JPH06221182A - ガスタービングループ - Google Patents
ガスタービングループInfo
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- JPH06221182A JPH06221182A JP5252939A JP25293993A JPH06221182A JP H06221182 A JPH06221182 A JP H06221182A JP 5252939 A JP5252939 A JP 5252939A JP 25293993 A JP25293993 A JP 25293993A JP H06221182 A JPH06221182 A JP H06221182A
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- turbine
- pressure
- compressor
- gas
- blades
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
- F02C3/02—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using exhaust-gas pressure in a pressure exchanger to compress combustion-air
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 タービン内で同時に多くの圧力勾配及び多く
の容積流を処理できかつ加熱ガス流を良好に混合できる
ようにすることにある。 【構成】 ガスタービングループが圧縮機と、ジェネレ
ータを備えたタービンと、これらの間に配置された圧力
波機械とを有している。タービンが高圧・中圧タービン
と低圧タービンとから構成されている。高圧・中圧ター
ビンがラジアルタービンとして構成されかつラジアルタ
ービン羽根を備えたダブルスパイラルを有している。ダ
ブルスパイラルの一方の部分が圧力波機械の第1の流出
開口に接続されかつダブルスパイラルの他方の部分が圧
力波機械の第2の流出開口に接続されている。ラジアル
タービン内で、ダブルスパイラルから到達する両加熱ガ
ス流が混合される。圧力波機械が向流機械又は並流機械
として構成されている。
の容積流を処理できかつ加熱ガス流を良好に混合できる
ようにすることにある。 【構成】 ガスタービングループが圧縮機と、ジェネレ
ータを備えたタービンと、これらの間に配置された圧力
波機械とを有している。タービンが高圧・中圧タービン
と低圧タービンとから構成されている。高圧・中圧ター
ビンがラジアルタービンとして構成されかつラジアルタ
ービン羽根を備えたダブルスパイラルを有している。ダ
ブルスパイラルの一方の部分が圧力波機械の第1の流出
開口に接続されかつダブルスパイラルの他方の部分が圧
力波機械の第2の流出開口に接続されている。ラジアル
タービン内で、ダブルスパイラルから到達する両加熱ガ
ス流が混合される。圧力波機械が向流機械又は並流機械
として構成されている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特許請求の範囲第1項
の上位概念に記載の形式のガスタービングループに関す
る。
の上位概念に記載の形式のガスタービングループに関す
る。
【0002】
【従来の技術】通常、タービンは高圧タービン及び低圧
タービンから構成されるか又は、必要であればタービン
は高圧タービン、中圧タービン及び低圧タービンに分割
される。圧力波機械の第1の流出開口は高圧タービンに
接続されかつ圧力波機械の第2の流出開口は高圧タービ
ンの流出部と共に低圧タービンに接続される。
タービンから構成されるか又は、必要であればタービン
は高圧タービン、中圧タービン及び低圧タービンに分割
される。圧力波機械の第1の流出開口は高圧タービンに
接続されかつ圧力波機械の第2の流出開口は高圧タービ
ンの流出部と共に低圧タービンに接続される。
【0003】しかしながら高圧タービンと低圧タービン
との間に中圧タービンが必要である場合には、問題が生
ずる。
との間に中圧タービンが必要である場合には、問題が生
ずる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、圧力
