NO300235B1

NO300235B1 - Device for power units

Info

Publication number: NO300235B1
Application number: NO950916A
Authority: NO
Inventors: Rolf Kvamsdal
Original assignee: Kvaerner Asa
Priority date: 1995-03-10
Filing date: 1995-03-10
Publication date: 1997-04-28
Also published as: DE69600843T2; NO950916D0; WO1996028650A1; ATE172517T1; DK0813650T3; NO950916L; DE69600843D1; JPH11502580A; EP0813650A1; EP0813650B1

Abstract

A device for a power plant with a free piston device (1) which supplies gas for the operation of a turbine (20), and which has two pistons (3, 4) which via a synchronization device are moved in anti-phase. The exhaust gas from the turbine can be passed to a heat exchanger (38, 52), which is arranged for heating of either compressed air or water for the production of steam, in that the turbine device can comprise at least one additional turbine, which is driven by this air or steam. At least two separately driven compressors which are connected in series (11, 12, 13), between which an intermediate cooler (17, 18) is provided, supply compressed air to the cylinder's (2) air intake (6) and possibly to the heat exchanger. Between at least two compressors a bypass valve can be provided. Furthermore, the synchronization device can comprise an electronic device and be arranged to provide a phase shift between them.

Description

Oppfinnelsen angår en anordning ved kraftaggregater med en gassgenerator som leverer en avgass til drift av en turbininnretning med minst én første turbin, og en kompressorinnretning med minst én første kompressor, som leverer luft til gassgeneratoren, hvor gassgeneratoren omfatter en diesel-fristempelinnretning med minst én sylinder, hvori det er anordnet to stempler som sammen med sylinderen avgrenser respektive sylinderendekamre, og som styrt av en synkroniseringsinnretning er innrettet til hovedsakelig synkron frem- og tilbakebevegelse i innbyrdes motfase i sylinderen. The invention relates to a device for power units with a gas generator which supplies an exhaust gas for the operation of a turbine device with at least one first turbine, and a compressor device with at least one first compressor, which supplies air to the gas generator, where the gas generator comprises a diesel free-piston device with at least one cylinder , in which two pistons are arranged which, together with the cylinder, define respective cylinder end chambers, and which, controlled by a synchronizing device, are arranged for mainly synchronous back and forth movement in mutually opposite phase in the cylinder.

Stempelgassgeneratorer av den ovennevnte type kan levere gass med meget stort energiinnhold, og muliggjøre en stor termisk virkningsgrad av kraftaggregatet. Piston gas generators of the above type can deliver gas with a very high energy content, and enable a high thermal efficiency of the power unit.

Nyutvikling av turbomaskiner såsom gassturbiner som drives av avgassene fra gassgeneratoren, og eventuelle turbokompressorer som leverer komprimert luft til fristempelinnretningen, er svært kostbar. For at aggregater av den ovennevnte type ikke skal bli for kostbare, er konstruktører derfor henvist til å benytte turbomaskiner som allerede finnes på markedet, men som bare unntaksvis er av en slik størrelse og konstruksjon at de optimalt er tilpasset det aktuelle behov. Selv om fristempelinnretningen kan være konstruert for tilpasning til dette behov, har således et kraftaggregat som er oppbygget av disse bestanddeler, sjelden den virkningsgrad, som kunne ha blitt oppnådd dersom alle aggregatets komponenter hadde vært optimalt tilpasset hverandre og behovet. New development of turbo machines such as gas turbines which are driven by the exhaust gases from the gas generator, and any turbo compressors which supply compressed air to the piston device, is very expensive. In order for aggregates of the above type not to become too expensive, designers are therefore advised to use turbomachines that are already on the market, but which are only exceptionally of such a size and construction that they are optimally adapted to the current need. Although the free piston device can be designed for adaptation to this need, a power unit that is made up of these components rarely has the degree of efficiency that could have been achieved if all the components of the unit had been optimally adapted to each other and to the need.

I tillegg blir restvarmen fra gassturbinene ikke optimalt utnyttet for en ytterligere økning av virkningsgraden. In addition, the residual heat from the gas turbines is not optimally utilized for a further increase in efficiency.

