DE3642506A1 - Gasturbinenanlage - Google Patents

Gasturbinenanlage

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DE3642506A1 DE19863642506 DE3642506A DE3642506A1 DE 3642506 A1 DE3642506 A1 DE 3642506A1 DE 19863642506 DE19863642506 DE 19863642506 DE 3642506 A DE3642506 A DE 3642506A DE 3642506 A1 DE3642506 A1 DE 3642506A1
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    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/06Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits having a single U-bend
    • 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
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasturbinenanlage nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Gasturbinenanlage ist aus der DE-OS 31 32 130 bekannt. Bei der bekannten Anlage soll u. a. ein um die verlängerte Achse des Gaserzeugers bzw. um die Brennkammer rotierbar angeordneter Regenera­ tiv-Wärmetauscher vorgesehen sein, dessen scheibenförmige Matrix von­ einander getrennt, im fortlaufenden Wechsel von Abgas und vorzuwärmen­ der Verdichterluft durchströmt wird. Auf diese Weise ist zwar eine ver­ gleichsweise kompakte Gasturbinenanlage erstellbar; der jeweilige Heiß­ gasabschnitt der Matrix liegt unmittelbar im Abgasstrom der Nutzturbi­ ne, so daß der Abgasstrom mit zunächst verhältnismäßig geringen aerody­ namischen Verlusten in Richtung auf die Scheibenmatrix geführt werden kann. Der aus den extrem kleinen Strömungskanälen resultierende kleine "hydraulische Durchmesser" der Scheibenmatrix erzwingt jedoch ver­ gleichsweise große aerodynamische Verluste, und zwar sowohl abgas- als auch luftseitig. Ferner kann bei der bekannten Anlage immer nur ein Teil der Scheibenmatrix vom Abgas durchströmt werden, so daß die zur Verfügung stehende, vom Heißgas beaufschlagte Fläche stets vergleichs­ weise gering zu veranschlagen ist; zu dem ergeben sich beim beschriebe­ nen Regenerativwärmetauscher sogenannte "Heißgasschleppverluste" als Folge der kontinuierlichen Matrixbewegung um die Wärmetauscherdrehachse aus dem heißen (Abgas) in den "kalten" Teil (Verdichterluft) der Anla­ ge.
Weitere Nachteile des beschriebenen scheibenartigen Regenerativ-Wärme­ tauscherkonzepts sind in dem aus dem rotierenden System begründeten Bau- und Abdichtungsaufwand und dem damit verbundenen Störanfällig­ keitsgrad heraus zu sehen.
Aus der Zeitschrift "Wehrtechnik", Nr. 2, 1985, Seiten 60 und 62, ist ebenfalls schon bekannt, eine Gasturbinenanlage mit einem sogenannten "Lanzetten-Wärmetauscher" auszustatten; der im vorliegenden bekannten Fall oberhalb des Gasturbinentriebwerks angeordnete Wärmetauscher be­ steht aus zwei parallel übereinander angeordneten Zentralrohren, von denen die Profilrohrmatrix parallel zur Triebwerkslängsachse U-förmig in den Triebwerkabgasstrom auskragt; vor ihrem Eintritt in die Brenn­ kammer wird im bekannten Fall die Verdichterluft in das obere Zentral­ rohr geleitet, strömt dann beidseitig in den oberen Teil der Matrix ab, aus dem sie nach jeweils beidseitiger Umkehrung der Strömungsrichtung in den unteren Matrixteil abströmt; aus dem unteren Matrixteil fließt die aufgeheizte Verdichterluft vom unteren Zentralrohr aus über eine Leitung in die Brennkammer ab.
Ein derartiges, grundsätzliches auch aus der DE-PS 29 07 810 bekanntes Wärmetauscherkonzept zeichnet sich u. a. durch folgende Kriterien aus.
Die Anordnung und Ausbildung der mit einem linsen- oder lanzettenförmi­ gen Querschnitt ausgestatteten Druckluftleitungen ermöglicht zum einen eine optimale aerodynamische Effektivität (Wärmetauschleistung/Reib­ leistung) auf der Gasseite. Unter Bereitstellung der zulässigen Heiß­ gasversperrung kann eine Vielzahl derartiger aerodynamisch optimierter Rohrleitungen bzw. Matrixhohlprofilkörper zu einer vergleichsweise kom­ pakten Matrix bei zugleich hoher Matrixdichte ineinander "verschach­ telt" zusammengefügt werden.
