ITFI20120112A1 - "combination of two gas turbines to drive a load" - Google Patents

Description

“COMBINAZIONE DI DUE TURBINE A GAS PER AZIONARE UN CARICOâ€

DESCRIZIONE

CAMPO DELL’INVENZIONE

Le forme di realizzazione descritte si riferiscono generalmente a turbine a gas di impiego terrestre. Più specificamente le forme di realizzazione riguardano turbine a gas combinate per azionare macchine rotanti, quali generatori elettrici o compressori.

DESCRIZIONE DELL’ARTE ANTERIORE

Turbine a gas vengono comunemente usate in applicazioni terrestri, ad esempio come generatori di potenza meccanica per azionare un’ampia varietà di macchine operatrici. Con il generico termine “impiego terrestre†sono indicate tutte le applicazioni eccetto le applicazioni aereonautiche. Più specificamente, turbine a gas sono usate per ruotare generatori elettrici in impianti di generazione di potenza elettrica. Turbine a gas sono comunemente usate anche per azionare grandi macchine ruotanti, quali compressori assiali o centrifughi. Tipicamente turbine a gas sono impiegate nel settore della liquefazione del gas naturale (LNG), del recupero della CO2e in altri settori dell’industria del gas.

In alcune forme di realizzazione note vengono usate turbine a gas “heavy duty†. Queste macchine forniscono elevata potenza in uscita ma sono particolarmente pesanti e ingombranti.

L’applicazione terrestre di turbine a gas di derivazione aereonautica sta diventando sempre più popolare in molti campi, compreso LNG e la generazione di potenza. Turbine a gas di derivazione aereonautica sono caratterizzate da dimensioni compatte e sono pertanto particolarmente utili in applicazioni off-shore. La potenza in uscita di turbine a gas di derivazione aereonautica à ̈, tuttavia, limitata se confrontata con la potenza di una turbina a gas heavy duty. Tipici intervalli di potenza di turbine a gas di derivazione aereonautica raggiungono i 60 MW, mentre una turbine a gas heavy duty produce oltre 100 MW.

E’ divenuta pratica comune combinare due turbine a gas per azionare un equipaggio condotto o carico, per fornire sufficiente potenza per trascinare il carico.

La Fig. 1 mostra un’applicazione secondo lo stato dell’arte di una disposizione doppia di turbine a gas per azionare un singolo equipaggio condotto, quale ad esempio un turbo-compressore. Secondo questa disposizione, à ̈ prevista una prima turbina a gas 1, comprendente un generatore del gas 2 e una turbina di bassa pressione 3. Un albero di uscita 4 à ̈ collegato ad un generico equipaggio condotto 5. L’equipaggio condotto 5 può comprendere una turbo-macchina, quale un compressore centrifugo o assiale, oppure un generatore elettrico o simili. Il generatore di gas 2 comprende a sua volta un compressore assiale 2A e una turbina di alta pressione 2B. La potenza generata dalla turbina di alta pressione 2B aziona il compressore 2A. I gas generati dal generatore di gas che escono dalla turbina di alta pressione 2B azionano la turbina di bassa pressione 3 in rotazione e la potenza meccanica generata dalla turbina di bassa pressione 3 à ̈ usata per azionare l’equipaggio condotto 5. La disposizione della Fig. 1 comprende inoltre una seconda turbina a gas 6. La seconda turbina a gas 6 à ̈ disposta sostanzialmente in modo simmetrico alla prima turbina a gas 1 e comprende un secondo generatore di gas 7 e una seconda turbina di bassa pressione 8. Il generatore di gas 7 comprende a sua volta un compressore 7A ed una turbina di alta pressione 7B. La potenza generata dalla turbina di bassa pressione 8 à ̈ usata per azionare l’equipaggio condotto 5 attraverso un albero 9 e una scatola di ingranaggi 10. L’interposizione della scatola di ingranaggi 10 à ̈ necessaria per invertire il verso di rotazione dell’albero 9, così che l’albero di uscita 9A della scatola degli ingranaggi 10 ruota nello stesso verso dell’albero 4 della prima turbina a gas 1.

