DE644829C - Gasturbine - Google Patents

Description

• Gasturbine Die Erfindung betrifft eine Gasturbine, die mit Luft aus einem von ihr angetriebenen Verdichter beaufschlagt ist, der, bevor sie-in die Turbine eintritt, sei es mittelbar, sei es unmittelbar,Wärme zugeführt wird. Derartige Maschinen können entweder nur dem Zweck dienen, die von der Turbine gelieferten Abluft- oder Abgasmengen einer Verbrauchsstelle zuzuleiten, oder sie können darüber hinaus dazu verwendet werden, Überschußenergie in Form von Druckluft, mechanischer oder elektrischer Energie an Verbraucher abzuführen. Es ist dann der Verdichter für eine größere Luftmenge, als in der Turbine Arbeit leisten soll, oder die Turbine für eine größere als die Verdichtungsleitung zu bemessen, und es ist entsprechend auch die Wärmezufuhr über den Leistungsbedarf des Maschinensatzes für die Verdichtung hinaus zu steigern.
• Bekanntlich bereitet es Schwierigkeiten, Gas- oder Luftturbinen für höhere Temperaturen betriebssicher zu bauen. Man hat zwar gute Ergebnisse dadurch erreicht, da13 inan die Schaufeln hohl ausführt und durch einen Druckluftstrom kühlt, erhält aber hierdurch teure und verwickelte- Maschinenbauturmen. Durch die Erfindung gelingt es. die gerade aus der Schaufelkühlung sich ergeben-, len Schwierigkeiten auf einfache Weise zu Beseitigen und einen übersichtlichen =\tifl@au eines solchen Maschinensatzes zu schaffeil. Erreicht wird dies gemäß der Erfindung dadurch, daß ein beiden Maschinen gemeinsames Rad vorgesehen ist, das auf der einen Seite radial beaufschlagte Turbinenschaufeln, auf der anderen Seite radial heaufschlagte Verdichterschaufeln trägt und bei welchem beide Schaufelteile nacheinander im Gegenstrom durchflossen werden, wobei der Gasstrom durch eine zwischen beiden Schaufelteilen eingeschaltete Wärmequelle erhitzt wird. Die Turbinenbeschaufelung nimmt hierbei einen Bereich nahe dem äußeren Durchmesser des Rades ein, also dort, wo auf der abgekehrten, d. h. der Verdichterseite eine verhältnismäßig große Strömungsgeschwindigkeit herrscht. Die Verdichtungstemperaturen liegen gegenüber den Arbeitstemperaturen der Turbine niedrig, so daß zwischen der Turbinenbeschaufelung auf der einen Seite und dem Verdichter auf der anderen Seite ein großer Temperaturunterschied bestellt, der zusammen mit der hohen Strömungsgeschwindigkeit der Luft günstige Wärmeübergangsverhältnisse erzielen läßt und dadurch die -Möglichkeit einer intensiven Wärmeabfuhr aus der Turbinenbeschaufelung schafft.
• Räder, die auf beiden Seiten radiale Beschautelungen aufweisen, sind an sich nicht mehr neu. Iii allen Fällen erscheint clir \ er Wendung derartiger Räder aber in einem ganz anderen Zusammenhang als bei der Erfindung. Sie sind z. B. im Dampfturbinenbau benutzt worden, um bei einer gegebenen Stufenzahl mit möglichst wenig Laufrädern auszukommen. Weiterhin sind sie, um einen möglichst gedrängten Aufbau zu erhalten, auch bei Dampfturbinen zur Anwendung gekommen, die unmittelbar mit einem Gebläse zusammengebaut sind. Bei allen diesen Anordnungen tritt also die Aufgabe, von der die vorliegende Erfindung ausgeht, nicht auf.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Abbildung dargestellt, und zwar in der Anwendung einer solchen Maschine auf einen Wirbelbrenner. Für Verdichter und Turbine ist ein gemeinsames Rad i vorgesehen, das auf einer Seite die Verdichtungsschaufeln und auf der anderen Seite die Turbinenschaufeln 3 trägt: das Gas tritt bei .t in den Verdichter ein und durchströmt ihn radial von innen nach außen. Die Strömungsgeschwindigkeit wird in den Diittisorscliaufeln 5 in Druck umgesetzt. -Nach Wärmezufuhr durch bei 6 eingespritztes verbrennendes Ü1 tritt das Gas radial von außen in die Beschaufelung 3 ein und durchströmt diese in Richtung auf die Achse zu. Das Rad i ist mit Kugellagern auf t-inem Achsstummel fliegend gelagert.
• Im Ausführungsbeispiel ist für den Ver-(lichter die allgemein übliche Beschaufelung angenommen. Bedeutend einfacher wird aber der Aufbau, wenn man auch für den Verdichter eine radialbeaufschlagte ein- oder mehrs,tutige Beschaufelung ähnlich der Turhinenbeschaufelung vorsieht.
• Die Erfindung läßt sich naturgemäß auch da anwenden, wo nicht Gas, sondern ein Gemisch aus Luft und Gas oder auch Luft allein ztt verdichten ist.
• Es ist auch nicht erforderlich. die vom Verdichter geförderte Luft nun unmittelbar der Turbine zuzuführen, sondern sie kann vor der Arbeitsleistung vier Turbine zunächst zur Durchführung eines anderen Arbeitsyorganges verwendet werden, wie es z. B. bei der Verwendung der :Maschine für die Entladung von Brennkraftmaschinen der Fall wäre. ]Die verdichtete Luft gelangt dann zunächst in den Brennkraftzylinder und beaufschlagt erst nach dessen Verlassen die Gasturbine. Die Wärmeaufnalinie liegt dann im Brennraum der Brennkraftmaschine. Bei derartigen Aufladegebläsen wird man im allgemeinen keine Überschußleistung an der Welle des Maschinensatzes haben wollen, sondern man wird bestrebt sein, daß der Maschinensatz leistungsmäßig in sich in der Weise ausgeglichen ist, daß Verdichterleistung und Turbinenleistung einander gleich sind. Die in den Abgasen der Maschine enthaltene Energie würde im allgemeinen zti groß sein, wenn der Aufladedruck annähernd gleich dem Abgasdruck sein soll. Hiernach wird man streben müssen, um die Abdichtungsschwierigkeiten zwischen Verdichter und Turbine zu vermeiden. Will man die immer mit Verlusten verbundene Drosselreglung des Abgasstromes vor der Turbine vermeiden, so kann man dies tun, wenn nian nicht alle von der Brennkraftmaschine kommenden Abgase in der Turbine arbeiten läßt, sondern einen Teil ableitet. Dabei ist es besonders günstig, die Anordnung in der Weise zti treffen, claß nur ein Teil der Zylinder die Abgase in die Turbine abgibt, während der Rest normalerweise mit Aticputfbetrieb arbeitet.

Claims (1)

1. PATt::rTa'sPaUcii: Gasturbine tnit Ver(lichter, dadurch gekennzeichnet. daß ein beiden Maschinen gemeinsames Rad vorgesehen ist, das auf der einen Seite radial beaufschlagte Turbinenschaufeln, auf der anderen Seite radial beaufschlagte Verdichterschaufeln trägt und bei welchem beide Schaufelteile nacheinander iin Gegenstrom durchflossen werden. wobei der Gasstrom clurch eine zwischen beiden Schaufelteilen eingeschaltete Wärmequelle erhitzt wird.