DEP0035198DA

DEP0035198DA - Gas steam turbine plant

Info

Publication number: DEP0035198DA
Authority: DE
Original assignee: Anxionnaz, René, Paris; Société Rateau (Société Anonyme), Paris
Publication date: 1950-12-14

Description

Bei den Gasdampfturbinenanlagen ist bekannt einerseits der thermische Kreislauf der Dampfturbinen, bei denen die Verdampfung unter dem Druck einer Flüssigkeit erfolgt, weiter die Überhitzung des Dampfes, die Ausdehnung unter Abgabe äusserer Arbeit und die Kondensation, andererseits bei den Gasturbinen der Kreislauf bestehend aus der Verdichtung des Gases, der Erwärmung durch innere Verbrennung, der Ausdehnung und gegebenenfalls der Wiedergewinnung der Wärme der Auspuffgase. Man kennt in gleicher Weise verschiedene Kombinationen dieser Kreisläufe, bei welchen der Dampf durch Einspritzen von Wasser in die Verbrennungskammer des Gaskreislaufes erfolgt oder durch Wiedergewinnung der Auspuffwärme oder endlich durch die äussere Quelle, die entweder vollständig oder teilweise wirkt. Man weiss auch, dass der Gesamtwirkungsgrad einer Gasturbinen-Anordnung sich berechnet nach der Formel In the case of gas steam turbine systems, on the one hand the thermal cycle of the steam turbines, in which the evaporation takes place under the pressure of a liquid, further the overheating of the steam, the expansion with the release of external work and the condensation, on the other hand the cycle consisting of the compression of the gas turbines Gas, the heating by internal combustion, the expansion and, if necessary, the recovery of the heat of the exhaust gases. In the same way, various combinations of these circuits are known, in which the steam is generated by injecting water into the combustion chamber of the gas circuit, or by recovering the heat from the exhaust, or finally by the external source, which works either completely or partially. It is also known that the overall efficiency of a gas turbine arrangement is calculated using the formula

in welcher istin which is

T = die Arbeit, die durch die Ausdehnung des Gases erzeugt wirdT = the work produced by the expansion of the gas

C = die Arbeit der Verdichtung der LuftC = the work of compressing the air

aC = die Energie, die bei der Abkühlung entzogen wirdaC = the energy that is withdrawn during cooling

E = die Energie, die in den Auspuffdämpfen verloren geht.E = the energy that is lost in the exhaust fumes.

Bei einer normalen Anordnung haben die Energien aC und E jede einen Wert, der ungefähr = T-C ist. Dies zeigt deutlich den Nutzen, welchen man durch eine sehr weitgehende Wiedergewinnung dieser beiden Energien erreichen kann.In a normal arrangement, the energies aC and E each have a value that is approximately = T-C. This clearly shows the benefits that can be achieved through a very extensive recovery of these two energies.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung und Benutzung eines Gemisches aus Gas und Dampf in Gasturbinen, wobei der Gebrauch dieses Gemisches den Vorteil hat, die spezifische Leistung der Anordnung zu vergrössern oder auch den gesamten Wirkungsgrad oder diese beiden Vorteile zu vereinigen, wobei der in den Kreislauf eingeführte Dampf durch die Benutzung der gewöhnlich verloren gehenden Wärme für die Abkühlung der Luft während der Kompression erhalten wird und die Wiedergewinnung der Wärmeenergie, die in den Auspuffgasen enthalten ist.The present invention relates to a method for generating and using a mixture of gas and steam in gas turbines, the use of this mixture having the advantage of increasing the specific performance of the arrangement or also of combining the overall efficiency or both advantages, whereby the steam introduced into the circuit is obtained through the use of the heat usually lost to cool the air during compression and the recovery of the thermal energy contained in the exhaust gases.

Die Erfindung kann die verschiedensten Anwendungen finden, nicht nur bei festen Anlagen wie Wärmezentralen, die elektrischen Strom erzeugen, sondern auch für den Antrieb von Pumpen, Gebläsen, beispielsweise für Hochöfen oder Kupol-Öfen im Eisenhüttenbetrieb, aber auch für bewegliche Anlagen, wie zum Antrieb von Propellern für Schiffe oder Flugzeuge, schliesslich auch für den Antrieb von Fahrzeugen aller Art, Lokomotiven usw., auch für Turbo-Strahltriebwerke kann die Erfindung Anwendung finden.The invention can be used in a wide variety of applications, not only in fixed systems such as central heating systems that generate electricity, but also for driving pumps and fans, for example for blast furnaces or cupola furnaces in ironworks, but also for moving systems such as driving of propellers for ships or aircraft, finally also for the drive of vehicles of all kinds, locomotives, etc., also for turbo-jet engines, the invention can be used.

In den beiliegenden Zeichnungen sind eine Reihe vonIn the accompanying drawings are a number of

Ausführungsbeispielen dargestellt, und zwar zeigenEmbodiments shown, namely show

Abb. 1 und 2 schematische Ansichten von zwei Verwirklichungen der Erfindung mit Einführung von Wasser in die Stufen des Luftverdichters.Figures 1 and 2 are schematic views of two implementations of the invention with the introduction of water into the stages of the air compressor.

Abb. 3 zeigt die Anwendung der Anordnung nach Abb. 1 auf Turbo-Strahltriebwerke für Flugzeuge.Fig. 3 shows the application of the arrangement according to Fig. 1 to turbo jet engines for aircraft.

Abb. 4 ist ein teilweiser Schnitt eines Luftverdichters und zeigt das Verfahren der Regelung der in den Verdichter eingespritzten Wassermenge.Fig. 4 is a partial section of an air compressor and shows the process of controlling the amount of water injected into the compressor.

Die Abb. 5 und 6 zeigen besondere Anordnungen für die Einspritzung des Wassers in den Verdichter.Figures 5 and 6 show special arrangements for injecting water into the compressor.

Die Abb. 7, 8, 9 und 10 betreffen vier Ausführungsformen, bei welchen der Dampf in Sättigungsvorrichtungen erzeugt wird, die zwischen die einzelnen Stufen des Verdichters eingeschaltet sind.Figs. 7, 8, 9 and 10 relate to four embodiments in which the steam is generated in saturation devices which are connected between the individual stages of the compressor.

Die Abb. 11 - 14 zeigen eine andere Ausführungsform, bei welcher das Gemisch von Wasserdampf und Luft sich bildet am Ende oder gegen das Ende der Verdichtung.Figs. 11-14 show another embodiment in which the mixture of water vapor and air is formed at the end or towards the end of the compression.

Die Abb. 1 betrifft eine Anlage, bei welcher der Dampf zur Bildung des Gemisches mit Luft unmittelbar in dem Luftverdichter b durch Einspritzung von Wasser zwischen den Rädern dieses Verdichters erhalten wird, welches Wasser vorher in einem Austauscher a(sub)1 erwärmt wurde, welcher Austauscher über der Auspuffstelle angeordnet ist, und zwar hinter einem Wärmeaustauscher a. Bei diesem Verfahren, wo die Wassermenge, die während der Verdichtung eingespritzt wird, genau derjenigen entspricht, welche nötig ist zur Sättigung des verdichteten Gemisches, wird ein wichtiger Teil der Verdichtungsarbeit, anstatt zur Kühlung der Luft während der Kompression bekanntlich verloren gehen, wie dies gewöhnlich in den bisher benutzten Kühlvorrichtungen der Fall ist, benutzt zur Erzeugung von Wasserdampf, dessen Gemisch mit Luft das in einer oder mehreren Turbinen verwendete Gemisch bildet.Fig. 1 relates to a plant in which the steam to form the mixture with air is obtained directly in the air compressor b by injecting water between the wheels of this compressor, which water has previously been heated in an exchanger a (sub) 1, which Exchanger is arranged above the exhaust point, namely behind a heat exchanger a. In this process, where the amount of water injected during compression is exactly what is needed to saturate the compressed mixture, an important part of the compression work, rather than cooling the air during compression, is known get lost, as is usually the case in the cooling devices previously used, used to generate water vapor, the mixture of which with air forms the mixture used in one or more turbines.

