AT137588B - Gasturbinenaggregat mit mehrstufiger Verbrennung. - Google Patents

Gasturbinenaggregat mit mehrstufiger Verbrennung.

Info

Publication number
AT137588B
AT137588B AT137588DA AT137588B AT 137588 B AT137588 B AT 137588B AT 137588D A AT137588D A AT 137588DA AT 137588 B AT137588 B AT 137588B
Authority
AT
Austria
Prior art keywords
turbine
propellant
combustion
line
turbines
Prior art date
Application number
Other languages
English (en)
Original Assignee
Milo Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Milo Ab filed Critical Milo Ab
Application granted granted Critical
Publication of AT137588B publication Critical patent/AT137588B/de

Links

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Gasturbinenaggregat mit mehrstufiger Verbrennung. 



   Gasturbinen sind bereits bekannt, bei denen das Schaufelsystem in zwei oder mehrere in demselben Turbinengehäuse angeordnete und auf derselben Welle angebrachte Schaufelsysteme aufgeteilt ist. Auch ist bereits vorgeschlagen, das sich unter hohem Druck befindliche Treibmittel mittels in ihm erfolgender Verbrennung von in flüssiger oder anderer Form zugeführtem Brennstoff zu erwärmen. Ferner ist schon vorgeschlagen, das Treibmittel nach Durchströmung eines Teiles des Sehaufelsystems wieder zu erwärmen, u. zw. durch Zufuhr von Brennstoff und Luft, welche in dem Raum zwischen den verschiedenen Schaufelsystemen verbrennen und somit das Treibmittel erwärmen, ehe es in die Schaufelringe des nächstfolgenden Schaufelsystems strömt. 



   Bei derartigen Ausführungsformen, insbesondere solchen, in denen das   Schaufelsystem   nach dem Aktionsprinzip ausgeführt ist, sind verschiedene Nachteile aufgetreten, die die praktische Verwendung einer solchen Turbine unmöglich gemacht haben. Um das verdichtete Treibmittel in der geeignetsten Weise ausnützen zu können, wurde es auf sehr hohe, die Wärmebeständigkeit des Schaufelsystems der Turbine gefährdende Temperaturen erwärmt. Das hiebei angewendete Verfahren zur Erwärmung des Treibmittels hatte bedeutend höhere Temperaturen als die berechneten zur Folge, da die Wiedererwärmung innerhalb des, das Schaufelsystem umgebenden, gemeinsamen Turbinengehäuses stattfand, u. zw. in unmittelbarer Nähe des nächstfolgenden Schaufelsystems.

   Die Verbrennung hat somit unter unvollständiger Mischung stattgefunden, so dass einige Teile des Treibmittels auf bedeutend höhere Temperaturen als die berechneten erwärmt wurden, während andere Teile niedrigere Temperaturen als die berechneten erhielten. Des weiteren erfolgte die Wiedererwärmung der Gase nicht durch Verbrennung im Treibmittel, sondern durch Verbrennung von zugeführter Brennstoffmenge in der Luftmenge, wodurch das Erhalten einer geeigneten Mischung zur Erzielung der geeigneten Temperatur des Treibmittels, welches das folgende Schaufelsystem durchströmen soll, erschwert wurde. 



   Es sind auch Gasturbinenaggregate mit mehrstufiger Verbrennung vorgeschlagen worden, bei denen die Erwärmung und Wiedererwärmung des Treibmittels in allernächster Nähe des Schaufelsystems stattfindet. Dies bringt aber mancherlei Nachteile mit sich. So setzen z. B. örtliche Erhitzungen des Schaufelsystems und Ablagerungen von Verbrennungsrückständen auf demselben die Lebensdauer der Beschaufelung herab und beeinträchtigen die richtige Wirkungsweise derselben. Die örtliche Erwärmung hat ein Verziehen wichtiger Teile im Gefolge, was durch Spaltvergrösserung oftmals die Ursache schlechter Wirkungsgrade ist.

   Die letztgenannten Übelstände treten insbesondere dann auf, wenn es sich um Axialturbinen der bisher üblichen Art handelt, u. zw. aus folgenden Gründen :
Bei Gasturbinen steigen bekanntlich die Temperaturen sehr rasch, und es werden Lauf-und Leiträder viel schneller erwärmt als das Gehäuse, in welchem sie angeordnet sind. Die Folge davon ist, dass sich Lauf-und Leiträder in radialer Richtung viel schneller dehnen als das Gehäuse, was zu einer Berührung zwischen Teilen desselben und den Rädern führen müsste, wenn nicht von vornherein der Spalt besonders gross gewählt werden würde. Die gleichen Verhältnisse herrschen zwischen Welle und   Zwischenwänden.   



