CH283198A - Gas turbine plant. - Google Patents

Gas turbine plant.

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CH283198A
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CH
Switzerland
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turbine
gas turbine
shaft
compressor
drive
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Inventor
Limited Centrax Power Units
Howard Barr Richard Henry
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Limited Centrax Power Units
Howard Barr Richard Henry
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/04Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor
    • F02C3/10Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor with another turbine driving an output shaft but not driving the compressor
    • F02C3/103Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor with another turbine driving an output shaft but not driving the compressor the compressor being of the centrifugal type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/20Adaptations of gas-turbine plants for driving vehicles

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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)

Description

  

      Gasturbinenanlage.       Gegenstand vorliegender Erfindung ist  eine     Gasturbinenanlage.     



  Erfindungsgemäss besitzt,     die,Gasturbinen-          anlage    zwei unabhängig voneinander rotie  rende, radial von aussen     beaufschlagte    Tur  binen. Diese Turbinen sind in Serie angeord  net, und die     Turbinenwellenachsen    liegen we  nigstens annähernd     rechtwinklig    zueinander.  



  Bei entsprechender Anordnung lässt sich  dadurch eine kompakte Konstruktion einer  solchen Anlage erzielen.  



  Ein Ausführungsbeispiel des     Erfindungs-          negenstandes    ist in der beiliegenden Zeich  nung dargestellt.  



       Fig.    1 stellt eine Vorderansicht einer Gas  turbinenanlage gemäss der Erfindung dar.       Fig.    ? ist ein     senkrechter    Schnitt, der vor  allem den Kompressor und seine Antriebs  turbine zeigt.  



       Fig.    3 zeigt. eine Seitenansicht der Anlage,  teilweise im Schnitt durch die Arbeitsturbine.       Fig.    4 ist ein Schnitt nach der Linie     V-V     in     Fig.    1.  



  Die in der Zeichnung dargestellte Gastur  binenanlage ist insbesondere für den Antrieb  von Strassenfahrzeugen geeignet. Die Anlage  besitzt einen     Zentrifugalkompressor    A, welcher  von einer auf derselben Welle sitzenden Tur  bine B angetrieben wird und in Serie zur Tur  bine<I>B</I> eine von der Turbine<I>B</I> unabhängig  rotierende Arbeitsturbine C, die auf einer  Welle sitzt, welche     rechtwinklig    zur gemein-         sauren    Welle des Kompressors und seiner An  triebsturbine liegt, ohne dass die Achsen der  Wellen sieh schneiden. Das komprimierte Ar  beitsfluidum wird in einem     Wärmeaustauscher     D mittels der     Turbinenabgabe    vorgewärmt.

    Eine weitere Erwärmung des Arbeitsfluidums       erfolgt    durch Verbrennen von Brennstoff in  einer     Brennkammer    E, welche im Strömungs  weg des     Arbeitsfluidums        zwischen    dem       Wärmeaustauscher    D und der     Kompressor-          Antriebsturbine    liegt. Die Anlage kann in  irgendeiner Lage montiert werden; aber eine  beim Einbau der Anlage in ein Strassenfahr  zeug besonders zweckmässige Anordnung ist  jene, bei welcher die genannte gemeinsame  Welle des Kompressors und seiner Antriebs  turbine     vertikal    und die Welle der Arbeits  turbine horizontal, zum Beispiel in der Längs  richtung des Fahrgestelles verläuft.  



  Gemäss den     Fig.    1 bis 4 saugt das Laufrad  1 des einseitig     beaufschlagten        Zentrifugal-          kompressors    A Luft durch eine Zentralöff  nung \Z (Fug. 3) an und fördert sie in einen  schaufelfreien     Diffusorraum    3, dessen radiale  Abmessung der erwünschten flachen     Kom-          pressorcharakteristik    angepasst ist.

   Vom     Diffu-          sorraum    3 gelangt die     komprimierte    Luft in  ein     Spiralgehäuse    4, an welches eine Leitung ä  angeschlossen ist, die zum     Wärmeaustai@scher     D     führt,    wo die komprimierte Luft Wärme  von den Turbinenabgasen aufnimmt.. Die       komprimierte    Luft v     erlässt    den Wärmeaustau-      scher durch den     Auslass    6 und gelangt in  die Verbrennungseinrichtung, welche eine  einzige Brennkammer E besitzt, welcher  Brennstoff durch eine Leitung 7     (Fig.1)    zu  geführt wird.

