialturbine und für volle Beaufschlagung ausgeführten Schaufeln i. Durch die Leitung 12 wird das Treibmittel fortgeleitet und dann einem Wiedererwärmungsapparat 13 zugeführt, in dem es wieder erwärmt wird, z. B. auf die gleiche Temperatur, auf die es im Apparat g erwärmt wurde. Auch in diesem Falle erfolgt die Wiedererwärmung durch eine innere, im Treibmittel stattfindende Verbrennung von durch eine Leitung 1q. zugeführtem Brennstoffe. Da die Verbrennung im Erwärmungsapparat 9 unter großem Luftüberschuß vor sich ging, enthält das Treibmittel bei Durchströmung des Wiedererwärmungsapparates 13 genügend Luft oder Sauerstoff, um die Verbrennung so weit zu unterhalten, daß annähernd dieselbe Temperatur wie im Apparat 9 erreicht wird. Das auf diese Weise von neuem erwärmte, in der Leitung 15 vom Wiedererwärmungsapparat 13 zum zentralen Raum 16 der Schaufeln oder der Turbine 2 strömende Treibmittel enthält somit hauptsächlich Verbrennungsgase, kann jedoch auch unverbrannte Luft enthalten. In der Turbine :2 gibt das Treibmittel weitere durch Expansion und Wärmegefälle erzeugte Energie ab, die von den außerhalb der Turbine herrschenden Verhältnissen abhängig ist. Auch die Schaufeln2 sind als Radialturbinemit voller Beaufschlagung ausgeführt. Das Treibmittel strömt in Richtung der Pfeile zunächst durch Radialschaufeln und dann auch noch durch Axialschaufeln, die- auf der die rotierenden Radialschaufeln tragenden Turbinenscheibe oder einem mit dieser verbundenen Teil angebracht sind.The propellant is only heated to such a high temperature how the heat resistance of the blades i corresponds, e.g. B. to 5oo to 7oo ° C. The heating is regulated by adding fuel in such an amount that which is necessary to achieve the temperature mentioned. For lower, lower The loads that cause initial temperatures are reduced according to this temperature Fuel supplied. The combustion thus takes place with a large excess of air, and the propellant entering the central space 8 of the turbine i also contains the The gases produced by the combustion also include unburned air. Under expansion and heat gradient, this propellant flows in the radial direction through the as simple rotating radial turbine and blades designed for full admission i. The propellant is passed through line 12 and then to a reheating apparatus 13 supplied, in which it is reheated, for. B. to the same temperature which it was heated in the apparatus g. In this case too, rewarming takes place by an internal combustion taking place in the propellant through a pipe 1q. supplied fuels. Since the combustion in the heating apparatus 9 under large Excess air was going on, contains the propellant when flowing through the rewarming apparatus 13 enough air or oxygen to sustain the combustion to such an extent that approximately the same temperature as in the apparatus 9 is reached. That way again heated, in line 15 from the rewarming apparatus 13 to the central Space 16 of the blades or turbine 2 thus mainly contains propellant flowing Combustion gases, but can also contain unburned air. In the turbine: 2 the propellant passes through more Expansion and heat gradient Energy that depends on the conditions outside the turbine is. The blades 2 are also designed as radial turbines with full admission. The propellant first flows in the direction of the arrows through radial blades and then also by axial blades on which the rotating radial blades bearing turbine disk or a part connected to it are attached.

In der dargestellten Gasturbinenanlage besteht somit der Turbinenteil aus zwei Turbinen oder Schaufelgruppen, die in getrennten Turbinengehäusen untergebracht sind, wobei die Erwärmung des Treibmittels in den zu den getrennten Turbinengehäusen führenden Anlaßleitungen erfolgt. Die zur Erzeugung des Treibmittels erforderliche Luft wird bei dieser Ausführungsform einer anderen Anlage entnommen.The turbine part thus exists in the gas turbine system shown from two turbines or blade groups, which are housed in separate turbine housings are, with the heating of the propellant in the to the separate turbine housings leading instruction guides. The one required to generate the propellant In this embodiment, air is taken from another system.