La disposizione consente di azionare un equipaggio 5 che richiede il doppio della potenza fornita da una singola turbina a gas. Questa disposizione nota ha alcuni inconvenienti. La scatola di ingranaggi 10 dissipa una frazione della potenza in ingresso, tipicamente nell’intervallo di 1-3%, riducendo così l’efficienza complessiva dell’impianto. Inoltre l’ingombro in pianta dell’impianto à ̈ reso maggiore dalla scatola di ingranaggi 10. L’impiego di una scatola di ingranaggi aumenta il consumo di olio lubrificante e riduce la di sponibilità dell’intero impianto, a causa di possibili guasti della scatola degli ingranaggi. Le scatole di ingranaggi inoltre, introducono vibrazioni degli alberi che rendono critico il comportamento rotodinamico del sistema.

SOMMARIO DELL’INVENZIONE

Prevedendo un sistema con una prima turbina a gas e una seconda turbina a gas disposte così che l’estremità fredda di una di dette turbine a gas sia contrapposta all’estremità calda dell’altra di dette turbine a gas, e disponendo il carico tra di esse, il carico può essere collegato alle due turbine a gas così che la direzione di rotazione di entrambe le turbine a gas à ̈ coerente con la direzione della rotazione del carico senza necessità di una scatola di ingranaggi disposta fra una delle turbine a gas e il carico.

In alcuni esempi di realizzazione la prima turbina a gas ha un primo albero assiale che si estende dall’estremità fredda all’estremità calda attraverso la lunghezza della turbina a gas. Analogamente la seconda turbina a gas ha un secondo albero assiale estendentesi tra l’estremità fredda e l’estremità calda attraverso la lunghezza della seconda turbina a gas. Il primo albero assiale e il secondo albero assiale sono alberi di potenza azionati in rotazione dalla prima turbina di bassa pressione e dalla seconda turbina di bassa pressione della prima turbina a gas e della seconda turbina a gas rispettivamente, e sono atti a trasmettere la potenza prodotta dalle turbine a gas e disponibile sugli alberi di potenza, al carico. Il carico à ̈ pertanto direttamente collegato ad una estremità del primo albero e all’opposta estremità del secondo albero, essendo accessibile dalla rispettiva estremità fredda della prima turbina a gas e dalla estremità calda della seconda turbina a gas o viceversa.

Se il carico ruota alla stessa velocità delle turbine a gas, non à ̈ richiesta alcuna scatola di ingranaggi fra il carico e la prima o la seconda delle turbine a gas. Scatole di ingranaggi vengono così completamente evitate, rimuovendo i sopra menzionati inconvenienti connessi all’uso delle scatole di ingranaggi. Se à ̈ richiesto un rapporto tra velocità di rotazione differente da “1†fra le turbine a gas e il carico, scatole di ingranaggi sono disposte fra ciascuna turbina a gas e il carico. Tuttavia non viene richiesta una inversione della direzione di rotazione dell’albero di uscita delle turbine a gas.

Basandosi sul sopra menzionato concetto, secondo una forma di realizzazione esemplificativa, viene previsto un sistema per azionare un carico comprendente: una prima turbina a gas avente una estremità fredda ed una estremità calda; una seconda turbina a gas avente una estremità fredda ed una estremità calda; in cui una prima di dette prima turbina a gas e seconda turbina a gas à ̈ meccanicamente collegata a detto carico all’estremità calda di essa e l’altra di dette prima turbina a gas e seconda turbina a gas à ̈ meccanicamente connessa a detto carico alla propria estremità fredda.

L’estremità calda di una turbina a gas à ̈ da intendersi l’estremità dove sono disposti la turbina di bassa pressione e il plenum di scarico dei gas esausti. L’estremità fredda di una turbina a gas à ̈ da intendersi come l’estremità opposta all’estremità calda, cioà ̈ l’estremità della turbina a gas dove sono disposti il primo compressore di aria e il plenum di ingresso dell’aria del generatore di gas.

Preferibilmente la prima turbina gas e la seconda turbina a gas sono sostanzialmente uguali l’una all’altra. In forme di realizzazione particolarmente vantaggiose, le turbine a gas sono turbine a gas di derivazione aereonautica. Il peso e le dimensioni ridotti delle turbine a gas di derivazione aereonautica e la speciale disposizione del carico posto fra l’estremità calda di una turbina a gas e l’estremità fredda dell’altra turbina a gas danno luogo ad una disposizione compatta, particolarmente idonea ad esempio ad applicazioni off-shore.