  Der dadurch nötige, unverhältnismässig grosse Spalt bedingt grosse Spaltverluste, und ein wirtschaftlicher Betrieb ist aus diesen Gründen nicht möglich. 



   Die Erfindung fusst demgegenüber auf der Erkenntnis, dass diese Übelstände bei Turbinen mit radial gerichteter Strömung nicht in dem Masse auftreten können, dass dadurch ein wirtschaftlicher Betrieb der Turbinen auch bei hohen   Temperaturen unmöglich   wäre. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 



     1m   Sinne der Erfindung wird durch die Kombination von in Form an sich bekannter mehrstufiger   Radialturbinen   ausgebildeter Turbinenstufen mit getrennten Gehäusen, mit Verbrennungskammern, welche diesen Gehäusen vorgeschaltet sind, ein Wirkungsgrad erreicht, der solche Gasturbinenaggregate mit   andern Kraftmaschinen   wettbewerbsfähig macht. 



   Auf der Zeichnung sind einige   Ausführungsformen   der Erfindung beispielsweise und schematisch 
 EMI2.1 
 der in Fig. 2 dargestellten   Ausführungsform.   



   In Fig. 1 bezeichnen 1 und 2 in getrennten   Turbinengéhäusen. 3   und 4 angeordnete Schaufelsysteme. 



  Diese gesonderten   Schaufelsysteme   1 und 2 sind auf derselben Welle 5 angebracht wie ein elektrisches Generatoraggregat 6. Die demselben Gasturbinenaggregat zugehörigen   Schaufelsysteme 1 und : 2   können auch als eine Hochdruckturbine 1 und eine Niederdruckturbine 2 angesehen werden, d. h. es sind zwei Turbinenstufen mit getrennten Gehäusen vorgesehen. Die Hochdruckturbine 1 erhält ihr Treibmittel 
 EMI2.2 
 vorrichtung 9 (Verbrennungskammer) für das Treibmittel, welche dem Gehäuse 3 vorgeschaltet ist. 



  Durch die Leitung 10 wird dem Erwärmungsapparat 9 ein Treibmittel, z. B. Luft, unter Druck zugeführt. 



  Durch eine Rohrleitung 11 wird der Verbrennungskammer 9 auch noch ein Brennstoff, z. B. in flüssiger Form, zugeführt, der innerhalb der Kammer 9 in dem durch die Leitung 10 zugeführten Luftstrom verbrennt. 



   Das Treibmittel wird hiebei nur auf eine so hohe Temperatur erwärmt, wie der Wärmebeständigkeit des Schaufelsystems 1 entspricht, z. B. auf 500-700  C. Die Regelung der Erwärmung erfolgt durch Zufuhr von Brennstoff in solcher Menge, die zur Erzielung der genannten Temperatur erforderlich ist. 



  Für niedrigere, geringere Anfangstemperaturen bedingende Belastungen wird, entsprechend dieser Temperatur, eine geringere Brennstoffmenge zugeführt. Die Verbrennung erfolgt somit mit grossem Luft-   überschuss.   Das in den zentralen Raum 8 der Turbine 1 eintretende Treibmittel enthält somit ausser den durch die Erwärmung entstandenen Gasen auch unverbrannte Luft. Unter Expansion und Wärmegefälle strömt dieses Treibmittel in radialer Richtung durch das als einfach rotierende Radialturbine und für volle Beaufschlagung ausgeführte Schaufelsystem 1. Durch die Leitung 12 wird das Treibmittel fortgeleitet und dann einer der Wiedererwärmung dienenden'Verbrennungskammer 13 zugeführt, in der es wieder erwärmt wird, z. B. auf die gleiche Temperatur, auf die es in der Kammer 9 erwärmt wurde. 