AM. 2 stellt eine Ausführungsform dar, bei der das Treibmittel oder das zur Erzeugung des Treibmittels erforderliche Gas oder die Luft in zur Gasturbinenanlage zugehörigen Kompressoren verdichtet wird. Eine solche Gasturbinenanlage kann daher als aus zwei Teilen bestehend betrachtet werden, wobei der eine Teil hauptsächlich zur Erzeugung von verdichtetem Gas und der andere Teil hauptsächlich zum Abgeben von effektiver Leistung bestimmt ist. AT THE. FIG. 2 shows an embodiment in which the propellant or the gas required to generate the propellant or the air is compressed in compressors belonging to the gas turbine system. Such a gas turbine system can therefore be regarded as consisting of two parts, one part being mainly intended for the production of compressed gas and the other part mainly for delivering effective power.

In Abb. 2 bezeichnen 2i, 22 und 23 drei Kompressoren, welche in der Strömungsrichtung der zu verdichtenden Luft oder des Gases in Reihe geschaltet sind. Das Gas, z. B. Luft, strömt durch die Leiturig 24 ein und wird durch eine Leitung 25 vom Kompressor 21 zum Kompressor 22 und weiter durch eine Leitung 26 zum Kompressor 23 geleitet. Vom Kompressor 23 wird die endgültig verdichtete Luft durch eine Leitung 27 einem Vorwärmer 28 zugeführt, in dem sie in später noch zu beschreibender Weise eine erste Erwärmung erfährt. Durch eine Leitung 29 strömt dann die Luft von diesem Vorwärmer zu einem Erwärmungsapparat 31, in welchem innere Verbrennung des durch die Leitung 32 zugeführten Brennstoffes stattfindet. In ähnlicher Weise wie bei der in Abb. i dargestellten Ausführungsform erfolgt die Verbrennung unter großem Luftüberschuß, so daß das durch eine Leitung 33 der Turbine 34 zugeführte Gas mit Verbrennungsgasen vermischte Luft enthält. Die Turbine 34, die einen in einem besonderen Gehäuse untergebrachten Teil der Schaufeln der Gasturbinenanlage enthält, ist auf derselben Welle angebracht wie ein Hochdruckkompressor 23, welcher von ihr getrieben wird. Eine Leitung 35 führt das Gas von der Turbine 34 einer Turbine 36 zu, deren Schaufeln von einem besonderen Turbinengehäuse umgeben sind. In der Anlaßleitung 35 dieser Turbine 36 ist ein Wiederetwärmungsapparat 37 angebracht, in dem das Gas durch innere Verbrennung des durch eine Leitung 38 zugeführten Brennstoffes wieder erwärmt wird. Das Treibmittel wird durch eine Leitung 4i von der Turbine 36 -einer Turbine 4o zugeführt. Auch in diesem Falle erfolgt Wiedererwärmung durch einen in der Leitung 41 angebrachten Wiedererwärmungsapparat 42. Die Wiedererwärmung sowohl in diesem als auch in noch folgenden Apparaten erfolgt in vorher beschriebener Weise. Die Schaufelanordnungen der Turbine 36 und der Turbine 40 sind auf derselben Welle wie ein Generator 39 angebracht, so daß dieser somit von beiden Turbinen getrieben wird. Der Auslaß der Turbine 40 steht durch eine Leitung 44 mit dem Anlaß einer Turbine 43 in Verbindung. In der Leitung 44 ist ein Wiedererwärmungsapparat 45 angebracht. Eine Leitung 46 führt das Treibmittel von der Turbine 43 einer Turbine 47 zu. 48 bezeichnet einen Apparat zur Wiedererwärmung des Treibmittels, ehe es den Schaufeln 47 zugeführt wird. Die Auslaßleitung 49 der Turbine 47 verzweigt sich in zwei Leitungen 50 und 51, die zu zwei Turbinen 52 und 53 führen, die somit in der Strömungsrichtung des Treibmittels parallel geschaltet sind. Vor Eintritt in diese beiden Niederdruckteile der Gasturbinenanlage erfährt das Treibmittel keine Wiedererwärmung. Die Turbine 52 treibt den Niederdruckkompressor 2i. Die Turbine 53 ist auf derselben Welle angebracht wie die Turbine 47 und ein von diesen Turbinen getriebener Generator 3o. Die Auslässe der Turbinen 52 und 53 sind durch die Leitungen 54 bzw. 55 mit dem Vorwärmer 28 verbunden, in dem ein Teil der etwa noch vorhandenen Wärme des Treibmittels an die durch die Leitung 27 zugeführte verdichtete Luft abgegeben wird. In diesem Falle besteht die Gasturbinenanlage aus sieben in getrennten Turbinengehäusen angeordneten Schaufelanordnungen, die auch als frei stehende Turbinen angesehen werden können. Die zu den Turbinengehäusen solcher Turbinenteile führenden Anlaßle@itungen stehen mit Ausnahme der den Niederdruckturbinenteilen zugehörigen mit Erwärmungsvorrichtungen für das Treibmittel in Verbindung. Sämtliche Turbinen, mit Ausnahme der Nieder.druckturbinenteile, können somit mit Treibmittel von derselben Anfangstemperatur arbeiten. Die Erwärmung