-
Vorrichtung zum Erhöhen des Druckes von Verbrennungsgasen durch Erniedrigung
ihrer Temperatur und Strömungsgeschwindigkeit Die Erfindung betrifft eine Verbe§serung
und weitere Ausgestaltung des Gegenstandes ,des Patents 660 545. Durch die
.indem Hauptpatent unter Schutz gestellte Vorrichtungwird die Aufgabe gelöst, Verbrennungsgasse
von niedrigem Druck, jedoch hoher Temperatur und Geschwindigkeit durch Mischung
mit einem strömenden Mittel ,auf hohen Druck und niedrige Temperatur -und Geschwindigkeit
zur Verwendung in Gasturbinen zu bringen. Die zur Lösung dieser Aufgabe wesentliche
Maßnahme- biesteht_ gemäß dem Hauptpatent in der Anordnung einer frei drehbarem
Umw andlungsscheibe, ,auf deren eine Fläche das mindestens schon teilweise verbrannte
Br:ennstoff-Luft.Gemisch durch eine Düsenvorrichtung in im wesentlichen tangentialer
Richtung aufgeblasen wird, und .in der Zusetzung des strömenden Mittels zum Gasstrom
bei dessen Auftreffen auf die Umwandlungsscheibe.
-
Falls eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, als Kühlmittel verwendet
wird, besteht die für die Ausnutzung meiner Turbine zur Verfügung stehende Gasmenge
aus einem Gemisch von Verbreninungsgas 'und mehr oder weniger überhitztem Flüssigkeitsdampf.
Die Ausnutzung eines derartigen Gemisches in einer Gasturbine ist nur mit beschränktem
Wirkungsgrad möglich. Wenn man hinter eine ein: derartiges Gemischausnutzende Gasturbine
leinen Kondensator schaltet und demnach die Gasturbine auf einen Unterdruck arbeiten
läßt, ist ,eine große Arbeit notwendig, um das Verbrennungsgas von dem K.ondensatoruntexdruck
auf den atmosphärischen Druck zu pumpen. Wenn .anderseits dieser Turbine kein Kondensator
nachgeschaltet wird, kann. der in dem Gasgemisch enthaltene Flüssigkeitsdampf nur
mit schlechtem Wirkungsgrad ausgenutzt werden. Es besteht außerdem die Gefahr, daß
sich bei Kondensation des Wasserdampfes schweflige Säure bildet, die die Schaufeln
der Gasturbine und den Kondensator binnen kurzem zerstören würde.
-
Zur Behebung dieses Nachteils wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
die von dem Gasstrahl nicht hea@ufschla gte Seite der Umwandlungsscheib.e zumindest
,auf ihrem ,äußeren Teile mit Schaufeln zu versehen, zwischen denen das Gasgemisch
von der Scheibe derart mitgenommen wird, daß das strömende Mittel
von
dem Gas durch die Wirkung der Fliehkraft getrennt wird. Danach werden das verdampfte
strömende Mittel und das Gas in zwei voneinander ,getrennten Turbinen ausgenutzt.
Diese auf der Umwandlungsscheibe vorgesehenen Schaufeln haben nicht die Aufgabe,
das Gasgemisch oder eines seiner Teile ähnlich dein Schaufeln eines. Kreiselverdi:ch.ters
zu verdichten. Die Trennung des Gasgemisches erfolgt nur auf Grund des verschiedenen
spezifischen Gewichtes seiner Bestandteile.
-
In. dem Gehäuse, in dem die Umwandlungs4 scheibe angeordnet ist, herrscht
im wesentlichen; der sich durch die Umwandlung ergebende Druck, der nur auf Grund
der Fliehkraftwirkung von der Drehachse zu nach außen etwas zunimmt. Dieser Druckunterschied
hängt von dem spezifischen Gewicht des Gasgemisches ab und ist deshalb im allgemeinen
nur gering. Um die 'Trennung des Flüssigkeitsdampfes von dem Verbrennungsgas zu
verbessern, kann die Drehgeschwindigkeit der Umwandlungssch@eibe noch dadurch erhöht
werden., daß sie von außen her, beispielsweise durch .einen Motor, angetrieben wird.