  Auch in diesem Falle erfolgt die   Wiedererwärmung   durch eine innere, im Treibmittel stattfindende Verbrennung von durch eine Leitung 14 zugeführtem Brennstoffe. Da die Verbrennung in der Kammer 9 unter grossem   Luftüberschuss   vor sich ging, enthält das Treibmittel bei   Durchströmung   der Wiedererwärmungskammer 13 genügend Luft oder Sauerstoff, um die Verbrennung so weit zu unterhalten, dass annähernd dieselbe Temperatur wie in der Kammer 9 erreicht wird. Das auf diese Weise von neuem erwärmte, in der Leitung 15 zum zentralen Raum 16 des als weitere Stufe wirkenden Schaufelsystems oder der Turbine 2 strömende Treibmittel enthält somit hauptsächlich Verbrennungsgase, kann jedoch auch unverbrannte Luft enthalten.

   In der Turbine (Stufe) 2 gibt das Treibmittel durch Expansion und Verwertung des Wärmegefälles weitere Energie ab, die von den ausserhalb der Turbine herrschenden Verhältnissen abhängig ist. Auch die Turbinenstufe 2 ist als mehrstufige Radialturbine mit voller Be-   aufschlagung   und eigenem Gehäuse ausgeführt.

   Das Treibmittel strömt somit gemäss Fig. 1 in Richtung der Pfeile durch ein Radialschaufelsystem und, wie bei Radialturbinen vielfach üblich, auch noch durch ein Axialschaufelsystem, das auf der das rotierende Radialschaufelsystem tragenden Turbinenscheibe oder einem mit dieser verbundenen Teil angebracht ist. 
 EMI2.3 
 turbinenstufen oder Radialschaufelsystemen bestehenden   Turbinenteiles,   wovon jeder Teil ein getrenntes Turbinengehäuse aufweist, mit Verbrennungskammern, die der Erwärmung des Treibmittels dienen und den getrennten   Turbinengehäusen   vorgeschaltet sind. Weiters ist ersichtlich, dass eine Verbrennung- 
 EMI2.4 
 ausserhalb des Gehäuses dieser Stufe. Die zur Erzeugung des Treibmittels erforderliche Luft wird bei dieser Ausführungsform einem andern Aggregat entnommen. 



   Fig. 2 stellt eine Ausführungsform dar, bei der das Treibmittel oder das zur Erzeugung des Treibmittels erforderliche Gas oder die Luft in dem Aggregat zugehörigen Kompressoren verdichtet wird. Ein solches Gasturbinenaggregat kann daher als aus zwei Teilen bestehend betrachtet werden, wobei der eine Teil hauptsächlich zur Erzeugung von verdichtetem Gas und der andere Teil hauptsächlich für die Abgabe von effektiver Leistung bestimmt ist. 



   In Fig. 2 bezeichnen 21, 22 und 23 drei Kompressoren, welche in der   Strömungsrichtung   der zu verdichtenden Luft oder des Gases in Reihe geschaltet sind. Das Gas, z. B. Luft, strömt durch die Leitung 24 ein und wird durch eine Leitung 25 vom Kompressor 21 zum Kompressor 22 und weiter durch eine Leitung 26 zum Kompressor 23 geleitet. Vom Kompressor 23 wird die endgültig verdichtete Luft durch eine Leitung 27 einem Vorwärmer 28 zugeführt, in dem sie in später noch zu beschreibender Weise eine erste Erwärmung erfährt. Durch eine Leitung 29 strömt dann die Luft von diesem Vorwärmer zu 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 
 EMI3.1 
 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 
 EMI4.1 
 geschaltet. In diesem Apparat findet Verbrennung eines durch die Leitung 72 zugeführten Brennstoffes statt.

   Damit eine Verbrennung stattfinden kann, wird durch eine Leitung 73 Frischluft von einer Stelle im Hochdruckkompressor 63 zugeführt, die den   Druckverhältnissen   in der Leitung 70 entspricht. Auch in diesem Falle wird nicht mehr Luft zugeführt, als für die Verbrennung notwendig ist. Die Verbrennung in dieser Verbrennungskammer erfolgt ohne grossen   Luftüberschuss   in derselben Weise wie im Apparat 64 und in den übrigen, später noch zu beschreibenden Erwärmungsapparaten. Von der Turbine 69 wird das Treibmittel durch eine Leitung der nächsten Stufe 60 einer Turbine 74 zugeführt. Die Wiedererwärmung des Treibmittels erfolgt in einer in der Leitung 60 angeordneten Verbrennungskammer 75. 



  Auch in diesem Falle wird durch eine Leitung 76 die für die Verbrennung erforderliche Frischluft zugeführt. 