I US 4 481 772 er det vist et kraftverkanlegg hvor luft blir komprimert i en stempel-kompressordel av en fristempelinnretning. I en varmeveksler blir denne luft oppvarmet ved hjelp av gass som strømmer ut fra en turbin før denne luft tilføres turbinen sammen med avgass fra fristempelinnretningen. På grunn av at luften tilføres turbinen fra en stempelkompressor, pulserer den i sterk grad, noe som er uheldig for driften av turbinen idet dennes virkningsgrad blir redusert. In US 4,481,772, a power plant is shown where air is compressed in a piston-compressor part of a free piston device. In a heat exchanger, this air is heated using gas flowing out of a turbine before this air is supplied to the turbine together with exhaust gas from the piston device. Because the air is supplied to the turbine from a reciprocating compressor, it pulsates strongly, which is unfortunate for the operation of the turbine as its efficiency is reduced.

Videre er den innbyrdes bevegelse av stemplene av nåværende gassgeneratorer styrt av en hovedsakelig mekanisk innretning som forbinder stemplene med hverandre og styrer disses motfasebevegelse på en slik måte at posisjoner av det ene stempel i forhold til sylinderen til enhver tid tilsvarer respektive posisjoner av det annet stempel i forhold til sylinderen. Da åpning og lukking av innløps- og utløpsportene i sylinderen er styrt av de respektive stempler, er oppnåelse av en god virkningsgrad for gassgeneratoren derfor mulig bare ved en viss, ønsket driftstilstand for gassgeneratoren. Ved andre driftstilstander, f.eks. ved andre stempelfrekvenser, gassgeneratorbelast-ninger etc. blir virkningsgraden redusert. Furthermore, the mutual movement of the pistons of current gas generators is controlled by a mainly mechanical device which connects the pistons to each other and controls their counter-phase movement in such a way that positions of one piston in relation to the cylinder at all times correspond to respective positions of the other piston in relation to the cylinder. Since the opening and closing of the inlet and outlet ports in the cylinder are controlled by the respective pistons, achieving a good degree of efficiency for the gas generator is therefore only possible with a certain, desired operating condition for the gas generator. In other operating conditions, e.g. at other piston frequencies, gas generator loads, etc., the efficiency is reduced.

Således er det i EP 0 007 874 vist et fristempelaggregat med en fristempelinnretning, hvor en mekanisme besøger en synkronisering av stempler av aggregatet. I tillegg har denne fristempelinnretning en stempelkompressor som leverer pulserende luft som drivmedium direkte til en turbin. Thus, in EP 0 007 874, a free stamp assembly with a free stamp device is shown, where a mechanism visits a synchronization of stamps of the aggregate. In addition, this free-piston device has a piston compressor that delivers pulsating air as drive medium directly to a turbine.

Hensikten med oppfinnelsen er å skaffe en anordning av den innledningsvis nevnte type som muliggjør en optimalisering av kraftaggregatets virkningsgrad. The purpose of the invention is to provide a device of the type mentioned at the outset which enables an optimization of the power unit's efficiency.

Det karakteristiske ved anordningen ifølge oppfinnelsen fremgår av de i kravet angitte, kjennetegnende trekk. The characteristic of the device according to the invention can be seen from the characteristic features stated in the claim.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli beskrevet nærmere under henvisning til tegningen hvor fig. 1, 2 og 3 er skjematiske blokkdiagrammer som viser bestanddeler av tre respektive utførelsesformer for anordningen ifølge oppfinnelsen. The invention will be described in more detail in the following with reference to the drawing where fig. 1, 2 and 3 are schematic block diagrams showing components of three respective embodiments of the device according to the invention.

For ordens skyld skal oppbygningen og virkemåten for den i og for seg kjente fristempel-gassgenerator som er vist på fig. 1,2 og 3, beskrives først. For the sake of clarity, the structure and operation of the per se known free-piston gas generator shown in fig. 1,2 and 3, are described first.