   Die     Brennstoff-Zufuhreinrich-          tung    ist von der     Überlaufbauart,    wobei die       T'berlaufleitung    mit 8 bezeichnet ist. Mit 9  ist eine     Zündeinrichtung    bezeichnet, die zur  Einleitung der Verbrennung in der Kammer  E dient.  



  Aus der     Brennkammer    gelangen die  heissen     komprimierten    Gase durch eine Lei  tung 10     (Fig.3)    in ein     Spiralgehäuse    11 und  von hier zu einem Kranz von verstellbaren       Einlass-Leitschaufeln    der radial von aussen       beaufschlagten        Kompressor-AntriebsturbineB.     Der     Einlass-Leitschaufelkranz    besitzt Schau  feln 12 (Fug. 4), welche miteinander     drehver-          v        erstellbar    sind.

   Der Rotor 15 der Turbine     73     umfasst eine Scheibe mit Schaufeln 16 und  eine Welle 18, auf welcher auch das     Kom-          pressorlaufrad    1 montiert ist. Das Arbeits  fluidum verlässt die Turbine durch eine zen  trale     Auslassöffnung    17.  



  Durch die     Auslassöffnung    17 gelangen die  von der Turbine     B    ausgestossenen Gase in ein       Spiralgehäuse    19, welches dem     Einlass-Leit-          schaufelkranz    der Arbeitsturbine C vorge  schaltet ist, die ebenso wie die Turbine     B    ra  dial von aussen     beaufschlagt    ist. Der     Einlass-          Leitschaufelkranz    der Turbine C besitzt dreh  verstellbare Schaufeln 20.

   Vom     Einlass-Leit-          sehaufelkranz    gelangen die Gase in die durch  Schaufeln 21     (Fig.3)    des an der Welle 23  montierten Laufrades 22 der Turbine C be  grenzten Schaufelkanäle. Die Gase verlassen  die Arbeitsturbine C durch den axialen Aus  lass 24 und gelangen in den     Wärmeaustau-          scher    D, von wo sie durch das Rohr 25 (Fug. 1)    ausgestossen werden. In dein beschriebenen,.

    Fall hat die Anordnung der Welle 23, welche  im rechten Winkel zur Welle 18 verläuft,  ohne dass sich die Achsen schneiden, den Vor  teil, dass die     Zufuhrleitung        zum        Spiralgehäuse     19 kurz und annähernd geradlinig gehalten ,  werden kann. Die Wellenleistung der Anlage       wird    von der Welle 23 aus über ein Reduk  tionsgetriebe 26     (Fig.    3), das in dem Gehäuse  27, 28 untergebracht ist, abgenommen.  



  Es ist klar, dass die im rechten Winkel ;  zueinander stehenden Wellen der Turbinen  der Anlage auch mit sieh schneidenden Wel  lenachsen angeordnet sein können. In einem       solehen    Fall könnte ein kurzer, geradliniger       Durchlass    von der     Auslassöffnung    17 der ersten ;  Turbine in einen ringförmigen Einlass der  zweiten Turbine führen.



      Gas turbine plant. The present invention relates to a gas turbine system.



  According to the invention, the gas turbine system has two independently rotating turbines which are acted upon radially from the outside. These turbines are arranged in series and the turbine shaft axes are at least approximately at right angles to one another.



  With an appropriate arrangement, a compact construction of such a system can be achieved.



  An embodiment of the subject matter of the invention is shown in the accompanying drawing.



       Fig. 1 shows a front view of a gas turbine system according to the invention. is a vertical section mainly showing the compressor and its drive turbine.



       Fig. 3 shows. a side view of the plant, partly in section through the power turbine. FIG. 4 is a section along the line V-V in FIG. 1.



  The gas turbine plant shown in the drawing is particularly suitable for driving road vehicles. The system has a centrifugal compressor A, which is driven by a turbine B seated on the same shaft and, in series with the turbine <I> B </I>, a power turbine C rotating independently of the turbine <I> B </I>, which sits on a shaft which is at right angles to the common acid shaft of the compressor and its drive turbine without the axes of the shafts intersecting. The compressed working fluid is preheated in a heat exchanger D by means of the turbine discharge.