波機械から流出する圧力の異なる2つの加熱ガス流の圧
力勾配を最良に処理できかつ膨張過程の改善に基づきタ
ービンの効率が高められるような、ガスタービングルー
プを提供することにある。
波機械から流出する圧力の異なる2つの加熱ガス流の圧
力勾配を最良に処理できかつ膨張過程の改善に基づきタ
ービンの効率が高められるような、ガスタービングルー
プを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記課題は本発明によれ
ば、特許請求の範囲第1項の特徴部分に記載の本発明の
ガスタービングループによって解決された。
ば、特許請求の範囲第1項の特徴部分に記載の本発明の
ガスタービングループによって解決された。
【0006】
【発明の効果】ダブルスパイラルを使用することの利点
は、同時に多くの圧力勾配及び多くの容積流を処理でき
るということにある。ダブルスパイラルを有するラジア
ルタービンは2つのタービン、即ち高圧タービン及び中
圧タービンの代わりに使用され、この場合、付加的に効
率が改善される。
は、同時に多くの圧力勾配及び多くの容積流を処理でき
るということにある。ダブルスパイラルを有するラジア
ルタービンは2つのタービン、即ち高圧タービン及び中
圧タービンの代わりに使用され、この場合、付加的に効
率が改善される。
【0007】特に有利には、高圧・駆動ガス導管及び低
圧・駆動ガス導管からの2つの加熱ガス流の平行膨張に
よって、ダブルスパイラルを有するラジアルタービンの
出口部において良好な混合作用が得られる。
圧・駆動ガス導管からの2つの加熱ガス流の平行膨張に
よって、ダブルスパイラルを有するラジアルタービンの
出口部において良好な混合作用が得られる。
【0008】1つだけのタービン内での高圧・中圧部分
流の平行膨張によって、高圧・中圧タービンの出力を所
定の限界内で変えることができる。これによって出力バ
ランスもしくは個々の出力成分を最良に制御できる。
流の平行膨張によって、高圧・中圧タービンの出力を所
定の限界内で変えることができる。これによって出力バ
ランスもしくは個々の出力成分を最良に制御できる。
【0009】プロセス制御に応じて、低圧・高圧圧縮機
の全圧縮出力を高圧・中圧タービンによって生ぜしめる
ことができる。この場合、低圧タービンを無関係な、即
ち自由回転する作業タービンとして運転することができ
る。
の全圧縮出力を高圧・中圧タービンによって生ぜしめる
ことができる。この場合、低圧タービンを無関係な、即
ち自由回転する作業タービンとして運転することができ
る。
【0010】
【実施例】第1図によれば圧力波機械10は高圧・駆動
ガス導管11を介して高圧タービン12にかつ低圧・駆
動ガス導管13を介して低圧タービン14に接続されて
いる。高圧タービン12の流出導管15は分岐部16に
おいて低圧・駆動ガス導管13に連通している。
ガス導管11を介して高圧タービン12にかつ低圧・駆
動ガス導管13を介して低圧タービン14に接続されて
いる。高圧タービン12の流出導管15は分岐部16に
おいて低圧・駆動ガス導管13に連通している。
【0011】自体公知の前記ガスタービングループは、
第2図で図示のように改善されねばならない。
第2図で図示のように改善されねばならない。
【0012】第2図では高圧圧縮機17と高圧・中圧タ
ービン18との間に圧力波機械19が配置されている。
この圧力波機械19はイソコア(isocore)の燃焼室4
2を有している。高圧圧縮機17には低圧圧縮機20が
接続されていてかつ高圧・中圧タービン18には低圧タ
ービン21が接続されている。
ービン18との間に圧力波機械19が配置されている。
この圧力波機械19はイソコア(isocore)の燃焼室4
2を有している。高圧圧縮機17には低圧圧縮機20が
接続されていてかつ高圧・中圧タービン18には低圧タ
ービン21が接続されている。
【0013】高圧・中圧タービン18と低圧タービン2
1との間にはバーナー44を有する燃焼室43が設けら
れている。高圧・中圧タービン18のタービン羽根22
は第1の軸23を介して高圧圧縮機17の圧縮機羽根2
4を駆動する。
1との間にはバーナー44を有する燃焼室43が設けら
れている。高圧・中圧タービン18のタービン羽根22
は第1の軸23を介して高圧圧縮機17の圧縮機羽根2
4を駆動する。
【0014】高圧タービン21のタービン羽根25は第
