DE826805C - Gasturbinenanlage - Google Patents

Description

• Gasturbinenanlage Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasturbinenanlage, welche aus Gasturbine und Verdichter m-it in axialer Richtung durchströmter Beschaufelung sowie aus einer Brennkammer und gegebenenfalls einem Wärmeaustausdher und Zwischenkühlern besteht. Da Gasturbinenanlagen insbesondere auch auf Schiffen und in Flugzeugen Verwendung finden sollen, ist die Erzielung einer genügend gedrängten Anlage einer der wichtigsten Gesichtspunkte. Daher ist bereits vorgeschlagen worden, Turbinen und Verdichterbeschaufelung auf die gleiche Welle zu setzen und die Brennkammer als zylindrisches, in axialer Richtung durchströmtes Zwischenstück zwischen beiden Gehäusen anzuordnen. So zweckentsprechend diese Anordnung auch erscheinen mag, so 'hat sie doch ihre Nach>-teile. Für die Brennkammer wird nämlich ein gewisses Volumen benötigt, damit sich nicht eine zu hohe Brennraumbelastung und Zündschwierigkeiten einstellen. Außerdem darf die Durchflußgeschwindigkeit durch die Brennkammer nicht zu groß sein, während für die Beschaufelung hohe Durchflußgeschwindigkeiten günstig sind. Es können daher Verluste durch die Geschwindigkeitsumsetzung entstehen. Ferner ergibt sich infolge der erforderlichen Brennkammerlänge eine lange Welle, was entsprechende Lagerschwierigkeiten und Biegeschwingungsgefahr zur Folge hat.
• Zur Behebung dieser Nachteile erstreckt sich gemäß der Erfindung die Brennkammer im wesentlichen in radialer Richtung, d. h. sie hat eine flache, scheibenförmige Gestalt. Damit die Luft bei der Umlenkung von der Verdichterbesclhaufelung nach außen in die scheibenförmige Brennkammer keine oder nur geringe Umlenkungsverluste erleidet, wird die Verdichterbeschaufelung so ausgelegt, daß am Austritt ein hoher Drall vorhanden ist. Es hat sich nämlich gezeigt, daß eine mit Drall behaftete Strömung sieh schärfer und mit besserem Wirkungsgrad in radialer Richtung umlenken läßt. Bei einer solchen Auslegung der Beschaufelung kann nicht nur die Luft hinter dem Verdichter ohne große Verluste dem Umfang der Brennkammer zuströmen, wo auf Grund des Drallsatzes die Geschwindigkeit entsprechend ermäßigt ist, sondern sie 'hat auch für die Verdichterbeschaufelung selbst Vorteile. Auch die Beschaufelung der Turbine ist am Anfang so gestaltet, daß der Drall der Gase in der Brennkammer voll ausgenutzt wird. Sind in der Anlage noch weitere Brennkammern zwecks Zwischenheizung der Treibgase oder Zwischenkühler im Verdichter eingeschaltet, so erhalten auch sie selbstverständlich die gleiche flache, scheibenförmige Gestalt.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Turbinenanlage nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Abb. i einen Längsschnitt durch die Turbinenanlage, Abb.2 einen Querschnitt durch die Brennkammer nach der Linie II-II in Abb. i, Abb.3 einen Querschnitt durch den Zwischenkühler nach der Linie 111-III in Abb. i.
• Auf der Welle i, die bei 2 und 3 gelagert ist, sind die Läufschaufeln 4 und 5 der beiden Verdichterteile 6 und 7 und die Laufschaufeln 8 der Turbine 9 angeordnet. Mit io und i i sind die Leitschaufeln des Verdichters und mit 12 die Leitschaufeln der @ Turbine bezeichnet. Zwischen dem Verdichterteil 7 und der Turbine 9 ist die flache, scheibenförmige Brennkammer 13 angeordnet, während zwischen den beiden Verdichterteilen 6 und 7 der ebenfalls scheibenförmige Zwischenkühler 14 angeordnet ist. Der Brennstoff wird der in der Brennkammer 13 kreisenden Luft durch die Brenner 15 in tangentialer Richtung zugeführt. Die vom Kühlmittel durchflossenen Rollire 16 (Abb.3) haben einen strömungsgerechten Querschnitt, um den Durchtritt der Luft durch die von den Leitblechen 17 gebildeten Kanäle im Zwischenkühler 14 nicht zu behindern.
• Die Luft wird durch den Stutzen 18 angesaugt und erhält bei Austritt aus dem ersten Verdichterteil 6 einen Drall, so daß sie ohne nennenswerte Umlenkung in den rechten Teil des Verdichters 14 eintritt, die Kanäle zwischen den Leitblechen 17 durchströmt und dabei Wärme an die Kühlrohre 16 abgibt. Im linken Teil des Zwischenkühlers 14 strömt die Luft nach innen ebenfalls an den Kühlrohren vorbei und tritt in den Verdichterteil 7 ein, aus dem sie wieder mit Drall in die Brennkammer 13 austritt. In der Brennkammer 13 findet die Verbrennung des durch die Brenner 15 eingeführten Brennstoffes statt. Die Brenngase strömen dann durch die Turbine g und leisten 'hier Arbeit. Da die Brenngase in der Brennkammer 13 mit Drall umlaufen, kann man bei richtiger Schaufelgestaltung am Eintritt der Turbine g einen besonderen Leitapparat entbehren. Die Abgase verlassen die Anlage durch den Stutzen i9. Am Flansch 2o der Welle i kann die überschüssige Nutzenergie abgenommen werden Bei größeren Anlagen können natürlich außer weiteren Zwischenkü'hlern auch noch mehrere weitere Brennkammern zur Zwischenheizung der Treibgase vorgesehen werden.
• Neben verkürzter Baulänge besteht bei der Anordnung nach der Erfindung noch der Vorteil, daß die in der Brennkammer vorkommenden Spitzentemperaturen weit außen liegen, d. h. in größerer Entfernung von dem besonders empfindlichen Läufer. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß sich eine genau achsensymmetrische Temperaturverteilung erzielen läßt, wodurch Wärmedurchbiegungen vermieden werden. Aus diesem Grunde ist die beschriebene Anordnung auch besonders gut für senkrechten Aufbau geeignet.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Gasturbinenanlage, bei welcher Luftverdichter und Turbine mit dazwischenliegender Brennkammer auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (13) eine flache, scheibenförmige Gestalt aufweist.
2. 2. Gasturbinenanlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichterbeschaufelung (5) in bekannter Weise derart ausgelegt ist, daß die Luft mit Drall in die Brennkammer (13) eintritt.
3. 3. Gasturbinenanlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Verdichter (6, 7) eingeschalteter Zwischenkühler (14) ebenfalls scheibenförmige Gestalt aufweist.