DE928857C - Method for operating gas turbines or turbine jet engines - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb von Gasturbinen oder Turbinenstrahltriebwerken, bei denen eine vom Verdichter durch eine Zellenradschleuse getrennte Brennkammer mit isochorer Verdichtung vorhanden ist.The invention relates to a method for operating gas turbines or Turbine jet engines, in which one from the compressor through a rotary valve there is a separate combustion chamber with isochoric compression.

Gasturb.inenanlagen mit isocho:rer Verdichtung sind bekannt. Nach der Erfindung ist vorgesehen, bei solchen Anlagen die Aufheizung in der geschlossenen Brennkammer auf eine wesentlich höhere Temperatur vorzunehmen, als sie insbesondere für die rotierenden Teile zulässig ist, und dann ,durch direktes Einspritzen von Wasser, d. h. durch eine Verdampfungskühlung, in der Brennkammer eine isochore Abkühlung auf die Betriebstemperatur durchzuführen. Die Wassereinspritzung erfolgt in solchen Mengen, die völlig verdampft werden. Es tritt dann nicht nur eine Schubvergrößerung infolge der Massenvergrößerung, sondern auch eine Drucksteigerung und damit eine Gefällevergrößerung ein. Durch die Höhe der Aufheizung und die entsprechend bemessene Masse des verdampften Mittels kann die Drucksteigerung und die Gefällevergrößerung geregelt werden.Gas turbine systems with isochoric compression are known. To the invention provides for the heating in the closed in such systems Make the combustion chamber to a much higher temperature than it is in particular for the rotating parts is allowed, and then, by direct injection of Water, d. H. by means of evaporative cooling and isochoric cooling in the combustion chamber to carry out the operating temperature. The water injection takes place in such Quantities that are completely evaporated. There is then not only an increase in thrust as a result of the increase in mass, but also an increase in pressure and thus a Increase in slope. By the amount of heating and the correspondingly dimensioned The mass of the evaporated agent can increase the pressure and increase the gradient be managed.

Es ist zwar bereits bekannt, bei normalen Gasturbinenanlagen mit Gleichdruckverbrennung Wasser zwecks Schuberhöhung einzuspritzen, aber bei diesen Anlagen kann keine Drucksteigerung und Gefällevergrößerung erreicht werden.It is already known in normal gas turbine systems with constant pressure combustion To inject water for the purpose of increasing the thrust, but no pressure increase can be achieved with these systems and increase in gradient can be achieved.

In der Zeichnung ist ein Schema der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Anlage dargestellt.In the drawing is a scheme of the process according to the invention working system shown.

Die Zellenradschleuse 2 ist im abgewickelten Zustand dargestellt. Sie wird durch die durch den Ladeluftkanal i vom Verdichter kommende Frischluft beaufschlagt. Diese. Luft wird in den Kanal 3 geleitet und geteilt. Der eine Teil gelangt zur Brennkammer q. und der andere Teil über den Kanal 5 zur Brennkammer 6. Der Kanal q. spielt bei der vorliegenden, Betrachtung keine Rolle. Er kann ebenso gut geschlossen sein. Bei seiner Öffnung sinkt der Druck im System entsprechend der über den Kanal q., entnommenen Menge, die zweckmäßig zum Antrieb der Verdichtungsturbine verwendet wird.The rotary valve 2 is shown in the developed state. It is generated by the fresh air coming from the compressor through the charge air duct i applied. These. Air is fed into duct 3 and divided. The one part reaches the combustion chamber q. and the other part via the channel 5 to the combustion chamber 6. The channel q. does not play a role in the present consideration. He can do the same be well closed. When it is opened, the pressure in the system drops accordingly the amount withdrawn via the channel q., which is expedient to drive the compression turbine is used.

