DE900892C - Gas turbine plant - Google Patents
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Description
Gasturbinenanlage Die Erfindung bezieht sich auf Gasturbinenanlagen mit einem Gaserzeugersatz, der aus einem Kompressor, einer Brennkammer und einer den Kompressor antreibenden Turbine besteht, und mit einer mechanisch getrennten Nutzleistungsturbine; sie bezieht sich vor allem auf Fahrzeugantriebskraftanlagen.Gas turbine plant The invention relates to gas turbine plants with a gas generator replacement consisting of a compressor, a combustion chamber and a consists of a turbine driving the compressor, and a mechanically separated one Power turbine; it relates primarily to vehicle propulsion systems.
Wie bekannt, ist es von Vorteil, wenn der Antrieb eines Landfahrzeuges beim Drosseln einen Bremseffekt aufweist, welcher die Geschwindigkeit des Fahrzeuges zu verringern sucht, insbesondere auf Gefällestrecken. Gasturbinenanlagen der vorerwähnten Art haben im allgemeinen den Nachteil, daB sie einen derartigenBremseffekt nicht zu liefern vermögen, da die Nutzleistungsturbine frei läuft und nicht einen Kompressor antreibt.As is known, it is advantageous if the propulsion of a land vehicle when throttling has a braking effect, which the speed of the vehicle seeks to reduce it, especially on slopes. Gas turbine systems of the aforementioned Art generally have the disadvantage that they do not have such a braking effect able to deliver, since the power turbine runs freely and not a compressor drives.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß eine radial oder diagonal von außen nach innen durchströmte Turbine in der Lage ist, dann, wenn sie durch eine Maschine, welche sie normalerweise treibt, fremdangetrieben wird, eine ausreichende Leistung dem Arbeitsmittel, dessen Richtung dann umgekehrt ist, nämlich von der zentripetalen zur zentrifugalen, übermittelt und dadurch einen nützlichen Bremseffekt liefert.The invention is based on the idea that a radial or diagonal from the outside to the inside, the turbine is capable of when it is through a machine that normally drives it is externally driven, a sufficient one Performance of the work equipment, the direction of which is then reversed, namely of the centripetal to centrifugal, transmitted and thereby a useful braking effect supplies.
Infolgedessen bezieht sich die Erfindung auf eine Gasturbine der vorerwähnten Art, bei welcher die Nutzleistungsturbine mit Durchströmung radial oder diagonal von außen nach innen mit Mitteln versehen ist, die während der Zeiten wirksam sind, wenn die Turbine fremdangetrieben wird, um der Nutzleistungsturbine ein Arbeitsmittel in einem Ausmaß zuzuführen, daß dasFremdantriebsmoment seine Leistung in solchen Zeiten dem Arbeitsmittel von der Turbine her übermittelt, daß ein wesentlicher Anteil des Freindantriebsmoments absorbiert oder vernichtet wird, sowie mit Mitteln, welche ganz oder zum Teil die erstgenannten Mittel sein können, wodurch heißes Treibgas, -,welches während dieser Zeiten vom Gaserzeugersatz geliefert wird, ebenfalls freigesetzt wird.As a result, the invention relates to a gas turbine of the type mentioned above Type in which the power turbine with radial flow or diagonally from the outside in is provided with means that are effective during the times are, when the turbine is externally driven, to the power turbine a working medium to supply to such an extent that the external drive torque its power in such Times transmitted to the working equipment from the turbine that a substantial proportion of the free drive torque is absorbed or destroyed, as well as by means which can be wholly or partly the first-mentioned means, whereby hot propellant gas, -, which is delivered by the gas generator replacement during these times, is also released will.
Vorzugsweise weist die Anlage Ventilanordnungen auf, welche so wirksam werden, daß das Treibgas, welches vom Gaserzeugersatz geliefert wird, in eine Nebenschlußleitung geleitet werden kann, die zum Auspuff der Nutzleistungsturbine führt, wobei der Arbeitsmittelstrom,welcher die fremdangetriebene Nutzleistungsturbine in umgekehrter Richtung wie das Treibgas durchströmt, entweder in die Nebenschlußleitung oder unmittelbar in die Außenatmosphäre abfließt.The system preferably has valve arrangements which are so effective that the propellant gas, which is supplied by the gas generator replacement, in a bypass line that leads to the exhaust of the power turbine, the Working medium flow, which the externally driven power turbine in reverse Direction in which the propellant gas flows through, either in the bypass line or directly flows into the outside atmosphere.