    The working fluid is further heated by burning fuel in a combustion chamber E, which is located in the flow path of the working fluid between the heat exchanger D and the compressor drive turbine. The system can be installed in any position; But a particularly useful arrangement when installing the system in a road vehicle is that in which the said common shaft of the compressor and its drive turbine runs vertically and the shaft of the working turbine runs horizontally, for example in the longitudinal direction of the chassis.



  According to FIGS. 1 to 4, the impeller 1 of the centrifugal compressor A, which is acted upon on one side, sucks in air through a central opening \ Z (Fig. 3) and conveys it into a blade-free diffuser chamber 3, the radial dimension of which is adapted to the desired flat compressor characteristics is.

   The compressed air passes from the diffuser chamber 3 into a spiral housing 4 to which a line ä is connected, which leads to the heat exchanger D, where the compressed air absorbs heat from the turbine exhaust gases. The compressed air leaves the heat exchanger through the outlet 6 and reaches the combustion device, which has a single combustion chamber E, which fuel is fed through a line 7 (FIG. 1).

   The fuel supply device is of the overflow type, the overflow line being denoted by 8. An ignition device, which is used to initiate combustion in chamber E, is designated by 9.



  From the combustion chamber, the hot compressed gases pass through a line 10 (FIG. 3) into a spiral housing 11 and from here to a ring of adjustable inlet guide vanes of the compressor drive turbine B, which is acted upon radially from the outside. The inlet guide vane ring has blades 12 (Fig. 4) which can be rotated with one another.

   The rotor 15 of the turbine 73 comprises a disk with blades 16 and a shaft 18 on which the compressor impeller 1 is also mounted. The working fluid leaves the turbine through a central outlet opening 17.



  The gases emitted by the turbine B pass through the outlet opening 17 into a spiral housing 19 which is connected upstream of the inlet guide vane ring of the power turbine C, which, like the turbine B, is acted upon radially from the outside. The inlet guide vane ring of the turbine C has blades 20 that can be adjusted in rotation.

   From the inlet guide vane ring, the gases pass into the blade channels delimited by blades 21 (FIG. 3) of the impeller 22 of the turbine C mounted on the shaft 23. The gases leave the power turbine C through the axial outlet 24 and reach the heat exchanger D, from where they are expelled through the pipe 25 (Fig. 1). In your described ,.

    Case, the arrangement of the shaft 23, which extends at right angles to the shaft 18 without the axes intersecting, has the advantage that the supply line to the volute casing 19 can be kept short and approximately straight. The shaft power of the system is taken from the shaft 23 via a reduc tion gear 26 (Fig. 3), which is housed in the housing 27, 28.



  It is clear that those at right angles; mutually standing waves of the turbines of the system can also be arranged lenachsen with see cutting Wel. In such a case, a short, straight passage from the outlet opening 17 of the first; Lead the turbine into an annular inlet of the second turbine.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Gasturbinenanlage mit zwei unabhängig voneinander rotierenden radial von aussen be- aufschlagten Turbinen, dadurch gekennzeich net, dass sie bezüglich des Strömungsweges des Arbeitsfluidums in Serie angeordnet sind und dass die Turbinenwellenaehsen wenigstens an nähernd im rechten Winkel zueinander stehen. UNTERANSPRÜCHE 1. Gasturbinenanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, da.ss die eine Tur bine dem Antrieb eines Kompressors der An lage dient, während die andere Turbine dein Antrieb einer Triebwelle dient. PATENT CLAIM: Gas turbine system with two independently rotating turbines radially from the outside, characterized in that they are arranged in series with respect to the flow path of the working fluid and that the turbine shaft axles are at least approximately at right angles to one another. SUBClaims 1. Gas turbine system according to claim, characterized in that one turbine is used to drive a compressor of the system, while the other turbine is used to drive a drive shaft. 2. Gasturbinenanlage nach Patent.ansprueh und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeieli- net, dass die genannten Turbinenwellenach- sen sich nicht schneiden. 2. Gas turbine plant according to patent claim and dependent claim 1, characterized in that said turbine shaft axes do not intersect.
CH283198D 1949-03-25 1950-03-21 Gas turbine plant. CH283198A (en)

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GB190849X 1949-08-19

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