Secondo alcune forme di realizzazione esemplificative, la prima turbina a gas comprende un primo albero sviluppantesi dall’estremità fredda all’estremità calda della prima turbina a gas e la seconda turbina a gas comprende un secondo albero estendentesi dall’estremità fredda all’estremità calda della seconda turbina a gas. Il primo albero ed il secondo albero sono meccanicamente collegati al carico. Il collegamento à ̈ preferibilmente un collegamento diretto. Un collegamento diretto à ̈ quello in cui l’albero motore e l’albero condotto ruotano sostanzialmente alla stessa velocità di rotazione. Nel caso presente, l’albero del carico e l’albero della turbina a gas ruotano preferibilmente alla stessa velocità di rotazione. Una connessione diretta non esclude l’uso di un giunto intermedio, ad esempio un giunto flessibile per compensare possibili errori di allineamento fra gli alberi delle turbine a gas e l’albero del carico. Può anche essere prevista una frizione fra una o entrambe le turbine a gas e il carico.

Secondo un ulteriore aspetto, l’oggetto qui descritto riguarda anche un metodo per azionare in rotazione un carico tramite turbine a gas, comprendente le fasi di:

disporre una prima turbina a gas avente una estremità calda e una estremità fredda;

disporre una seconda turbina a gas avente una estremità calda e una estremità fredda;

collegare l’estremità calda di una di dette prima turbina a gas e seconda turbina a gas al carico;

collegare l’estremità fredda dell’altra di dette prima turbina a gas e seconda turbina a gas al carico;

ruotare la prima turbina a gas, la seconda turbina a gas e il carico in uno stesso verso di rotazione.

Caratteristiche e forme di realizzazione sono descritte qui di seguito e ulteriormente definite nelle rivendicazioni allegate, che formano parte integrale della presente descrizione. La sopra riportata breve descrizione individua caratteristiche delle varie forme di realizzazione della presente invenzione in modo che la seguente descrizione dettagliata possa essere meglio compresa e affinché i contribuiti alla tecnica possano essere meglio apprezzati. Vi sono, ovviamente, altre caratteristiche dell’invenzione che verranno descritte più avanti e che verranno esposte nelle rivendicazioni allegate. Con riferimento a ciò, prima di illustrare diverse forme di realizzazione dell’invenzione in dettaglio, si deve comprendere che le varie forme di realizzazione dell’invenzione non sono limitate nella loro applicazione ai dettagli costruttivi ed alle disposizioni di componenti descritti nella descrizione seguente o illustrati nei disegni. L’invenzione può essere attuata in altre forme di realizzazione e attuata e posta in pratica in vari modi. Inoltre si deve comprendere che la fraseologia e la terminologia qui impiegate sono soltanto ai fini descrittivi e non devono essere considerate limitative.

Gli esperti del ramo pertanto comprenderanno che il concetto su cui si basa la descrizione può essere prontamente utilizzato come base per progettare altre strutture, altri metodi e/o altri sistemi per attuare i vari scopi della presente invenzione. E’ importante, quindi, che le rivendicazioni siano considerate come comprensive di quelle costruzioni equivalenti che non escono dallo spirito e dall’ambito della presente invenzione.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Una comprensione più completa delle forme di realizzazione illustrate dell’invenzione e dei molti vantaggi conseguiti verrà ottenuta quando la suddetta invenzione verrà meglio compresa con riferimento alla descrizione dettagliata che segue in combinazione con i disegni allegati, in cui: la

La Fig. 1 mostra schematicamente una disposizione di due turbine a gas per azionare un carico comune, secondo lo stato dell’arte; la

Fig. 2 illustra schematicamente una disposizione di due turbine a gas per azionare un carico comune secondo una forma di realizzazione dell’oggetto qui descritto; la

Fig. 3 illustra una sezione longitudinale di una turbina a gas di derivazione aereonautica idonea all’impiego in una disposizione secondo la Fig.2; la

Fig. 4 illustra schematicamente un’ulteriore disposizione di due turbine a gas per azionare un carico comune

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DI FORME DI REALIZZAZIONE DELL’INVENZIONE

La descrizione dettagliata che segue di forme di realizzazione esemplificative si riferisce ai disegni allegati. Gli stessi numeri di riferimento in disegni differenti identificano elementi uguali o simili. Inoltre, i disegni non sono necessariamente in scala. Ancora, la descrizione dettagliata che segue non limita l’invenzione. Piuttosto, l’ambito dell’invenzione à ̈ definito dalle rivendicazioni accluse.