Denne gassgenerator 1, 31 resp. 71 omfatter en sylinder 2, hvori to stempler 3,4 er fritt bevegelige mot og bort fra hverandre, idet de er styrt av en synkroniseringsinnretning (ikke vist) som tvinger dem til bevegelse i innbyrdes motfase. Stemplene avgrenser mellom seg et forbrenningskammer 5 som kan tilføres komprimert luft via en innløpsmanifold eller luftinntak 6, som er tildannet rundt sylinderen 2 og kommuniserer med en eller flere innløpsporter (ikke vist) i denne. Drivstoff kan tilføres forbrenningskammeret 5 via en drivstoffdyse 7 som angitt med pilen F. Eksos blir ført bort fra forbrenningskammeret 5 via en utløpsmanifold 8 som er tildannet rundt sylinderen 2, og som kommuniserer med en eller flere utløpsporter (ikke vist) i denne. Det ene stempel 3 er innrettet til å åpne eller lukke innløpsporten, og det annet stempel 4 er innrettet til å åpne eller lukke utløpsporten, idet denne åpning eller lukking inntreffer når stemplene passerer portene. Videre avgrenser hvert stempel og den respektive, tilstøtende endebunn av sylinderen lukkede endekamre 9,10, hvor den luft som er innestengt i disse, blir komprimert progressivt når stemplene blir beveget bort fra hverandre, slik at denne luft da i tiltagende grad søker å presse stemplene mot hverandre. This gas generator 1, 31 resp. 71 comprises a cylinder 2, in which two pistons 3,4 are freely movable towards and away from each other, as they are controlled by a synchronizing device (not shown) which forces them to move in mutually opposite phase. The pistons define between them a combustion chamber 5 which can be supplied with compressed air via an inlet manifold or air intake 6, which is formed around the cylinder 2 and communicates with one or more inlet ports (not shown) therein. Fuel can be supplied to the combustion chamber 5 via a fuel nozzle 7 as indicated by arrow F. Exhaust is led away from the combustion chamber 5 via an outlet manifold 8 which is formed around the cylinder 2 and which communicates with one or more outlet ports (not shown) therein. One piston 3 is arranged to open or close the inlet port, and the other piston 4 is arranged to open or close the outlet port, this opening or closing occurring when the pistons pass the ports. Furthermore, each piston and the respective, adjacent end base of the cylinder define closed end chambers 9,10, where the air trapped in these is compressed progressively when the pistons are moved away from each other, so that this air then increasingly seeks to press the pistons against each other.

Under en oppstart av gassgeneratoren blir innledningsvis luft tilført sylinderen 2 via innløpsmanifolden 6, hvorved stemplene blir brakt til en stilling, hvori deres innbyrdes avstand er størst mulig, hvoretter stemplene 3,4 ved hjelp av en startinnretning (ikke vist) blir beveget kraftig mot hverandre. Derved blir forbrenningsrommets forbindelse med manifoldene 6,8 brutt og luften i forbrenningskammeret 5 komprimert. Deretter blir drivstoff ført inn forbrenningskammeret 5 via drivstoffdysen 7. Når drivstoff/luft-blandin-gen i forbrenningskammeret 5 har blitt komprimert så meget at temperaturen på denne blanding har nådd selvtenningstemperaturen, inntreffer det en antennelse av blandin-gen. Det derved økede trykk på den forbrente blanding i forbrenningskammeret 5 tvinger stemplene 3,4 bort fra hverandre, slik at utløpsporten blir åpnet og eksos blir sluppet ut. Etter åpning også av innløpsporten, blir ny komprimert luft tilført forbrenn-ingsrommet, hvorved restene av eksosen blir presset ut av sylinderen 2. Ved denne stempelbevegelse blir luften i de lukkede endekamre komprimert i tiltagende grad slik at stemplene blir retardert. Etter at stemplene har blitt brakt til stillstand, blir de på ny beveget mot hverandre på grunn den kraft som blir utøvet mot stemplene av den komprimerte luft i de avstengte endekamre, hvoretter gassgeneratorens syklus automatisk gjentas fortløpende. En innbyrdes tilpassing av massen av de bevegede bestanddeler og de fluidkrefter som utøves mot stemplene, sikrer det fortsatte løp av gassgeneratoren og fastlegger stemplenes slagfrekvens. During a start-up of the gas generator, air is initially supplied to the cylinder 2 via the inlet manifold 6, whereby the pistons are brought to a position in which their mutual distance is the greatest possible, after which the pistons 3,4 are moved strongly towards each other by means of a starting device (not shown) . Thereby, the combustion chamber's connection with the manifolds 6,8 is broken and the air in the combustion chamber 5 is compressed. Fuel is then introduced into the combustion chamber 5 via the fuel nozzle 7. When the fuel/air mixture in the combustion chamber 5 has been compressed so much that the temperature of this mixture has reached the self-ignition temperature, an ignition of the mixture occurs. The thereby increased pressure on the burnt mixture in the combustion chamber 5 forces the pistons 3,4 away from each other, so that the outlet port is opened and exhaust is released. After also opening the inlet port, new compressed air is supplied to the combustion chamber, whereby the remains of the exhaust are forced out of cylinder 2. During this piston movement, the air in the closed end chambers is increasingly compressed so that the pistons are retarded. After the pistons have been brought to rest, they are again moved towards each other due to the force exerted against the pistons by the compressed air in the closed end chambers, after which the cycle of the gas generator is automatically repeated continuously. A mutual adjustment of the mass of the moving components and the fluid forces exerted against the pistons ensures the continued operation of the gas generator and determines the stroke frequency of the pistons.