Es ist bemerkenswert, dass diese Verdampfung geschieht während der Verdichtung, wobei die Menge des Dampfes nur teilweise der Verdichtungsarbeit unterworfen wird und man so aus der Verdichtung eines Teiles dieses Dampfes einen Vorteil zieht, indem man unmittelbar vom flüssigen Zustand ausgeht. Das in die Verdichter eingespritzte Wasser kann, wie dies in Abb. 1 dargestellt ist, durch die Benutzung der Wärme der Auspuffgase der Turbine wieder erwärmt werden, wobei dies in dem Wärmeaustauscher a(sub)1 geschieht. Dies vermindert die für die Verdampfung notwendige Wärmeenergie und vermehrt die Menge des durch die gleiche Verdichtungsarbeit erzeugten Dampfes.It is noteworthy that this evaporation takes place during compression, whereby the amount of vapor is only partially subjected to the compression work and one thus takes advantage of the compression of part of this vapor by starting directly from the liquid state. The water injected into the compressors can, as shown in Fig. 1, be reheated by using the heat of the exhaust gases of the turbine, this being done in the heat exchanger a (sub) 1. This reduces the heat energy required for evaporation and increases the amount of steam generated by the same compression work.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 1 wird der Verdichter b durch die Gasturbinen f(sub(1 und f(sub)2 angetrieben. Der aus dem Verdichter herauskommende verdichtete Gemischstrom wird durch die Auspuffgase in einem Wärmeaustauscher a erwärmt und dann auf die geeignete Temperatur gebracht in einer Verbrennungskammer d(sub)1, worauf das Gemisch teilweise in der Turbine f(sub)1 ausgedehnt wird, in der Verbrennungskammer d(sub)2 wieder erwärmt, und ausgedehnt auf atmosphärischen Druck in der Turbine f(sub)2. Die Auspuffgase gehen durch die Wärmeaustauscher a und a(sub)1, ehe sie in die Atmosphäre entweichen und sich ausbreiten.In the embodiment according to Fig. 1, the compressor b is driven by the gas turbines f (sub (1 and f (sub) 2). The compressed mixture stream emerging from the compressor is heated by the exhaust gases in a heat exchanger a and then brought to the appropriate temperature in a combustion chamber d (sub) 1, whereupon the mixture is partially expanded in the turbine f (sub) 1, reheated in the combustion chamber d (sub) 2, and expanded to atmospheric pressure in the turbine f (sub) 2 Exhaust gases pass through heat exchangers a and a (sub) 1 before escaping into the atmosphere and spreading.

Die zur Verfügung stehende Energie, d.h. die Differenz zwischen der, die durch die Turbine erzeugt wird und derjenigen, die durch den Verdichter verbraucht wird, dient zum Antrieb eines elektrischen Generators g.The available energy, i.e. the difference between that generated by the turbine and that consumed by the compressor, is used to drive an electrical generator g.

Selbstverständlich kann diese Art der Erzeugung des Dampfes für das Gemisch auch benutzt werden für Anlagen, die aus mehreren Teilen bestehen, wo die Gruppen von Turbo-Kompressoren getrennt oder nicht getrennt sein können von den Nutzleistungsgruppen und bei allen gewöhnlichen Gebrauch von Gasturbinen.Of course, this type of generation of the steam for the mixture can also be used for systems consisting of several parts, where the groups of turbo-compressors may or may not be separated from the power groups and for all common uses of gas turbines.

Wenn die Menge des Wassers, über die man verfügt, nicht eine unmittelbare Einspritzung in den Verdichter gestattet, so kann man die Wärme der Auspuffgase benutzen für eine vorhergehende Reinigung dieses Wassers durch Verdampfung und nachfolgender Kondensation. Dies kann einfach bei sehr niedrigem Druck nach bekannten Verfahren erfolgen, erfordert aber dann Apparate von sehr grossen Abmessungen. Man kann diese Destillationsapparate sehr beträchtlich verringern, wenn man die Anordnung nach Abb. 2 benutzt.If the amount of water available does not allow direct injection into the compressor, the heat from the exhaust gases can be used to purify this water beforehand by evaporation and subsequent condensation. This can easily be done at very low pressure by known methods, but then requires apparatus of very large dimensions. These stills can be reduced very considerably by using the arrangement shown in Fig. 2.

In dieser Abbildung, welche ein einfaches Beispiel einer Gas-Dampf-Turbine mit Einspritzung von Wasser während der Verdichtung darstellt, treibt die Turbine f den axialen Verdichter b an und auch einen Nutzleitungs-Aufnehmer g, der irgendwelcher Art sein kann. Wie bei dem vorhergehenden Beispiel wird das von dem Verdichter b erzeugte Gemisch in dem Wärmeaustauscher a erwärmt vor seiner Einführung in die Verbrennungskammer d, in die bei e ein Brennstoff eingeführt wird.In this figure, which shows a simple example of a gas-steam turbine with injection of water during compression, the turbine f drives the axial compressor b and also a utility line transducer g, which can be of any type. As in the previous example, the mixture produced by the compressor b is heated in the heat exchanger a prior to its introduction into the combustion chamber d, into which a fuel is introduced at e.

Das in die Verteiler r des Verdichters b eingeführte Wasser rührt her von der Reinigungsvorrichtung eines Wasser irgendeiner Art, das bei 15 zugeführt wird. Im Innern eines Verdampfers 16 ist eine Einspritzdüsenanordnung 17 vorgesehen, die durch eine Pumpe 18 gespeist wird und eine Reihe von Zerstäubungsdüsen 19 dazu besitzt. Diese Zerstäubung erleichtert die Verdampfung des Wassers in dem Behälter 16, wo ein Druck herrscht, der etwas geringer als die Dampfspannung ist, die der unteren Temperatur des Wassers in dem Behälter 16 entspricht.The water introduced into the manifolds r of the compressor b comes from the purification device of a water of some kind which is supplied at 15. In the interior of an evaporator 16, an injection nozzle arrangement 17 is provided, which is fed by a pump 18 and has a number of atomizing nozzles 19 for this purpose. This atomization facilitates the evaporation of the water in the container 16, where there is a pressure which is slightly less than the vapor tension which corresponds to the lower temperature of the water in the container 16.

Der in dem Verdampfer 16 erzeugte Dampf wird durch den Verdichter 20 angesaugt und unter genügendem Druck in den Kondensator 21 eingeführt, während das nicht verdampfte Wasser in den unteren Teil des Behälters 16 zurückkehrt. Dieses Wasser fliesst durch die Schlange 22, die in dem Kondensator 21 angeordnet ist, wobei der dadurch erzeugte Umlauf dazu dient, den stark verdichteten Dampf zu kondensieren, wobei das Wasser der Schlange erwärmt wird.The steam generated in the evaporator 16 is sucked in by the compressor 20 and introduced into the condenser 21 under sufficient pressure, while the non-evaporated water returns to the lower part of the container 16. This water flows through the coil 22, which is arranged in the condenser 21, the circulation generated thereby serving to condense the highly compressed steam, the water of the coil being heated.

Das Kondenswasser, welches sich im unteren Teil des Kondensators 21 aufspeichert, ist destilliertes Wasser und wird von der Pumpe 23 zu den Einspritzdüsen r des Verdichters b geführt. Eine ständig oder zeitweilig geöffnete Öffnung 24, die am tiefsten Punkt des Verdampfers 16 angebracht ist, gestattet die Unreinlichkeiten des bei 15 eingeführten Wassers abzuziehen. Dieses Wasser tritt in den Kreislauf zwischen Verdampfer 16 und Kondensator 21, nachdem es einen Teil des aus der Öffnung 24 austretenden Wassers in einem Austauscher 25 aufgenommen hat.The condensed water, which is stored in the lower part of the condenser 21, is distilled water and is fed by the pump 23 to the injection nozzles r of the compressor b. A permanently or temporarily open opening 24, which is provided at the lowest point of the evaporator 16, allows the impurities of the water introduced at 15 to be drawn off. This water enters the circuit between the evaporator 16 and the condenser 21 after it has absorbed part of the water emerging from the opening 24 in an exchanger 25.