  Die Turbine 74 ist auf derselben Welle angebracht wie eine Turbine 77 und ein Generator 78. Der Generator 78 wird somit von den Turbinen 74 und 77 getrieben. Eine Leitung 79   überführt   das Treibmittel von der Turbine 74 zur Turbine 77, der eine Verbrennungskammer vorgeschaltet ist. 



   Dieser Verbrennungskammer wird durch eine Leitung   S. ! Frischluft   zugeführt. Eine Leitung 82 führt das Treibmittel von der Turbine 77 zu einer Turbine 83. 84 bezeichnet einen in der Leitung 82 angebrachten   Wiedererwärmungsapparat   für das Treibmittel, das der Turbine 83 zugeführt wird. Die Verbrennung in der Kammer 84 erfolgt unter Einwirkung von Frischluft, die durch eine Leitung 85 zugeführt wird. Eine Leitung 86 führt das Treibmittel von der Turbine 83 zu der z. B. als mehrstufige Radialturbine ausgebildeten Turbinenstufe   87.   88 bezeichnet einen in der Leitung 86 vor der Turbine 87 angebrachten Wiedererwärmungsapparat für das Treibmittel, Die Verbrennung erfolgt mit Hilfe von durch eine Leitung 89 zugeführter Frischluft.

   Die Auslassleitung 90 der Turbine 87 verzweigt sich in zwei Leitungen   91 und 92. Durch diese Zweigleitungen wird das Treibmittel ohne Wiedererwärmung Turbinen 93   und 94 zugeführt. Die Turbine 93 steht ohne Einschaltung eines Wiedererwärmungsapparates durch eine Leitung 95 mit einer Turbine 96 in Verbindung. Die Turbinen 93 und 96 sind auf derselben Welle angebracht wie der Niederdruckkompressor   61,   der somit von den beiden Turbinen getrieben wird. Die Turbine 94 und eine weitere Turbine 98 sind auf derselben Welle angebracht wie ein Generator 97, der somit ebenfalls von zwei Turbinen getrieben wird. Eine Leitung 99 führt das Treibmittel von der Turbine 94 zur Turbine 98. Durch eine Leitung 100 wird das in dieser Weise ausgenutzte Treibmittel abgeleitet, z.

   B. einem Vorwärmer zu, ähnlich wie es früher bei der Ausführungsform nach Fig. 2 beschrieben ist. 



   Alle obenerwähnten Turbinen sollen im Sinne der Erfindung als Radialschaufelsysteme nach dem Reaktionsprinzip mit Vollanlass ausgeführt werden. Je eine Turbine wird zweckmässig als Radialturbine ähnlich wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ausgeführt. 



   Auch bei der   Ausführungsform   gemäss Fig. 3 ist somit die Gasturbine in zehn Schaufelsysteme 
 EMI4.2 
 Luft zugeführten Wasser mitgeteilt. Die verschiedenen Wiedererwärmungsapparate sind mit entsprechenden Teilen der Kompressoren oder Leitungen zwischen den Kompressoren derart verbunden, so dass Frischluft von annähernd dem gleichen Druck, unter welchem die Verbrennung vor sich geht, den   Wiedererwärmungsapparaten   zugeführt werden kann. 
 EMI4.3 
 Turbinen 96,93, 87, 83, 69 und 68 zusammen mit den Kompressoren   61,   62 und 63 den Kompressorteil des Gasturbinenaggregates und die Turbinen 74,77, 94 und   98,   gegebenenfalls im Zusammenhang mit den Generatoren 78 und 97, den effektive Leistung abgebenden Aggregatteil des Gasturbinenaggregates bilden.

   Die zehn verschiedenen Teile des Schaufelsystems des Gasturbinenaggregates können teils als in Reihe und teils parallel miteinander geschaltete, getrennte Turbinen betrachtet werden. Sie können jedoch auch Teile zweier oder mehrerer Turbinen bilden. Es können z. B. die Turbinen 68 und 69 eine aus zwei Teilen zusammengebaute Hochdruckturbine bilden, während die Turbinen 83 und 87 eine zweite Mitteldruckturbine bilden. Die Turbinen 93 und 96 einerseits sowie die Turbinen 94 und 98 anderseits bilden zwei parallel geschaltete, aus zwei Teilen bestehende Niederdruckturbinen. 