Ifølge oppfinnelsen kan synkroniseringsinnretningen omfatte en elektronikkinnretning 19 som via en reguleringsanordning 22 styrer lufttrykket individuelt i endekamrene 9,10. I tillegg til at den på en meget enkel måte sikrer en nøyaktig innbyrdes synkronisering av stemplenes motfasebevegelse, kan den ved egnet konstruksjon, likeledes meget enkelt også muligjøre variasjon av den innbyrdes faseforskyvning av stemplene 3,4 under disses bevegelse, avhengig av gassgeneratorens driftsbetingelser, noe som øker dens virkningsgrad. Konstruksjonen av en slik elektronikkinnretning og reguleringsanordning vil kunne være innlysende for en fagmann når hensikten med disse er slik det her er angitt. According to the invention, the synchronizing device can comprise an electronic device 19 which via a regulation device 22 controls the air pressure individually in the end chambers 9,10. In addition to ensuring in a very simple way an exact mutual synchronization of the counter-phase movement of the pistons, it can also, with suitable construction, also very easily enable variation of the mutual phase shift of the pistons 3,4 during their movement, depending on the operating conditions of the gas generator, which which increases its effectiveness. The construction of such an electronic device and control device will be obvious to a person skilled in the art when the purpose of these is as stated here.

Som det fremgår av fig. 1 som viser et første utførelseseksempel på en anordning ifølge oppfinnelsen, blir forkomprimert luft tilført innløpsmanifolden 6 fra en første, annen og tredje kompressor 11,12 resp.13 som hver er drevet av en motor 14,15 resp. 16 f.eks. en elektromotor som kan tilføres elektrisk strøm via ledninger 25. Mellom den første og den annen kompressor 11 resp.12 og mellom den annen og den tredje kompresor 12 resp. 13 er det innkoblet en første resp. annen mellomkjøler 17 resp. 18, som blir tilført et egnet kjølemiddel, som angitt med pilene A, for avkjøling av den luft, som tilføres fra den oppstrømsliggende kompressor. Omdreiningshastigheten for hver av motorene 14,15,16 kan varieres. Derved kan kompressorenes drifts-parametre varieres, slik at kompressorene kan bli tilpasset innbyrdes og til gassgeneratoren, noe som øker den samlede virkningsgrad. Ved hjelp av mellomkjølerne 17,18 blir det tilstrebet en isoterm kompresjon, noe som øker virkningsgraden ytterligere. As can be seen from fig. 1 which shows a first embodiment of a device according to the invention, pre-compressed air is supplied to the inlet manifold 6 from a first, second and third compressor 11,12 or 13, each of which is driven by a motor 14,15 or 16 e.g. an electric motor which can be supplied with electric current via lines 25. Between the first and the second compressor 11 resp. 12 and between the second and the third compressor 12 resp. 13, a first or other intercooler 17 resp. 18, which is supplied with a suitable coolant, as indicated by arrows A, for cooling the air supplied from the upstream compressor. The rotational speed of each of the motors 14,15,16 can be varied. Thereby, the compressors' operating parameters can be varied, so that the compressors can be adapted to each other and to the gas generator, which increases the overall efficiency. With the help of the intercoolers 17,18, an isothermal compression is attempted, which further increases the efficiency.