Insbesondere im Wege der Matrixprofilinnengestaltung, mit mittlerem Profilquersteg und davon dreieckförmig zugespitzt gegen die Profilend­ kanten auslaufenden Druckluftinnenkanälen, läßt sich eine vergleichs­ weise große und effektive luftseitige Wärmeübertragungsfläche bereit­ stellen; zugleich sind die Profile der Matrix bezüglich deren Vorder- und Hinterkanten praktisch keinen Heißgasabbrandgefahren ausgesetzt. Eine derart gestaltete Profilrohrmatrix ist ferner hinsichtlich Stoß- und Schwingungsbelastungen sowie hinsichtlich schwellender Beanspru­ chung durch hohe Lastzyklenanzahl verhältnismäßig resistent.
Vom Grundsatz her ermöglicht ein derartiger Profilrohr-Wärmetauscher bei vergleichsweise geringen Wärmetauscherabmessungen einen hohen Wärmeaustauschgrad.
In der Kombination eines derartigen bekannten Profilrohr-Wärmetauschers mit der Gasturbinenanlage gemäß "Wehrtechnik", Nr. 2, 1985, Seiten 60 ­ 62, ergeben sich verhältnismäßig lange und häufige Strömungsumlenkun­ gen, und damit nicht unbeträchtliche aerodynamische Verluste erzwingen­ de Rohrleitungen vom Verdichterende zum oberen Zentralrohr bzw. vom unteren Zentralrohr zur Brennkammer; im zuletzt genannten Leitungs­ fall sind wiederum Temperaturverluste der aufgeheizten Verdichterluft zu erwarten, bevor sie in die Brennkammer abströmt.
Ferner ist bei der aus "Wehrtechnik" bekannten Gasturbinenanlage die Nutzturbine der Gaserzeugerturbine axial aero-thermodynamisch so nach­ geschaltet, daß der nach oben abgelenkte Abgasstrom nicht homogen gegen die Gesamtmatrix des Wärmetauschers expandieren kann; mithin ergibt sich im bekannten Fall eine mit aerodynamischen Verlusten verbundene, örtliche inhomogene Heißgasmassenstromverteilung an der Matrix.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gasturbinenanlage mit Wärmetauscher anzugeben, die bei vergleichsweise geringen aero-ther­ modynamischen Prozeßverlusten sehr wirtschaftlich und kompakt ist.
Die gestellte Aufgabe ist bei einer Gasturbinenanlage nach der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 enthaltenen Merkmale erfindungsgemäß gelöst.
Auf diese Weise wird bei hocheffizienter Anordnung und Ausbildung eines Kreuz-Gegenstrom-Profilrohrwärmetauschers eine vergleichsweise kompak­ te, im wesentlichen "würfelförmige" Gasturbinenanlage geschaffen. Der Raum zwischen der Brennkammer und dem Nutzturbinen- bzw. Diffusorab­ gasaustritt kann für eine optimale Effektivität des genannten Profil­ rohrwärmetauschers ausgenützt werden.
Bei gegenüber bekannten Profilrohrwärmetauscherkonzepten etwa gleichem Matrixvolumen können extrem kurze Leitungsanschlußstücke zugrunde ge­ legt werden, um die vorzuwärmende Verdichterluft über den triebwerksin­ tegralen Luftführungskanal, beidseitig entlang der Brennkammer, in das jeweils erste und zweite Zentralrohr zu leiten; die genannte Luftfüh­ rung kann also aerodynamisch günstig auf äußerst kurzem Wege erfolgen. Für das dritte, die aufgeheizte Verdichterluft in die Brennkammer führende Zentralrohr wird praktisch keine zusätzliche Rohranschlußlei­ tung benötigt, um die aufgeheizte Verdichterluft in die Brennkammer zu leiten; hierdurch ergeben sich extrem geringe Temperaturverluste der aufgeheizten Verdichterluft.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil gegenüber Bekanntem ist es, daß die gesamte Matrix des Profilwärmetauschers vom Abgasstrom homogen an­ geströmt bzw. durchströmt wird; es ist also eine überwiegend gleichför­ mige Heißgasmassenstrom- und Geschwindigkeitsverteilung an der Matrix zu erwarten.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Patentansprüche 2 bis 11.