des Treibmittels. als auch seine Wiedererwärmung erfolgt mit großem Luftüberschuß, so daß der Sauerstoff in der dem ersten Erwärmungsapparat zugeführten Luftmenge zur Aufrechterhaltung der Verbrennung in den Wiedererwärmungsapparaten ausreichend ist. Die Luftmenge muß im Verhältnis zur Brennstoffmenge so berechnet werden, daß der Sauerstoff der Luft verbraucht ist, wenn das Treibmittel seine Wiedererwärmung im letzten Wiedererwärmungsapparat 48 erfahren hat. Jedoch erfolgt auch die Erwähnung des Treibmittels im letzten Wiedererwärmungsapparat wahrscheinlich mit etwas Luftüberschuß.In Fig. 2, 2i, 22 and 23 designate three compressors, which in the Direction of flow of the air to be compressed or the gas are connected in series. The gas, e.g. B. air, flows through the Leiturig 24 and is through a line 25 from the compressor 21 to the compressor 22 and further through a line 26 to the compressor 23 headed. The finally compressed air is from the compressor 23 through a line 27 fed to a preheater 28, in which they are in a manner to be described later experiences a first warming. The air then flows therefrom through a line 29 Preheater to a heater 31, in which internal combustion of the through the line 32 supplied fuel takes place. In a similar way to the embodiment shown in Fig. i, the combustion takes place under large Excess air, so that the gas fed through a line 33 of the turbine 34 with Combustion gases contains mixed air. The turbine 34, the one in a special Housing housed part of the blades of the gas turbine plant is on the same shaft attached as a high pressure compressor 23, which is driven by her will. A line 35 leads the gas from the turbine 34 to a turbine 36, whose Blades are surrounded by a special turbine housing. In the event management 35 of this turbine 36, a reheating apparatus 37 is attached, in which the gas by internal combustion of the fuel supplied through a line 38 again is heated. The propellant is one from the turbine 36 through a line 4i Turbine 4o supplied. In this case, too, rewarming is carried out by an in the rewarming apparatus 42 attached to the line 41. The rewarming both in this as well as in the following apparatus takes place in the manner described above. The blade assemblies of turbine 36 and turbine 40 are on the same shaft attached as a generator 39, so that this is thus driven by both turbines will. The outlet of the turbine 40 is through a conduit 44 with the inlet of a Turbine 43 in connection. A reheating apparatus 45 is mounted in the line 44. A line 46 supplies the propellant from the turbine 43 to a turbine 47. 48 refers to an apparatus for reheating the propellant before it hits the blades 47 is fed. The outlet line 49 of the turbine 47 branches into two lines 50 and 51, which lead to two turbines 52 and 53, which are thus in the direction of flow of the propellant are connected in parallel. Before entering these two low-pressure parts In the gas turbine plant, the propellant does not experience any reheating. The turbine 52 drives the low pressure compressor 2i. The turbine 53 is mounted on the same shaft like the turbine 47 and a generator 3o driven by these turbines. The outlets the turbines 52 and 53 are connected to the preheater 28 through lines 54 and 55, respectively connected, in which some of the remaining heat of the propellant to the compressed air supplied through line 27 is discharged. In this case the gas turbine system consists of seven arranged in separate turbine housings Blade arrangements that can also be viewed as free-standing turbines. The starter cables leading to the turbine housings of such turbine parts are in place with the exception of the heating devices associated with the low-pressure turbine parts for the propellant in connection. All turbines, with the exception of the low-pressure turbine parts, can thus work with propellants at the same starting temperature. The warming of the propellant. as well as its rewarming takes place with a large excess of air, so that the oxygen is supplied to the first heating apparatus Air volume sufficient to maintain the combustion in the rewarmers is. The amount of air must be calculated in relation to the amount of fuel so that The oxygen in the air is depleted when the propellant is rewarmed has experienced 48 in the final rewarming apparatus. However, it is also mentioned of the propellant in the final rewinder, probably with some excess air.

