-
Gas -Dampf-Turbine Vorliegende Erfindung bezieht sich auf Gas-Dampf-Turbinen,
bei denen die Verbrennungsgase und durch die Wärmeabgabie der Gase @erzeugter Dampf
voneinander getrennt Arbeit leisten. Die Erfindung besteht darin, daß der Verbrennungsraum
von umlaufenden Heizflächen des Dampferzeugers umgeben ist und die Gase in einer
auf dem Drehkörper des umlaufenden Dampferzeugers angeordneten, den Dampferzeuger
in Umdrehung versetzenden Gasturbine Arbeit leisten.
-
Der in dem umlaufenden Dampferzeuger entstandene Dampf kann vorteilhaft
in einer mit dem Dampferzeuger bzw. der Gasturbine gekuppelten Dampfturbine entspannt
werden, so daß Gasturbine, umlaufender Dampferzeuger und Dampfturbine in einem Aggregat
vereinigt sind.
-
Es sind schon Gas-Dampf-Turbinen mit umlaufendem Dampferzeuger vorgeschlagen
worden, bei denen die in die Dampfkammern .eingebauten Brennkammern ebenfalls umlaufen.
Demgegenüber ist bei der Maschine nach der Erfindung die Brennkammer feststehend
in der Mitte des Läufers angeordnet; sie wird von den umlaufenden Heizflächen des
Dampferzeugers eingehüllt. Der erzeugte Dampf wird m eine mit dem Dampferzeuger
bzw. der Gasturbine gekuppelte Dampfturbine eingeleitet. Die Dampfturbine kann auf
gleicher Welle mit dem Dampferzeuger sitzen oder aber auch auf besonderer Welle,
angeordnet sein und mit dem Dampferzeuger bzw. der Gasturbine durch ein Getriebe
verbunden sein, so daß Dampfturbine und Gasturbine mit verschiedenen Drehzahlen
umlaufen können.
-
Die Düsen und Laufschaufeln der Gasturbine auf dem ringartigen Drehkörper
des Dampferzeugers sind mehrfach durchbohrt; durch die Bohrungen fließt die zu verdampfende
Flüssigkeit den Düsen und Laufschaufeln der Gasturbine zu, so daß nicht nur die
in der Brennkammer aufgenommene Wärme, sondern auch die gegebenenfalls bei der Kühlung
abgeführte Wärme in den Düsen und Laufschaufeln der Gasturbine und die Abwärme der
aus der Gasturbine ausströmenden Gase in dem umlaufenden Dampferzeuger nutzbar gemacht
werden können.
-
Es ist zweckmäßig, der Gasturbine Heizfl.äch:en des Dampferzeugers
nachzuschalten. Die Erfindung erstreckt sich weiter noch auf die zweckmäßige Ausführung
des Dampferzeugers.
-
Die Erfindung wird durch die Ausführungsbeispiele in den Abb. i bis
3 näher erläutert. In Abb. i ist ein Dampferzeuger dargestellt, der mit einer Dampfturbine
auf einer Welle angeordnet ist. Die zu verdampfende Flüssigkeit fließt dem umlaufenden
Dampf-,erzeuger durch die Hohlwelle i zu und wird in den Bohrungen a nach ,außen
geschleudert. Die rotierende Verdampfertrommel ist mit zahlreichen, am Umfang verteilten
Längsbohrungen 3 versehen, in die als Heizflächen dienende Fingerlinge .4 münden.
In diesen Hohlräumen und Bohrungen tritt die Verdampfung
der Flüssigkeit
ein. Die Düsen 5 und die Laufschaufeln 6 der Gasturbine sind mit zahlreichen Kanälen
7 versehen, die mit den Bohrungen 3 in Verbindung stehen und als zusätzliche Heizflächen
des Dampferzeugers dienen. Der entstandene Dampf wird in den Bohrungen 8 getrocknet
und überhitzt und strömt 'dann durch :ein in der Hohlwelle 9 befindliches Rohr i
o in den Raum vor den Düsen der Turbine i i. Das Dampfrohr i o ist gegenüber der
Hohlwelle gut isoliert, indem beispielsweise über das Dampfrohr io ein zweites doppelwandiges
Rohr 12 geschoben ist, das außen mit einer Strahlungsschutzmasse versehen und' innen
luftleer ist. ' Der Verbrennungsraum 13 steht unter Druck. Die Luft wird
von einem Kompressor durch den Stutzen 15 und die Durchführungen 16
dem
Feuerraum zugeführt. Der Brenner 17
ist zentral in der Hohlwelle i angeordnet
und läßt sich leicht herausnehmen. Zur Abdichtung der Brennerlreitung und dies Feuerraumes
gegenüber der eingeführten Flüssigkeit ist zwischen beiden Zuführungsräumen Lein
Rohr 18 angebracht. Die Feuergase treten am Austritt aus dem Feuerraum in
die Düsen 5 der Gasturbine.ein und werden nach der Entspannung in der Gasturbine
in der durch "die Fingerlinge 4 gebildeten Heizfläche weiter abgekühlt, worauf sie
den Dampferzeuger durch den Abgasstutzen i9 verlassien. Der Mantel des Dampferzeugers
2o, soweit ier von den Gasen bestrichen werden kann, ist innen mit Rohren 2 i ausgekleidet,
die b:eispirelswzise zur Zwischenüberhitzung des Dampfes dienen können. Die Leitschaufeln
22 der Gasturbine sind wie die Laufschaufeln mit Kühlkanälen versehen und werden
in diesem Falle auch zweckmäßig durch den Wasserdampf gekühlt, der dadurch überhitzt
wird. Die Verteilung und Sammlung des Dampfes auf die einzelnen. Kühlkanäle übernehmen
das Verteilerrohr 23 und das Sammelrohr 24.
