DE944647C

DE944647C - Gasturbinenanlage mit drehendem, ringfoermigem Regenerator

Info

Publication number: DE944647C
Application number: DEH21432A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Alfred Schuette
Original assignee: Henschel and Sohn GmbH
Current assignee: Henschel and Sohn GmbH
Priority date: 1954-09-11
Filing date: 1954-09-11
Publication date: 1956-06-21

Description

Gasturbinenanlage mit drehendem, ringförmigem Regenerator Es sind Gasturbinenanlagen mit einem drehenden, ringförmigen, axial durchströmten Regenerator bekanntgeworden, bei denen der Regenerator um den Verdichter oder um die Turbine oder auch um Verdichter . und Turbine herum angeordnet ist. Diese Anordnung hat im allgemeinen hinsichtlich Raumausnutzung und Kürze der Rohrleitungen vom oder zum Regenerator große Vorteile. In einem Punkt allerdings.befriedigt sie nicht. Eben infolge der kurzen Rohrleitungen zwischen dem Verdichter und dem Regenerator muß die mit hoher Geschwindigkeit aus dem Verdichter austretende Luft auf einem sehr kurzen Weg auf den für den Regenerator erforderlichen niedrigen Geschwindigkeitswert verzögert werden. Diese plötzliche Verzögerung geht natürlich nicht ohne fühlbare Verluste vor sich. In manchen Fällen ist es erwünscht, sei es nun mit Rücksicht auf die Raumverhältnisse oder sei es mit Rücksicht auf die Abtriebsverhältnisse und eine gute Regelung, die Turbine in einen Turbinenverdichtersatz und eine Nutzleistungsturbine zu unterteilen und den Turbinenverdichtersatz unabhängig vom Regenerator aufzustellen.
Die Erfindung gibt eine Lösung, die beiden vorgenannten Forderungen gerecht wird. Nach der Erfindung wird die Brennkammer als rohrförmige Brennkammer koaxial im Innern des Regenerators angeordnet und von einem. Mantel umgeben, in dem die den Regenerator verlassende vorgewärmte Luft in entgegengesetzter Strömung zum Eintritt in die Brennkammer geleitet wird.
Hierdurch wird einmal eine unmittelbare Beheizung des Regenerators durch die heißen Verbrennungsgase vermieden, und darüber 'hinausiwird von der Brennkammer abgestrahlte und abgeleitete Wärme von der Luft vor ihrem Eintritt in die Brennkammer aufgenommen. -Bei einem axial durchströmten Regenerator ist das Vorhandensein eines Temperaturgefälles der Füllmasse in Strömungsrichtung sehr wichtig. Durch die Anordnung eines Luftmantels um die Brennkammer wird ein Ausgleich dieses Temperaturgefälles verhindert, d. h. es wird vermieden, daß das kalte Ende des Regenerators durch die von der Brennkammer abgestrahlte Wärme erhitzt wird.
Es sind zwar schon Regeneratoren bekanntgeworden, bei denen die Brennkammer im Innern eines radial durchströmten Regenerators angeordnet ist. Bei dieser bekannten Anordnung ist aber der Innenraum des Regenerators nur -zum Teil von der Brennkammer ausgefüllt, die überdies noch eine zerklüftete Form hat, so daß die Verbrennung schlechter zu- beherrschen ist und einseitige Überhitzungen der Brennkammerwandungen schwieriger vermieden werden können.
Die mehrmalige Umlenkung der Luft bei der erfindungsgemäßen Anordnung spielt keine Rolle, da sie beim Eintritt und Austritt aus dem Regenerator nur eine mäßige Geschwindigkeit besitzt.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß . die vom Verdichter kommende Luft am oberen, d. h. dem Turbinenverdichtersätz abgekehrten Ende des Regenerators in diesen eingeleitet wird. Erfindungsgemäß wird dabei zwischen dem Luftaustritt aus dem Verdichter und dem Lufteintritt in den Regenerator ein Diffusor geschaltet, dessen Länge also mindestens gleich der Länge in axialer Richtung des Regenerators ist, der. somit die Geschwindigkeit der Luft mit günstigerem Wirkungsgrad verzögert, d. h. in Druck umsetzt.