2の軸26を介して低圧圧縮機20の圧縮機羽根27を
駆動する。更に、低圧タービン21のタービン羽根25
によって同じ第2の軸26を介してジェネレータ28が
駆動される。
2の軸26を介して低圧圧縮機20の圧縮機羽根27を
駆動する。更に、低圧タービン21のタービン羽根25
によって同じ第2の軸26を介してジェネレータ28が
駆動される。
【0015】高圧圧縮機17及び低圧圧縮機20の全圧
縮出力を高圧・中圧タービン18によって生ぜしめよう
とする場合には、圧縮機羽根27は第1の軸23に接続
される。この場合、低圧タービン21のタービン羽根2
5によって第2の軸26を介してジェネレータ28のみ
が駆動される。
縮出力を高圧・中圧タービン18によって生ぜしめよう
とする場合には、圧縮機羽根27は第1の軸23に接続
される。この場合、低圧タービン21のタービン羽根2
5によって第2の軸26を介してジェネレータ28のみ
が駆動される。
【0016】ジェネレータ28を高圧・中圧タービン1
8のタービン羽根22によっても駆動しようとする場合
には、タービン羽根25及びジェネレータ28は第1の
軸23に接続されかつ第2の軸26は完全に省かれる。
8のタービン羽根22によっても駆動しようとする場合
には、タービン羽根25及びジェネレータ28は第1の
軸23に接続されかつ第2の軸26は完全に省かれる。
【0017】高圧圧縮機17並びに高圧・中圧タービン
18はラジアル圧縮機もしくはラジアルタービンとして
構成される。これに対して、高圧圧縮機20及び低圧タ
ービン21はアキシアル圧縮機もしくはアキシアルター
ビンとして構成される。単一スパイラル29のみを有す
る高圧圧縮機17とは異なって、高圧・中圧タービン1
8はダブルスパイラル30,31を有している。
18はラジアル圧縮機もしくはラジアルタービンとして
構成される。これに対して、高圧圧縮機20及び低圧タ
ービン21はアキシアル圧縮機もしくはアキシアルター
ビンとして構成される。単一スパイラル29のみを有す
る高圧圧縮機17とは異なって、高圧・中圧タービン1
8はダブルスパイラル30,31を有している。
【0018】第2図によれば圧力波機械19は、第1の
軸23に回転可能に支承されかつイソコアの燃焼室42
を有するセル(隔室)ホイール32を有している。この
セルホイール32は圧力波機械19のケーシング内に設
けられている。第2図ではこのケーシングのうち2つの
側壁33,34のみを図示している。この側壁33,3
4は流入通路35及び流出通路36を有している。
軸23に回転可能に支承されかつイソコアの燃焼室42
を有するセル(隔室)ホイール32を有している。この
セルホイール32は圧力波機械19のケーシング内に設
けられている。第2図ではこのケーシングのうち2つの
側壁33,34のみを図示している。この側壁33,3
4は流入通路35及び流出通路36を有している。
【0019】矢印39,40によって図示されているよ
うに、流入通路35は導管(図示せず)を介して高圧圧
縮機17に接続されかつ、流出通路36は、矢印37,
38によって示されているように、高圧駆動ガス導管3
7(図示せず)及び中圧駆動ガス導管38(図示せず)
を介して高圧・中圧タービン18のダブルスパイラル3
0,31に接続されている。
うに、流入通路35は導管(図示せず)を介して高圧圧
縮機17に接続されかつ、流出通路36は、矢印37,
38によって示されているように、高圧駆動ガス導管3
7(図示せず)及び中圧駆動ガス導管38(図示せず)
を介して高圧・中圧タービン18のダブルスパイラル3
0,31に接続されている。
【0020】記述のガスタービングループの作用形式は
次の通りである。
次の通りである。
【0021】ガスタービングループが一度運転される
と、低圧圧縮機20を介して空気が矢印41の方向に吸
い込まれて、圧縮されかつ高圧圧縮機17に供給され
る。この圧縮された空気は高圧圧縮機17内で引き続き
圧縮されかつ圧力波機械19に供給される。
と、低圧圧縮機20を介して空気が矢印41の方向に吸
い込まれて、圧縮されかつ高圧圧縮機17に供給され
る。この圧縮された空気は高圧圧縮機17内で引き続き
圧縮されかつ圧力波機械19に供給される。
【0022】高圧圧縮機17内では圧縮機羽根24によ
って空気が単一スパイラル29内に流れかつこの単一ス