-
In Abb.2 ist eine in den Grundzügen gleiche Anlage dargestellt. Der
Dampferzeuger zeigt unter sonst gleicher Anordnung eine andere Ausführung der Heizfläche,
die besonders bei Erzeugung von Hochdruckdampf wegen der hohen Umfangsgeschwindigkeiten
der Heizflächen und der damit auftretenden Fliehkräfte vorteilhaft ist, da die durch
die Gewichte der rotierenden Heizflächen auftretenden Fliehkräfte durch die Heizflächen
selbst aufgenommen werden. Der hohle Ringkörper, der den Feuerraum 13 einschließt,
ist nicht als Verdampfer ausgebildet. Vielmehr ist der Feuerraum mit einem in den
Ringkörper eingeschobenen, aus Rohrspiralen bestehenden Verdampfer 25 ausgekleidet,
dessen Enden auf der einen Seite mit dem Ringraum 26 des Rotors verbunden sind,
der wiederum durch das Rohr 27 an die Zuführungsbohrungen 2 angeschlossen ist. Auf
der anderen Seite münden die Rohre in die Bohrung 8, die mit der Dampfleitung i
o in Verbindung steht. Die aus der Gasturbine.austretenden Gase beaufschlagen die
Rohrspiralen 29, die reit den Ringräumen 26 und 28 in Verbindung stehen.
-
Die Vorschaltturbine 30 ist gegenläufig ausgeführt und durch
ein Getriebe 3 i mit der Welle 36 des Dampferzeugers und der Turbine 32 verbunden.
Das Getriebe kann unter dem Druck des nach der Vorschaltturbine geleiteten Dampfes
stehen. Durch diese Maßnahme und außerdem durch die cingehäusige Ausführung von.
Vorschaltturbine 30 und Kondensationsturbine 32 wird erreicht, daß das ganze
Turbinenaggregat nur eine Stopfbuchse 33 gegen die Atmosphäre aufweist. Das Gehäuse
der Vorschaltturbine trägt das Lager 34 welches sowohl die Lagerkräfte der von.
der gegenläufigen Scheibe zum Umkehrgetriebe führenden Welle 35 als auch die der
durchgehenden Triebwelle 36 ,aufnimmt. Damit kein öl in die Turbine gelangen kann,
. ist zwischen Lager 34 und Vorschaltturbine 30-,ein Raum 37 geschaffen, der unter
einem etwas niedrigeren Druck steht als der Gegendruck der Vorschaltturbine beträgt.
zier Abdampf der Vorschaltturbine 3o strömt durch= Zwischenüberhitzer 2 i und die
Leitschaufel 22, von dort tritt @er durch den Stutzen 38 in die Kondensationsturbine
sein, wo @er weitgehend :entspannt.
-
In Abb. 3 ist die bereits in Abb. 2 heschriebene Ausführung der Verdampferrohre
in größerem Maßstab dargestellt. Es ist erkenntlich, daß die Heizfläche aus einzelnen
übereinandergeschobenen Rohrspiralen 29 besteht, die in axialer Richtung durch Flacheisen
39 versteift sind. Die Flacheisen sorgen außerdem für :eine gute Zentrierung der
Spiralen.
-
Der beschriebene Dampferzeuger ist nicht nur für die Erzeugung von
Wasserdampf,. sondern auch für die Verdampfung anderer Stoffe, wie z. B. Quecksilber
@o. dgl., besonders geeignet, da der Flüssigkeitsinhalt sehr gering ist und eine
unmittelbare Verbindung zwischen Dampferzeuger und Dampfturbine geschaffen ist.
-
Zur Verbrennung im Brennraum 13 ist nicht nur flüssiger Brennstoff,
wie öl o. dgl., sondern ,auch gasförmiger Brennstoff geeignet. Ebenso kann auch
staubförmiger oder :ein Mischbrennstoff verwendet werden. Bei staubförmigem Brennstoff
ist Sorge dafür zu tragen, daß die Aschereile entfernt werden, und zwar zweckmäßig
vor dem Eintritt der Gase in die Gasturbine. Das kann dadurch
geschehen,
daß die Ascheteile durch die Bohrungen 40 (Abb. i) nach außen geschleudert und von
dort abgeleitet werden. Die in die Düsen 5 eintretenden Gase sind dann weitgehend
von Staub und Ascheteilen gereinigt.
-
Die Kraftmaschine kann zur Krafterzeugung in ortsfesten Anlagen. oder
zum Antrieb von Fährzeugen jeder Art dienen. Durch ihr geringes Gewicht ist sie
besonders zum Antrieb von Luftfahrzeugen geeignet.