Die Gesamtheit des Gemisches der Umlaufpumpe 18 oder einfach nur eine Abzweigung dieses Gemisches, wie in Abb. 2 dargestellt, wird bei a(sub)1 wieder erwärmt durch die Wärme der Auspuffgase, wobei die Pumpe 26 dazu dient, den Umlauf in dieser Nebenleitung zu bewirken.The entirety of the mixture of the circulation pump 18 or just a branch of this mixture, as shown in Fig. 2, is heated again at a (sub) 1 by the heat of the exhaust gases, the pump 26 serving to circulate in this secondary line cause.

Diese Anordnung ist nur als Ausführungsbeispiel angegeben; sie kann für verschiedene Anlagen Verwendung finden, da sie unabhängig ist von dem Kreislauf derThis arrangement is only given as an exemplary embodiment; it can be used for different systems because it is independent of the cycle of the

Gas-Dampf-Anlage.Gas-steam plant.

Die Abb. 3 zeigt schematisch ein Turbo-Strahltriebwerk für den Antrieb von Flugzeugen, bei welchem das Wasser in die Schaufeln des Verdichters b eingespritzt wird, welcher Verdichter das Gemisch in die Verbrennungskammern d drückt und dann in die Turbine f, wobei der Querschnitt des Auspuffrohres durch einen beweglichen Kegel q geregelt wird. Da der gesamte Verbrauch, der für ein Flugzeug in Frage kommt, aus dem Gewicht des Brennstoffes und des Wassers besteht, so folgt daraus, dass wenn man ständig das Gemisch benutzen will, die notwendige Menge des Wassers die Menge des Brennstoffes vermindert zum Schaden des Aktionsradius des Flugzeuges. Mann kann diesen Nachteil vermeiden, indem man die sehr vorteilhafte Verwendung des Gemisches aufspart für die nötige Überbelastung etwa beim Starten. Bei dem Beispiel nach Abb. 3 ist der Verdichter, von dem allein das erste und das letzte Rad dargestellt sind, ein Axial-Verdichter, aber es ist klar, dass die Erfindung auch auf jede andere Form des Verdichters Verwendung finden kann.Fig. 3 shows schematically a turbo jet engine for the propulsion of aircraft, in which the water is injected into the blades of the compressor b, which compressor pushes the mixture into the combustion chambers d and then into the turbine f, whereby the cross section of the exhaust pipe is regulated by a movable cone q. Since the total consumption that comes into question for an airplane consists of the weight of the fuel and the water, it follows that if you want to use the mixture constantly, the necessary amount of water reduces the amount of fuel to the detriment of the radius of action of the aircraft. You can avoid this disadvantage by saving the very advantageous use of the mixture for the necessary overload, for example when starting. In the example according to Fig. 3, the compressor, of which only the first and the last wheel are shown, is an axial compressor, but it is clear that the invention can also be applied to any other form of compressor.

Man weiss andererseits, dass in einem Zentrifugal- oder Axial-Verdichter das Verhältnis der Verdichtung, die bei einer bestimmten Umlaufgeschwindigkeit erhalten wird, eine Funktion der Temperatur des angesaugten Fluidums ist.On the other hand, it is known that in a centrifugal or axial compressor the ratio of compression obtained at a given rotational speed is a function of the temperature of the fluid sucked in.

Der Wirkungsgrad des Apparates ändert sich infolgedessen je nach dem Befinden des Flugzeuges am Boden oder in der Höhe. Beispielsweise fällt, wenn das Turbo-Strahltriebwerk für ein Verdichtungsverhältnis von 8 beim Höhenflug eingestellt ist, dieses Verhältnis auf ungefähr 6, wenn das Flugzeug über dem Boden fliegt.As a result, the efficiency of the apparatus changes depending on how the aircraft is on the ground or in height. For example, if the turbojet engine is set for a compression ratio of 8 when flying high, that ratio drops to about 6 when the aircraft is over flies off the ground.

Wenn man Wasser einspritzt, so führt die Abkühlung des Ganzen, die durch die Verdampfung dieses Wassers hervorgerufen wird, zu einer Verminderung des ausgestossenen Volumens im Verhältnis zu einem gleichen angesaugten Volumen.When water is injected, the cooling of the whole caused by the evaporation of this water leads to a reduction in the volume expelled in relation to an equal volume drawn in.

Wenn das Turbo-Strahltriebwerk oder -Kompressor für eine grosse Höhe angepasst ist, so wird seine Wirkung am Boden mit Einspritzung des Wassers sich mehr dieser Anpassung nähern als ohne Einspritzung.If the turbo-jet engine or compressor is adapted for a great height, its action on the ground with the injection of the water will approximate this adaptation more than without the injection.

Man sieht, dass es möglich ist, indem man die Einspritzung von Wasser beim Starten anwendet, den Kompressor, welcher so ausgeführt ist, um in grosser Höhe zu fliegen, unter den besten Bedingungen zu benutzen. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Menge des einzuspritzenden Wassers und seine Verteilung nicht diejenige sein, die für eine ständige und vollständige Sättigung des Gemisches nötig sind, sondern diejenigen, welche für eine geringere Abkühlung nötig sind, die genauer der Anpassung an die verschiedenen Stufen des Kompressors entspricht.It can be seen that, by using the injection of water at take-off, it is possible to use the compressor, designed to fly at high altitude, in the best conditions. In this embodiment, the amount of water to be injected and its distribution cannot be those necessary for constant and complete saturation of the mixture, but those that are necessary for less cooling, which corresponds more precisely to the adaptation to the various stages of the compressor .

Die Abb. 4 zeigt als Ausführungsbeispiel eine Anordnung der selbsttätigen Regelung der Menge des an einer Stelle des Verdichters eingeführten Wassers. Diese Menge hängt im wesentlichen von der Menge der verdichteten Luft ab und von der Erhöhung der Temperatur der Luft zwischen diesem Punkt und dem Punkt der vorhergehenden Einspritzung. Diese Veränderlichen, nämlich Luftgewicht und Erhöhung der Temperatur sind unmittelbar verbunden mit der Vergrösserung des Druckes im Verhältnis zum Anfangsdruck.Fig. 4 shows as an embodiment an arrangement of the automatic control of the amount of water introduced at one point of the compressor. This amount depends essentially on the amount of compressed air and on the increase in the temperature of the air between this point and the point of the previous injection. These variables, namely air weight and increase in temperature, are directly connected with the increase in pressure in relation to the initial pressure.

Man kann daher diese Druckvergrösserung zum Regeln der die Menge des einzuspritzenden Wassers verwenden.This pressure increase can therefore be used to regulate the amount of water to be injected.

In der Abb. 4 bewegt eine biegsame Membran 31 die Öffnung des Nadelventils 32 zur Regelung der von 33 kommenden Menge des Wassers für die Einspritzung. Die eine der Flächen der Membran 31 ist durch die Leitung 34 dem in dem Verdichter vorhandenen Druck an der Stelle der Einspritzung unterworfen; die andere Fläche erhält durch die Leitung 35 den an der vorhergehenden Stelle der Einspritzung erforderlichen Druck. Die Druckdifferenz wird durch eine Feder 36 ausgeglichen, deren Spannung das Gleichgewicht des Ganzen sichert und auch die genaue Stellung des Nadelventils 32 für die Regelung der Wassermenge.In Fig. 4, a flexible membrane 31 moves the opening of the needle valve 32 to regulate the amount of water coming from 33 for injection. One of the surfaces of the diaphragm 31 is subjected through the line 34 to the pressure present in the compressor at the point of injection; the other area receives the pressure required at the previous point of the injection through the line 35. The pressure difference is compensated for by a spring 36, the tension of which ensures the balance of the whole and also the exact position of the needle valve 32 for regulating the amount of water.