パイラルから圧縮された空気は、矢印39,40によっ
て示されているように、圧力波機械19の流入通路35
内に流れる。圧力波機械19においては圧縮された空気
は燃料と混合されかつ点火される。
って空気が単一スパイラル29内に流れかつこの単一ス
パイラルから圧縮された空気は、矢印39,40によっ
て示されているように、圧力波機械19の流入通路35
内に流れる。圧力波機械19においては圧縮された空気
は燃料と混合されかつ点火される。
【0023】圧力波機械19から流出する加熱ガス流は
流出通路36を介して、矢印37,38によって示され
ているように、高圧・中圧タービン18のダブルスパイ
ラルの両部分30,31内に達する。高圧・中圧タービ
ン18のタービン羽根22内ではダブルスパイラルの両
加熱ガス流が互いに混合されかつ燃焼室43を介して低
圧タービン21内に達する。
流出通路36を介して、矢印37,38によって示され
ているように、高圧・中圧タービン18のダブルスパイ
ラルの両部分30,31内に達する。高圧・中圧タービ
ン18のタービン羽根22内ではダブルスパイラルの両
加熱ガス流が互いに混合されかつ燃焼室43を介して低
圧タービン21内に達する。
【0024】この燃焼室内ではバーナー44によって、
高圧・中圧タービン18から到達する加熱ガス流が更に
加熱され、次いで加熱ガス流は低圧タービン21内に達
する。高圧・中圧タービン18を介して流れる加熱ガス
流によって高圧圧縮機及び低圧圧縮機が駆動されかつ引
き続き低圧タービンを介して流れる加熱ガス流によって
ジェネレータ28が駆動される。
高圧・中圧タービン18から到達する加熱ガス流が更に
加熱され、次いで加熱ガス流は低圧タービン21内に達
する。高圧・中圧タービン18を介して流れる加熱ガス
流によって高圧圧縮機及び低圧圧縮機が駆動されかつ引
き続き低圧タービンを介して流れる加熱ガス流によって
ジェネレータ28が駆動される。
【0025】高圧・中圧タービン18内でダブルスパイ
ラル30,31を使用することによって、同時に多くの
圧力勾配及び多くの容積流を処理できる。
ラル30,31を使用することによって、同時に多くの
圧力勾配及び多くの容積流を処理できる。
【0026】このタービンは小型の2つのラジアルター
ビン、即ち高圧タービン及び中圧タービンの代わりに使
用される。両加熱ガス流の平行膨張によってタービン出
口部において良好な混合作用が得られる。
ビン、即ち高圧タービン及び中圧タービンの代わりに使
用される。両加熱ガス流の平行膨張によってタービン出
口部において良好な混合作用が得られる。
【0027】単一のタービン内での高圧・中圧部分流の
平行膨張によって、高圧・中圧タービンの出力を所定の
限界内で変えることができる。これによって出力バラン
スもしくは個々の出力成分を最良に制御できるようにな
る。
平行膨張によって、高圧・中圧タービンの出力を所定の
限界内で変えることができる。これによって出力バラン
スもしくは個々の出力成分を最良に制御できるようにな
る。
【0028】プロセス制御に応じて、低圧・高圧圧縮機
の全圧縮出力を高圧・中圧タービンによって生ぜしめる
ことができる。この場合、低圧タービンは無関係な、即
ち自由回転する作業タービンとして運転される。
の全圧縮出力を高圧・中圧タービンによって生ぜしめる
ことができる。この場合、低圧タービンは無関係な、即
ち自由回転する作業タービンとして運転される。
【0029】第3図によれば、圧力波機械は向流機械と
して構成されている。セルホイール32は両側壁33,
34の間に設けられている。空気側の側壁33は流入開
口35及び流出開口36を有していて、前記流入開口は
圧縮機17に接続されていてかつ燃料ノズル46を有し
ているのに対して、前記流出開口はダブルスパイラル3
0,31の第1の部分30に接続されている。ガス側の
側壁34は流出開口36’のみを有していて、この流出
開口はダブルスパイラル30,31の第2の部分31に
接続されている。
して構成されている。セルホイール32は両側壁33,
34の間に設けられている。空気側の側壁33は流入開
口35及び流出開口36を有していて、前記流入開口は
圧縮機17に接続されていてかつ燃料ノズル46を有し
ているのに対して、前記流出開口はダブルスパイラル3
0,31の第1の部分30に接続されている。ガス側の
側壁34は流出開口36’のみを有していて、この流出