Avløpsgassen fra gassgeneratoren 1 blir tilført en første turbin 20 som driver f.eks. en generator 21 for generering av elektrisk strøm, som i sin tur kan bli levert til en strømforbruker. Istedet for at turbinen 20 er innrettet til å levere energi til en slik forbruker, f.eks. en elektrisk motor til drift av en skipspropell, kan den selvsagt være innrettet til å drive denne direkte mekanisk, eventuelt via en veksel. Fig. 2 viser et annet utførelseseksempel på en anordning ifølge oppfinnelsen, idet dette utførelseseksempel likner det som er vist på fig. 1, men en gassgenerator 31 får her tilført komprimert luft bare fra én kompressor 32. Denne kompressor 32 er drevet av en første gassturbin 33 via en drivaksel 37. Gassturbinen 33 driver en elektrisk generator 40. Den gass som strømmer ut fra turbinen 33 har et trykk som tilnærmet tilsvarer trykket på den omgivende luft. Gassen har imidlertid en temperatur som er meget større enn temperaturen på omgivelsesluften. For utnyttelse av den restvarme som således finnes i gassen, blir gassen ført til en varmeveksler 38 for oppvarming av komprimert luft fra en fjerde, femte og sjette kompressor 34,35 resp. 36, idet denne luft blir ført videre til en annen turbin 39. Denne annen turbin 39 driver i sin tur en strømgenerator 41 som kan levere strøm til en forbruker, Via en drivaksel 45 driver den annen turbin 39 også kompressorene 34 - 36. Mellom den fjerde og femte kompressor 34 resp. 35 kompressorer og mellom den femte og sjette kompressor 35 resp. 36 er det innkoblet en tredje resp. en fjerde mellomkjøler 42 resp. 43. Fig. 3 viser et tredje utførelseseksempel på en anordning ifølge oppfinnelsen, idet dette likner den anordning som er vist på fig. 1 og 2. Varme avgasser leveres her fra en gassgenerator 71. Ved den anordning som er vist på fig. 3 er det imidlertid mellom en høytrykksturbin 50 som driver en strømgenerator 51, og en varmeveksler 52 innkoblet en lavtrykksturbin 53, som driver en strømgenerator 54. Varmeveksleren 52 blir tilført komprimert luft fra en syvende og åttende kompressor 57 resp. 58 enten direkte eller via en niende kompressor 59. Inn- eller utkobling av den niende kompressor 59 kan bli foretatt ved hjelp av en omføringsventil 56. The waste gas from the gas generator 1 is supplied to a first turbine 20 which drives e.g. a generator 21 for generating electric current, which in turn can be supplied to an electricity consumer. Instead of the turbine 20 being designed to deliver energy to such a consumer, e.g. an electric motor for operating a ship's propeller, it can of course be arranged to drive this directly mechanically, possibly via an alternator. Fig. 2 shows another embodiment of a device according to the invention, this embodiment being similar to that shown in fig. 1, but here a gas generator 31 is supplied with compressed air only from one compressor 32. This compressor 32 is driven by a first gas turbine 33 via a drive shaft 37. The gas turbine 33 drives an electric generator 40. The gas that flows out from the turbine 33 has a pressure which approximately corresponds to the pressure of the surrounding air. However, the gas has a temperature that is much greater than the temperature of the surrounding air. To utilize the residual heat thus found in the gas, the gas is led to a heat exchanger 38 for heating compressed air from a fourth, fifth and sixth compressor 34, 35 respectively. 36, as this air is carried on to another turbine 39. This other turbine 39 in turn drives a power generator 41 which can deliver power to a consumer. Via a drive shaft 45, the second turbine 39 also drives the compressors 34 - 36. Between it fourth and fifth compressor 34 resp. 35 compressors and between the fifth and sixth compressor 35 resp. 36, a third resp. a fourth intercooler 42 resp. 43. Fig. 3 shows a third embodiment of a device according to the invention, as this is similar to the device shown in fig. 1 and 2. Hot exhaust gases are supplied here from a gas generator 71. With the device shown in fig. 3, however, between a high-pressure turbine 50 which drives a power generator 51 and a heat exchanger 52, a low-pressure turbine 53 is connected, which drives a power generator 54. The heat exchanger 52 is supplied with compressed air from a seventh and eighth compressor 57, respectively. 58 either directly or via a ninth compressor 59. Switching on or off the ninth compressor 59 can be done using a bypass valve 56.