Die Abb. 5 und 6 stellen zwei andere Ausführungsformen der Einspritzung des Wassers in den Verdichter dar. Nach Abb. 5 sind kleine Kanäle 47a und 47b in der Welle 48 des Verdichters vorgesehen, welche Kanäle zu je einer der Einspritzzonen gehören. Jeder der Kanäle 47a und 47b wird gespeist durch gekrümmte feste Rohre 49a und 49b, welche in kreisförmige Kammern 49'a und 49'b münden. Diese Kanäle 47a und 47b führen je in eine kreisförmige Kammer 49d, an welche sich die Leitungen 40 anschliessen, die in einer Scheibe 41 vorgesehen sind, die sich mit der Welle 48 dreht. Die Anordnung dieser gekrümmten Rohre gestattet, stets einen Überschuss von Wasser zu halten, dessen Höhe unter der Wirkung der Fliehkraft ständig dem Druck das Gleichgewicht hält, welcher in dem Verdichter an der Einspritzstelle herrscht.Figs. 5 and 6 show two other embodiments of the injection of the water into the compressor. According to Fig. 5, small channels 47a and 47b are provided in the shaft 48 of the compressor, which channels each belong to one of the injection zones. Each of the channels 47a and 47b is fed by curved fixed tubes 49a and 49b which open into circular chambers 49'a and 49'b. These channels 47a and 47b each lead into a circular chamber 49d, to which the lines 40 connect, which are provided in a disk 41 which rotates with the shaft 48. The arrangement of these curved tubes makes it possible to always keep an excess of water, the height of which, under the effect of centrifugal force, constantly maintains the equilibrium with the pressure which prevails in the compressor at the point of injection.

Die Zerstäubungsdüsen 42 gestatten eine radiale Einspritzung in die Luft während der Verdichtung.The atomizing nozzles 42 allow radial injection into the air during compression.

Gemäss der Abb. 6 sind Leitungen 40 unmittelbar in dem Rad des Verdichters vorgesehen. Die radiale Einspritzung geschieht zwischen zwei folgenden Schaufeln des Rades und es ist möglich, so eine gewisse Zahl von Einspritzpunkten anzuordnen, die über den Umfang des betreffenden Rades verteilt sind, um eine gute Verdampfung des Wassers in dem Luftstrom zu erzeugen.According to FIG. 6, lines 40 are provided directly in the wheel of the compressor. The radial injection takes place between two following blades of the wheel and it is possible to arrange a certain number of injection points, which are distributed over the circumference of the wheel in question, in order to produce good evaporation of the water in the air stream.

Die Abb. 7 und folgende betreffen Anordnungen, bei welchen keine Zuführung des Wassers in Form von Flüssigkeit in den Gasstrom erfolgt, was gestattet, sowohl die Destillationsanlage, wie sie anhand der Abb. 2 beschrieben ist, als auch jeden anderen besonderen Destillationsapparat zu vermeiden.Fig. 7 and the following relate to arrangements in which there is no supply of water in the form of liquid into the gas stream, which makes it possible to avoid both the distillation plant as described with reference to Fig. 2 and any other special distillation apparatus.

Bei jeder der Ausführungsformen nach den Abb. 7 - 10 umfasst die Nutzleistungs-Gruppe den Nutzleistungs-Aufnehmer g, eine Hochdruckturbine f(sub)1 und eine Niederdruckturbine f(sub)2, deren jede ihre Verbrennungskammer d(sub)1 und d(sub)2 hat mit Einspritzung des Brennstoffes bei e(sub)1 und e(sub)2.In each of the embodiments according to FIGS. 7-10, the useful power group comprises the useful power absorber g, a high-pressure turbine f (sub) 1 and a low-pressure turbine f (sub) 2, each of which has its combustion chamber d (sub) 1 and d ( sub) 2 has with fuel injection at e (sub) 1 and e (sub) 2.

Die Gruppe für die Verdichtung ist doppelt: Die Niederdruckturbine f(sub)4, der die Verbrennungskammer d(sub)4 vorgeschaltet ist, treibt die Niederdruck-Kompressoren b(sub)2 und b(sub)1 an, während die Hochdruckturbine f(sub)3, der die Verbrennungskammer d(sub)3 vorgeschaltet ist, die Hochdruck-Kompressoren b(sub)3 und b(sub)4 antreibt. Ein Anlassmotor c ist am Ende dieser letzteren Gruppe angebracht.The compression group is twofold: The low-pressure turbine f (sub) 4, upstream of which the combustion chamber d (sub) 4 is connected, drives the low-pressure compressors b (sub) 2 and b (sub) 1, while the high-pressure turbine f ( sub) 3, which is upstream of the combustion chamber d (sub) 3 and drives the high-pressure compressors b (sub) 3 and b (sub) 4. A starter motor c is attached to the end of this latter group.

Gemäss der Abb. 7 sind Sättigungs-Verdampfer h(sub)1, h(sub)2 und h(sub)3 zwischen jede Kompressionsstufe geschaltet. Diese Vorrichtungen halten das Wasser im unteren Teil. Das Wasser wird durch einen Sammler auf ein System von zylindrischen oder sonstwie gestalteten Rohren I verteilt, die an ihrem oberen Ende offen sind, aber von festen Kappen k überdeckt, welche das Wasser abzweigen, von oben nach unten auf der Aussenfläche des Rohres herabzurieseln. Dieses herabrieselnde Wasser wird teilweise durch den Druckluftstrom verdampft, der aus der vorhergehenden Kompressionsstufe kommt, wobei ein Lamellenabscheider l, der über den Rohren angeordnet ist, die Mitnahme von Flüssigkeitsteilen in die folgende Kompressionsstufe verhindert. Am unteren Ende sammelt eine Tasche m die Unreinlichkeiten und das nicht verdampfte Wasser, was hier abgezogen wird.According to FIG. 7, saturation evaporators h (sub) 1, h (sub) 2 and h (sub) 3 are connected between each compression stage. These devices keep the water in the lower part. The water is collected through a collector on a system of cylindrical or otherwise designed pipes I distributed, which are open at their upper end, but covered by fixed caps k, which branch off the water to trickle down from top to bottom on the outer surface of the pipe. This trickling down water is partially evaporated by the compressed air flow which comes from the previous compression stage, a lamellar separator 1, which is arranged above the pipes, preventing the entrainment of liquid parts in the following compression stage. At the lower end, a pocket collects the impurities and the non-evaporated water, which is drawn off here.

Der dargestellte Sättigungs-Verdampfer kann durch jeden anderen Apparat ersetzt werden, in welchem das Wasser über senkrechte oder geneigte Flächen rieselt oder durch eine Sättigungsvorrichtung mit Zerstäubung und nachgeschaltetem Wasserabscheider.The saturation evaporator shown can be replaced by any other device in which the water trickles over vertical or inclined surfaces or by a saturation device with atomization and a downstream water separator.

Wie ersichtlich, sättigt sich die verdichtete Luft mit Dampf zwischen den Kompressionsstufen, wobei die bei der Kompression erzeugte Wärme für die Verdampfung des Wassers benutzt wird. Das aus dem letzten Kompressor b(sub)4 herauskommende verdichtete Luft-Dampf-Gemisch wird in dem Wärmeaustauscher a vor seinem Eintritt in die Verbrennungskammern der Hochdruckturbinen erwärmt, und zwar wird dieser Wärmeaustauscher von den Auspuffgasen der Niederdruckturbine durchzogen.As can be seen, the compressed air is saturated with steam between the compression stages, the heat generated during the compression being used to evaporate the water. The compressed air-steam mixture coming out of the last compressor b (sub) 4 is heated in the heat exchanger a before it enters the combustion chambers of the high-pressure turbines, and the exhaust gases from the low-pressure turbine flow through this heat exchanger.