開口はダブルスパイラル30,31の第2の部分31に
接続されている。
【0030】第4図によれば、圧力波機械19は並流機
械として構成されている。セルホイール32は両側壁3
3,34の間に設けられている。空気側の側壁33は1
つの流入開口35のみを有していて、この流入開口は圧
縮機17に接続されていてかつ燃料ノズル46を有して
いる。
械として構成されている。セルホイール32は両側壁3
3,34の間に設けられている。空気側の側壁33は1
つの流入開口35のみを有していて、この流入開口は圧
縮機17に接続されていてかつ燃料ノズル46を有して
いる。
【0031】ガス側の側壁34は2つの流出開口36,
36’を有していて、一方の流出開口36はダブルスパ
イラル30,31の第1の部分30に接続されていてか
つ他方の流出開口36’はダブルスパイラル30,31
の第2の部分31に接続されている。
36’を有していて、一方の流出開口36はダブルスパ
イラル30,31の第1の部分30に接続されていてか
つ他方の流出開口36’はダブルスパイラル30,31
の第2の部分31に接続されている。
【0032】記述のガスタービングループは、第2図で
図示されているように、ジェネレータ28を駆動するた
めに使用される。
図示されているように、ジェネレータ28を駆動するた
めに使用される。
【0033】いわゆるフロントファン45によって記述
のガスタービングループを飛行機用のジェット・タービ
ンとして使用することができる。
のガスタービングループを飛行機用のジェット・タービ
ンとして使用することができる。
【図1】従来技術を概略的に示した図。
【図2】ガスタービングループ全体を概略的に示した
図。
図。
【図3】向流・圧力波機械を概略的に示した図。
【図4】並流・圧力波機械を概略的に示した図。
17 高圧圧縮機 18 高圧・中圧タービン 19 圧力波機械 20 低圧圧縮機 21 低圧タービン 22,25 タービン羽根 23,26 軸 24,27 圧縮機羽根 28 ジェネレータ 30,31 ダブルスパイラル 32 セルホイール 33,34 側壁 35 流入開口 36,36’ 流出開口 43 燃焼室 44 バーナー 45 フロントファン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハンス ヴェットシュタイン スイス国 フィスリスバッハ クラーラシ ュトラーセ 12 (72)発明者 ハンス ウルリッヒ フルチ スイス国 リニケン ブルッガーシュトラ ーセ 9
Claims (8)
- 【請求項1】 少なくとも1つの高圧段(30)と中圧段
(31)とを有するタービン(18)と、流入開口(3
5)及び流出開口(36,36’)を備えたそれぞれ1
つの空気側のサイド部材(33)とガス側のサイド部材
(34)との間で回転するセルホイール(32)を有す
る燃焼室、特に圧力波機械(19)とを備えた、ガスタ
ービングループにおいて、高圧・中圧タービン(18)
がダブルスパイラル(30,31)を有していて、この
ダブルスパイラルの一方のスパイラル(30)が圧力波
機械(19)の第1の流出開口(36)にかつ他方のス
パイラル(31)が圧力波機械(19)の第2の流出開
口(36’)に接続されており、高圧・中圧タービン
(18)がダブルスパイラル(30,31)の両部分の
加熱ガス流を混合する単一のラジアルタービン羽根(2
2)を有するラジアルタービンとして構成されているこ
とを特徴とする、ガスタービングループ。 - 【請求項2】 圧力波機械(19)が向流機械として構
成されて、圧縮機(17)に接続される流入開口(3
5)並びにダブルスパイラル(30,31)の第1の部
分(30)に接続される流出開口(36)を有する空気
側の側壁(33)と、高圧・中圧タービン(18)のダ
ブルスパイラル(30,31)の第2の部分(31)に
接続される流出開口(36’)を有するガス側の側壁
(34)とを有していることを特徴とする、請求項1記
載のガスタービンを有する圧力波機械。 - 【請求項3】 圧力波機械(19)が並流機械として構
成されて、圧縮機(17)に接続される流入開口(3
5)を有する空気側の側壁(33)と、2つの流出開口
(36,36’)を有するガス側の側壁(34)とを有
していて、この流出開口の第1の流出開口(36)が高
圧・中圧タービン(18)のダブルスパイラル(30,
31)の第1の部分(30)にかつ他方の流出開口(3
