CH239087A - Verfahren zum Betrieb einer Gasturbinenanlage zum Antrieb von Schiffen. - Google Patents

Description

  Verfahren zum     ]Betrieb    einer     Gasturbinenanlage    zum     .Antrieb    von Schiffen.    Die Erfindung bezieht sich auf     ein        Ver-          fahren    zum Betrieb einer     Gasturbinen-          anlage    zum     .Antrieb    von Schiffen, deren       Nutzleistungsturbine    nicht nur durch einen  aus Verdichter, Gaserhitzer und     Turbine    be  stehenden     Treibgaserzeuger,    sondern auch       aus    einem     Kolbentreibgaserzeuger    Arbeits  mittel zugeführt werden kann.

   Das Verfah  ren nach der     Erfindung    besteht     darin,    dass  zur Erzeugung einer niedrigen Teilleistung  der     Nutzleistungsturbine    nur aus dem     Kol-          bentreibgaserzeuger    und zur     Erzeugung     einer höheren     Teilleistung    und der vollen       Leistung    aus dem     Turbinentreibgaserzeuger     Arbeitsmittel von höherem Druck zugeführt  wird.  



  Zur Erzeugung einer niedrigen Teil  leistung kann Arbeitsmittel aus dem Kolben  treibgaserzeuger der Anfangsstufe der Nutz  leistungsturbine zugeführt werden. Zur Er  zeugung einer höheren Teilleistung und der  vollen Leistung empfiehlt es sich, Arbeits  mittel aus dem     Turbinentreibgaserzeuger    der  Anfangsstufe der     Nutzleistuugsturbine    und    das Arbeitsmittel aus dem Kolbentreibgas  erzeuger einer Zwischenstufe der     Nutz-          leistungsturbine    zuzuführen. Der Kolben  treibgaserzeuger     kann.    z.

   B. als     h'lugkolben-          maschine    ausgebildet sein; er ist zweck  mässig mit     _    einer     Anlassvorrchtung    aus  gerüstet und kann zum Anlassen des     Tur=          binentreibgaserzeugers    verwendet     werden.     



  An Hand der     Zeichnung    wird das Verfahren  nach der Erfindung beispielsweise erläutert.  Die in der     Zeichnung    dargestellte Gas  turbinenanlage besitzt einen     Turbinen-    und  einen     Kolbentreibgaserzeuger.    Der     Turbinen-          treibgaserzeuger    arbeitet mit einem Kreislauf  eines gasförmigen Arbeitsmittels, z. B. Luft,  aus welchem ständig eine Teilmenge entnom  men und welchem hierfür ständig eine Er  satzmenge zugeführt wird.

   Das vom Ver  dichter 1 verdichtete Arbeitsmittel gelangt  durch die     Leitung    2     in    den     Wärme-          austauscher    3 und wird beim     Durchströmen     der     Wärmeaustauschrohre    4 vorgewärmt.  Durch die     Leitung    5 strömt das Arbeits  mittel weiter, bis es an der Stelle 6 in zwei      Teile     auegeteilt    wird. Ein grösserer Teil ge  langt durch die     Leitung    7 in den Gas  erhitzer 8 und wird     beim    Umströmen der       Wärmeaustauschrohre    9 erhitzt und alsdann  durch die Leitung 10 der Turbine 11 zu  geführt.

   Das in der Turbine entspannte Ar  beitsmittel gelangt durch die Leitung 12 in  den     Wärmeaustauscher    3 und gibt hier beim  Umströmen der     Wärmeaustauschrohre    4  einen Teil seiner Restwärme an das durch  die Rohre strömende Arbeitsmittel ab. Im  anschliessenden Kühler 13 wird ein weiterer       Teil    der     Restwärme    an ein Kühlmittel ab  geführt. Durch die Leitung 14 wird schliess  lich das Arbeitsmittel wieder zum Verdich  ter 1 zurückgeführt, wo der Kreislauf von  neuem     beginnt.     



       Aus    dem beschriebenen Kreislauf des Ar  beitsmittels wird an der Stelle 6 ständig eine  Teilmenge entnommen und durch die Lei  tung 15 als Verbrennungsluft dem Brenner  16 des Gaserhitzers 8 zugeführt. Die Ver  brennungsgase strömen aus dem Brennraum  17 in die     Wärmeaustauschrohre    9, in wel  chem die Wärme an das die Rohre umströ  mende     Arbeitsmittel    des Kreislaufes ab  geführt     wird.    Hernach gelangen die Ver  brennungsgase durch die Leitung 18 in die  Turbine 19.  