Bei dieser Anordnung gemäss Abb. 7 werden die Sättigungs-Verdampfer mit kaltem Wasser gespeist. Da die Auspuffgase, die durch den Wärmeaustauscher a hindurchgehen, noch eine gewisse Wärmemenge besitzen, so ist es möglich, den thermischen Wirkungsgrad noch zu verbessern, wenn man die Anordnung gemässWith this arrangement according to Fig. 7, the saturation evaporators are fed with cold water. Since the exhaust gases that pass through the heat exchanger a still have a certain amount of heat, it is possible to further improve the thermal efficiency if the arrangement according to FIG

Abb. 8 trifft, bei welcher noch ein zweiter Austauscher a(sub)1 hinter dem Austauscher a in den Strom der Auspuffgase eingeschaltet ist. Dieser Austauscher a(sub)1 sichert die Erwärmung des Wassers, das einem zusätzlichen Sättigungs-Verdampfer h(sub)4, der am Ausgang des Kompressors b(sub)4 angeordnet ist, zugeführt wird. Der Umlauf des warmen Wassers wird durch eine Pumpe n gesichert, wobei eine gewisse Menge kalten Wassers von aussen zusätzlich in den Umlauf durch den Hahn r zugeführt wird. Diese Erwärmung des Wassers gestattet, die eingeführte Wärme nützlich in dem Kreislauf zu vergrössern durch eine bessere Wiedergewinnung der Wärme des Auspuffs.Fig. 8 meets, in which a second exchanger a (sub) 1 is switched on behind the exchanger a in the flow of the exhaust gases. This exchanger a (sub) 1 ensures the heating of the water which is fed to an additional saturation evaporator h (sub) 4, which is arranged at the outlet of the compressor b (sub) 4. The circulation of the warm water is ensured by a pump n, with a certain amount of cold water from the outside additionally being fed into the circulation through the tap r. This heating of the water makes it possible to usefully increase the heat introduced in the circuit, by better recovery of the heat from the exhaust.

In Bezug auf die Abb. 9, so wird bei dieser Anordnung die Auspuffwärme noch besser ausgenutzt, indem man der Temperaturerhöhung, welche sich notwendig im Laufe der Verdichtung des Gemisches einstellt, nachfolgt und jeder Sättigungs-Verdampfer seinen Kreislauf zur Erwärmung des Wassers hat. Der Wärmeaustauscher a(sub)1, der sich unmittelbar hinter dem Austauscher a befindet, wird in den Kreislauf des Hochdruck-Sättigungs-Verdampfers h(sub)3 eingeschaltet. Der Austauscher a(sub)2 ist eingeschaltet in den Kreislauf des Sättigungs-Verdampfers h(sub)2 mittleren Druckes und der Austauscher a(sub)3 in den Sättigungs-Verdampfer h(sub)1 niederen Druckes. So können die Auspuffgase ausgenutzt werden bis auf eine Temperatur, die sehr nahe der des gesättigten, unter verhältnismässig geringen Druck stehenden Gemisches ist.With reference to Fig. 9, with this arrangement the exhaust heat is used even better by following the increase in temperature, which is necessary in the course of the compression of the mixture, and each saturation evaporator has its own circuit for heating the water. The heat exchanger a (sub) 1, which is located immediately behind the exchanger a, is switched into the circuit of the high-pressure saturation evaporator h (sub) 3. The exchanger a (sub) 2 is switched on in the circuit of the saturation evaporator h (sub) 2 of medium pressure and the exchanger a (sub) 3 in the saturation evaporator h (sub) 1 of low pressure. In this way, the exhaust gases can be used up to a temperature which is very close to that of the saturated mixture which is under relatively low pressure.

Um in jedem Fall zu vermeiden, dass diese Auspufftemperatur unter den Taupunkt fällt, ist in jedem der Kreisläufe der Austauscher und der Sättigungs-Verdampfer ein Ver- teiler u vorgesehen, etwa ein Dreiwege-Hahn, der mehr oder weniger die zu den Sättigungs-Verdampfer führenden Kreisläufe umleitet. Ein der Temperatur des Wassers beim Eintritt in jeden Austauscher unterworfener Thermostat betätigt unmittelbar oder unter Einschaltung eines Servomotors den Verteiler u. Bei sehr kleiner Last kann dieser Verteiler sogar den Kreislauf der Sättigungs-Verdampfer vollkommen abschliessen und alsdann tritt keinerlei Verlust ein; der Wasserstrom, der durch den Austauscher hindurchgeht nimmt sehr schnell die gewünschte Temperatur an. Es ist in gleicher Weise zulässig, dass dieser Strom auch noch einen äusseren Erwärmer z erhält, beispielsweise eine elektrische Heizung, die es gestattet, ihn auf eine Temperatur zu bringen, die höher als die Taupunkt-Temperatur der Auspuffgase ist, bevor die Anlage in Betrieb gesetzt wird.In order to avoid in any case that this exhaust temperature falls below the dew point, in each of the circuits of the exchanger and the saturation evaporator there is a divider u provided, such as a three-way tap, which more or less redirects the circuits leading to the saturation evaporator. A thermostat, which is subject to the temperature of the water at the entry into each exchanger, actuates the distributor directly or with the activation of a servo motor and with a very low load, this distributor can even completely close the circuit of the saturation evaporator and then there is no loss whatsoever; the flow of water that passes through the exchanger very quickly reaches the desired temperature. It is equally permissible that this stream also receives an external heater z, for example an electric heater, which allows it to be brought to a temperature that is higher than the dew point temperature of the exhaust gases before the system is in operation is set.

In der Ausführungsform nach dieser Abb. 9 speichert sich das nicht verdampfte Wasser in einem Sammelgefäss s an, von dem es teilweise für die Speisung der Sättigungs-Verdampfer benutzt wird, während der Überschuss und die in dem Gefäss s abgesetzten Unreinlichkeiten abgezogen werden, nachdem sie für eine Vorerwärmung des Zuschusswassers in dem Austauscher q gedient haben.In the embodiment according to this Fig. 9, the non-evaporated water is stored in a collecting vessel s, from which it is partly used for feeding the saturation evaporator, while the excess and the impurities deposited in the vessel s are drawn off after they used to preheat the make-up water in exchanger q.

Gemäss der Ausführung nach Abb. 10 und stets zu dem Zweck zu vermeiden, dass die Temperatur der Gase unter den Taupunkt fällt, oder genauer, um zu vermeiden, dass diese in Berührung mit einer Wand treten bei einer Temperatur, die unter diesem Punkt liegt, so wird die Erwärmung der Kreisläufe der Sättigungs-Verdampfer mittels eines Hilfs- stromes erhalten, der durch irgendeine Flüssigkeit durchströmt. Bei dieser Ausführung nach Abb. 10 ist zur Vereinfachung nur ein einziger Hilfsstrom dargestellt; man können natürlich auch so viel Hilfsströme anordnen als Wärmeaustauscher vorhanden sind, da der Zweck dieser Ströme, wie schon gesagt, darin besteht, wie auch immer die dem Sättigungs-Verdampfer zugeführte Temperatur des Wassers sein mag, das Wasser oder die Flüssigkeit zu einer geeigneten Temperatur aufrecht zu erhalten, um die Wärme der Auspuffgase auszunutzen.According to the design according to Fig. 10 and always with the aim of avoiding that the temperature of the gases falls below the dew point, or more precisely, to avoid that they come into contact with a wall at a temperature below this point, so the heating of the circuits of the saturation evaporator by means of an auxiliary current that flows through any liquid. In this embodiment according to Fig. 10, only a single auxiliary stream is shown for the sake of simplicity; You can of course arrange as many auxiliary flows as there are heat exchangers, since the purpose of these flows, as already stated, is, whatever the temperature of the water supplied to the saturation evaporator, the water or the liquid at a suitable temperature maintained to take advantage of the heat of the exhaust gases.

