DE8000931U1 - Gas turbine with additional fuel gas compressor - Google Patents
Gas turbine with additional fuel gas compressorInfo
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Description
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Gasturbine mit zusätzlichem BrenngasverdichterGas turbine with additional fuel gas compressor
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gasturbine mit einem zusätzlichen Brenngasverdichter und einem Getriebe, weiches einmal über eine starre Kupplung und ein Axiallager mit der Gasturbine und zum anderen über eine weitere starre Kupplung mit dem Brenngasverdichter in Drehverbindung steht und weiterhin über eine Abtriebswelle einen Generator antreibt, und wobei die Getrieberäder eine Schrägverzahnung aufweisen.The present invention relates to a gas turbine with an additional fuel gas compressor and a gearbox, soft on the one hand via a rigid coupling and an axial bearing with the gas turbine and on the other hand via a further rigid one The coupling is in rotary connection with the fuel gas compressor and continues to drive a generator via an output shaft, and wherein the gears have helical teeth.
Derartige Anlagen sind bekannt, wobei zwischen dem Getriebe und dem Brenngasverdichter eine besondere Kupplung, beispielsweise eine verschiebbare Klauenkupplung angeordnet wird, wodurch der Rest-Axialschub des Brenngasverdichters ausgeglichen werden kann, und wobei der Brenngasverdichter ein eigenes Kammlager zur Schubaufnahme aufweist. Der in-L5 terne Axialschub wird weitgehend durch einen Schubausgleichskolben ausgeglichen (siehe "Stahl u. Eisen", 80 (i960), Heft 22, Seite 1544, Abb. 6).Such systems are known, with a special coupling between the transmission and the fuel gas compressor, for example a slidable dog clutch is arranged, whereby the residual axial thrust of the fuel gas compressor can be compensated, and wherein the fuel gas compressor has its own comb bearing to absorb thrust. The in-L5 internal axial thrust is largely compensated for by a thrust compensation piston (see "Stahl u. Eisen", 80 (i960), Issue 22, page 1544, fig. 6).
Da beim Betrieb einer Gasturbine mit Brenngas, welches einen tieferen Heizwert aufweist als Erdgas, zur ErzielungBecause when operating a gas turbine with fuel gas, which has a lower calorific value than natural gas, to achieve
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derselben Leistung eine Menge benötigt wird, die 10 bis 20 mal grosser als Erdgas ist, muss bei Anwendung einer Standard-Gasturbine ohne Aenderung der Turbinenbeschaufelung die Fördermenge des Luftverdichters entsprechend verringert werden. Durch eine solche Massnahme wird der Axialschub zur Turbine hin vergrössert, wodurch die Belastung des Axiallagers unzulässig erhöht wird.the same power an amount is required that is 10 to 20 times greater than natural gas, must when using a Standard gas turbine without changing the turbine blades, the air compressor flow rate is reduced accordingly will. Such a measure increases the axial thrust towards the turbine, thereby increasing the load of the axial bearing is increased inadmissibly.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, bei einer Standard-Gasturbine einen Schubausgleich zu schaffen, bei welchem ohne zusätzliche konstruktive Massnahmen der vom Brenngasverdichter erzeugte zusätzliche Axialschub ausgeglichen werden kann, ohne dass dieser auf die Turbinenwelle und das Axiallager überhaupt einwirkt.It is therefore the object of the invention to create a thrust compensation in a standard gas turbine in which without additional structural measures of the fuel gas compressor generated additional axial thrust can be compensated without affecting the turbine shaft and the thrust bearing acts at all.
Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass als Schubausgleich das Antriebszahnrad des Getriebes mit Druckkämmen versehen ist, und dass die Schrägverzahnung der Zahnräder so ausgelegt ist, dass eine auf die Druckkämme einwirkende, aus dem Schub des BrenngasVerdichters resultierende Kraft um die Axialkomponente der Schrägverzahnung verringert ist.The aforementioned object is achieved according to the invention by that the drive gear of the transmission is provided with pressure combs to compensate for thrust, and that the helical gearing of the gears is designed so that one acting on the pressure combs from the thrust of the fuel gas compressor resulting force is reduced by the axial component of the helical toothing.
