DE849201C - Verfahren zum Betrieb einer insbesondere zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges dienenden Gasturbine - Google Patents

Description

• Verfahren zum Betrieb einer insbesondere zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges dienenden Gasturbine Die Gesamtwirkungsgrade unserer Verbrennungsmotoren liegen bei rund 40 °/o. Ein großer Teil der in dem Brennöl steckenden Energie wird nicht ausgenutzt. Die Aufbereitungskosten dieser Treibstoffe liegen sehr hoch, da dieselben destilliert, raffiniert und klopffest gemacht werden müssen.
• Weiterhin ist das Kurbeltriebwerk infolge der periodischen Veränderung der Kolbenkräfte und in Verbindung mit den geometrischen Bedingungen starken Beanspruchungen ausgesetzt.
• Eine weitere Gefahr liegt in .der leichten Entzündlichkeit der bisher benutzten Treibstoffe, besonders im Flugverkehr. Große Nachteile bringt das Schalten mit sich, da es, wenn es nicht einwandfrei erfolgt, größere Störungen im Getriebe und dem sonstigen Triebwerk mit sich bringt.
• Um dieser unwirtschaftlichen, gefahrvollen und betriebsunsicherenArbeitsweise Abhilfe zu schaffen, dürfte an erster Stelle die Gasturbine berufen sein. Dieselbe kann mit jeder Art von flüssigem Brennstoffbetrieben werden.
• Die Turbinenwelle kann auf ein 'hydraulisches Getriebe arbeiten, dessen Pumpenschaufeln verstellbar sind, wodurch die Förderung geregelt wird, so daß die Turbinenwelle mit unveränderter Tourenzahl arbeiten kann. Den Hauptvorteil daraus hätte der Kraftwagenbetrieb durch Fortfall des Schaltens.
• Vorschläge über ein Turbinenauto mit vorgeschaltetem Dieselmotor, gekuppelt mit einem Druckgaserzeuger, der Luft und Motorabgase komprimiert und dieses Gemisch auf eine Turbine wirken läßt, haben ebenfalls einen großen Teil der bereits obengenannten Nachteile in sich.
• Unbekannt ist aber, daß man einer Gasturbine einen Brennöldruckvergaser, arbeitend bis zu den höchsten Drücken, vorschaltet, der einen Teil des benötigten Brennöls verbrennt und direkt mit dieser erzeugten Wärme die andere Menge Brennöl vergast bzw. thermisch spaltet, ohne den Rückstand von kondensierenden Gasen, unter Zusatz von Einspritzwasser oder Dampf.
• Bei Verbrennung unter einem höheren Druck als dem atmosphärischen kommt noch der Einffluß des Feuerraumüberdrucks und die höhere Gasdichte im Verbrennungsraum zur Auswirkung, die beide zu einer Erhöhung der Feuerraumbelastbarkeit führen.
• Gegenüber einem unter atmosphärischem Druck stehenden Feuerraum würde die Belastbarkeit der Öldruckfeuerung sogar mit der 2,85. Potenz des Feuerraumdrucks steigen.
• Gegenüber der Normalfeuerung würde aber eine Aufladung auf 2 atü eine 7,2fache, auf 3 atü eine 22,9fache und auf 4 atü bereits eine 52fache Brennkammerbelastung möglich machen.
• Die Zerstäubung ist also ohne Zweifel durch die höhere Luftdichte wesentlich verbessert und die Brennzeit, übrigens auch bei minderwertigen Ölen, entsprechend gekürzt worden.
• Hierdurch ist bedingt, daß der Brennöldruckvergaser konstruktiv sehr klein ausfällt und die Unterbringung bei ortsbeweglichen Anlagen nicht die geringsten Schwierigkeiten bereitet. Die im abgeführten Gas steckende Gaswärme wird zunächst in die erste Stufe geleitet und leistet 'hier die erste Arbeit. Nachdem die Brennölgastemperatur gesunken ist, wird in einer weiteren Gruppe so viel Verbrennungsluft zugeführt und dementsprechend Gas verbrannt, bis die erwünschte Gastemperatur, welche für den Werkstoff zulässig ist, wieder erreicht ist. So wird in mehreren Gruppen ein Wirkungsgrad erzielt, der annähernd 20°/o je Gruppe betragen kann.
• Die Vorteile der mit einem Brennöldruckvergaser betriebenen Gasturbine sind mannigfach, neben den kostenmäßigen sind die betriebsmäßigen von Bedeutung.
• Die schematische Zeichnung zeigt eine Durchführung des vorgeschlagenen Verfahiens.
• Im Gaserzeuger a wird bei b das Brennöl zum Anheizen eingeführt und mit der bei c eintretenden Luft verbrannt. Bei d tritt die zur Gaserzeugung benötigte Olmenge ein, wird zerstäubt und durch den Mantelkegel nach unten geleitet, wo sie mit den aus der unteren Kammer aufsteigenden verbrannten, erhitzten Gasen zusammenstößt, vergast und thermisch gespalten wird; und bei e tritt das Brenngas auszurTurbinengruppeg. Um schwach zuhydrieren und die Brenngastemperaturen zu regulieren, wird bei f in den Verbrennungsraum Wasser oder Dampf eingespritzt. Die Crackung der schweren Kohlenwasserstoffe und die daran anschließende thermische Spaltung- muß nach Möglichkeit iooo/oig durchgeführt werden, und mit Hilfe des gespaltenen Dampfes wird ein Teil Wassergas erzeugt nach dem Prozeß C + HQO = CO + HE, so daß eine Ablagerung von Kohlenstoff verhindert wird. Hinter der Turbinenstufe g wird das austretende Gas in zwei Ströme aufgeteilt.
• Ein Teil gelangt in die Brennkammern 1, m, n und wird hier mit der komprimierten Luft verbrannt. Die aus der Brennkammer L austretenden Gase werden der Strahlpumpe o zugeleitet, die aus der TurbinengruppegGemisch ansaugt und dieses in die nächste Turbinengruppe h drückt. Dieser Vorgang muß sich mehrere Male wiederholen, abhängig von der Zusammensetzung des erzeugten Gases.
• In der letzten Verbrennungsstufe wird mit dem größten Luftüberschuß gearbeitet, damit sämtliche noch im Arbeitsgas vorhandenen brennbaren Bestandteile verbrannt werden.
• Die aus der letzten Stufe austretenden Gase werden über den Wärmeaustauscher r geleitet und geben ihre Restwärme an die Luft ab, die vom Luftverdichter s zu den Brennkammern 1, m, n und zum Druckgaserzeuger a strömt. Mit t ist eine Umführungsleitung bezeichnet. Zum Anfahren wird der Druckgaserzeuger a als Verpuffungskammer benutzt. Durch ein Gebläse v, welches durch einen Anlasser angetrieben, wird einige Male periodenweise ein Gas-Luft-Gemisch eingeblasen und zur Zündung gebracht, so daß durch die Druckerhöhung, erzeugt durch die Explosion, die Turbine anlaufen kann.
• Nun tritt die Brennstoffpumpe w in Tätigkeit und liefert das Brennöl und Vergaser und Cracköl.