Bei der Ausführung nach Abb. 10 ist die Anordnung die folgende: Für die Sättigungs-Verdampfer niederen Druckes h(sub)1 und mittleren Druckes h(sub)2 ist ein Verteiler u vorgesehen, der demjenigen nach der Abb. 9 entspricht, und der die Menge des Sättigungs-Kreislaufes, der durch die Austauscher p(sub)1, p(sub)2 und p(sub)3 hindurchgeht, derart begrenzt, dass die Temperatur des Wassers beim Eintritt in den Sättigungs-Verdampfer gleich oder sehr nahe der Temperatur der beim Eintritt in die Kompressoren b(sub)2 oder b(sub)3 verdichteten Flüssigkeit entspricht. In dieser We3ise wird durch die Austauscher p(sub)1, p(sub)2 nur eine geringe Menge der Wärme entfernt, während im Gegensatz dazu in p(sub)3 ein Maximum verbleibt. Für den Hochdruck-Sättigungs-Verdampfer h(sub)3 gemäss Abb. 10 wird die Menge in dem Austauscher p(sub)2 beschränkt, damit die Temperatur der zusätzlichen Flüssigkeit beim Eintritt in den Austauscher a(sub)1 etwas über oder sehr nahe der Temperatur sei, welche dem Taupunkt der Auspuffgase entspricht.In the embodiment according to Fig. 10, the arrangement is as follows: For the saturation evaporators with low pressure h (sub) 1 and medium pressure h (sub) 2, a distributor u is provided which corresponds to that according to Fig. 9 and the the amount of the saturation cycle that passes through the exchangers p (sub) 1, p (sub) 2 and p (sub) 3 is limited in such a way that the temperature of the water entering the saturation evaporator is equal to or very close to Temperature corresponds to the liquid compressed when entering the compressors b (sub) 2 or b (sub) 3. In this way, only a small amount of heat is removed by the exchangers p (sub) 1, p (sub) 2, while, in contrast, a maximum remains in p (sub) 3. For the high pressure saturation evaporator h (sub) 3 according to Fig. 10, the amount in the exchanger p (sub) 2 is limited so that the temperature of the additional liquid when entering the exchanger a (sub) 1 is slightly above or very close the temperature which corresponds to the dew point of the exhaust gases.

In der Abb. 10 sind die Regelvorrichtungen für dieFig. 10 shows the control devices for the

Verteiler schematisch durch die Thermostaten mit zwei Lamellen dargestellt, d.h. mit Differential-Thermostaten v für die Sättigungs-Verdampfer niederen und mittleren Druckes und durch einen einfach wirkenden Thermostaten w für den Sättiger hohen Druckes h(sub)3.Distributor schematically represented by the thermostats with two fins, i.e. with differential thermostats v for the saturation evaporator of low and medium pressure and by a single-acting thermostat w for the saturator of high pressure h (sub) 3.

Wie bei der Ausführungsform nach Abb. 9 kann eine Hilfserwärmung z vorgesehen werden, um vor Ingangsetzung der Anlage die Temperatur der Hilfsflüssigkeit auf einen gewünschten Wert zu bringen oder um diese zu erhalten bei sehr kleiner Last.As in the embodiment according to Fig. 9, auxiliary heating z can be provided in order to bring the temperature of the auxiliary liquid to a desired value before starting the system or to maintain it with a very low load.

Es kann natürlich auch in einer gleichen Anlage verschiedene Art und Weise der Zuführung des Wassers zu den Sättigungs-Verdampfern vorgenommen werden, beispielsweise kann der Sättigungs-Verdampfer niederen Druckes h(sub)1 mit kaltem Wasser gespeist werden und die folgenden Sättiger durch die anderen, oben bereits beschriebenen Massnahmen.Of course, different ways of supplying the water to the saturation evaporators can also be carried out in the same system, for example the saturation evaporator of low pressure h (sub) 1 can be fed with cold water and the following saturators by the other, measures already described above.

Die Regulierung gemäss Abb. 9 und 10 kann auch bei der Anordnung nach Abb. 8 Verwendung finden, und die Erfindung betrifft in gleicher Weise jede andere Art der Verwendung dieser Regelung, die dasselbe Resultat ergibt, d.h. die den Taupunkt in den Auspuffgasen vermeidet durch eine Beschränkung des zu dem Wärmeaustauscher zugelassenen Stromes.The regulation according to fig. 9 and 10 can also be used with the arrangement according to fig Limitation of the flow admitted to the heat exchanger.

Es besteht ein Interesse daran, um die in der Kompression aufgewendete Energie zu vermindern und die Abmessungen der Verdichter zu verringern, diese von einer minimalen Dampfmenge durchströmen zu lassen und infolgedessen den Punkt, wo der Dampf mit der Luft gemischt wird, bis an das Ende der Kompression zu verlegen. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, wenn man einen eingehäusigen Verdichter vorsieht, wobei der Sättigungs-Verdampfer hinter dem Verdichter ange- ordnet wird und mit Maximaldruck arbeitet. Das dem Sättigungs-Verdampfer zugeführte Wasser kann durch jede geeignete Quelle erwärmt werden, insbesondere durch die Auspuffgase, ob ein Austauscher vorhanden ist oder nicht, der auf das verdichtete Gemisch vor der Verbrennung die Wärme des ausgedehnten Gemisches überträgt.There is an interest in reducing the energy expended in compression and reducing the dimensions of the compressors, allowing a minimum amount of steam to flow through them and consequently the point where the steam is mixed with the air to the end of the Relocate compression. For this purpose, it is advantageous if a single-casing compressor is provided, with the saturation evaporator behind the compressor. is arranged and works with maximum pressure. The water supplied to the saturation evaporator can be heated by any suitable source, in particular by the exhaust gases, whether or not an exchanger is present, which transfers the heat of the expanded mixture to the compressed mixture before combustion.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 11 ist ein Verdichter b in Gestalt eines Zentrifugal-, Axial- oder Kolben-Kompressors vorgesehen, der die Luft bei 1 ansaugt und sie bei 2 verdichtet abgibt. Bevor die komprimierte Luft in die Verbrennungskammer d eingeführt wird, die vor die den Verdichter b und den Nutzleistungs-Abnehmer g antreibende Turbine f geschaltet ist, fliesst diese durch einen Verdampfer h, wo sie mit durch eine Düsenanordnung 3 zerstäubtem warmen Wasser in Berührung kommt. In diesem Verdampfer sättigt sich die Luft zu einem Prozentsatz, der mehr oder weniger nahe ihrem Sättigungspunkt liegt, indem dem Wasser eine Wärmemenge entnommen wird, die von den jeweiligen Drucken und Temperaturen abhängt und auch von der Zeit in den Berührungsoberflächen. Um die grösste Wirksamkeit zu erhalten ist es vorteilhaft, dass die Richtung des Stromes der Luft und des Wassers umgekehrt wird, d.h. beispielsweise bei einem senkrechten Apparat, dass die Luft unten eingeführt wird, während das Wasser am oberen Teil eintritt.In the embodiment according to FIG. 11, a compressor b is provided in the form of a centrifugal, axial or piston compressor, which sucks in the air at 1 and releases it in a compressed form at 2. Before the compressed air is introduced into the combustion chamber d, which is connected in front of the turbine f driving the compressor b and the useful power consumer g, it flows through an evaporator h, where it comes into contact with warm water atomized by a nozzle arrangement 3. In this evaporator, the air is saturated to a percentage that is more or less close to its saturation point by extracting an amount of heat from the water that depends on the respective pressures and temperatures and also on the time in the contact surfaces. In order to obtain the greatest effectiveness, it is advantageous that the direction of the flow of air and water is reversed, i.e. in the case of a vertical apparatus, for example, that the air is introduced at the bottom while the water enters at the top.