Il riferimento in tutta la descrizione a “una forma di realizzazione†o “la forma di realizzazione†o “alcune forme di realizzazione†significa che una particolare caratteristica, struttura o elemento descritto in relazione ad una forma di realizzazione à ̈ compresa in almeno una forma di realizzazione dell’oggetto descritto. Pertanto la frase “in una forma di realizzazione†o “nella forma di realizzazione†o “in alcune forme di realizzazione†in vari punti lungo la descrizione non si riferisce necessariamente alla stessa o alle stesse forme di realizzazione. Inoltre le particolari caratteristiche, strutture od elementi possono essere combinati in qualunque modo idoneo in una o più forme di realizzazione.

La Fig. 2 illustra una disposizione secondo l’oggetto qui descritto. Secondo questa forma di realizzazione un carico 21 comprendente un albero 22 del carico à ̈ azionato in rotazione da una disposizione doppia di due turbine a gas 23 e 25. Secondo alcune forme di realizzazione le due turbine a gas 23 e 25 sono uguali l’una all’altra. In alcune forme di realizzazione le turbine a gas 23 e 25 sono turbine a gas di derivazione aereonautica. In una forma di realizzazione esemplificativa le turbine a gas 23 e 25 sono turbine a gas di derivazione aereonautica LM6000 disponibili da GE Aviation, Evendale, Ohio, USA, che à ̈ una sussidiaria della General Electric Company, Fairfield, Connecticut, USA.

In alcune forme di realizzazione ciascuna turbina a gas 23 e 25 comprende una sezione di generatore di gas 27 e una turbina di potenza di bassa pressione 29. La Fig. 3 illustra una sezione longitudinale di una delle turbine a gas 23, 25 in maggior dettaglio. La sezione di generatore di gas 27 comprende un compressore assiale di bassa pressione 31 con una serie di pale d’ingresso stazionarie 33 al lato di aspirazione. Una pluralità di stadi di compressione di bassa pressione 35 sono disposti a valle delle pale d’ingresso stazionarie 33. Ciascuno stadio di compressione di bassa pressione 35 comprende una serie di pale rotanti e una serie di pale stazionarie. Le pale rotanti sono supportate da un rotore 37 del compressore di bassa pressione e le pale stazionarie sono supportate da una cassa esterna.

Il compressore assiale di bassa pressione 31 à ̈ in comunicazione di fluido con un compressore assiale di alta pressione 39 disposto a valle del compressore assiale di bassa pressione 31. Il compressore assiale di alta pressione 39 comprende una pluralità di stadi di compressione di alta pressione 43. Ciascuno stadio di compressione di alta pressione 43 comprende una serie di pale rotanti e una serie di pale stazionarie. Le pali rotanti sono supportate da un rotore di compressore di alta pressione 45. Le pale stazionarie sono supportate dalla cassa.

L’uscita del compressore assiale di alta pressione 39 à ̈ in comunicazione di fluido con un combustore 47. Aria compressa dal compressore assiale di alta pressione 39 fluisce nel combustore 47 e un combustibile gassoso o liquido viene miscelato con essa e la miscela aria/combustibile viene incendiata per generare gas di combustione caldi compressi.

A valle del combustore 47 à ̈ disposta una prima turbina di alta pressione 49 in comunicazione di fluido con il combustore 47. La turbina di alta pressione 49 comprende una serie di pale di ingresso stazionarie 50 seguite da uno o più stadi di espansione 51, ciascuno comprendente una serie di pale stazionarie e una serie di pale rotanti. Le pali rotanti sono supportate da un rotore di turbina di alta pressione 53. Il rotore di turbina di alta pressione 53 e il rotore del compressore di alta pressione 45 sono supportati da e torsionalmente vincolati a un albero 55 del generatore di gas.