Anhand der Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise weiter erläu­ tert; es zeigen:
Fig. 1 einen Axiallängsschnitt der Gasturbinenanlage und
Fig. 2 eine Schnittansicht nach der Linie A-A der Fig. 1.
Fig. 1 zeigt den Gaserzeuger einer Gasturbinenanlage, der aus einem Verdichter 1, einer Brennkammer 2 und einer Verdichterantriebsturbine 3 besteht, deren zugehörige Leitschaufeln mit 4 bezeichnet sind. Ferner ist bei der Gasturbinenanlage nach Fig. 1 der Verdichterant­ riebsturbine 3 eine Nutzturbine 5 abgasseitig nachgeschaltet, deren verstellbare Vorleitschaufeln mit 6 bezeichnet sind. Darüber hinaus weist die Gasturbinenanlage nach Fig. 1 einen in Kreuz-Gegenstrom-Bau­ weise ausgebildeten Profilrohrwärmetauscher 7 auf, mit dem eine Vor­ erhitzung der Verbrennungsluft anhand eines Teiles der dem Nutzturbi­ nenabgas entzogenen Wärme in später noch näher erläuterter Weise her­ beigeführt werden soll.
Wie weiter aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind hierbei der Wellenstrang 8 des Gaserzeugers und der Wellenstrang 9 der Nutzturbine 5 in zwei ge­ trennten Quermittelebenen E 1, E 2 parallel übereinander angeordnet.
Wie ferner in Fig. 1 verdeutlicht, sind die Verdichterantriebsturbine 3 des Gaserzeugers und die Nutzleistungsturbine 5 in zwei axial gering­ fügig zueinander versetzten Querebenen angeordnet und ferner in einan­ der entgegengesetzten Richtungen gasbeaufschlagt, was durch die Pfeile G, G′ angezeigt sein soll.
Gemäß Fig. 1 kommunizieren die Verdichterantriebsturbine 3 und die Nutzturbine 5 über zwei hier in einer gemeinsamen Querebene befindliche Gassammelspiralen 10 und 11 von denen die eine, 10, der Verdichtertur­ bine 3 gasaustrittsseitig nach-, die andere, 11, der der Nutzturbine 5 gaseintrittsseitig vorgeschaltet ist.
Wie weiter in Fig. 1 angegeben, soll die gesamte Gasturbinenanlage einerseits in eine Heißzone und andererseits in eine Kaltzone aufge­ teilt sein. Dabei sind im wesentlichen die Verdichterturbine 3 sowie die Nutzturbine 5 nebst zugehörigen Gas- bzw. Heißgasführungen ein­ schließlich der Brennkammer 2 sowie der Profilrohrwärmetauscher 7 Bestandteile der Heißzone der Anlage, während im wesentlichen der Ver­ dichter 1 des Gaserzeugers, dessen Lufteintrittsgehäuse 12 einschließ­ lich eines beschaufelten Diffusors 13 sowie ferner Ab- bzw. Antriebs­ einrichtungen 14 bzw. 15 dann im wesentlichen die in der Kaltzone der Anlage liegenden Bauteile sein sollen.
Dem Wellenstrang 8 des Gaserzeugers und dem Wellenstrang 9 der Nutzturbine 5 sind jeweils beiden eine den Axialschub kompensierende Hauptlagerung 16 bzw. 17 (Festlager) zugeordnet, wobei diese Haupt­ lagerungen als ölgeschmierte Dreipunktkugellager ausgeführt sein können. Diese genannten Hauptlager 16 bzw. 17 sind als integrierte Bestandteile den Ab- und Antriebseinrichtungen 14, 15 der Kaltzone zugeordnet. Den beiden genannten Wellensträngen 8 und 9 ist ferner jeweils eine als Luftlagerung ausgebildete Loslagerung 18 und 19 in der Heißzone der Anlage zugeordnet.
Gemäß Fig. 1 ist der Verdichterturbine 3 bzw. deren Eintrittsleitgit­ ter 4 eine vorzugsweise topfförmig ausgebildete Brennkammer 2 vor­ geschaltet.
