DE688312C - Verfahren und Einrichtung zum Betrieb von Gasturbinenanlagen, insbesondere fuer Schiffsantrieb - Google Patents

Description

• Verfahren und Einrichtung zum Betrieb von Gasturbinenanlagen, insbesondere für Schiffsantrieb Die Verwendung einer Gasturbine mit Gleichdruckverbrennung oder Verpuffung als Kraftmaschine scheint besonders für den Schiffsantrieb verlockend, da man dort folgende drei Bedingungen anstrebt: große Elastizität in der Leistungsabgabe und der Regelung, kleines Gewicht und geringer Platzbedarf.
• Eine derartige Kraftanlage für Schiffe muß besondere Bedingungen erfüllen, die gänzlich verschieden sind von denjenigen, welche für eine Landanlage verlangt werden. Diese Bedingungen lauten: veränderliche Drehzahlen und die Möglichkeit, diese Drehzahländerungen rasch vor. sich gehen zu lassen, ferner die Eigenschaft, die Gruppe vom kalten Zustand in kürzester Zeit in Betrieb zu nehmen sowie die Umkehrung der Drehrichtung zur Rückwärtsf ahrt. Im Hinblick auf diese Tatsache wurde schon vorgeschlagen, den Luftverdichter, der die zur Verbrennung erforderliche Lufterzeugt, mechanisch von der Nwtzleistungsturbine zu trennen, damit man beiden verschiedene Drehzahlen geben kann; dennoch ergibt diese Anordnung noch lange nicht eine befriedigende Lösung der Manövrieraufgabe und der raschen Änderung der Fahrtrichtung, und selbst im Falle der normalen Marschfahrt kann sie erst -in der Vereinigung mit einer Regelung diesen Bedingungen voll entsprechen.
• Im Nachfolgenden wird, die Tatsache vorausgesetzt, daß der Luftverdichter für die Verbrennungsluft von einer nur für ihn bestimmten Gasturbine mit eigener Brennkammer angetrieben wird, die von der Brennkammer der Nutzleistungsturbine, z. B. zum Antrieb der Schiffsschrauben, völlig getrennt ist.
• Zur Vereinfachung der Schreibweise wird im Nachfolgenden von einer Leistungsturbine als Hauptturbine, von einer Gasturbinenverdichtergruppe,, von einer getrennten Brennkammer für jede Gasturbine gesprochen, aber es soll hier ausdrücklich betont werden, daß diese einzelnen Glieder in allen .möglichen, den Erfindungsgedanken verkörpernden Gruppen angeordnet werden können, um z. B. eine einzelne Schiffswelle oder auch mehrere Schiffswellen anzutreiben.
• Die vorliegende Erfindung bezweckt, eine Verbindung dieser verschiedenen Glieder -untereinander zu schaffen, die es erlaubt, mit einer Gasturbine als Kraftmaschine einerseits mit großer Schnelligkeit Geschwindigkeitsänderungen, Manövrierungen und Fahrtrichtungsänderungen durchzuführen, andererseits bei Marschfahrt trotz großer Elastizität einen bestmöglichen Wirkwigsgrad zu halten.
• Um diese angeführten Merkmale alle gleichzeitig zu erfüllen, wird gemäß der Erfindung zum Manövrieren und zur Rückwärtsfahrt von der Gasturbinenverdichtergruppe verdichtete, nicht durch Verbrennung erhitzte Luft als Treibmittel verwendet.
• Zum Manövrieren dient also verdichtete Luft, die nicht in einer Brennkammer verbrannt oder erhitzt worden ist, und sie wird entweder einer besonderen Manövrierturbine oder einem Teil einer etwa vorhandenen einzigen Nutzleistungsturibne oder einer von mehreren Nutzleistungsturbinen zugeführt.
• Zur Rückwärtsfahrt wird ebenfalls verdichtete Luft verwendet, die nicht in einer Brennkammer erhitzt wird und die ihre Arbeit in einer besonderen Turbine oder in einem Teil der Vorwärtsturbine leistet. Diese Turbine kann auch mit einer besonderen Ma;növri:erturbine zu einer Turbineneinheit verbunden sein.
• Die Zeichnung zeigt beispielsweise eine Verwirklichung des Erfindungsgedankens.
• T1 bedeutet die Nutzleistungsturbine (Vorwärtsturbine oder auch Hauptturbine), welche doppelflutig ausgebildet ist und mit den heißen Gasen der Brennkammern D@i und Di' gespeist wird. Diese erhalten den Brennstoff durch die Zuführung RI und R;'. Die Verbrennungsluft wird ihnen vom WärmeaustauscherEl zugeführt. Die Zuführungsleitungen enthalten die Ahschlußglieder Vi und V1'. Die Turbine T1 treibt mittels des Ritzels H ein Zahnrad 1( an, das auf der Propellerwelle L sitzt. Die Abgase der Turbine T1 gehen durch den. Wärmeaustauscher Ei, erwärmen dort die verdichtete Verbrennungsluft des Verdichters C und verlassen die Anlage durch den Schornstein F. Der Verdichter C wird durch eine besondere Gasturbine T3 angetrieben, die nur :diesen Zweck hat und die von den heißen Gasen der Brennkammer D'3 gespeist wird. Diese Brennkammer ist unabhängig von den Brennkammem D"" und D;' der Leistungsturbine. Die Verbrennungsluft kann der Brennkammer D;3 durch den Wärmeaustauscher E3 zugeführt werden, welcher gleichzeitig die Abgase der Turbine T3 abkühlt. Der Brennstoff tritt bei R3 in die Brennkammer Dr3. Der Kreislauf der heißen Gase ist durch eine ausgezogene Linie angedeutet. Die verdichtete Luft ist durch gestrichelte Linien dargestellt. Die Pfeile geben die Strömungsrichtung des Arbeitsmittels an.