L’espansione dei gas di combustione che fluiscono dal combustore 47 attraverso la turbina di alta pressione 49 genera potenza meccanica che aziona l’albero 55 del generatore di gas ed à ̈ usata per azionare il compressore assiale di alta pressione 39.

L’uscita della turbina di alta pressione 49 à ̈ in comunicazione di fluido con l’ingresso della turbina di bassa pressione 29. I gas di combustione che fluiscono attraverso la turbina di alta pressione 49 sono soltanto parzialmente espansi e la loro espansione continua nella turbina di bassa pressione 29. L’ingresso della turbina di bassa pressione 29 comprende una serie di pale stazionarie 59 supportate dalla cassa della macchina, seguite da una pluralità di stadi di espansione di bassa pressione 61. Ciascuno stadio di espansione di bassa pressione 61 comprende una serie di pale rotanti e una serie di pale stazionarie. Le pale rotanti sono supportate da un rotore 63 di turbina di bassa pressione e le pale stazionarie sono supportate dalla cassa della turbina a gas 23, 25. Il rotore 63 della turbina di bassa pressione à ̈ vincolato torsionalmente a e supportato da un albero di potenza 65. L’albero di potenza 65 si estende attraverso la turbina a gas e coassialmente all’albero 55 del generatore di gas. Il rotore 37 del compressore di bassa pressione à ̈ supportato da e vincolato allo stesso albero di potenza 65.

I gas di combustione che si espandono nella turbina di bassa pressione 29 generano potenza meccanica sull’albero di potenza 65, la quale à ̈ parzialmente usata per azionare il compressore assiale di bassa pressione 31 e parzialmente usata per azionare il carico 21.

Come si può comprendere dalla Fig. 3, l’albero di potenza 65 si sviluppa da una prima estremità 65C ad una seconda contrapposta estremità 65H. La prima estremità 65C dell’albero di potenza 65 à ̈ disposta alla così detta estremità fredda 23C, 25C della turbina a gas 23, 25, cioà ̈ al lato di ingresso dell’aria fredda di essa. La seconda estremità 65H à ̈ disposta alla così detta estremità calda 23H, 25H della turbina a gas 23, 25, cioà ̈ sul lato da cui i gas di combustione caldi esausti vengono scaricati in 67, dopo essere stati fatti espandere e almeno parzialmente raffreddati nella turbina di alta pressione 49 e nella turbina di bassa pressione 29.

L’albero di potenza 65 può quindi essere collegato al carico 21 o alla prima estremità 65C sul lato freddo della turbina a gas 23, 25, oppure alla seconda estremità 65H sul lato caldo della turbina a gas 23, 25. L’estremità calda 65H e l’estremità fredda 65C possono essere combinate con un accoppiamento al carico per questo scopo.

Tornando nuovamente alla Fig. 2, in questa forma di realizzazione esemplificativa la turbina a gas 23 à ̈ collegata al carico 21 attraverso la seconda estremità 65H del rispettivo albero di potenza 65, cioà ̈ sulla estremità calda della turbina a gas 23. Viceversa, la turbina a gas 25 à ̈ collegata al carico 21 attraverso la prima estremità 65C del rispettivo albero di potenza 65, cioà ̈ alla estremità fredda della turbina a gas 23.

Le due turbine a gas 23, 25 sono pertanto connesse allo stesso carico 21 direttamente, senza la necessità di una scatola di ingranaggi che inverta il verso di rotazione del moto rotatorio, poiché le due turbine a gas 23, 25, sono orientate nello stesso verso e collegate alle estremità opposte al carico 21.