Der Profilwärmetauscher 7 weist eine in Kreuz-Gegenstrom-Bauweise durchströmte Matrix (Matrixteile 20, 21 - Fig. 2) auf, die U-förmig auskragend an voneinander getrennte Zentralrohre 22, 23, 24 ange­ schlossen ist; dabei soll die gesamte Profilrohrmatrix 20, 21 inner­ halb eines dem Abgasaustritt der Nutzleistungsturbine 5 räumlich er­ weitert nachgeschalteten, sich entlang der Brennkammer 2 erstreckenden Abgassammelgehäuses 25 angeordnet sein; die Zentralrohre 22, 23, 24 des Profilwärmetauschers 7 sollen im wesentlichen parallel nebenein­ ander angeordnet und am jeweils einen Ende verschlossen ausgebildet sein: ferner sollen die offenen Enden des ersten und zweiten Zen­ tralrohres 22, 23 mit einem äußeren, brennkammerseitig endenden, mit­ tels vom Verdichter 1 geförderter Luft beaufschlagten Kanal 26 der An­ lage kommunizieren, das eine offene Ende eines dritten Zentralrohres 24 soll unmittelbar in die Brennkammer 2 geführt sein.
In nicht weiter dargestellter Weise kann das stromabwärtige Ende des Kanals 26 in ein kurzes Hosenrohr übergehen, dessen seitlich und nach unten auskragende Rohrenden an das jeweils eine offene Ende eines Zen­ tralrohres 22 bzw. 23 angeschlossen sind.
Im Beispiel der Fig. 1 ragt ferner das dritte Zentralrohr 24 im Wege einer sich in Richtung der Luftaustrittströmung erweiternden Rohrtülle 27 in den Sekundärkanal 28 der Brennkammer 2 hinein, aus welcher die vorerhitzte Verdichterluft dem Flammrohr der Brennkammer 2 in geeigne­ ter Weise als Verbrennungsluft zugeführt werden kann.
In Fig. 1 ist vorteilhafterweise dem Abgasaustritt der Nutzturbine 5 ein Axialdiffusor 29 nachgeschaltet, dessen in Strömungsrichtung erwei­ terte Außenkanalstruktur endseitig unmittelbar in den sich zunächst er­ weiternden Teil des Abgassammelgehäuses 25 übergeht. Beide Matrixteile 20, 21 werden also komplett und homogen mit den Abgasströmen G 1, G 2 be­ aufschlagt (Fig. 2). Die räumlich ineinander verschachtelt angeordneten Profilrohre, z.B. 30, der Matrix (z.B. Teil 20) sollen einen lanzetten­ förmigen bzw. aerodynamisch günstig geformten, z.B. vom Abgasteilstrom G 1, in Längsrichtung umströmten Profilquerschnitt aufweisen, in dem Sinne, daß die jeweils große Achse eines elliptischen Profils etwa in Richtung der Gasströmung angeordnet ist.
Im Betrieb der Gasturbinenanlage gelangt also zunächst die vorzuwärmen­ de Verdichterluft vom stromabwärtigen Ende des Kanals 26 über das je­ weils erste und zweite Zentralrohr 22, 23 in die betreffenden oberen geradschenkeligen Matrixabschnitte 30′, 30′′, von diesen aus wird die Druckluft über die bogenförmigen Umlenksektionen 31, 31′ der Matrix­ teile 20, 21 - unter Umkehrung der Strömungsrichtung - den betreffenden unteren geradschenkeligen Matrixabschnitten 32, 32′ zugeführt, aus de­ nen sie - komplett erhitzt - in das mittige dritte Zentralrohr 24 ab­ strömt, das an die Brennkammer 2 (Fig. 1) angeschlossen ist. Der rück­ wärtige Brennkammerdeckel ist in Fig. 2 mit 33 bezeichnet.
Wie in Fig. 1 dargestellt, ist es gemäß der Erfindung äußerst vorteil­ haft, daß sämtliche Zentralrohre 22, 23, 24 unter einem jeweils glei­ chen Winkel α zur Quermittelebene E 1 bzw. E 2 des Gaserzeugers und der Nutzleistungsturbine 5 geneigt sind.
Diese Bauweise fördert u.a. die verhältnismäßig kurze, mit geringen aerodynamischen Verlusten verbundene Führung der Verdichterluft in das erste und zweite Zentralrohr 22 bzw. 23; die genannte Zentralrohrnei­ gung begünstigt ferner die unmittelbare Führung der erhitzten Verdich­ terluft aus dem dritten Zentralrohr 24 in die Brennkammer. Die ge­ nannte Zentralrohrneigung ermöglicht ferner wiederum eine Anordnung der Matrixprofile 30 (Fig. 1) derart, daß die betreffenden großen Achsen der Profile im wesentlichen in der jeweiligen Abgasströmungsrichtung, z.B. G 1, liegen. Ein bevorzugter Anwendungsumfang ergibt sich gemäß der Erfindung da­ durch, daß die Zentralrohre 22, 23, 24 unter einem Winkel α von etwa 45 bis 70 Grad zur Quermittelebene E 1 bzw. E 2 des Gaserzeugers und der Nutzturbine 5 geneigt sind.