• Die Turbine T1 ist von zweiflutiger Bauart. Eine -Hälfte dient -zum Manövrieren. Diese wird während der Manövrierdauer mit nichtverbrannter und nichterhitzter Luft betrieben. Hierbei wird eine Hälfte der Turbine durch das Absperrglied V,' oder V1' außer Betrieb gesetzt, und es werden die Brennstoffzuführungen Ri und R1 " geschlossen.
• Für die Rückwärtsfahrt ist eine besondere Rückwärtsturbine T2 vorgesehen; diese Turbine T2 wird der Erfindung entsprechend ebenfalls mit nicht durch Verbrennung erhitzter Luft betrieben. Die Zuführung der Luft zur Turbine T2 wird durch .den Schieber V2 gesteuert. Die Abluft dieser Luftturbine geht in den Schornstein F. Diese Turbine T, treibt über das Ritzel M das Zahnrad I( der Propellerwelle an. Während der Vorwärtsfahrt kann die Rückwärtsturbine zwecks Verminderung der Pumpverluste mit Hilfe einer Luftpumpe unter Vakuum gesetzt werden. Selbstverständlich kann man auch in der Leitung zwischen dem Verdichter C und der Rückwärtsturbine eine Wärmequelle, z. B. eine Brennkammer, einschalten, die in Betrieb genommen wird, sobald es notwendig wird, vor allem aber dann, wenn längere Zeit rückwärts gefahren werden muß.
• Diese gesamte Anordnung gestattet ein rasches Anfahren und auf einfache Weise alle Manövrierungen. Zum Anfahren wird es genügen, wenn man in bekannter Weise einen Anwurfmotor mit kleiner Leistung vorsieht (einen Elektromotor, Dieselmotor usw.). Dieser Anwurfmotor kann rasch an eine der Gebläseturbinengruppen angekuppelt werden, um sie bei niedrigen Drehzahlen anzutreiben. Selbst wenn diese Gruppe mit verhältnismäßig kleinen Drehzahlen läuft, ist es ohne Mühe möglich, den Brenner ihrer Brennkammer in Betrieb- zu nehmen. Nach dem Zünden beschleunigt sich dann die Gruppe sofort von selbst auf die geforderte Drehzahl. Es genügt alsdann, die Drehzahl auf ihren normalen Wert zu bringen, um rasch die volle Leistung der Propellerturbinen zur Verfügung zu haben.
• Zur Durchführung der Manöver wird die verdichtete Luft unmittelbar meine Manrivrierturbine geschickt, welche :eigens für diesen Zweck gebaut ist und unter besten Bedingungen arbeitet. Die verdichtete Luft kann aber auch in einen Teil der Nutzleistungsturbine geschickt werden. Trotzdem die Luft eine verhältnismäßig niedrige Temperatur besitzt (nicht verbrannt), nutzt sie den vollen Druck des Verdichters aus, weil sie für :das Volumen der verdichteten Luft und nicht für das Heizgasvolumen bemessen ist.
• Trotzdem die Rückwärtsturbine als Luftturbine arbeitet, ist es doch jederzeit rasch möglich, die Fahrtrichtungsänderungen,durchzuführen. Es ist in kurzeY Zeit möglich, die Brenner der Brennkammern der Nutzleistungsturbinen anzuzünden, um so diese Turbinen einzusetzen.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Betrieb einer Gasturbinenanlage als Kraftanlage, insbesondere für Schiffsantrieb; mit Antrieb des Verdichters der Verbrennungsluft durch eine besondere Gasturbine, dadurch gekennzeichnet, daß zum Manövrieren und zur Rückwärtsfahrt von der Gasturbinenverdichtergruppe verdichtete, nicht durch Verbrennung erhitzte Luft als Treibmittel verwendet wird.
2. 2. Gasturbinenanlage, die nach dem Verfahren nach Anspruch i betrieben wird, insbesondere für Schiffsantrieb, gekennzeichnet durch eine Gasturbine mit eigener Brennkammer nur zum Antrieb des Verdichters für die Verbrennungsluft und für die Betriebsdruckluft zum Manövrieren und für Rückwärtsfahrt.
3. 3. Gasturbinenanlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch mindestens eine mit nicht durch Verbrennung erhitzter Druckluft der Verdichtergruppe betriebene ManÖvriexturbine.
4. 4. Gasturbinenanlage nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Manövrierturbine in dem Gehäuse einer anderen Turbine untergebracht ist.
5. 5. Gasturbinenanlage nach Anspruch 2 bis 4., dadurch gekennzeichnet, .daß mindestens ein Abschnitt einer Nutzleistungsturbine oder -turbinen der Anlage zum Manövrieren mit Druckluft dient.
6. 6. Gasturbinenanl:age nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein mehrerer Nutzleistungsturbinen .eine davon auch ,als Manövrierturbine mit Druckluftbeaufschlagung benutzbar ist.
7. 7. Gasturbinenanlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die luftseitige Vereinigung einer mit einer eigenen Brennkammer versehenen Gasturbineverdichtergruppe mit,einerDruckluftrückwärtsturbine. B. Gasturbinenanlage nach Anspruch 2, 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftrückwärtsturbine als besondere Turbine im eigenen Gehäuse ausgeführt ist (Fig.;i). g. Gasturbinenanlage nach Anspruch 2, 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftrückwärtsturbine in der besonderen Manövrierturbine angeordnet ist. io. Gasturbinenanlage nach Anspruch 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftrückwärtsturbine in einer Gasvorwärtsturbine angeordnet ist.