Come notato in precedenza il carico 21 può essere una turbomacchina, quale un compressore assiale o centrifugo, ad esempio un compressore di refrigerante per un impianto LNG, oppure un compressore per il recupero e liquefazione di CO2, una pompa rotativa o simili. In altre forme di realizzazione il carico 21 può essere un generatore elettrico, per la produzione di energia elettrica o qualunque altro carico avente un albero rotante che à ̈ trascinato in rotazione dalle due turbine a gas 23, 25 agenti come una serie di azionatori accoppiati per il carico comune. Il termine carico come qui usato deve intendersi come comprendente eventualmente più di una macchina ro tante. Ad esempio il carico può comprendere un treno di compressori, cioà ̈ due o più compressori disposti coassialmente, e/o due o più macchine elettriche. In alcune forme di realizzazione, il carico può anche comprendere due o più macchine rotanti di differente natura, ad esempio una turbomacchina ed una macchina elettrica.

In alcune forme di realizzazione, come schematicamente illustrato in Fig. 2, il carico 21 può comprendere un albero passante avente estremità opposte 22A, 22B che sono collegate alle due estremità opposte 65H e 65C degli alberi 65 della prima turbina a gas 23 e della seconda turbina a gas 25 rispettivamente, con l’interposizione di rispettivi giunti indicati con 21A e 21B rispettivamente. I giunti 21A, 21B possono compensare possibili disallineamenti dei contrapposti alberi 65, che sono generalmente paralleli e coassiali. Uno o entrambi i giunti 21A, 21B possono anche comprendere una frizione o essere combinati ad un giunto a frizione, per selettivamente connettere o disconnettere uno o entrambi gli alberi di turbina 65 al e dal carico 21.

Nella forma di realizzazione esemplificativa illustrata nel disegno il collegamento fra gli alberi 65 di turbina e il carico 21 à ̈ un collegamento diretto, cioà ̈ l’albero 22 del carico e i due alberi di turbina 65 ruotano sostanzialmente alla stessa velocità. In altre forme di realizzazione, non mostrate, una rispettiva scatola di ingranaggi può essere disposta tra ciascun albero di potenza 65 e la corrispondente estremità dell’albero 22 del carico. Questa disposizione modificata può essere usata quando la velocità di rotazione delle turbine 23, 25 à ̈ differente dalla velocità di rotazione del carico 21. Una scatola di ingranaggi che inverta il verso di rotazione di uno dei due alberi di turbina 65 non sarà tuttavia necessaria.

Come si può comprendere confrontando le Figg.1 e 2, la dimensione complessiva della disposizione in Fig. 2 à ̈ minore rispetto a quella della Fig. 1. Specificamente, la dimensione in pianta della disposizione della Fig. 2 à ̈ minore a causa dell’assenza della scatola di ingranaggi. L’assenza di una scatola di ingranaggi aumenta anche l’efficienza complessiva dell’impianto, poiché vengono eliminate le perdite meccaniche nella scatola di ingranaggi. Il consumo di olio lubrificante viene ridotto e le criticità roto-dinamiche provocate dalla scatola di ingranaggi sono anch’esse rimosse. L’affidabilità complessiva di impianto viene migliorata, a causa dell’eliminazione di un componente suscettibile di guasto.

Rispetto ad una disposizione di turbine heavy-duty, impieganti una sola turbina per azionare il carico, la combinazione di due turbine a gas più piccole, specialmente di due turbine a gas di derivazione aereonautica, in una disposizione a tandem come qui descritta, consente di raggiungere ulteriori vantaggi. Le dimensioni complessive e la pianta di una disposizione a turbina a gas heavy-duty e di un carico sono usualmente maggiori di quelle di una disposizione doppia di turbine a gas come quella qui descritta, a parità di potenza erogata. La manutenzione delle turbine a gas di derivazione aereonautica di minori dimensioni à ̈ più semplice e meno costosa della manutenzione di una turbina heavy-duty di grandi dimensioni. Inoltre, usando due turbine a gas separate si consente una maggiore flessibilità di funzionamento, consentendo ad esempio un carico a step di 50 MW, mentre se viene usata una singola turbina a gas grande, à ̈ possibile soltanto uno step di carico di 100MW. Inoltre la potenza di uscita di ciascuna delle due turbine può essere modulata in base alle necessità, e può essere controllata così da ottimizzare l’efficienza delle turbine a gas. Usando giunti a frizione fra il carico e almeno una e preferibilmente entrambe le turbine a gas si consente di separare almeno una e preferibilmente entrambe le turbine a gas dal carico e di spegnerle selettivamente, se à ̈ richiesta una potenza ridotta. Si ottiene anche una maggiore affidabilità di impianto. Il guasto di una turbina a gas non provocherà l’arresto completo dell’impianto, poiché il carico può essere azionato, anche se a potenza ridotta, dalla turbina a gas che rimane operativa.