Wie insbesondere aus Fig. 2 erkennbar, wird es zur Lösung der angege­ benen Problemstellung ferner als vorteilhaft gemäß der Erfindung an­ gesehen, daß der gegenseitige Abstand zwischen dem dritten, 24 und dem ersten oder zweiten Zentralrohr 22, 23, jeweils gleich groß, jedoch kleiner ist, als der gegenseitige Abstand des ersten und zweiten Zen­ tralrohres 22, 23, wobei das dritte Zentralrohr 24 mit seiner Längs­ achse L in der gemeinsamen Komponenten Längsmittelebene E 3 der Anlage angeordnet ist.
In weiterer Ausgestaltung (Fig. 2) sollen die U-förmigen Matrixteile 20, 21 "dachförmig" unter einem jeweils gleichen Winkel β in Richtung auf die verlängerte Achse der Nutzleistungsturbine geneigt angeordnet sein. Genauer ausgedrückt, können beide Matrixteile 20, 21 zusätzlich zu der durch die Zentralrohrneigung (Winkel α - Fig. 1) vorgegebenen Neigung oder Schrägstellung beidseitig um den Winkel β aus einer Schrägebene E 4 abgewinkelt sein, die sowohl durch die Komponenten- Längsmittelebene E 3 als auch durch die Längsachsen des ersten und zwei­ ten Zentralrohres 22 bzw. 23 hindurchgeht. Auf diese Weise kann bei zu­ gleich homogener Gasdurchströmung der Gesamtmatrix ein vergleichsweise kompakt gestaltbares, nicht all zu weit seitlich ausladendes Abgassam­ melgehäuse 25, und damit ein weiterer Beitrag zur kompakten Gesamtge­ staltung der Anlage geleistet werden.
Sämtliche vorteilhaften Bau- und Funktionskriterien der zuvor beschrie­ benen Gasturbinenanlage mit Profilrohr-Wärmetauscher nach Fig. 1 und 2 gelten sinngemäß auch dann, wenn bei der Gasturbinenanlage der Wellen­ strang der Nutzturbine im wesentlichen parallel neben dem Wellenstrang bzw. der Längsmittelachse des Gaserzeugers angeordnet wäre. In diesem Falle wären dann z.B. die parallel zueinander angeordneten Zentralrohre 22, 23, 24 jeweils unter dem Winkel α gegenüber den betreffenden Längsmittelebenen des Gaserzeugers und/oder der Nutzturbine schräg an­ zustellen. Die zusätzliche Neigung (Winkel β) der beiden Matrixteile 20, 21 oder -Blöcke würde dann u.a. einer Bauhöhenverringerung zugute kommen.
Wie ferner aus Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, kann das Abgassammelgehäu­ se 25 stromabwärtig der U-förmigen Matrixteile 20, 21 in zwei separate Gehäusesektionen 34, 35 übergehen, die in Querrichtung zur Anlage - hier also senkrecht nach oben - abgewinkelt angeordnet sind.
Die Gehäusesektionen für eine aufgeteilte Abführung der Abgase in ein Auspuffsystem könnten aber auch z.B. so ausgebildet werden, daß die Ab­ gasteilströme - stromab der beiden Matrixteile 20, 21 - horizontal nach hinten gerichtet sind.