Vorteilhafterweise kann eine Ventilanordnung auch so arbeiten, daß die Nutzleistungsturbine als Bremsarbeitsmittel atmosphärische Luft von einem Punkt her aufzunehmen vermag, welcher, bezogen auf die normale Treibgasstromrichtung, unterhalb bzw. strömungsabwärts der Turbine liegt.Advantageously, a valve arrangement can also operate so that the power turbine as a braking working medium atmospheric air from one point is able to absorb which, in relation to the normal propellant flow direction, is below or downstream of the turbine.
In dieser Beschreibung sollen unter dem Ausdruck radialverschaüfelt die Fälle der Beschaufelung mitverstanden werden, welche als rückgekrümmt oder vorgekrümmt gegenüber der wirklich radialen Ausbildung anzusprechen ist; und der Ausdruck diagonal soll solcheFälle miteinschließen, bei denen der Treibgasstrom durch die Läuferkanäle aus einer radialen und einer axialen Komponente besteht. Die Erfindung soll nunmehr an Hand einer mehrere Ausführungsbeispiele derselben wiedergebenden Zeichnung ausführlicher beschrieben werden, und zwar zeigt Fig. i ein Schema einer Gasturbinenanlage für Landfahrzeuge, bei denen der Strömungsweg des Treibgases in den verschiedenen Leitungen während des normalen Betriebes durch Pfeile wiedergegeben ist, Fig. 2 ein Schema ähnlich demjenigen nach Fig. i, bei welchem jedoch die Pfeile den Strömungsweg des Brernsarbeitsmittels und des Treibgases in den verschiedenen Leitungen während der Zeiten wiedergeben, wenn die Nutzleistungsturbine fremd angetrieben ist und einen Bremseffekt hervorruft, Fig. 3 einen Schnitt nach der Schnittlinie III-111 in Fig. 4, Fig.:a. eine Seitenansicht auf dieAntriebsturbine, während Fig. 5 ein Schema ähnlich denjenigen nach den Fig. i und a für eine vereinfachte Antriebsanlage wiedergibt.In this description, the term radial is intended to be blurred the cases of blading are included, which are curved back or pre-curved to be addressed in relation to the really radial training; and the expression diagonal is intended to include cases where the propellant gas flow through the rotor channels consists of a radial and an axial component. The invention is now intended on the basis of several exemplary embodiments of the same drawing showing in more detail will be described, namely Fig. i shows a diagram of a gas turbine plant for Land vehicles in which the flow path of the propellant gas in the various lines is represented by arrows during normal operation, Fig. 2 is a diagram similar to that of Fig. i, in which, however, the arrows indicate the flow path of the Fuel working fluid and propellant gas in the various lines during the Show times when the power turbine is driven externally and one 3 shows a section along the section line III-111 in FIG. 4, Fig .: a. a side view of the drive turbine, while FIG. 5 is a diagram similar to those according to FIGS. i and a for a simplified drive system.