La Fig.4 illustra schematicamente una ulteriore forma di realizzazione dell’oggetto qui descritto. In questa forma di realizzazione un carico 120 à ̈ azionato da due turbine a gas main frame 123 e 125. Ciascuna turbina a gas main frame 123, 125 comprende un compressore 127 e una turbina di potenza 129. L’aria compressa dal compressore 127 fluisce in un combustore 128. I gas di combustione generati nel combustore 128 vengono espansi nella turbina di potenza 129. Il compressore 127 e la turbina di potenza 129 sono supportati da e accoppiati torsionalmente a un albero comune 131. Ciascun albero 131 ha una prima estremità 131C sul lato freddo 123C, 125C della rispettiva turbina a gas 123, 125, ed una seconda estremità 131H sul lato caldo 123H, 125H della rispettiva turbina a gas 123, 125. La seconda estremità 131H dell’albero 131 della prima turbina a gas 123 e la prima estremità 131C al lato freddo della seconda turbina a gas 125 sono entrambe collegate al carico comune 120. Potenza proveniente dalle due turbine a gas 123, 125 à ̈ usata in combinazione per azionare il carico comune 120.

Mentre le forme di realizzazione descritte dell’oggetto qui illustrato sono state mostrate nei disegni e descritte integralmente in quanto sopra con particolari e dettagli in relazione a diverse forme di realizzazione esemplificative, gli esperti nell’arte comprenderanno che molte modifiche, cambiamenti e omissioni sono possibili senza uscire materialmente dagli insegnamenti innovativi, dai principi e dai concetti sopra esposti, e dai vantaggi dell’oggetto definito nelle rivendicazioni allegate. Pertanto l’ambito effettivo delle innovazioni descritte deve essere determinato soltanto in base alla più ampia interpretazione delle rivendicazioni allegate, così da comprendere tutte le modifiche, i cambiamenti e le omissioni. Inoltre, l’ordine o sequenza di qualunque fase di metodo o processo può essere variata o ridisposta secondo forme di realizzazione alternative.

Claims (19)