Claims (11)

1. Gasturbinenanlage mit einem aus Verdichter, Brennkammer und Ver­ dichterantriebsturbine bestehenden Gaserzeuger, bei dem die Ver­ dicherantriebsturbine über die an der Gaserzeugerrückseite an­ geordnete Brennkammer in einer dem Förderstrom des Verdichters entgegengesetzten Richtung heißgasbeaufschlagt ist, mit einem Pa­ rallelwellenstrang für eine Nutzturbine, die vom Abgasstrom der Verdichterantriebsturbine in einer gegenüber der letzteren entge­ gengesetzten Richtung beaufschlagt ist, und mit einem von Abgas­ strom der Nutzturbine beaufschlagten Wärmetauscher, der zur Vorer­ hitzung der der Brennkammer zuzuführenden Verbrennungsluft ausge­ bildet ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
  • a) Der Wärmetauscher ist als Profilwärmetauscher (7) mit in Kreuz-Gegenstrom-Bauweise durchströmter Matrix ausgebildet, die U-förmig auskragend an voneinander getrennte Zentralrohre (22, 23, 24) angeschlossen ist;
  • b) die gesamte Profilrohrmatrix (7) ist innerhalb eines dem Ab­ gasaustritt der Nutzleistungsturbine (5) räumlich erweitert nachgeschalteten, sich entlang der Brennkammer (2) erstrecken­ den Abgassammelgehäuses (25) angeordnet;
  • c) die Zentralrohre (22, 23, 24) sind im wesentlichen parallel nebeneinander angeordnet und am jeweils einen Ende verschlos­ sen;
  • d) die offenen Enden eines ersten und zweiten Zentralrohrs (22, 23) kommunizieren mit einem äußeren, brennkammerseitig endenden, mittels vom Verdichter geförderter Luft beaufschlag­ ten Kanal (26) der Anlage;
  • e) das eine offene Ende eines dritten Zentralrohrs (24) ist un­ mittelbar in die Brennkammer (2) geführt.
2. Gasturbinenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasaustritt der Nutzleistungsturbine (5) Bestandteil eines Ab­ gasdiffusors (29) ist, an welchen das in Richtung auf den Profil­ rohrmatrixeintritt räumlich erweiterte Abgassammelgehäuse (25) angeschlossen ist.
3. Gasturbinenanlage nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Paralell­ wellenstrang der Nutzleistungsturbine unterhalb oder seitlich des Gaserzeugers angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Zentralrohre (22, 23, 24) unter einem jeweils gleichen Winkel (α) zur betreffenden Quermittelebene (E 1; E 2) oder Längsmittelebene des Gaserzeugers und der Nutzleistungsturbine (5) geneigt sind.
4. Gasturbinenanlage nach Anspruch 3, bei der die Profilrohrmatrix aus U-förmigen Profilrohrbügeln besteht, deren mit gleichmäßigen gegenseitigen Abständen räumlich verschachtelt ineinandergreifen­ de, länglich ovale Profile jeweils unter gleichen Anstellwinkeln zu den betreffenden Zentralrohrachsen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Zentralrohre (22, 23, 24) unter dem gleichen Winkel (α) derart geneigt sind, daß die Profile (30) mit ihren großen Achsen im wesentlichen in der Abgasströmung liegen.
5. Gasturbinenanlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentralrohre (22, 23, 24) unter einem Winkel (α) von 45 bis 70 Grad zur betreffenden Quermittelebene (E 1; E 2) oder Längsmittelebene des Gaserzeugers und der Nutzleistungsturbine (5) geneigt sind.
6. Gasturbinenanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix (20, 21) des Profilrohrwär­ metauschers (7) beidseitig bzw. nach oben und unten von den Zen­ tralrohren (22, 23, 24) U-förmig auskragt.
7. Gasturbinenanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder U-förmige Matrixteil (20) aus parallel zueinander verlau­ fenden geradschenkeligen Matrixsträngen (30, 32) und einem bo­ genförmigen Matrixumlenkabschnitt (31) besteht.
8. Gasturbinenanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der gegenseitige Abstand zwischen dem dritten (24) und dem ersten oder zweiten Zentralrohr (22, 23) jeweils gleich groß, jedoch kleiner ist, als der gegenseitige Abstand des ersten und zweiten Zentralrohrs (22, 23), wobei das dritte Zentralrohr (24) mit seiner Längsachse (L) in der gemein­ samen Komponenten Längsmittelebene (E 3) bzw. Quermittelebene der Anlage angeordnet ist.
9. Gasturbinenanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die U-förmigen Matrixteile (20, 21) zusätzlich dachförmig (Winkel b) in Richtung auf die verlängerte Achse der Nutzleistungsturbine (5) geneigt angeordnet sind.
10. Gasturbinenanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgassammelgehäuse (25) strom­ abwärtig der U-förmigen Matrixteile (20, 21) in zwei separate Gehäusesektionen (34, 35) übergeht, die in Querrichtung zur Anla­ ge, vorzugsweise senkrecht nach oben, abgewinkelt angeordnet sind.