In dieser Ausführungsform gehören die Turbinen 52, 43 und 34 zusammen mit den Kompressoren 21, 22 und 23 zu demjenigen Teil der Gasturbinenanlage, der den Kompressorteil bildet, während die Turbinen 36, 40, 47 und 53 zu dem effektive Leistung abgebenden Teil zählen.In this embodiment the turbines 52, 43 and 34 belong together with the compressors 21, 22 and 23 to that part of the gas turbine system which forms the compressor part, while the turbines 36, 40, 47 and 53 to the effective Count the performance-releasing part.

In Abb. 3 ist eine Abänderung der Ausführungsform nach Abb.2 dargestellt, bei welcher die Verbrennung im Erwärmungsapparat nicht wie vorher mit Luftüberschuß erfolgt.In Fig. 3 a modification of the embodiment according to Fig.2 is shown, in which the combustion in the heating apparatus is not, as before, with excess air he follows.

In Abb.3 bezeichnen 61, 62 und 63 drei in Reihe geschaltete Kompressoren. Das aus Gas, z. B. Luft, bestehende Treibmittel wird durch die Anlaßleitung 64 dem Niederdruckkompressor 61 und dann von diesem durch eine Leitung 65 dem Mitteldruckkompressor 62 zugeführt. Eine Leitung 66 führt die Luft vom Mitteldruckkompressor 62 zum Hochdruckkompressor 63. Eine Leitung 67 führt die endgültig verdichtete Luft vom Hochdruckkompressor63 einem Erwärmungsapparat 64 zu, in dem das Treibmittel durch innere Verbrennung des durch die Leitung 65 zugeführten Brennstoffes erwärmt wird. Die Verbrennung erfolgt ohne großen Luftüberschuß "und kann höhere Temperaturen des Treibmittels als die für die Turbine berechneten hervorbringen. Das Treibmittel wird jedoch durch Zufuhr von Wasser durch eine Leitung 66 auf die berechnete Temperatur abgekühlt. Hierdurch erhält man ein Treibmittel, das sowohl Verbrennungsgase als auch Wasserdampf und gegebenenfalls auch noch einen geringen Luftüberschuß enthält. Das Treibmittel enthält somit Energie, sowohl auf Grund seines Druckes und der Temperatur, auf die es erwärmt ist, als auch auf Grund des durch die Zusammensetzung der Gase hervorgerufenen Wärmeinhaltes. In diesem Falle enthält somit die zugeführte Wassermenge auf Grund ihres Druckes und der Temperatur auch eine Energiemenge, die in den Turbinen ausgenutzt wird. Eine Leitung 67 führt das auf diese Weise erwärmte und vorbereitete Treibmittel einer Turbine 68 zu. Diese Turbine ist auf derselben Welle angebracht wie der Hochdruckkompressor 63 und eine weitere Turbine -69, die ihr Treibmittel durch eine Leitung 70 erhält. In dieser Leitung 70 ist ein Wiedererwärmungsapparat 71 angebracht. In diesem Apparat findet Verbrennung eines durch Leitung 72 zugeführten Brennstoffes statt. Damit Verbrennung stattfinden kann, wird durch eine Leitung 73 Frischluft von einer Stelle im Hochdruckkompressor 63 zugeführt, die den Druckverhältnissen in der Leitung 7o entspricht. Auch in diesem Falle wird nicht mehr Luft zugeführt als für die Verbrennung notwendig