Claims (4)

1. PATENTANSPRACHE: i. Verfahren zum Betrieb einer insbesondere zum Antriebeines Kraftfahrzeugs dienenden Gasturbine, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasturbine-ein Brennöldruckvergaser, arbeitend mit mehreren atü bis zu den höchsten Drücken, vorgeschaltet wird, welcher alle flüssigen Brennstoffe dadurch vergast, daß ein Teil des Brennstoffs verbrannt und ein anderer Teil durch die erzeugte Wärme vergast und thermisch gespalten wird, und der das unter Druck erzeugte Ölgas und Wassergas der Gasturbine entsprechend der zulässigen Arbeitstemperatur zuführt, die im Vergaser entsprechend des Verhältnisses des zugeführten Dampfluftgem,isches geregelt wird.
2. 2. Verfahren zum Anlassen einer nach Anspruch i betriebenen Gasturbine, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennöldruckvergaser mit einem explosiblen Gemisch durch ein Hilfsgebläse periodenweise aufgefüllt und dieses zur Explosion gebracht wird und daß dieser Vorgang so oft wiederholt wird, bis die Turbine die erforderliche Tourenzahl für die Preßlufterzeugung hat.
3. 3. Verfahren zum Betrieb einer Gasturbine nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das in der ersten Stufe Arbeit vernichtende Brenngas nach einer gewissen Expansion und Abkühlung in den nächsten Stufen stufenweise mit zugeführter komprimierter Luft verbrannt wird, -so daß die zulässige Arbeitstemperatur nicht überschritten wird und hier gewissermaßen lauter Teilturbinen alle mit annähernd derselben Anfangstemperatur betrieben werden.
4. 4. Verfahren zum Betrieb einer Gasturbine nach Anspruch i, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, claß von dein aus der ersten Brenrtgasturl>inenstufe (g) austretenden Gas ein Gasstrom abgezweigt wird und hiermit die Brennkammern der nächsten Stufen versorgt werden. @. Verfahren zum Betrieb einer Gasturbine nach Anspruch t, 2, 3 und :4, dadurch gekennzeichnet, daß das aus den Brennkammern austretende Gas zum Betrieb einer Strahlpumpe verwendet wird, die das abgekühlte Gas aus der vorhergehenden Stufe ansaugt, und daß ein Teil davon mit der aus der Brennkammer austretenden Luftüberschußmenge verbrannt wird.