11. Gasturbinenanlage nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgassammelgehäuse stromabwärtig der U-förmigen Matrixteile in zwei separate Gehäusesektionen über­ geht, die mit ihren Gasaustrittsöffnungen horizontal nach hinten abgewinkelt angeordnet sind.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010025587A1 (de) 2010-06-29 2011-12-29 Mtu Aero Engines Gmbh Gasturbine mit Profilwärmetauscher
DE102010025588A1 (de) 2010-06-29 2011-12-29 Mtu Aero Engines Gmbh Profilwärmetauscher und Gasturbine mit Profilwärmetauscher
DE102010032324A1 (de) * 2010-07-27 2012-02-02 Mtu Aero Engines Gmbh Wärmetauscher, Anordnung von Wärmetauschern sowie Gasturbinentriebwerk mit Wärmetauscher oder Anordnung solcher

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8914825D0 (en) * 1989-06-28 1989-08-16 Rolls Royce Plc Gas turbine engine power unit
JP2763717B2 (ja) * 1991-10-18 1998-06-11 株式会社ダーバン 洋服芯地の仮止め方法および仮止め装置
DE102006021436A1 (de) * 2006-05-09 2007-11-15 Mtu Aero Engines Gmbh Gasturbinentriebwerk
FR2950109B1 (fr) * 2009-09-17 2012-07-27 Turbomeca Turbomoteur a arbres paralleles
FR2961260B1 (fr) 2010-06-15 2014-05-02 Turbomeca Architecture de turbomoteur non lubrifie
US10202856B2 (en) * 2014-09-02 2019-02-12 United Technologies Corporation Decoupled gas turbine engine
FR3035446B1 (fr) * 2015-04-27 2019-08-02 Safran Helicopter Engines Turbomoteur encastrable dans un boitier reducteur
US11008938B2 (en) 2016-02-16 2021-05-18 Apgn Inc. Gas turbine blower/pump
WO2017139863A1 (en) * 2016-02-16 2017-08-24 Greentech Gas Turbine Inc. / Turbine A Gaz Greentech Inc. Gas turbine blower/pump
US10907640B2 (en) 2016-02-16 2021-02-02 Apgn Inc. Gas turbine blower/pump
US10502424B2 (en) * 2017-08-10 2019-12-10 General Electric Company Volute combustor for gas turbine engine
US20190112946A1 (en) * 2017-10-13 2019-04-18 United Technologies Corporation Double wall service tube with annular airflow passage

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB726347A (en) * 1952-04-03 1955-03-16 Vlastimir Davidovitch Improvements in or relating to gas turbine engines or units
DE1476773A1 (de) * 1964-07-13 1969-06-26 Gen Electric Rekuperativeinrichtung fuer ein Gasturbinentriebwerk
DE2343310A1 (de) * 1973-08-28 1975-03-06 Daimler Benz Ag Kreuzstrom-roehrenwaermetauscher fuer gase
DE2458274A1 (de) * 1974-12-10 1976-06-16 United Turbine Ab & Co Gasturbinenanlage
GB1466149A (en) * 1973-06-09 1977-03-02 Daimler Benz Ag Heat exchanger for gases at widely different temperatures
GB1466680A (en) * 1973-06-09 1977-03-09 Daimler Benz Ag Heat exchanger for gases at widely different temperatures
DE2907810A1 (de) * 1979-02-28 1980-09-18 Motoren Turbinen Union Waermetauscher
DE2353956B2 (de) * 1973-10-27 1981-04-16 Klöckner-Humboldt-Deutz AG, 5000 Köln Gasturbinenanlage
DE3132130A1 (de) * 1981-08-14 1983-03-03 MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München Gasturbinenanlage mit mindestens einem regenerativwaermetauscher
US4474000A (en) * 1982-11-12 1984-10-02 Williams International Corporation Recuperated turbine engine
DE3146089C2 (de) * 1981-11-20 1985-01-24 MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München Wärmetauscher für Gase stark unterschiedlicher Temperaturen
DE3146090C2 (de) * 1981-11-20 1986-10-02 MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München Wärmetauscher für Gase stark unterschiedlicher Temperaturen
EP0199321A1 (de) * 1985-04-20 1986-10-29 Mtu Motoren- Und Turbinen-Union MàœNchen Gmbh Wärmetauscher