ist. Die Verbrennung in diesem Apparat erfolgt ohne großen Luftüberschuß in derselben Weise wie im Apparat 64 und in den übrigen, später noch zu beschreibenden Erwärmungsapparaten. Von der Turbine 69 wird das Treibmittel durch eine Leitung 6o einer Turbine 74 zugeführt. Die Wiedererwärmung des Treibmittels erfolgt in einem in der Leitung 6o angeordneten Apparat 75. Auch in diesem Falle wird durch eine Leitung 76 die für die Verbrennung erforderliche Frischluft zugeführt. Die Turbine 74 ist auf derselben Welle angebracht wie eine Turbine 77 und ein Generator 78. Der Generator 78 wird somit von den Turbinen 74 und 77 getrieben. Eine Leitung 79 überführt das Treibmittel von der Turbine 74 zur Turbine 77.In Figure 3, 61, 62 and 63 designate three compressors connected in series. The gas, z. B. air, existing propellant is fed through the starting line 64 to the low-pressure compressor 61 and then from this through a line 65 to the medium-pressure compressor 62. A line 66 leads the air from the medium pressure compressor 62 to the high pressure compressor 63. A line 67 leads the finally compressed air from the high pressure compressor 63 to a heating apparatus 64 in which the propellant is heated by internal combustion of the fuel supplied through the line 65. The combustion takes place without a large excess of air "and can produce higher propellant temperatures than those calculated for the turbine. The propellant is, however, cooled to the calculated temperature by supplying water through a line 66 The propellant thus contains energy, both due to its pressure and the temperature to which it is heated, and due to the heat content caused by the composition of the gases The amount of water supplied, due to its pressure and temperature, is also an amount of energy that is used in the turbines another turbine -69 that ye Propellant received through line 70 . In this line 70, a reheating apparatus 71 is attached. Combustion of a fuel supplied through line 72 takes place in this apparatus. So that combustion can take place, fresh air is supplied through a line 73 from a point in the high-pressure compressor 63, which corresponds to the pressure conditions in the line 7o. In this case, too, no more air is supplied than is necessary for the combustion. The combustion in this apparatus takes place without a large excess of air in the same way as in apparatus 64 and in the other heating apparatuses to be described later. The propellant is fed from the turbine 69 through a line 6o to a turbine 74. The propellant is reheated in an apparatus 75 arranged in the line 60. In this case, too, the fresh air required for the combustion is supplied through a line 76. The turbine 74 is mounted on the same shaft as a turbine 77 and a generator 78. The generator 78 is thus driven by the turbines 74 and 77. A line 79 transfers the propellant from the turbine 74 to the turbine 77.