Die Anordnung nach Fig. i besteht aus einem Kompressor i, einer Brennkammer 2., deren Brennstoffzufuhr für die Verbrennung durch ein Ventil 3 regelbar ist, einer Kompressorturbine 4. und einer Nutzleistungsturbine 5, welche mechanisch unabhängig von der Kompressorturbine4 ist und mit den Antriebsrädern des Fahrzeugs, die schaubildlich durch 6 wiedergegeben sind, gekuppelt ist. Der Arbeitskreislauf des Treibgases während des normalen Betriebes ergibt sich unschwer aus den Pfeilen, die die vorerwähnten Anlageelemente verbinden. Der Auspuff von der Turbine 5 wird durch einen Wärmeaustauscher 7 hindurchgeführt, wo die Auspuffgase die Luft vorwärmen, die durch den Kompressor i gefördert wird, bevor sie endgültig in die Außenatmosphäre ausströmen.The arrangement according to FIG. I consists of a compressor i, a combustion chamber 2., whose fuel supply for combustion can be regulated by a valve 3, a compressor turbine 4. and a power turbine 5, which are mechanically independent from the compressor turbine4 and with the drive wheels of the vehicle, the diagrammatic are represented by 6, is coupled. The working cycle of the propellant gas during normal operation can easily be seen from the arrows that follow the above Connect system elements. The exhaust from the turbine 5 is passed through a heat exchanger 7 where the exhaust gases preheat the air passing through the compressor i is promoted before they finally flow out into the outside atmosphere.
Wenigstens die Nutzleistungsturbine 5 ist radial oder diagonal von außen nach innen durchströmt, wie es in den Fing. 3 und 4 dargestellt ist, aus denen hervorgeht, daß die Nutzleistungsturbine aus einem Gehäuse besteht, in welchem das heiße Treibgas tangenti#al durch einen Gaseinlauf 8 zu einem Düsenring 9 geleitet wird; welcher es den im wesentlichen radialen Schaufeln i i, die am Läuferkörper io sitzen, zuführt. Das Gas strömt durch die Schaufelkanäle des Läufers in im wesentlichen zentripetaler Richtung ein und durch einen axial gelegenen Auslaß 12 aus.At least the power turbine 5 is radial or diagonal from flows through it outwards inwards, as it does in the fingertips. 3 and 4 is shown from which it can be seen that the power turbine consists of a housing in which the hot propellant gas is passed tangentially through a gas inlet 8 to a nozzle ring 9 will; which it is the essentially radial blades i i on the rotor body io sit, feed. The gas flows through the blade channels of the rotor in substantially centripetal direction and through an axially located outlet 12 out.
Wenn angenommen wird, daß das Brennstoffventil 3 in die Freilaufstellung gebracht worden ist und das Fahrzeugmoment infolge der abschüssigen Strecke zunimmt, so wird der Läufer der Antriebsturbine 5 .durch das Fahrzeugmoment fremdangetrieben und saugt Arbeitsmittel durch den Auslaß 12 an, wodurch diesem Arbeitsmittel Leistung übermittelt und .dieses in zentrifugaler Richtung nach außen durch die Schaufeln g in den Einlauf 8 gefördert wird. Vermutlich tritt etwas Kompression des Arbeitsmittels in der Turbine 5 auf, jedenfalls ist die dem Arbeitsmittel zugeführte Leistung genügend groß, um das Fahrzeugmoment in ausreichender Weise aufzuzehren.Assuming that the fuel valve 3 is in the free-wheeling position has been brought and the vehicle torque increases as a result of the downhill stretch, so the rotor of the drive turbine 5 is driven externally by the vehicle torque and draws in working fluid through outlet 12, thereby producing power for this working fluid transmitted and .this in centrifugal direction outwards through the blades g is conveyed into the inlet 8. Presumably there is some compression of the work equipment in the turbine 5, in any case the power supplied to the working fluid is sufficient large to consume the vehicle torque sufficiently.