1. “COMBINAZIONE DI DUE TURBINE A GAS PER AZIONARE UN CARICO†Rivendicazioni 1. Un sistema per azionare un carico (21; 120), comprendente: una prima turbina a gas (23; 123) avente una estremità fredda (23C; 123C) e una estremità calda (23H; 123H); una seconda turbina a gas (25; 125) avente un’estremità fredda (25C; 125C) e un’estremità calda (25H; 125H); in cui una prima di dette prima turbina a gas (23; 123) e seconda turbina a gas (25; 125) à ̈ meccanicamente collegata a detto carico (21; 120) all’estremità calda (23H; 123H) di essa e l’altra di dette prima turbina a gas (23; 123) e seconda turbina a gas (25; 125) à ̈ meccanicamente collegata a detto carico (21; 120) all’estremità fredda (25C; 125C) di essa.
2. 2. Sistema come da rivendicazione 1, in cui detta prima turbina a gas (23; 123) e detta seconda turbina a gas (25; 125) sono sostanzialmente uguali l’una all’altra.
3. 3. Sistema come da rivendicazione 1 o 2, in cui detta prima turbina a gas (23; 123) comprende un primo albero di potenza (65; 131) estendentesi dall’estremità fredda (23C; 123C) all’estremità calda (23H; 123H) di essa, e detta seconda turbina a gas (25; 125) comprende un secondo albero di potenza (65; 131) estendentesi dall’estremità fredda (25C; 125C) all’estremità calda (25H; 125H) di essa; e in cui detto primo albero di potenza e detto secondo albero di potenza sono meccanicamente collegati a detto carico (21; 120).
4. 4. Sistema come da rivendicazione 3, in cui detto primo albero di potenza (65; 131) e detto secondo albero di potenze (65; 131) ruotano ad una prima velocità di rotazione e detto carico (21; 121) ruota ad una seconda velocità di rotazione, detta prima velocità di rotazione essendo sostanzialmente uguale a detta seconda velocità di rotazione.
5. 5. Sistema come da rivendicazione 3 o 4, in cui detto primo albero di potenza (65; 131) e detto secondo albero di potenza sono collegati direttamente ad estremità opposte (22A; 22B) di un albero (22) del carico.
6. 6. Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, comprendente almeno un giunto (21A, 21B) fra almeno una di dette prima turbina a gas e seconda turbina a gas (23, 25) e detto carico (22).
7. 7. Sistema come da rivendicazione 6, comprendente un giunto fra ciascuna di dette prima turbina a gas e seconda turbina a gas e il carico.
8. 8. Sistema come da una o più delle rivendicazioni precedenti, comprendente un giunto a frizione fra almeno una di dette prima turbina a gas e seconda turbina a gas e detto carico.
9. 9. Sistema come da rivendicazione 8, comprendente un giunto a frizione fra ciascuna di dette prima turbina a gas e seconda turbina a gas e detto carico.
10. 10. Sistema come da una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detta prima turbina a gas (23) e detta seconda turbina a gas (25) sono turbine a gas di derivazione aereonautica.
11. 11. Sistema come da una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detta prima turbina a gas e detta seconda turbina a gas comprendono un rispettivo generatore di gas comprendente un albero (55) di generatore di gas e un albero di potenza (65), detto albero di potenza estendentesi coassialmente a detto albero del generatore di gas.
12. 12. Sistema come da almeno rivendicazione 11, in cui detta prima turbina a gas (23) comprende: un compressore di bassa pressione (31); un compressore di alta pressione (39); un combustore (47); una turbina di alta pressione (49); e una turbina di bassa pressione (29); e in cui detto compressore di bassa pressione (31) e detta turbina di bassa pressione (29) sono supportati da e torsionalmente connessi a detto primo albero di potenza (65).
13. 13. Sistema come da rivendicazione 12, in cui detto primo albero di potenza (65) si stende coassialmente attraverso un primo rotore (45) di compressore di alta pressione di detta prima turbina a gas (23).
14. 14. Sistema come da rivendicazione 13, in cui detta seconda turbina a gas (25) comprende: un compressore di bassa pressione (31); un compressore di alta pressione (39); un combustore (47); una turbina di alta pressione (49) e una turbina di bassa pressione (29); ed in cui detto compressore di bassa pressione (31) e detta turbina di bassa pressione (29) sono supportati da e torsionalmente accoppiati a detto secondo albero di potenza 65.
15. 15. Sistema come da rivendicazione 14, in cui detto secondo albero di potenza (65) si sviluppa coassialmente attraverso un secondo rotore (45) di compressore di alta pressione di detta seconda turbina a gas (25).
16. 16. Sistema come da una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detta prima turbina a gas (23; 123); detta seconda turbina a gas (25; 125) e detto carico (21; 120) sono sostanzialmente coassiali l’uno all’altro.
17. 17. Un metodo per azionare un carico (21; 120) tramite turbine a gas, comprendente le fasi di: prevedere una prima turbina a gas (23; 123) avente un’estremità calda (23H; 123H) ed una estremità fredda (23C; 123C); prevedere una seconda turbina a gas (25; 125) avente un’estremità calda (25H; 125H) e una estremità fredda (25C; 125C); collegare una estremità calda di una di dette prima turbina a gas e seconda turbina a gas a detto carico; collegare una estremità fredda dell’altra di dette prima turbina a gas e seconda turbina a gas a detto carico; ruotare detta prima turbina a gas, detta seconda turbina a gas e detto carico in uno stesso verso di rotazione.
18. 18. Metodo come da rivendicazione 17, in cui detto carico, detta prima turbina a gas e detta seconda turbina a gas ruotano sostanzialmente alla stessa velocità di rotazione.
19. 19. Metodo come da rivendicazione 17 o 18, comprendente la fase di azionare selettivamente detto carico con una di dette prima turbina a gas e seconda turbina a gas, oppure con entrambe dette prima turbina a gas e seconda turbina a gas.