  Als Ersatz für die an der Stelle 6 dem  Kreislauf entnommene     Arbeitsmittelmenge     wird durch den Verdichter 20 ständig Luft  aus der Atmosphäre in den Kreislauf einge  führt. Diese Ersatzmenge wird durch die  Leitung 21 an     einer    Stelle 22 des     Wärme-          austauschers    3 eingeführt, an welcher das  die     Wärmeaustauschrohre    4 umströmende       Arbeitsmittel    ungefähr die gleiche Tempera  tur und den gleichen Druck wie die Ersatz  menge aufweist.  



  Die durch die im Kreislauf umströmende       Arbeitsmittelmenge        beaufschlagte    Turbine  11 treibt die Verdichter 1 und 20. Die     Turbine     11 und die Verdichter 1 und 20 sind noch  mit einer elektrischen Maschine 25 gekup  pelt, welche als     Anlassmaschine    und als       Hilfsmaschine    zum Ausgleich von über  schüssiger oder mangelnder Leistung dient.    Die Turbine 19 wird durch die im Gas  erhitzer des Kreislaufes erzeugten Treibgase       beaufschlagt,    sie treibt als     Nutzleistungs-          turbine    über ein Getriebe 23 den Schiffs  propeller 24.

   Der Propeller kann als     Ver-          stellpropeller    ausgebildet sein, dessen Flügel  je nach     Fahrrichtung    oder nach der Fahr  geschwindigkeit mit veränderlichem Stei  gungswinkel eingestellt werden können.  



  Als     Kolbentreibgaserzeuger    ist noch eine       Flugkolbenmaschine    30 vorgesehen. Die mit  tels eines Gestänges     und    eines Waage  balkens im Gleichlauf gehaltenen Flug  kolben 31 und 32 saugen durch die Leitun  gen 33 und 34 Luft aus der Atmosphäre an  und fördern diese in verdichtetem Zustand  in den Behälter 35. Aus diesem Behälter  gelangt die verdichtete Luft -     teils    zur  Kühlung, teils zur Ladung - durch die       Einlasskanäle    36 in den Zylinder der Flug  kolbenmaschine.

   Die überschüssige Spülluft  und das Verbrennungsgas der Flugkolben  maschine strömen durch die     Auslasskanäle    37       und    die Leitung 38 in den Behälter 39 und  dienen dann als Treibgas für die mittels der  Leitungen 40 und 41 angeschlossene Nutz  leistungsturbine 19.  



  Gemäss dem Verfahren nach vorliegender  Erfindung wird nun bei niedriger Belastung  der Anlage der N     utzleistungsturbine    19 nur  vom     Flugkolbentreibgaserzeuger    Arbeits  mittel zugeführt. Beim Antrieb mit höherer  Leistung wird aus dem Gaserhitzer des  Kreislaufs Arbeitsmittel mit erhöhtem Druck  zugeführt.  



  Die     Zufuhrleitung    18 aus dem Kreislauf  ist an die erste Stufe der     Nutzleistungs-        f          turbine    19 angeschlossen. Von dieser Leitung  führt eine Leitung 45 unter Umgehung der       Nutzleistungsturbine    19 unmittelbar in die  Abgasleitung 46. In der Leitung 18 ist in  Strömungsrichtung hinter der Abzweig- a  stelle der Leitung 45 das Absperrorgan 47  und in der Umgehungsleitung das Absperr  organ 48 angeordnet. Die Leitung 40 schliesst  den Druckbehälter 39 ebenfalls an die erste  Stufe der     Nutzleistungsturbine    19 an,     fl     während die Leitung 41 den Druckbehälter      mit einer Zwischenstufe der Turbine ver  bindet.

   In der Leitung 41 befindet sich das  Absperrorgan 49 und in der     Leitung    41 das       Absperrorgan    50.  