Es ist erforderlich, Mittel, welche wirksam sind; wenn die Turbine 5 fremndangetrieben ist, vorzusehen, um den Treibgasstrom, der von der Turbine 4 kommt, abzuleiten und diesen Strom der Auspuffleitung stromabwärts der Turbine 5 zuzuführen. Außerdem ist es vorteilhaft, Steuermittel zum Freigeben geeigneter Mengen des Arbeitsmittels, das von der Turbine 5 herkommt, wenn diese fremdangetrieben wird, vorzusehen. Diese Doppelaufgabe wird durch eine Kombination von Ventil 13; Leitung 14 und Ventil 15 gelöst. Das Ventilsystem 13 dient sowohl zum Verbinden des Auspuffs der Turbine 4. mit der Nebenleitung 14 als auch dazu, das Arbeitsmittel von der Turbine 5 ebenfalls in die Leitung 14 fließen zu lassen. Andererseits können auch zwei getrennte Ventile, 13 und 13°, vorgesehen werden, von denen das erstere den Auspuff der Turbine 4 mit der Nebenleitung 14 und das letztere, 13d, nur dazu dient, die Nebenleitung unmittelbar zur Außenatmosphäre für das Arbeitsmittel aus der Turbine 5 zu öffnen.It is necessary to find means which are effective; when the turbine 5 is externally driven to provide the propellant gas flow that is generated by the turbine 4 comes to divert and this flow of the exhaust pipe downstream of the turbine 5 to feed. It is also advantageous to have control means for releasing appropriate amounts of the working fluid that comes from the turbine 5 when it is externally driven will be provided. This dual task is achieved by a combination of valve 13; Line 14 and valve 15 released. The valve system 13 is used both for connecting the exhaust of the turbine 4. with the secondary line 14 as well as the working fluid from the turbine 5 to also flow into the line 14. On the other hand you can two separate valves, 13 ° and 13 °, can also be provided, the former of which the exhaust of the turbine 4 with the secondary line 14 and the latter, 13d, only for this purpose serves, the secondary line directly to the outside atmosphere for the work equipment the turbine 5 to open.
Um zu verhinderny daß die Turbine 5 bei Fremdantrieb heißes Treibgas ansaugt, ist eitle Ei.nlaßleitung 17 unmittelbar strömungsabwärts der Turbina 5 vorgesehen, welche Leitung durch ein Ventil 16 zur gegebenen Zeit geöffnet werden kann, damit die Turbine 5 Frischluft aus der Atmosphäire ansaugen kann.In order to prevent the turbine 5 from being driven by hot propellant gas sucks in, is vain inlet line 17 immediately downstream of the turbine 5 provided which line will be opened by a valve 16 at the given time can so that the turbine 5 can suck in fresh air from the atmosphere.
Es bleibt noch zu beschreiben, wie die Ventile 13, 15 und 16 bei Fremdantrieb der Turbine zwecks Hervorrufens des Bremseffektes betätigt werden. Die Turbinen q. und 5 sind über ein Differentialgetriebe miteinander verbunden, das mit 18 bezeichnet ist. Der Getriebeteil, welcher den sich drehenden Käfig des Differentialgetriebes bildet, treibt einen Fliehkraftregler i9 an, von welchem ein Steuergestänge iga zu den Ventilen 13, 15, 16 (und 13a, wenn vorgesehen.) führt.It remains to be described how the valves 13, 15 and 16 are operated by an external drive the turbine to produce the braking effect. The turbines q. and 5 are connected to one another via a differential gear, denoted by 18 is. The gear part, which is the rotating cage of the differential gear forms, drives a centrifugal governor i9, of which a control linkage iga to valves 13, 15, 16 (and 13a, if provided.) leads.
Es ist unschwer einzusehen, daß, je größer der Drehzahlunterschied zwischen Turbinen q. und 5 ist, desto größer auch dieDrehzahl des Differentialkäfigs und daher des Fliehkraftreglers i9 ist, dessen Steuervorrichtung so eingerichtet ist, daß dann, wenn die Drehzahl der Turbine 5 einen vorbestimmten Wert erreicht hat, während die Turbine q. im Leerlauf ist, der F'liehkraftregler i9, die Ventile 13, 15 16 (und 13a, wenn vorhanden) betätigt, so daß die Verbindung zwischen der Turbine 5 und dem Frischlufteinlaß 17 hergestellt und der Auslaß von der Turbine q. vom E.inlaß abgeschaltet ist, welcher sie normalerweise mit der Turbine 5 verbindet, während diese Leitung mit der Nebenleitung 14 verbunden wird, von welcher die Verbindung zur Auspuffleitung strömu ngsabwärts der Turbine 5 über das Ventil 15 hergestellt wird, was sich ebenfalls so auswirkt, daß die stromaufwärts gerichtete Bewegung des Auspuffs verhindert wird. Das Arbeitsmittel, das von der Turbine 5 kommt, während diese fremdangetrieben ist, wird entweder in die Nebenleitung 14 über das Ventilsystem, 13 oder ummittelbar in die Außenatmosphäre durch das besondere Ventil 13a geleitet.It is not difficult to see that the greater the speed difference between turbines q. and 5, the greater the speed of the differential cage and therefore of the governor i9, the control device of which is set up in this way is that when the speed of the turbine 5 reaches a predetermined value has while the turbine q. idle, the centrifugal governor i9, the valves 13, 15 16 (and 13a, if present) operated so that the connection between the Turbine 5 and the fresh air inlet 17 and the outlet from the turbine q. is disconnected from the E. inlet, which normally connects it to the turbine 5, while this line is connected to the secondary line 14 from which the connection Downstream of the turbine 5 via the valve 15 to the exhaust line becomes, which also has the effect that the upstream movement the exhaust is prevented. The working fluid that comes from the turbine 5 while this is externally driven, is either in the secondary line 14 via the valve system, 13 or directly into the outside atmosphere through the special valve 13a.