Durch die Verwendung eines mit Druckkämmen versehenen Antriebs Zahnrades kann der vom Gasverdichter resultierende Axialschub zur Entlastung des Axiallagers der Gasturbine herangezogen werden. Durch die Wahl des Zahnwinkels der Schrägverzahnung, zusammen mit den Druckkämmen wird die Schubkraft des Brenngasverdichters über das Getriebe auf die starre Kupplung zwischen dem Getriebe und der Gastur-By using a drive gear provided with pressure combs, the resulting from the gas compressor Axial thrust can be used to relieve the axial bearing of the gas turbine. By choosing the tooth angle of the Helical gearing, together with the pressure combs, is the thrust of the fuel gas compressor via the gearbox the rigid coupling between the gearbox and the gas turbine
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bine übertragen, ohne die Druckkämme zusätzlich zu belasten.bine without putting additional strain on the pressure combs.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt. An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown in simplified form in the drawing.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 eine Gasturbinenanlage mit einem zusätzlichen Brenngasverdichter,1 shows a gas turbine system with an additional Fuel gas compressor,
Fig. 2 das Getriebe nach Fig. 1 mit eingezeichneter Kräfteverteilung.FIG. 2 shows the transmission according to FIG. 1 with the distribution of forces shown.
In der Fig. 1 ist mit 1 eine Gasturbine mit einem'Verdichter 2 und einer auf einer gemeinsamen Welle 3 angeordneten Turbine 4, sowie einer Brennkammer 5 bezeichnet. Die Gasturbine 1 sei mit einem Brenngas mit tiefem Heizwert, beispielsweise mit Gichtgas , betrieben. Es ist hierzu ein zusätzlicher Brenngasverdichter 6 vorgesehen, von welchem das verdichtete Brenngas über eine Leitung 7 der Brennkammer 5 zugeführt und dort mit der im Verdichter 2 verdichteten Brennluft vermischt und gezündet wird. Die Welle 3 der Gasturbine 1 ist verdichterseitig in einem Axiallager 8 gelagert und über eine starre Kupplung 9 mit einer Getriebewelle 17 eines Getriebes 10 zusammengekuppelt. Ein Antriebszahnrad 11 ist mit Druckkämmen 12 versehen. Ueber Abtriebszahnräder 13, 14 ist einmal über eine erste Abtriebswelle 18 ein Generator 15 und zum anderen über eine zweite Abtriebswelle 19 und eine zweite starre Kupplung 16 der Brenngasverdichter 6 angetrieben.In Fig. 1, 1 is a gas turbine with a compressor 2 and a turbine 4 arranged on a common shaft 3, as well as a combustion chamber 5. The gas turbine 1 is operated with a fuel gas with a low calorific value, for example with furnace gas. It is an additional one to this Fuel gas compressor 6 is provided, of which the compressed Combustion gas is supplied via a line 7 to the combustion chamber 5 and there with the combustion air compressed in the compressor 2 is mixed and ignited. The shaft 3 of the gas turbine 1 is mounted in an axial bearing 8 on the compressor side and coupled together via a rigid coupling 9 with a transmission shaft 17 of a transmission 10. A drive gear 11 is provided with pressure combs 12. Via output gears 13, 14 there is once a first output shaft 18 Generator 15 and on the other hand via a second output shaft 19 and a second rigid coupling 16 of the fuel gas compressor 6 powered.