6’)が高圧・中圧タービン(18)のダブルスパイラ
ル(30,31)の第2の部分(30)に接続されてい
ることを特徴とする、請求項1記載のガスタービンを有
する圧力波機械。 - 【請求項4】 少なくとも、高圧圧縮機(17)と低圧
圧縮機(20)とから構成された圧縮機(17,20)
と、高圧タービン(18)と中圧タービン(18)と低
圧タービン(20)とから構成されたタービン(18,2
1)と、燃焼室、特に圧力波機械(19)と、タービン
(18,21)のタービン羽根(22,25)を圧縮機
(17,20)の圧縮機羽根(24,27)に結合する
軸(23,26)とを有する、ガスタービングループに
おいて、前記軸が互いに同心的に配置された2つの軸
(26,23)から構成されていて、この軸の一方の軸
(23)が高圧・中圧タービン(18)のタービン羽根
(22)を高圧圧縮機(17)の圧縮機羽根(24)に
結合しかつ他方の軸(26)が低圧タービン(21)の
タービン羽根(25)を低圧圧縮機(20)の圧縮機羽
根(27)並びにジェネレータ(28)に結合している
ことを特徴とする、ガスタービングループ。 - 【請求項5】 高圧圧縮機(17)と低圧圧縮機(2
0)とから構成された圧縮機(17,20)と、タービ
ン(18,21)によって駆動されるジェネレータ(2
8)と、タービン(18,21)のタービン羽根(2
2,25)を圧縮機(17,20)の圧縮機羽根(2
4,27)及びジェネレータ(28)に結合する軸(2
3,26)とを有するガスタービングループにおいて、
前記軸(23,26)が同心的な2つの軸(23,2
6)を有しており、タービン羽根(22,25)が2つ
の別個のタービン羽根(22,25)を有しており、圧
縮機羽根(24,27)が2つの別個の圧縮機羽根(2
4,27)を有しており、高圧・中圧タービン(18)
のタービン羽根(22)が第1の軸(23)を介して高
圧及び低圧圧縮機(17,20)の圧縮機羽根(24,
27)に結合されており、低圧タービン(21)のター
ビン羽根(25)が第2の軸(26)を介してジェネレ
ータ(28)に結合されていることを特徴とする、請求
項1記載のガスタービングループ。 - 【請求項6】 高圧・中圧タービン(18)と低圧ター
ビン(21)との間に、バーナー(44)を有する燃焼
室(43)が配置されていることを特徴とする、請求項
4記載のガスタービングループ。 - 【請求項7】 ガスタービングループがジェネレータ
(28)を駆動するための定置のユニットとして用いら
れることを特徴とする、請求項1記載のガスタービング
ループ。 - 【請求項8】 ガスタービングループが飛行機用のジェ
ット・タービンとして用いられかつ前方にフロントファ
ン(45)を有していることを特徴とする、請求項1記
載のガスタービングループ。
Applications Claiming Priority (2)
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DE4234248.1 | 1992-10-10 | ||
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ID=6470193
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5252939A Pending JPH06221182A (ja) | 1992-10-10 | 1993-10-08 | ガスタービングループ |
Country Status (3)
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JP (1) | JPH06221182A (ja) |
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- 1993-09-13 EP EP93114657A patent/EP0592817B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1993-10-08 JP JP5252939A patent/JPH06221182A/ja active Pending
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