   Mit Hilfe von Ausführungsformen nach der Erfindung können zur Verfügung stehende, verdichtete Gase oder Luft in vorteilhafter Weise ausgenutzt werden, ohne dass die Anfangstemperatur der Gase einen für die Turbine schädlichen hohen Grad anzunehmen braucht. Auch die Wiedererwärmung braucht nicht auf einen für die Turbine schädlichen Grad zu erfolgen. Die dem Treibmittel zugeführte Wärme kann somit ausgenutzt werden, ohne dass das Schaufelsystem der Turbinenteile dadurch gefährdet wird. 



   Die Wiedererwärmung des Treibmittels erfolgt unter solchen Verhältnissen, dass das zum Schaufelsystem strömende Gas derart gemischt wird, dass die Temperatur in den verschiedenen Teilen des Treibmittels konstant ist. 
 EMI4.4 
 Kompressoren verdichtet wird, ist es notwendig, die verdichteten Gase in vorteilhafter Weise auszunutzen, da ein so grosser Teil des gesamten Energieinhaltes zum Verdichten der Gase verwendet wird, dass ein 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 schlechtes Wirtschaften mit der verdichteten Luft grossen Einfluss auf den Wirkungsgrad des gesamten
Aggregates ausübt. 



   Durch die Erfindung ist somit die Möglichkeit gegeben, die im Gas oder in der Luft vorhandene Energie in vorteilhaftester Weise auszunutzen. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Gasturbinenaggregat mit mehrstufiger Verbrennung, gekennzeichnet durch die Kombination einzelner in Form von an sich bekannten, mehrstufigen Radialturbinen ausgebildeten Turbinenstufen in getrennten Gehäusen mit Verbrennungskammern, welche diesen Gehäusen vorgeschaltet sind.

Claims (1)

  1. 2. Gasturbinenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbrennungskammer in der zwei Turbinenstufen miteinander verbindenden Leitung ausserhalb des Gehäuses dieser Stufe angeordnet ist. EMI5.1
AT137588D 1930-03-24 1931-03-05 Gasturbinenaggregat mit mehrstufiger Verbrennung. AT137588B (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE137588X 1930-03-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
AT137588B true AT137588B (de) 1934-05-11

Family

ID=5666907

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
AT137588D AT137588B (de) 1930-03-24 1931-03-05 Gasturbinenaggregat mit mehrstufiger Verbrennung.

Country Status (1)

Country Link
AT (1) AT137588B (de)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4301100C2 (de) Verfahren zum Betrieb eines Kombikraftwerkes mit Kohle- oder Oelvergasung
CH666253A5 (de) Einrichtung zur chemischen erzeugung von kohlendioxid.
DE2630456A1 (de) Brennkraftmaschine
DE630624C (de) Gasturbinenanlage
AT137588B (de) Gasturbinenaggregat mit mehrstufiger Verbrennung.
DE2245067B1 (de) Gas Dampfturbinenanlage
DE1074326B (de) Wärmekraftanlage
DE861848C (de) Dampferzeuger mit aufgeladenem Feuerraum
DE580396C (de) Gleichdruckgasturbinenanlage mit mehrstufiger Verbrennung
DE640350C (de) Gasturbinenanlage mit Gleichdruckverbrennung des Treibmittels
EP2458174A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines adiabatischen Druckluftspeicherkraftwerks und adiabatisches Druckluftspeicherkraftwerk
DE2953840A1 (en) Steam-and-gas turbine plant
DE557597C (de) Dampferzeuger mit Druckfeuerung
CH158035A (de) Gasturbinenaggregat.
AT140098B (de) Gleichdruckgasturbinenaggregat.
CH526717A (de) Kombinierte Gas-/Dampfkraftanlage
DE1426443A1 (de) Waermekraftanlage
DE873015C (de) Mit Gleichdruckverbrennung arbeitende Gasturbinenanlage
DE673448C (de) Gasturbinenanlage mit Gleichdruckverbrennung
WO2002038927A1 (de) Verfahren zum betreiben einer gasturbinenanlage sowie eine dementsprechende anlage
DE1247074B (de) Dampfkrafterzeugungsanlage mit einem Kernreaktor als Waermequelle und einem Gasturbinenprozess fuer Spitzenlast
DE895208C (de) Verfahren zur Steigerung der Ausnutzung von Erdgasquellen und Einrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens
DE640927C (de) Gasturbinenanlage mit Gleichdruckverbrennung des Treibmittels
CH249944A (de) Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungsturbinenanlage in Verbindung mit einer Druckgaserzeugungsanlage.
AT242444B (de) Wärmekraftanlage