Das abgekühlte Wasser wird unten durch eine Umlaufpumpe t entnommen, nachdem es bei 4 einen Zusatz erhalten hat, der die Verdampfungs- und die Reinigungsverluste ausgleicht, wenn dies erforderlich ist.The cooled water is withdrawn from below by a circulation pump t after it has received an additive at 4 which compensates for the evaporation and cleaning losses, if necessary.

Es fliesst alsdann durch den Austauscher a(sub)1, der schematisch durch eine Rohrschlange angedeutet ist, die mit der Auspuffwärme in Berührung kommt, und die sich hinter dem Austauscher a befindet, der dem verdichteten Gemisch die in dem entspannten Strom noch vorhandene Wärme zuführt.It then flows through exchanger a (sub) 1, the is indicated schematically by a pipe coil which comes into contact with the exhaust heat and which is located behind the exchanger a, which supplies the heat still present in the relaxed flow to the compressed mixture.

Der Luftverdichter b arbeitet daher allein mit Luft, während der Dampf nur der Luft am Ende der Kompression zugeführt wird.The air compressor b therefore works only with air, while the steam is only supplied to the air at the end of the compression.

Wenn die Berührung der Luft mit dem Wasser genügend ist und auch genügend Zeit und Oberfläche in dem Verdampfer h zur Verfügung stehen, so erhält man einen Teildruck des Dampfes des Gemisches, der etwa unter dem Druck des Dampfes liegt, der bei der Wassertemperatur gesättigt ist.If the contact of the air with the water is sufficient and there is enough time and surface available in the evaporator h, a partial pressure of the steam of the mixture is obtained which is approximately below the pressure of the steam which is saturated at the water temperature.

Ohne von dem Grundgedanken der Erfindung abzuweichen, könne die Rohrschlange a(sub)1, die zum Erwärmen des Wassers durch die Auspuffgase dient, ersetzt werden durch jede andere Wärmequelle, wie etwa beispielsweise schematisch in der Abb. 11 punktiert ab a(sub)1' angedeutet ist, wobei diese Schlange in irgendeinem Wärme abgebenden Mittel liegt.Without deviating from the basic idea of the invention, the coil a (sub) 1, which is used to heat the water through the exhaust gases, can be replaced by any other heat source, such as, for example, schematically in Fig. 11 dotted from a (sub) 1 'is indicated, this snake lying in some heat emitting agent.

Es wäre möglich, dass in gewissen Fällen mehr Wert auf eine Vermehrung der spezifischen Leistung als auf eine Erhöhung des Wirkungsgrades gelegt wird. Man könnte dann die Wirksamkeit des Austauschers a vermindern, was gestatten würde, den Zusatz von Wärmeeinheiten zu dem dem Verdampfer h zugeführten Wasser zu erhöhen, d.h. schliesslich die in den Kreislauf eingebrachte Dampfmenge.It is possible that in certain cases more emphasis is placed on increasing the specific power than on increasing the efficiency. The efficiency of exchanger a could then be reduced, which would make it possible to increase the addition of heat units to the water supplied to evaporator h, i.e. ultimately the amount of steam introduced into the circuit.

Schliesslich könnte der Austauscher a fortfallen, wobei dann der aus dem Verdampfer h herauskommende Strom unmittelbar der Verbrennungskammer d zugeschickt wird und alle in den Auspuffgasen der Turbine f enthaltenen Wärmeeinheiten für die Erwärmung der Schlange a(sub)1 benutzt werden, die von dem für den Verdampfer h dienenden Wasser durchflossen wird.Finally, the exchanger a could be omitted, in which case the stream coming out of the evaporator h is sent directly to the combustion chamber d and all of the thermal units contained in the exhaust gases of the turbine f are used to heat the coil a (sub) 1 through which the water used for the evaporator h flows.

Wenn mehrere getrennte Kompressoren vorhanden sind, die in Serie geschaltet sind, und wenn der Höchstdruck, unter welchem der Kreislauf erfolgt, nicht zu hoch ist, so ist es auch möglich, den Dampf am Ende der Kompression zu erzeugen, indem man so den Vorteil hat, keine Kompressionsarbeit für den Dampf in den ersten Stufen der Kompression zu benötigen.If there are several separate compressors connected in series, and if the maximum pressure under which the cycle takes place is not too high, it is also possible to generate the vapor at the end of the compression, thus having the advantage not to need any compression work for the vapor in the first stages of compression.

Man braucht dann nur Luft durch die erste oder die ersten Stufen der Verdichter hindurchtreten zu lassen und man benutzt die Kompressionswärme in den Stufen sowie nötigenfalls die Turbinen-Abgaswärme ganz oder teilweise, um das zu dem einzigen Verdampfer zugeführte Wasser zu erwärmen, welcher hinter der letzten Kompressions- oder Sättigungsstufe angeordnet ist, die zwischen den letzten Kompressionsstufen liegen oder hinter beiden zusammen.You then only need to let air pass through the first or the first stages of the compressor and you use the compression heat in the stages and, if necessary, the turbine exhaust gas heat in whole or in part to heat the water supplied to the only evaporator, which is behind the last Compression or saturation stage is arranged, which lie between the last compression stages or behind both together.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 12 handelt es sich um eine Anlage mit zwei getrennten Verdichtern b(sub)1 und b(sub)2, die in Serie geschaltet sind und mit zwei Ausdehnungsstufen besitzen, nämlich Hochdruckturbinen f(sub)1, die parallel geschaltet sind und eine Niederdruckturbine f(sub)2; dabei sind Zwischenbrennkammern d(sub)2 angeordnet, und der Zwischenraum zwischen den beiden Kompressoren b(sub)1 und b(sub)2 enthält eine Schlange s, welche dazu dient, gleichzeitig die Luft abzukühlen und das zu dem Verdampfer h geführte Wasser zu erwärmen, welcherThe embodiment according to Fig. 12 is a system with two separate compressors b (sub) 1 and b (sub) 2, which are connected in series and have two expansion stages, namely high-pressure turbines f (sub) 1, which run in parallel are connected and a low pressure turbine f (sub) 2; intermediate combustion chambers d (sub) 2 are arranged, and the space between the two compressors b (sub) 1 and b (sub) 2 contains a coil s, which serves to simultaneously cool the air and to supply the water fed to the evaporator h warm up, which

Verdampfer hinter dem Hochdruck-Kompressor b(sub)2 angeordnet ist. Das aus der Schlange s kommende Wasser erhält eine zusätzliche Erwärmung in der Schlange a(sub)1 durch die Auspuffgase, um schliesslich in den Verdampfer h eingespritzt zu werden.Evaporator is arranged behind the high pressure compressor b (sub) 2. The water coming out of the line s is additionally heated in the line a (sub) 1 by the exhaust gases in order to finally be injected into the evaporator h.

Die Anlage naqch Abb. 12 kann in gewissen Fällen eine vorläufige Reinigung des ganzen in den Kreislauf eingeführten Wassers benötigen. Die Ausführung nach Abb. 13 gestattet, die Menge des zu reinigenden Wassers auf diejenige zu vermindern, welche der Verdampfung in dem Verdampfer h entspricht und den unvermeidbaren Verlust.The system according to Fig. 12 may, in certain cases, require preliminary cleaning of all the water introduced into the circuit. The design according to Fig. 13 allows the amount of water to be purified to be reduced to that which corresponds to the evaporation in the evaporator h and the inevitable loss.

