Verfahren zur Verminderung der Temperatur von Treibgasen für Gasturbinen
Eine Hauptschwierigkeit bei Gasturbinen ist die Herabsetzung der Temperatur dies
Treibgases ohne große Wärmeverluste. Ein bekannter Vorschlag ist der, die Brenngase
mit Luft zu vermischen. Bei ortsfesten Anlagen sind verschiedene derartige Ausführungen
bekannt, jedoch lassen sich dieselben nicht ohne Schwierigkeiten für den Fahrzeugantrieb
verwenden. Um die Temperatur der Brenngase herabzusetzen, wird--in einer bekannten
Ausführung das Treibgas, bevor es in der Turbine Arbeit leistet, zum Antrieb des
Verdichters herangezogen. Diese damit zweifellos erzielte Senkung der Höchsttemperatur
reicht jedoch nicht aus, die Turbinenschaufeln: vor frühzeitiger Zerstörung zu schützen.
Bei einem anderen Verfahren wird zur Kühlung Luft verwendet, aber der Zusatz erfolgt
erst gegen Hubende des Arbeitshubes. Die Erfindung sieht ein Verfahren. vor, bei
welchem die Grenze der Wärmebeanspruchung des Schaufelbaustoffes nicht überschritten
wird und trotz Temperatursenkung gute Wirkungsgrade erzielt werden:. Allerdings
wind die Anlage bekannten Ausführungen gegenüber etwas größer. Der damit verbundene
schlechtere mechanische Wirkungsgrad bleibt auf dien Gesamtwirkungsgrad jedoch ohne
Einfluß.Process for reducing the temperature of propellant gases for gas turbines
A major difficulty with gas turbines is temperature reduction
Propellant gas without great heat loss. A well-known suggestion is that of fuel gases
to mix with air. In the case of fixed systems, there are various such designs
known, but they cannot be used without difficulties for vehicle propulsion
use. In order to lower the temperature of the fuel gases - in a known
Execution of the propellant gas before it does work in the turbine to drive the
Compressor used. This undoubtedly achieved lowering of the maximum temperature
However, it is not enough to protect the turbine blades from premature destruction.
Another method uses air for cooling, but the addition is made
only towards the end of the working stroke. The invention provides a method. past
which the limit of the thermal stress on the blade building material is not exceeded
and good efficiencies can be achieved despite lowering the temperature: However
wind the system slightly larger than known designs. The associated
however, poorer mechanical efficiency does not affect the overall efficiency
Influence.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren. zur Verminderung der
Temperatur von Treibgasen für Gasturbinen, bei denen der Turbine .ein Brennkraftverdichber
vorgeschaltet ist. Das erfinderische Neue besteht darin, daß die Mischung von Brenngas
und Luft bereits innerhalb des Brennraumes des Brennkraftver dichters und unmittelbar
nach der Zündung .erfolgt, derart, daß die vom Verdichter geförderte Gesamtluftmenge
in den für eine Gemischbildung besonders abgeschnürten Brennraum und den dariebenliegenden
Raum aufgeteilt wird, um anschließend die für die Verdichterarbeit nötige Leistung
abzugeben und dann als Gas von niedriger Temperatur in einer Turbine Arbeit zu leisten.The invention relates to a method. to reduce the
Temperature of propellant gases for gas turbines, at which the turbine .ein Brennkraftverdichber
is upstream. The inventive novelty is that the mixture of fuel gas
and air already within the combustion chamber of the Brennkraftver poet and immediately
after ignition. takes place in such a way that the total amount of air delivered by the compressor
in the combustion chamber, which is specially constricted for a mixture formation, and the one lying above it
Space is divided in order to then obtain the power required for the compressor work
and then work as a low temperature gas in a turbine.
Die Zeichnung zeigt die Anwendung des Verfahrens an einem Brennkraftverdichter
mit Turbine im Schnitt.
Wie bekannt, dient der kleine Zylinder i
als Brennkraftzvlinder rum Antrieb des Verdichters. Die Abmessungen sind einer bekannten
Ausführung gegenüber hei, gleicher Leistung größer, weil die zur Kühlung her-.angezogene
Luft noch gesondert zu fördern ist. Der Kolben 2 des Zylinders i steuert den Auslaß
3, an welchen die Leitdüsen der Turbine angeschlossen sind. Der im Verdichterzyl.inder
q. laufende Kolben 5 dient ausschließlich zur Förderung von. Luft, welche beim Kolbenniedergang
beispielsweise durch den Einlaß 6 eingesaugt und bei der Kolbenaufwärtsbewegung
über das RückschlagveDtil7 in den Verdichtungsraum 8 und 9 gedrückt wird.The drawing shows the application of the method to an internal combustion compressor
with turbine in section.