Um sicherzustellen, daß die Ventile 13, 13a, i5, 16 nur in der vorerwähnten Weise betätigt werden, wenn: das Brennstoffventil 3 in die Leer- oder Fre:ilaufstellung gebracht ist, kann eine Verriegelungsverbindung, schaubildlich durch igb wiedergegeben, zwischen dem Ventil 3 und dem Regler i9 vorgesehen werden.To ensure that the valves 13, 13a, i5, 16 only in the aforementioned Way to be operated when: the fuel valve 3 in the empty or free: ilaufstellung is brought, a locking connection, shown diagrammatically by igb, be provided between the valve 3 and the regulator i9.
Die Anordnung der Pfeile in Fig. 2 gibt den Arbeitsmittel- und Treibgaskreislauf in der Anlage während der Zeiten wieder, wenn die Antriebsturbine fremdangetrieben ist.The arrangement of the arrows in Fig. 2 indicates the working medium and propellant gas cycle in the system again during the times when the drive turbine is externally driven is.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist kein Differentialgetriebe vorgesehen, wobei die Ventile lediglich dadurch betätigt werden, da:3 das Rrennstoffventil 3a über eine Freilaufstellung 3b hinweg in eine weitere Stellung 3a gebracht werden kann.In the embodiment of FIG. 5 there is no differential gear provided, the valves being actuated only by: 3 the fuel valve 3a can be brought into a further position 3a via a free-wheeling position 3b can.
Eine weitere Ausführungsform, welche den Fliehkraftregler entbehrlich macht, kann so ausgebildet sein, daß ein Reduktions- oder Umkehrgetriebe zwischen 5 und dem, Differential vorgesehen wird, wobei die Ventile einfach nur dann zu öffnen sind, wenn sich das Differentialgehäuse überhaupt dreht (in einer besonderen Richtung), vorausgesetzt, daß die Turbine q. im Leerlauf ist. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel, welche das Differentialgetriebe entbehrlich macht, kann ein Regler der Turbine 5 zugeordnet werden, der die Ventile betätigt, solange das Gasventil in der Leer- oder F'reilaufstell.ung ist.Another embodiment, which dispenses with the centrifugal governor makes, can be designed so that a reduction or reverse gear between 5 and the differential is provided, the valves simply only then to open are, if the differential case rotates at all (in a particular direction), provided that the turbine q. is idle. In another embodiment, which makes the differential gear dispensable, a controller of the turbine 5 which operates the valves as long as the gas valve is in the empty or remote installation.
Claims (7)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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GB900892X | 1949-03-30 |
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DEP3729A Expired DE900892C (en) | 1949-03-30 | 1950-09-29 | Gas turbine plant |
Country Status (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1069171B (en) * | 1959-11-19 | Krauss-Maffei Aktiengesellschaft, München-Allach | Turbine-powered nuclear power locomotive |
-
1950
- 1950-09-29 DE DEP3729A patent/DE900892C/en not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1069171B (en) * | 1959-11-19 | Krauss-Maffei Aktiengesellschaft, München-Allach | Turbine-powered nuclear power locomotive |
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