EP0199320A1 (de) * 1985-04-20 1986-10-29 Mtu Motoren- Und Turbinen-Union MàœNchen Gmbh Wärmetauscher

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB541307A (en) * 1939-05-19 1941-11-21 Gyoergy Jendrassik Improvements in or relating to gas turbine plant
US2403388A (en) * 1944-04-26 1946-07-02 Gen Electric Gas turbine power plant
US2631430A (en) * 1946-12-12 1953-03-17 Chrysler Corp Gas turbine power plant having coaxially arranged combustors and regenerator
US2946192A (en) * 1958-05-16 1960-07-26 Standard Motor Co Ltd Gas turbine power plant
DE2027221A1 (de) * 1970-06-03 1971-12-09 Daimler Benz Ag Gasturbine, insbesondere für Fahrzeuge
US4031953A (en) * 1974-12-23 1977-06-28 Caterpillar Tractor Co. Heat exchanger system and ducting arrangement therefor
US4382359A (en) * 1981-01-27 1983-05-10 Sampayo Eduardo A Gas turbine engine
DE3529457A1 (de) * 1985-08-16 1987-02-26 Mtu Muenchen Gmbh Waermetauscher-gasturbine

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB726347A (en) * 1952-04-03 1955-03-16 Vlastimir Davidovitch Improvements in or relating to gas turbine engines or units
DE1476773A1 (de) * 1964-07-13 1969-06-26 Gen Electric Rekuperativeinrichtung fuer ein Gasturbinentriebwerk
GB1466149A (en) * 1973-06-09 1977-03-02 Daimler Benz Ag Heat exchanger for gases at widely different temperatures
GB1466680A (en) * 1973-06-09 1977-03-09 Daimler Benz Ag Heat exchanger for gases at widely different temperatures
DE2343310A1 (de) * 1973-08-28 1975-03-06 Daimler Benz Ag Kreuzstrom-roehrenwaermetauscher fuer gase
GB1444847A (en) * 1973-08-28 1976-08-04 Daimler Benz Ag Gas-to-gas cross-flow tubular heat exchanger
DE2353956B2 (de) * 1973-10-27 1981-04-16 Klöckner-Humboldt-Deutz AG, 5000 Köln Gasturbinenanlage
DE2458274A1 (de) * 1974-12-10 1976-06-16 United Turbine Ab & Co Gasturbinenanlage
DE2907810A1 (de) * 1979-02-28 1980-09-18 Motoren Turbinen Union Waermetauscher
DE3132130A1 (de) * 1981-08-14 1983-03-03 MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München Gasturbinenanlage mit mindestens einem regenerativwaermetauscher
DE3146089C2 (de) * 1981-11-20 1985-01-24 MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München Wärmetauscher für Gase stark unterschiedlicher Temperaturen
DE3146090C2 (de) * 1981-11-20 1986-10-02 MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München Wärmetauscher für Gase stark unterschiedlicher Temperaturen
US4474000A (en) * 1982-11-12 1984-10-02 Williams International Corporation Recuperated turbine engine
EP0199321A1 (de) * 1985-04-20 1986-10-29 Mtu Motoren- Und Turbinen-Union MàœNchen Gmbh Wärmetauscher
EP0199320A1 (de) * 1985-04-20 1986-10-29 Mtu Motoren- Und Turbinen-Union MàœNchen Gmbh Wärmetauscher

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DE-Z:wt, Nr.2, 1985, S.60 u.62 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010025587A1 (de) 2010-06-29 2011-12-29 Mtu Aero Engines Gmbh Gasturbine mit Profilwärmetauscher
DE102010025588A1 (de) 2010-06-29 2011-12-29 Mtu Aero Engines Gmbh Profilwärmetauscher und Gasturbine mit Profilwärmetauscher
DE102010032324A1 (de) * 2010-07-27 2012-02-02 Mtu Aero Engines Gmbh Wärmetauscher, Anordnung von Wärmetauschern sowie Gasturbinentriebwerk mit Wärmetauscher oder Anordnung solcher

Also Published As

Publication number Publication date
DE3770135D1 (de) 1991-06-20
US4813228A (en) 1989-03-21
EP0270922A2 (de) 1988-06-15
EP0270922A3 (en) 1989-10-18
EP0270922B1 (de) 1991-05-15
JPS63183228A (ja) 1988-07-28

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