Ini der Brennkammer 6 wird in an sich bekannter Weise die Luft mittels der Zuführung von Kraftstoff durch die ,Düse 7 aufgeheizt und gelangt dann aus dem Brennkammeraustrittskanal 9 wieder in die Zellenradschleuse, um in den, Expansionskanal io bzw. in den Heißspülkanal i i geleitet zu werden. Die Ladeluft aus Kanal i leert die Zellen der Schleuse 2 und entspannt diese etwa auf den Verdichterenddruck, während die bei 9 austretenden Heißgase ,die Frischluft aus den Zellen in den Kanal 3 drücken. Nach der Erfindung wird in der Brennkammer 6 die Luft auf eine ziemlich hohe Temperatur, z. B. 2000°, aufgeheizt und anschließend durch .die Düsen 8 so viel Wasser direkt eingespritzt und völlig zur Verdampfung gebracht, daß die Temperatur des Dampf-Luft-Gemisches, im Brennkammeraustrittskanal 9 wieder auf die Betriebstemperatur, z. B. etwa 6oo°, absinkt.In the combustion chamber 6, the air is in a known manner the supply of fuel through the nozzle 7 is heated and then passes out of the Combustion chamber outlet channel 9 back into the rotary valve to get into the expansion channel io or to be passed into the hot rinsing channel i i. The charge air from channel i is emptied the cells of the lock 2 and relaxed this approximately to the compressor end pressure, while the hot gases escaping at 9 push the fresh air out of the cells into duct 3. According to the invention, the air in the combustion chamber 6 is at a fairly high temperature, z. B. 2000 °, heated and then through .die nozzles 8 as much water directly injected and completely evaporated so that the temperature of the steam-air mixture, in the combustion chamber outlet channel 9 back to the operating temperature, z. B. about 6oo °, sinks.

Da die Brennkammer 6 mit ihren Zu- und Abführkanälen ein abgeschlossenes Volumen darstellt, muß durch das Einspritzen von Wasser in diese Brennkammer, d. h. durch die Zufuhr von Molekülen in einen geschlossenen Raum, der Druck in diesem Raum entsprechend steigen. Es ist praktisch eine thermische Verdichtung, denn in dem geschlossenen Raum wird Wasser od. dgl. durch Zufuhr von Wärme zur Verdampfung gebracht. Der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens von Gasturbinen oder Turbinenstrahltriebwerken wird somit wesentlich erhöht. Die Drucksteigerung und damit die Gefällevergrößerung ist durch die Höhe der Aufheizung und die entsprechend bemessene Masse des verdampften Mittels regelbar.Since the combustion chamber 6 with its supply and discharge channels is a closed Represents volume, must be achieved by injecting water into this combustion chamber, i.e. H. by feeding molecules into an enclosed space, the pressure in this Room rise accordingly. It is practically a thermal compression, because in the closed space becomes water or the like by adding heat for evaporation brought. The efficiency of the gas turbine operating method according to the invention or turbine jet engines is thus increased significantly. The pressure increase and thus the increase in gradient is due to the amount of heating and the corresponding measured mass of the evaporated agent adjustable.

Hinter der bzw. den Turbinen kann ein Kondensator eingeschaltet sein, der das verdampfte Wasser zurückgewinnt.A condenser can be switched on behind the turbine (s), which recovers the evaporated water.

Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren ist zum Anlassen von Triebwerken der beschriebenen Art besonders gut geeignet, da es bereits mit geringer Luftmenge arbeitet.The operating method according to the invention is for starting engines of the type described particularly well suited, as it already requires a small amount of air is working.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Verfahren zum Betrieb von. Gasturbinen oder Turbinenstrahltriebwerken, bei denen- eine vom Verdichter durch eine Zellenradschleuse abgetrennte Brennkammer mit .isochorer Verdichtung vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die isochore Aufheizung in der Brennkammer (6) auf eine höhere Temperatur erfolgt, als zulässig ist, und durch eine Verdampfungskühlung (8) mit direkt in die Brennkammer eingespritztem Mittel (Wasser) in solcher Menge, daß alles Wasser verdampft, die isochore Abkühlung auf die Betriebstemperatur vorgenommen würd und eine Druckerhöhung in der Brennkammer durch das Volumen der zur Verdampfungskühlung eingebrachten Masse erzielt wird, welche durch die Höhe der Aufheizung und die entsprechend bemessene Blasse des verdampften Mittels regelbar ist.PATENT CLAIM: Process for the operation of. Gas turbines or turbine jet engines, in which - a combustion chamber separated from the compressor by a rotary valve with .isochoric compression is present, characterized in that the isochoric The combustion chamber (6) is heated to a higher temperature than permitted is, and through an evaporative cooling (8) with injected directly into the combustion chamber Medium (water) in such an amount that all water evaporates, isochoric cooling to the operating temperature and a pressure increase in the combustion chamber is achieved by the volume of the mass introduced for evaporative cooling, which by the amount of heating and the correspondingly dimensioned pale of the evaporated Is adjustable by means.