Bei bekanntgewordenen Gasturbinenanlagen mit Regeneratoren sind schon Diffusoren zwischen dem Verdichteraustritt und dem Regeneratoreneintritt vorgeschlagen. `Sie bedingen aber eine Vergrößerung des Raumbedarfes der Anlage. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung, nämlich der Einführung der Luft in 'das dem Turbinenverdichtersatz abgekehrten Ende des Regenerators, ist genügend Platz zur Zwischenschaltung eines Digusors vorhanden. Es wird also durch die Anordnung des Diffusors eineVergrößerung derAnlage vermieden.
In Fortbildung der Erfindung kann die Nutzleistungsturbine unterhalb des Turbinenverdichtersatzes und der Regenerator oberhalb davon angeordnet werden, so daß auch zwischen dem Austritt der Abgase aus der Nutzleistungsturbine und dem Eintritt in den Regenerator ein Diffusor angeordnet werden kann, in dem die mit hoher Geschwindigkeit aus der Turbine austretenden Abgase mit gutem Wirkungsgrad auf die für den Regenerator erwünschte geringe Geschwindigkeit verzögert werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Der drehende ringförmige Regenerator i ist über dem Turbinenverdichtersatz 2 und der Nutzleistungsturbine 3 angeordnet. Im Zentrum des Regenerators i ist die Brennkammer q. angeordnet, die von dem Mantel 5 umgeben ist. Der Brennstoff wird durch die Düse 6 in die Brennkammer 4 eingespritzt. Die Luft wird vom Verdichter 7 des Turbinenverdichtersatzes 2 aus der Atmosphäre gegebenenfalls über einen nicht dargestellten Filter angesaugt und durch den. Diffusor 8 der oberen. Kammer 9 des Regenerators z zugeführt. Sie beaufuchlagt dann die Füllmasse des Regenerators i und gelangt in die untere Kammer iö des Regenerators i, wird hier umgelenkt, durchströmt in entgegengesetzter Richtung den Mantel 5 und tritt nach nochmaliger Umlenkung in die Brennkammer 4 ein. Die hier erzeugten. Verbrennungsgase beaufschlagen die Turbine i i des Turbinenverdichtersatzes 2 und. treten nach teilweiser Entspannung durch den Austrittsstutzen 12 in die Nutzleistungsturbine 3 ein. Nach vollkommener Entspannung gelangen die Abgase durch den Austrittsstutzen 13 in den Diffusor 14 und anschließend in die Kammer 15 des Regenerators i. Sie durchströmen den für die Abgase vorgesehenen Teil des Regenerators i und treten bei 16 in die Atmosphäre aus.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Gasturbinenanlage, bestehend aus einem Turbinenverdichtersatz, einer Brennkammer, einer Nutzleistungsturbine und einem drehenden, ringförmigen, axial ,durchströmten regenerativen Wärmeaus.tauseher, dadurch .gekennzeichnet,. daß die Brennkammer als.rohrförmige Brennkammer koaxial im Innern des Regenerators angeordnet und von einem Luftmantel umgeben ist, in dem die am unteren, d. h. dem Turbinenverdichtersatz zugekehrten Ende des annähernd senkrecht zur Verdichterachse stehenden Regenerators aus diesem austretende Luft nach oben im Gegenstrom zur Luftströmung im Regenerator in den Eintritt der Brennkammer geführt wird, in welcher die durchVerbrennung von Brennstoff erzeugten Verbrennungsgase im Gegenstrom zur Strömung im Luftmantel in die unter dem Regenerator angeordnete Verdichterturbine geführt werden, wobei die vom Verdichter kommende Luft in einen. normalen. Diffusor mit einem geringen Erweiterungswinkel zu dem dem Turbinenverdichtersatz abgewendeten Ende des Regenerators geleitet wird.
2. Gasturbinenanlage- nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutzleistungsturbine unterhalb der Turbine des -Turbinenverdichtersatzes angeordnet ist, so daß zwischen dem Gasaustritt aus der Nutzleistungsturbine und dem Gaseintritt in den Regenerator ein Diffusor angeordnet werden kann. Angezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 248 6o8; französische Patentschriften Nr.94444, 919230 britische Patentschriften Nr. 710 959, 649 639.