I · ft · · ·I ft
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In der in der Pig. 2 gezeigten Kräfteverteilung bedeuten S-, der Axialschub der Welle 3 der Gasturbine I3 S. der Axialschub des Brenngasverdichters 6, S1, der auf das Axiallager 8 einwirkende Schub, wobei S1. = S, - S2 ist. Würde für die Getriebezahnräder 11, 13, 14 eine Geradverzahnung mit einem Verzahnungswinkel 0 gewählt, so würde die auf den Druckkamm 12 wirkende Kraft K, gleich gross sein wie die Schubkraft S„. Die Pfeile 20 bezeichnen die Drehrichtungen des Antriebszahnrades 11, der Abtriebszahnräder 13, 14, sowie der Welle 3 mit der starren Kupplung 9· Durch Auslegung der Getriebezahnräder mit Schrägverzahnung entsteht während der Kraftübertragung eine Axialkomponente K2. Vorteilhafterweise wird der Verzahnungswinkel der Getriebezahnräder 11, 13, 14 so gewählt, dass diese Axialkomponente K„ der Kraft K, entgegensteht. Die auf die Druckkämme 12, 12' einwirkende Kraft K, beträgt somit:In the in the Pig. 2 mean S-, the axial thrust of the shaft 3 of the gas turbine I 3 S. the axial thrust of the fuel gas compressor 6, S 1 , the thrust acting on the axial bearing 8, where S 1 . = S, - S 2 . If a straight toothing with a toothing angle 0 were selected for the transmission gears 11, 13, 14, the force K acting on the pressure comb 12 would be the same as the thrust force S ". The arrows 20 designate the directions of rotation of the drive gear 11, the output gear 13, 14 and the shaft 3 with the rigid coupling 9. By designing the gear wheels with helical teeth, an axial component K 2 is created during the power transmission. The toothing angle of the transmission gears 11, 13, 14 is advantageously selected in such a way that this axial component K ″ opposes the force K ″. The force K acting on the pressure combs 12, 12 'is thus:
K^ = S2 - K2,K ^ = S 2 - K 2 ,
und da K <r als S2 ist, wird auch die Belastung und Abnützung der Druckkämme 12, 12' geringer.and since K <r as S 2 , the load and wear on the pressure ridges 12, 12 'are also less.
Durch die erfindungsgemässe Ausbildung des Antriebszahnrades 11 mit Druckkämmen 12, 12' sowie die entsprechende Wahl des Verzahnungswinkels für die Schrägverzahnung der Getriebezahnräder 11, 13, 14 kann der Axialschub des Brenngasverdichters 6 ohne besondere weitere konstruktive Massnahmen zur Entlastung des Axiallagers 8 herangezogen werden. Die Wahl des richtigen Verzahnungswinkels ermöglicht weiterhin auf einfache Weise die Verringerung der duch die Schubübertragung auf die Druckkämme 12, 12' einwirkenden Kräfte.Due to the inventive design of the drive gear 11 with pressure combs 12, 12 'as well as the appropriate choice of the toothing angle for the helical toothing of the gear wheels 11, 13, 14 can be the axial thrust of the fuel gas compressor 6 without any special further structural measures can be used to relieve the axial bearing 8. The choice of the correct toothing angle still enables in a simple manner the reduction of the forces acting on the pressure combs 12, 12 'through the transmission of thrust.
ZusammenfassunSummary
Zum Ausgleich des durch einen bei einer Standard-Gasturbine angeordneten Brenngasverdichter (6) erzeugten zusätzlichen Axialschubes wird vorgeschlagen, zum Schubausgleich das Antriebszahnrad (11) des Getriebes (10), über welches der Brenngasverdichter (6) mit der Turbine in Drehverbindung steht, mit Druckkämmen (12, 12') zu versehen, wobei die schrägverzahnten Zahnräder (11, 13, 14) so ausgelegt sind, dass eine auf die Druckkämme (12, 12')einwirkende, aus dem Schub des Brenngasverdichters (6) resultierende Kraft um die Axialkomponente der Schrägverzahnung verringert ist.To compensate for the generated by a fuel gas compressor (6) arranged in a standard gas turbine additional axial thrust is proposed to compensate for thrust, the drive gear (11) of the transmission (10), Via which the fuel gas compressor (6) is in rotary connection with the turbine, with pressure combs (12, 12 ') provided, the helical gears (11, 13, 14) are designed so that one on the pressure combs (12, 12 ') acting from the thrust of the fuel gas compressor (6) resulting force is reduced by the axial component of the helical teeth.
(Fig. 1)(Fig. 1)
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| DE (1) | DE8000931U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE9418307U1 (en) * | 1994-11-15 | 1996-03-14 | Energieversorgung Leverkusen GmbH, 51371 Leverkusen | Gas expansion machine |
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