Den syvende, åttende og niende kompressor 57, 58 resp. 59 blir drevet av respektive motorer 65, 66 resp. 67 med variabelt turtall. The seventh, eighth and ninth compressors 57, 58 resp. 59 is driven by respective motors 65, 66 resp. 67 with variable speed.

Den komprimerte luft som blir levert av den syvende og åttende kompressor 57 resp. 58 og eventuelt den niende kompressor 59, blir oppvarmet av varmeveksleren 52 og tilført en turbin 63, som i sin tur driver en strømgenerator 64. The compressed air which is delivered by the seventh and eighth compressor 57 resp. 58 and possibly the ninth compressor 59, are heated by the heat exchanger 52 and supplied to a turbine 63, which in turn drives a power generator 64.

En tiende kompressor 60 er seriekoblet med den syvende og den åttende kompressor 57 resp. 58, idet disse tre kompressorer 57,58,60 sammen leverer komprimert innløpsluft til gassgeneratoren. Den tiende kompressor 60 er drevet av en motor 67 med variabelt turtall. A tenth compressor 60 is connected in series with the seventh and the eighth compressor 57 respectively. 58, as these three compressors 57,58,60 together deliver compressed inlet air to the gas generator. The tenth compressor 60 is driven by a variable speed motor 67.

Mellom de syvende og den åttende kompressor 57 resp. 58 og mellom den åttende og den tiende kompressor 58 resp. 60 er det anordnet mellomkjølere 61 resp. 62. Innløpsledningen for den niende kompressor 59 er tilkoblet nedstrømssiden av mellomkjøleren 62. Between the seventh and the eighth compressor 57 resp. 58 and between the eighth and the tenth compressor 58 resp. 60 there are arranged intercoolers 61 resp. 62. The inlet line for the ninth compressor 59 is connected to the downstream side of the intercooler 62.

Istedenfor at gassturbinene har separate utgangsaksler, kan de ha en felles utgangs-aksel (ikke vist), som er drevet av turbinene via f.eks. en eller flere veksler, og som i sin tur driver en eller flere strømgeneratorer. Dersom det er anordnet separate utgangsaksler, kan imidlertid turbinenes turtall fordelaktig varieres innbyrdes, slik at hver turbins virkningsgrad og dermed den samlede virkningsgrad for aggregatet lettere kan bli optimalisert. Instead of the gas turbines having separate output shafts, they can have a common output shaft (not shown), which is driven by the turbines via e.g. one or more alternators, and which in turn drives one or more power generators. If separate output shafts are arranged, however, the speed of the turbines can advantageously be varied among themselves, so that the efficiency of each turbine and thus the overall efficiency of the unit can be more easily optimized.