  Zum     Inbetriebsetzen    der Anlage wird zu  nächst der     Flugkolbentreibgaserzeuger    30,  z. B. mittels Druckluft,     aus    einer     Anlass-          vorrichtung    angelassen. Das     Absperrorgan     49 ist dann geöffnet, während die Absperr  organe 47, 48 und 50 geschlossen     sind.    Das  Treibgas der     Flugkolbenmaschine    gelangt  aus dem Behälter 39 durch die     Leitung    40       mit    einem Druck von ungefähr 7     Atm    in die  Turbine 19.

   Die Turbine 19 wird dann eine       Leistung        aufbringen,    die     einen.        Bruchteil,     etwa einen Fünftel der vollen Leistung der  Gesamtanlage darstellt.    Für höhere Leistungen     und.    insbesondere  für volle Leistung werden auch die Turbine  11 und die Verdichter 1 und 20 mit     Hilfe     der     elektrischen        Maschine    25 in Betrieb ge  setzt. Zunächst bleibt das Absperrorgan 47  geschlossen, während das Absperrorgan 48  geöffnet ist. Die Treibgase strömen     dann    in  die     Abfuhrleitung    46.

   Sobald der Druck des       Treibgases    im Kreislauf ungefähr die gleiche  Höhe     wie    der Druck im Behälter 39 erreicht  hat, wird das Absperrorgan 48 langsam ge  schlossen und     gleichzeitig    das Absperrorgan  47 langsam geöffnet. Der Turbine strömt  dann zu gleicher Zeit aus den Leitungen 18  und 40 Treibmittel zu. Anschliessend     wird          das        Absperrorgan    49 langsam geschlossen  und das Absperrorgan 50 geöffnet. Gleich  zeitig wird der Druck des im Kreislauf er  zeugten Treibgases langsam gesteigert.

   Der  Anfangsstufe der Turbine 19     strömt    dann       aus    dem     Kreislauf    Treibgas     mit    höherem  Druck und einer     Zwischenstufe    Treibgas aus  der     Flugkolbenmaschine    mit niedrigerem  Druck zu. Je nach Einstellung der Drücke  kann so eine erhöhte Teilleistung oder die  volle Leistung für beschleunigte     Fahrt    des  Schiffes erzeugt werden. Der Druck des aus  dem Kreislauf     entnommenen    Treibgases  kann, je nach der notwendigen Leistung, bis  auf 20     Atm    und darüber gesteigert werden.

      Zum Anlassen des     Xreislauftreibgaser-          zeugers    kann auch Treibgas oder     Druckluft     der     Flugkolbenmaschine    verwendet werden.  Als     Kolbentreibgaserzeuger    kann anstatt  eine     Flugkolbenmaschine    auch eine mit  Kurbelwelle und     Schwungmasse        ausgerüstete     Kolbenmaschine benutzt werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zum Betrieb einer Gasturbi- nenanlage zum Antrieb von Schiffen, deren Nutzleistungsturbine nicht nur durch einen aus Verdichter, Gaserhitzer und Turbine be stehenden Treibgaserzeuger, sondern auch aus einem Kolbentreibgaserzeuger Arbeits- mittel zugeführt werden kann, dadurch ge- kennzeichnet,

   dass zur Erzeugung einer niedrigen Teilleistung der Nutzleistungs- turbine nur aus dem Kolbentreibgaserzeuger und zur Erzeugung einer höheren Teil leistung und der vollen Leistung aus dem Turbinentreibgaserzeuger Arbeitsmittel von höherem Druck zugeführt wird. UNTERANSPRÜCHE: 1.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung einer niedrigen Teilleistung Arbeitsmittel aus dem golbentreibgaserzeuger der An- fangsstufe der Nutzleistungsturbine zu geführt wird. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung einer höheren Teilleistung und der vollen Leistung Arbeitsmittel aus dem Turbinen treibgaserzeuger der Anfangsstufe der Nutz- leistungsturbine zugefühit wird. 3. Verfahren nach Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung.

   einer höheren Teilleistung und der vollen Leistung das Arbeitsmittel aus dem Kolben treibgaserzeuger einer Zwischenstufe der Nutzleistungsturbine zugeführt wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Kolbentreib- gaserzeuger als Flugkolbenmaschine aus gebildet ist.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Kolbentreib- gaserzeuger mit einer Anlassvorrichtitng aus gerüstet ist. 6. Verfahren nach Unteranspruch 5, da durch gekennzeichnet, dass der Kolbentreib- gaserzeuger zum Anlassen des Turbinen treibgaserzeugers verwendet wird.