In der Leitung 79 ist ein Wiedererwärmungsapparat 8o angebracht, dem durch eine Leitung 8r Frischluft zugeführt wird. Eine Leitung 82 führt das Treibmittel von der Turbine 77 zu einer Turbine 83. 84 bezeichnet einen in der Leitung 82 angebrachten Wiedererwärmungsapparat für das Treibmittel, das der Turbine 83 zugeführt wird. Die Verbrennung im Apparat 84 erfolgt unter Einwirkung von Frischluft, die durch eine Leitung 85 zugeführt wird. Eine Leitung 86 führt das Treibmittel von der Turbine 83 zu einer Turbine 87. 88 bezeichnet einen in der Leitung 86 vor der Turbine 87 angebrachten Wiedererwärmungsapparat für das Treibmittel. Die Verbrennung erfolgt mit Hilfe von durch eine Leitung 89 zugeführter Frischluft. Die Auslaßleitung 9o der Turbine 87 verzweigt sich in zwei Leitungen 9i und 92. Durch diese Zweigleitungen wird das Treibmittel ohne Wiedererwärmung Turbinen 93 und 94 zugeführt. Die Turbine 93 steht ohne Einschaltung eines Wiedererwärmungsapparats durch eine Leitung 95 mit einer Turbine 96 in Verbindung.- Die Turbinen 93 und 96 sind auf derselben Welle angebracht wie der Niederdruckkompressor 61, der somit von den beiden Turbinen getrieben wird. Die Turbine 94 und eine weitere Turbine 98 sind auf derselben Welle angebracht wie ein Generator 97, der somit von beiden Turbinen getrieben wird. Eine Leitung 99 führt das Treibmittel von der Turbine 94 zur Turbine 98. Durch eine Leitung ioo wird das in dieser Weise ausgenutzte Treibmittel abgeleitet, z. B. einem Vorwärmer zu, ähnlich wie es oben bei der Ausführungsform nach Abb. z beschrieben ist.In the line 79 a reheating apparatus 8o is attached, the fresh air is supplied through a line 8r. A line 82 carries the propellant from the turbine 77 to a turbine 83. 84 denotes one mounted in the conduit 82 Reheating apparatus for the propellant supplied to the turbine 83. The combustion in the apparatus 84 takes place under the action of fresh air that passes through a line 85 is supplied. A line 86 carries the propellant from the turbine 83 to a turbine 87. 88 denotes one in the line 86 upstream of the turbine 87 attached rewarming apparatus for the propellant. The incineration takes place with the aid of fresh air supplied through a line 89. The outlet pipe 9o of the turbine 87 branches into two lines 9i and 92. Through these branch lines the propellant is fed to turbines 93 and 94 without reheating. The turbine 93 stands without the activation of a rewarming apparatus through a line 95 in communication with a turbine 96. The turbines 93 and 96 are on the same shaft attached like the low pressure compressor 61, which is thus driven by the two turbines will. The turbine 94 and another turbine 98 are mounted on the same shaft like a generator 97, which is thus driven by both turbines. One line 99 leads the propellant from the turbine 94 to Turbine 98. Dia a line ioo, the propellant used in this way is diverted, e.g. B. to a preheater, similar to that described above in the embodiment of Fig. Z is.

Alle obenerwähnten Turbinen sollen als Radialturbinen nach dem Reaktionsprinzip mit Vollanlaß ausgeführt werden. Die eine Turbine wird zweckmäßig als Radialturbine, ähnlich wie bei der Ausführungsform nach Abb. i, ausgeführt. Auch bei der Ausführungsform gemäß Abb. 3 ist somit die Gasturbine in zehn Schaufelgruppen aufgeteilt, wobei jede Schaufelgruppe in einem besonderen Turbinengehäuse untergebracht ist. Sämtliche zu diesen Turbinengehäusen führenden Anlässe sind mit Ausnahme derjenigen für die Niederdruckteile mit Erwärmungsapparaten für das. Treibmittel versehen. Die Erwärmung des Treibmittels erfolgt ohne Luftüberschuß. Die während der Verbrennung entstandene Wärme wird außer der als Treibmittel verwendeten Luft auch dem der Luft zugeführten Wasser mitgeteilt. Die verschiedenen Wiedererwärmungsapparate sind mit verschiedenen Teilen der Kompressoren oder Leitungen zwischen den Kompressoren verbunden, so daß Frischluft von annähernd dem gleichen Druck, unter welchem die Verbrennung vor sich geht, den Wiedererwärmungsapparaten zugeführt werden kann.All of the above-mentioned turbines are said to be radial turbines based on the reaction principle be carried out on full occasion. One turbine is expediently a radial turbine, similar to the embodiment according to Fig. i, executed. Even with the embodiment according to Fig. 3, the gas turbine is thus divided into ten blade groups, with each blade group is housed in a special turbine housing. All Occasions leading to these turbine housings are with the exception of those for the Provide low pressure parts with heating devices for the propellant. The warming of the propellant takes place without excess air. The one created during the burn In addition to the air used as a propellant, heat is also supplied to the air Communicated water. The different rewarmers are different Share the compressors or lines connected between the compressors so that Fresh air of approximately the same pressure as the combustion in front of it can be fed to rewarmers.