-
Die Abbildung zeigt ein Ausführungsbe@-spiel der Erfindung in vereinfachter
Darstellung, u 1d zwar zeigen: Fig, i einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform
und Fig. 2 eine Ansicht .auf die Vorrichtung nach Fig. i.
-
Der auf irgendeine Weise zerstäubte Brennstoff wird durch .die Pumpvorrichtung
i zusammen mit einem Teil der Verbrennungsluft unter Druck gesetzt. Das Ventil 48
regelt den Austritt dieses Brennstoff-Luft-Gemisches in die Leitung 2, durch die
es einer Mischkaminen 3 zuströmt. Der Gemischstrom reißt hierbei auf bekannte Weise
den Rest der Verbrennungsluft mit sich.
-
In der Mischkammer entzündet sich der Brennstoff entweder durch die
Eigenwärme des Gemisches oder mit Hilfe einer Zündvorrichtung. Die heißen Verbrennungsgase
ströinen nunmehr unter Umsetzung eines Teiles ihres Druckes in Geschwindigkeit durch
die Leitung q. und die Düse i i ,auf die Oberfläche der Umwandlungsscheibe 5. Der
Einfachheit halber ist in den Fig. i und 2 nur eine derartige Düsenvorrichtung dargestellt.
Im allgemeinen jedoch wird es sich empfehlen, für eine Umwandltngsscheibe mehrere
Düsenvorrichtungen vorzusehen.
-
Die Umwandlungsscheibe ist in dem Bereiche, wo der Verbrennungsstrahl
auf sie auftrifft, mit einer Ringscheibe 6 aus feuerfestem Baustoff bewehrt.
-
Die Welle 8 der Umwandlungsscheibe 5 ist in dem Gehäuse 9 frei drehbar
gelagert und mit einer Längsbohrung io versehen. Etcca indem Abstande von der Drehachse,
in dem die Verbrennungsgasdüsen i i angeordnet sind, sind in der Umwandlungsscheibe
auf ihrer nach den Düsen zugekehrten Seite mehrere Düsenöffnungen 12 ;angeordnet,
die durch Radi:albobrungen 13 mit der Axialbohrung io der Welle 8 der Umwandlungsscheibe
in Verbindung stehen. Der Bohrung io und :damit den Radialkanäl@en, 13 wird auf
irgendeine bekannte Weise durch die Leitung 14 eine Kühlflüssigkeit, insbesondere
Wasser, zugeführt.
-
Auf dem Außenumfang der Umwandlungsscheibe und der äußeren. Ringfläche
ihrer .den Düsen abgekehrten Seite sind Schaufeln 15 vorgesehen, die im Ausführungsbeispiel
ähnlich den. Schaufeln eines hreisielverdichters angeordnet sind. Da die Schaufeln
bei dem Erfindungsgegenstand jedoch nicht die Aufgabe haben, das Gas zu verdichten,
ist es auch möglich, sie auf irgendeine andere Weise auszubilden; beispielsweise
können die Schaufeln rein radial angeordnet sein.
-
Das mit Hilfe der Umwandlungsscheibe verdichtete Gemisch wird durch
die Schaufeln 15 von. der Scheibe 5 weiter mitgenommen. Infolge der Fliehkrafttvirkun:g
scheiden sich die Bestandteile des Gasg :emisches voneinander, so d:aß der schwerere
Stoff sich am Außenumfang des Gehäuses 9, der leichtere mehr nach- der Mitte zu
sammelt.
-
Die beiden so voneinander beschiedenen Bestandteile des Gemisches
werden über die Austrittsöffnungen 16 und 17 zwei verschiedenen Turbinen zugeleitet.
Die Austritts, öffnungen16 liegen etwa am Außenumfang der Umwandlungsscheibe 5,
während der Radius, auf dem die Austrittsöffnungen 17 angeordnet sind, etwa gleich
dem kleinsten Radius der Schaufeln. 15 ist.