Das Wasser des Kreislaufs für die Verdampfung durchfliesst nur die ersten Elemente der Schlange s, d.h. diejenigen, die von der verdichteten Luft umflossen werden, die eine höhere Temperatur hat als das aus dem Verdampfer kommende Wasser. Die zusätzliche Schlange s(sub)1 dieser Abkühlvorrichtung wird durch irgendeinen Wasserumlauf durchflossen. Bei dieser Anordnung kann das aus dem Verdampfer h kommende Wasser von neuem in den Kreislauf eingeführt werden. Beispielsweise zeigt Abb. 13 eine Weiterentwicklung der Ausdehnung, die von der der Abb. 12 verschieden ist, aber diese ist vollständig unabhängig von der dem System der Verdampfung des Wassers entsprechenden Ausführungsform.The water of the circuit for the evaporation flows through only the first elements of the line s, i.e. those around which the compressed air flows, which has a higher temperature than the water coming from the evaporator. The additional coil s (sub) 1 of this cooling device is traversed by some kind of water circulation. With this arrangement, the water coming from the evaporator h can be reintroduced into the circuit. For example, Fig. 13 shows a further development of the expansion which is different from that of Fig. 12, but it is completely independent of the embodiment corresponding to the system of evaporation of the water.

Die Abb. 14 zeigt ein Beispiel, bei welchem vier getrennte Verdichter in Serie vorgesehen sind, nämlich b(sub)1, b(sub)2, b(sub)3 und b(sub)4. Die Wärme der in dem ersten Verdichter b(sub)1 erzeugten Kompression wird benutzt, um in einer Schlange l das in einem ersten Verdampfer h(sub)1 zerstäubte Wasser zu er- wärmen, wobei das nötige Zusatzwasser in den Kreislauf dieses Verdampfers durch eine Pumpe t(sub)1 eingeführt wird. Dieser Verdampfer h(sub)1 ist selbst angeschlossen an die Luft, die von dem zweiten Verdichter b(sub)2 kommt und zu dem dritten Verdichter b(sub)3 führt. Zwischen diesem dritten Verdichter b(sub)3 und dem letzten Verdichter b(sub)4 ist ein zweiter Verdampfer h(sub)2 angeschlossen, dessen Wasser durch eine Schlange a(sub)1 erwärmt wird, die von dem Austauscher a in den Zug der Auspuffgase eingebaut ist.Fig. 14 shows an example in which four separate compressors are provided in series, namely b (sub) 1, b (sub) 2, b (sub) 3 and b (sub) 4. The heat of the compression generated in the first compressor b (sub) 1 is used to create in a coil l the water atomized in a first evaporator h (sub) 1 warm, the necessary make-up water is introduced into the circuit of this evaporator by a pump t (sub) 1. This evaporator h (sub) 1 is itself connected to the air that comes from the second compressor b (sub) 2 and leads to the third compressor b (sub) 3. Between this third compressor b (sub) 3 and the last compressor b (sub) 4, a second evaporator h (sub) 2 is connected, the water of which is heated by a coil a (sub) 1, which from exchanger a in the train the exhaust gas is installed.

Das Zuschusswasser für den Verdampfer h(sub)2 wird durch eine Pumpe t(sub)2 beschafft. Die vier Verdichter werden angetrieben durch vier Turbinen f(sub)1, f(sub)2, f(sub)3 und f(sub)4, von denen die parallel geschaltete Gruppe f(sub)1, f(sub)2 der f(sub)3, f(sub)4 vorgeschaltet ist, während eine fünfte Turbine f(sub)5 einen Nutzleistungsaufnehmer g antreibt. Wenn notwendig kann ein dritter Verdampfer hinter dem letzten Verdichter b(sub)4 vorgesehen werden mit Erwärmung des diesem Verdampfer zugeführten Wassers durch eine Schlange, die in dem Zug der Auspuffgase zwischen dem Austauscher a und der Schlange a(sub)1 angeordnet ist.The make-up water for the evaporator h (sub) 2 is obtained by a pump t (sub) 2. The four compressors are driven by four turbines f (sub) 1, f (sub) 2, f (sub) 3 and f (sub) 4, of which the parallel group f (sub) 1, f (sub) 2 of f (sub) 3, f (sub) 4 is connected upstream, while a fifth turbine f (sub) 5 drives a useful power pickup g. If necessary, a third evaporator can be provided after the last compressor b (sub) 4 with heating of the water supplied to this evaporator by a coil located in the exhaust gas train between exchanger a and coil a (sub) 1.

Claims

1. Gas-steam turbine system consisting of one or more turbines which are driven by a high temperature mixture of gas and water vapor, the gases themselves being generated by being created from the previously compressed air, characterized in that means are provided to heat the water and evaporate it due to the heat of compression of the air.

2. Embodiment of the gas-steam turbine system according to claim 1, characterized in that the water is previously heated in an exchanger heated by the exhaust gases of the turbines.

3. Embodiment of the gas-steam turbine system according to the preceding claims, characterized in that the exchanger serving for the previous heating of the water is arranged in the train of the exhaust gases from the turbines behind the exchanger, which is used for heating the mixture of air and steam between the high-pressure compressor and combustion chamber serves.

4. Embodiment of the gas-steam turbine system according to the preceding claims, characterized by means which serve to inject the water in the liquid state into the air during the compression.

5. Embodiment of the gas-steam turbine system according to claim 4, characterized by means for regulating the amount of injected water, with automatic regulation taking place through the compression pressure of the air.

6. Embodiment of the gas-steam turbine system according to the preceding claims, characterized in that a cleaning device is provided by evaporation and subsequent condensation for the water, which is heated by part of the heat of the exhaust gases from the turbines.

7. Embodiment of the gas-steam turbine system according to claim 1, characterized in that the water vapor is generated under its own partial pressure in the interior of the air, either only at the end of the compression or simultaneously with the compression, with the compression or In the first stage, this released heat is used to preheat the water.

8. Embodiment of the gas-steam turbine system according to claim 7, characterized in that the water vapor is generated in at least one saturation evaporator through which the already compressed air flows, the water being supplied by trickling down in the evaporator to each Avoid carrying liquid water into the air.

9. embodiment of the gas-steam turbine system according to claim 8, characterized by saturation evaporators which are arranged between the different stages of compression.

10. Embodiment of the gas-steam turbine system according to claim 8, characterized by a saturation evaporator which is arranged at the outlet end of the high-pressure air compressor in front of the exchanger.

11. Embodiment of the gas-steam turbine system according to claims 8, 9 or 10, characterized in that the water supplied to the saturation evaporator or evaporators is preheated by the amounts of heat still contained in the exhaust gases of the turbine.

12. Embodiment of the gas-steam turbine system according to claims 7-11, characterized by automatic devices which allow the temperature of the water heated in the heat exchanger by the exhaust gases to be kept above a lower limit in order to the dew point on the exchange surface of this heat exchanger avoid.

13. Embodiment of the gas-steam turbine system according to claim 7, characterized in that the air is compressed in a single compressor and the evaporator is arranged behind this compressor, the water supplied to this evaporator being heated either by using the heat of the exhaust gases the turbine or some other heat source or a combination of both.

14. Embodiment of the gas-steam turbine system according to claim 7, characterized in that the compression of the air takes place in several stages and the

Saturation evaporator of the air is arranged behind the last stage, with heat exchangers arranged between the stages for heating the water supplied to the evaporator by the air during the compression.

15. Embodiment of the gas-steam turbine system according to claim 7, characterized in that the compression of the air takes place in more than two stages and a saturation evaporator is arranged between the last two stages and the water supplied to this evaporator by the heat of compression in the previous stages is heated.

16. Embodiments of the gas-steam turbine system according to claim 7, characterized in that the compression takes place in more than two stages, that the compression takes place in more than two stages and at least two evaporator saturators are provided, one of which between the the two last stages and the water supplied to one of these evaporators is heated by the heat of compression in the previous stage or stages, while the water supplied to the other evaporator is heated by the exhaust gases.