Die Gasturbinenanlage gemäß Abb.3 besteht wiederum aus zwei Teilen, wobei die Turbinen 96, 93, 87, 83, 69 und 68 zusammen mit den Kompressoren 6 i, 62 und 63 den Kompressorteil der Anlage und die Turbinen 74, 77, 94 und 98, gegebenenfalls im Zusammenhang mit den Generatoren 78 und 97, den effektive Leistung abgebenden Teil der Gasturbinenanlage bilden. Die zehn verschiedenen Schaufelgruppen der Anlage können teils als in Reihe und teils parallel miteinander geschaltete, getrennte Turbinen betrachtet werden. Sie können jedoch auch Teile zweier oder mehrerer Turbinen bilden. Es können z. B. die Turbinen 68 und 69 eine aus zwei Teilen zusammengebaute Hochdruckturbine bilden, während die Turbinen 83 und 87 sowie 74 und 77 Mitteldruckturbinen bilden. Die Turbinen 93 und 96 einerseits sowie die Turbinen 94 und 98 andererseits bilden zwei parallel geschaltete, aus zwei Teilen bestehende Niederdruckturbinen.The gas turbine system according to Figure 3 again consists of two parts, with the turbines 96, 93, 87, 83, 69 and 68 together with the compressors 6 i, 62 and 63 being the compressor part of the system and the turbines 74, 77, 94 and 98 , possibly in connection with the generators 78 and 97, form the part of the gas turbine plant which delivers effective power. The ten different groups of blades in the system can be viewed as separate turbines connected partly in series and partly in parallel. However, they can also form parts of two or more turbines. It can e.g. B. the turbines 68 and 69 form a high-pressure turbine assembled from two parts, while the turbines 83 and 87 and 74 and 77 form medium-pressure turbines. The turbines 93 and 96 on the one hand and the turbines 94 and 98 on the other hand form two low-pressure turbines connected in parallel and consisting of two parts.

Mit Hilfe von Ausführungsformen nach der Erfindung können zur Verfügung stehende, verdichtete Gase oder Luft in vorteilhafter Weise ausgenutzt werden, ohne daß die Anfangstemperatur der Gase einen für die Turbine schädlichen hohen Grad anzunehmen brauchen. Auch die Wiedererwärmung braucht nicht auf einen für die Turbine schädlichen Grad zu erfolgen. Die dem Treibmittel zugeführte Wärme kann somit ausgenutzt werden, ohne daß die Schaufeln der Turbinenteile dadurch gefährdet werden.With the help of embodiments according to the invention can be available standing, compressed gases or air can be used advantageously without that the initial temperature of the gases is harmful to the turbine high level need to accept. The rewarming does not need one for the turbine either harmful degree to be done. The heat supplied to the propellant can thus be used without the blades of the turbine parts being endangered.

Die Wiedererwärmung des Treibmittels erfolgt unter solchen Verhältnissen, daß das zu den Schaufeln strömende Gas derart gemischt wird, daß die Temperatur in den verschiedenen Teilen des Treibmittels gleich ist.The propellant is reheated under such conditions that the gas flowing to the blades is mixed so that the temperature is the same in the different parts of the propellant.

Bei Anlagen, in denen das Gas oder die Luft von zur Anlage zugehörigen Kompressoren verdichtet wird, ist es notwendig, die verdichteten Gase in vorteilhafter Weise auszunutzen, da ein so großer Teil des gesamten Effektinhaltes zum Verdichten der Gase verwendet wird, daß ein schlechtes. Wirtschaften mit der verdichteten Luft den Wirkungsgrad der gesamten Anlage erheblich vermindert.In systems in which the gas or air is associated with the system Compressors are compressed, it is necessary to use the compressed gases in more advantageous Way to take advantage of because such a large part of the total effect content is used to compress the gases used that a bad one. Doing business with the compressed air the efficiency of the entire system is significantly reduced.

Durch die Erfindung ist somit die Möglichkeit gegeben, den im Gas oder 'in der Luft vorhandenen Effekt in vorteilhaftester Weise auszunutzen.The invention thus provides the possibility of the gas or 'to exploit the effect present in the air in the most advantageous manner.

Claims

PATLNTANSPRUCFI constant pressure gas turbine system with multi-stage combustion, characterized in that the individual in a known manner as a multi-stage Radia1 turbines and arranged in separate housings turbine combustion chambers are connected upstream.