Et stort antall kombinasjoner av kompressorer med mellomkjøling er således mulig, særlig når restvarmen i avgassen fra turbinen(e) utnyttes. Det kan også vise seg å være hensiktssmesig at kompresjonen utføres f.eks. delvis ved hjelp av kompressorer av andre typer såsom stempelkompressorer. A large number of combinations of compressors with intercooling are thus possible, especially when the residual heat in the exhaust gas from the turbine(s) is utilised. It may also prove to be appropriate for the compression to be carried out e.g. partly by means of compressors of other types such as reciprocating compressors.

Kraftaggregatet ifølge oppfinnelsen utnytter dieselprosessens evne til effektivt å arbeide under store trykk og temperaturer og turbomaskinenes evne til å håndtere store volumer. Ifølge oppfinnelsen foretas denne utnyttelse ikke bare i forbindelse med ekspansjonen av gassene, men også under kompresjonen ved at f.eks. den første kompresjon utføres ved hjelp av turbokompressorer. The power unit according to the invention utilizes the diesel process's ability to work efficiently under high pressures and temperatures and the turbo machines' ability to handle large volumes. According to the invention, this utilization is made not only in connection with the expansion of the gases, but also during the compression by e.g. the first compression is carried out using turbo compressors.

Istedenfor utnyttelse av varmeenergien i utløpsgassene fra turbinen(e) til oppvarming av luft fra kompressorer, kart de utnyttes til oppvarming av en dampkjele (ikke vist). Damp fra denne kjele kan bli tilført en dampturbin som i sin tur kan drive en strøm-generator. Instead of utilizing the heat energy in the exhaust gases from the turbine(s) to heat air from compressors, they are used to heat a steam boiler (not shown). Steam from this boiler can be supplied to a steam turbine which in turn can drive a power generator.

Det er ovenfor angitt at det mellom de to kompressorer som er beliggende umiddelbart oppstrøms i forhold til varmeveksleren, er anordnet en omføringsventil. Det skal imidlertid forstås at det kan være anordnet omføringsventiler også mellom andre kompressorer av anordningen ifølge oppfinnelsen. It has been stated above that between the two compressors which are located immediately upstream in relation to the heat exchanger, a bypass valve is arranged. It should be understood, however, that diversion valves can also be arranged between other compressors of the device according to the invention.

Ved anordningen ifølge oppfinnelsen, kan hovedbestanddeler av et kraftaggregat av den innledningsvis nevnte type tilpasses driftsbetingelsene av gassgeneratoren under aggregatets drift, slik at aggregatets samlede virkningsgrad blir optimal. With the device according to the invention, the main components of a power unit of the initially mentioned type can be adapted to the operating conditions of the gas generator during the unit's operation, so that the overall efficiency of the unit is optimal.

Claims

1. Device for power units, with a gas generator (1;31;71) which supplies an exhaust gas for the operation of a turbine device with at least one first turbine (20;33;50), and a compressor device with at least one first compressor (11,12 ,13;32;57,58,60), which supplies air to the gas generator (1;31;71), where the gas generator (1;31;71) comprises a diesel free-piston device with at least one cylinder (2), in which there is arranged two pistons (3,4) which, together with the cylinder (2), delimit respective cylinder end chambers (9,10), and which are controlled by a synchronizing device are arranged for mainly synchronous back and forth movement in mutually opposite phase in the cylinder (2), characterized in that - the first compressor or each of the first compressors (11,12,13;32;57,58,60) is driven by a separate drive motor (14,15,16;65,66,67) with variable speed, - the first compressor (57, 58) and/or at least one other compressor (34,35,36;59) of the compressor device supplies air as the only drive fluid to at least one other turbine (39;63) of the turbine device via a heat exchanger (38,52) for heating of this air from the compressor (34,35,36;57,58,59) using the exhaust gas from the gas generator (1,37,71).

2. Device according to claim 1, characterized in that at least the compressors (34,35,36;57,58;59) which supply air for operation of the second turbine (39;63) are turbo compressors.

3. Device according to claim 1 or 2, where the synchronization device comprises an electronic device (19), characterized in that the electronic device (19) is designed to cause variation in the mutual phase shift of the pistons (3,4).

4. Device according to claim 3, characterized in that the electronic device (19) is designed to control the air pressure in the end chambers (9,10) via a regulating device (22).