As is known, the small cylinder serves i
as Brennkraftzvlinder rum drive the compressor. The dimensions are well known
Version compared to hot, the same performance is greater because the one used for cooling
Air is to be conveyed separately. The piston 2 of the cylinder i controls the exhaust
3, to which the guide nozzles of the turbine are connected. The one in the compressor cylinder
q. running piston 5 is used exclusively for the promotion of. Air, which at the piston drop
for example sucked in through the inlet 6 and on the piston upward movement
is pressed via the RückschlagveDtil7 into the compression chamber 8 and 9.
Kennzeichnend für das Verfahren sind die lediglich durch Drosselbohrungen
io getrennten Verdichtungsräume 8 und 9. Über dem als eigentlichen Brennraum dienenden
Raum 9 sitzt die Brennstofeinspritzdüse i i und Zündkerze 12. Das Verfahren arbeitet
nach folgenden Grundsätzen: Die durch die Einspritzdüse i i eingespritzte Brennstoffmenge
entspricht der im Verdichtungsraum 9 befindlichen Luftmenge, so daß ein zündfähiges
Gemisch gebildet werden kann. Durch die Abschnürung des neben dem Brennraum liegenden
Luftraumes g ist dies auch möglich, denn dieser ist zunächst durch die Drosselbohrungen
i o getrennt. Mit einsetzender Zündung werden dann aber infolge der Drucksteigerung
die Brenngase mit der Luft im Raum 8 vermischt, so daß bereits bei beginnender Expansion
die Gastemperatur erheblich gesenkt wurde. Um nun die Temperatur noch weiter herabzusetzen,
treibt das Treibgas den kleineren Kolben in bekannter Weise abwärts, leistet also
die Verdichterarbeit unter ziemlich anhaltendem gleichem Druck bei einer Temperatur,
die bei Dieselbetrieb sogar die Kühlung entbehrlich macht. Gegen Hubende steuert
der Kolben den Au,slaßschlitz 33 auf, so daß die Treibgase, deren Temperatur nunmehr
auf etwa 6oo- herabgesetzt ist, durch die Leitdüsen zur Turbine 13 strömen,
um dort Arbeit zu leisten. Die unmittelbar innerhalb des Brennraumes des Zylinders
erfolgende Mischung der Brenngase mit der Luft ist wärmetechnisch günstig. Die bei
derartigen Treibgaserzeugern, notwendige Herabsetzung der Gastemperatur wird hier
auch vorteilhaft für die Kolbemmas,chine ausgenutzt, weil auch diese bereits mit
niederer Temperatur und ziemlich gleichem Druck .arbeitet.The compression chambers 8 and 9, which are only separated by throttle bores io, are characteristic of the method. The fuel injection nozzle ii and spark plug 12 are located above chamber 9, which is used as the actual combustion chamber 9 located amount of air, so that an ignitable mixture can be formed. This is also possible due to the constriction of the air space g lying next to the combustion chamber, because this is initially separated by the throttle bores io. With the onset of ignition, however, as a result of the increase in pressure, the combustion gases are mixed with the air in space 8, so that the gas temperature was already considerably reduced when expansion began. In order to reduce the temperature even further, the propellant gas drives the smaller piston downwards in a known manner, thus doing the compressor work under fairly constant pressure at a temperature that even makes cooling unnecessary in diesel operation. Towards the end of the stroke, the piston opens the outlet slot 33 so that the propellant gases, the temperature of which has now been reduced to about 600, flow through the guide nozzles to the turbine 13 in order to do work there. The mixing of the combustion gases with the air, which takes place directly within the combustion chamber of the cylinder, is favorable in terms of heat technology. The lowering of the gas temperature, which is necessary with propellant gas generators of this type, is also advantageously used here for the Kolbemmas, chine, because this too .works at a low temperature and pretty much the same pressure.
Mit dem Verfahren ist es möglich, eine Turbine mit angeschlossenem
Brennkraftverdicht.er zu betreiben, welche auch bei dauernder Vollast keinerlei
Schäden trotz der ursprünglich hohen Gastemperatur erleidet.With the method it is possible to have a turbine attached
Brennkraftverdicht.er to operate, which even with permanent full load
Sustains damage despite the originally high gas temperature.