CH252049A - Durch eine Gasturbinenanlage angetriebenes Fahrzeug. - Google Patents

Description

  Durch eine Gasturbinenanlage angetriebenes Fahrzeug.    Die     Erfindung    bezieht sich auf ein durch  eine Gasturbinenanlage angetriebenes Fahr  zeug mit     einer        Gasturbine    und einer Dampf  turbine und einem Heizkessel für Heiz  zwecke, insbesondere Schienenfahrzeug.

   Die  Erfindung. ist dadurch gekennzeichnet, dass  die Dampfturbine an den     Heizkessel    ange  schlossen und der Heizkessel mit einer eige  nen Feuerung     ausgerüstet    und so     ausgebildet     und bemessen ist, dass die     Dampfturbine    bei  Beschleunigung der     Fahrt    die Gasturbinen  anlage zu     unterstützen        vermag.    Zweckmässig  wird der Heizkessel     als        Grossraumkessel    aus  gebildet. Zu dessen Heizung     können    während  der     Fahrt    noch Sauerstoff enthaltende Ab  gase der Brennkraftmaschine zugeführt wer  den.

   In diesen noch Sauerstoff     enthaltenden     Abgasen kann Brennstoff, zum     Beispiel    ein  gasförmiger, ein     flüssiger    oder ein staub  förmiger Brennstoff verbrannt werden. Es  empfiehlt sich, die Dampfturbine mit der  den Verdichter der Gasturbinenanlage trei  benden Turbine zu kuppeln und den Heiz  kessel so auszubilden und zu bemessen, dass  die Gasturbinenanlage durch diese Dampf  turbine auch in Betrieb     gesetzt    werden kann.  



  Eine durch eine Gasturbinenanlage     ange-          triebene        Lokomotive    ist als Ausführungsbei  spiel des     Erfindungsgegenstandes    auf der  Zeichnung vereinfacht dargestellt.  



  Die Gasturbinenanlage saugt durch die  Leitung 1 aus .der Atmosphäre Luft an  und     verdichtet    sie durch den Nieder-    druckverdickter 2 und den Hochdruckver  dichter 3 auf den für den     Betrieb    jeweils       notwendigen        Arbeitsdruck.        Zwischen    den bei  den     Verdichtern    findet eine Kühlung der  Luft in einer Kühlkammer 4     statt.    Aus der  Leitung 5 wird, durch das Organ 6 geregelt,  Wasser der Zerstäubungsdüse 7 zugeführt.  Durch die Erhitzung und Verdampfung des       Wassers    wird die Temperatur der     teilweise     schon verdichteten Luft vermindert.

   Die end  gültig     verdichtete    Luft strömt durch die Lei  tung 8 in die     Brennkammer    9. Dieser     Brenn-          kammer    wird aus der     Leitung    10, durch das  Organ 11 geregelt,     Brennstoff    zugeführt, der  durch die Düse 12 in der verdichteten Luft  zerstäubt wird und zur Zündung gelangt.  Das     Gemisch    von Luft und     Verbrennungs-          gasen    strömt durch die Leitung 13 in die  Hochdruckturbine 14 weiter und gelangt  durch die Leitung 15 in die     Niederdrucktur-          bine    16.

   In     dieser    Turbine wird das Arbeits  mittel auf den Atmosphärendruck entspannt.  Ein Teil des     entspannten    Arbeitsmittels  strömt durch die Leitung 17     unmittelbar    in  die Atmosphäre und ein     anderer    Teil durch  die     Leitung    18 zur weiteren Benutzung in  einen Heizkessel 19.  



  Die     Nutzleistungsturbine    16 treibt     über     ein Umkehrgetriebe 20, eine Blindwelle 21,  die     Kurbel    22 und das Triebgestänge 23 die  Triebachsen der Lokomotive. Die     Hochdruck-          turbine    14     treibt    die beiden Verdichter 2 und  3, sie ist ausserdem mit einer     Dampfturbine     24 gekuppelt.      Der     Dampfkessel    19     wird        in        erster-    Linie  zur Heizung des von der Lokomotive     ge-          schleppten    Zuges: verwendet.

   Durch die Lei  tung 18 wird diesem     Kessel        eine    grössere oder  geringere Menge von     Abgasen    aus der Tur  bine 16     zugeführt;        diese    Abgase enthalten  noch eine     bedeutende    Menge Sauerstoff, wel  che genügt, den     aus    der Leitung 25 zugeführ  ten, durch das Organ 26 geregelten und durch  die Düse 27     zerstäubten    Brennstoff zu ver  brennen.

   Aus dem     Feuerraum    28     strömen    die  Rauchgase durch die Siederohre 29 in den  Rauchfang 30 und werden hier durch einen  Ventilator 31     abgesaugt    und durch die Lei  tung 32 über Dach     abgeführt.    Der Dampf  des Kessels wird     einesteils    durch die     Leitung     33 und das Regelorgan 34     in    die     Heizleitung     35 des Zuges geführt.     Andernteils    strömt  Dampf durch die     Leitung    36 in die Dampf  turbine 24 und gelangt nach     Entspannung     durch die     Leitung    37 über Dach.

   Die Zu  fuhr von Dampf zur Turbine 24 wird durch  ein Regelorgan 38     eingestellt,    welches     seiner-          seits    durch einen Servomotor 39 beeinflusst  wird. Dem Servomotor 39 steht mit dem nicht       gezeichneten    Steuerapparat der Gasturbinen  anlage und damit mit dem     Steuerstand    40  des Fahrzeuges in Zusammenhang.  



  Zum     Anlassen    des Fahrzeuges wird zu  erst der Kessel 19     angeheizt.    Zu diesem Zweck  wird der Ventilator 31     in    Betrieb gesetzt,  so dass durch die     Leitung    17 und 18     aus.    der  Atmosphäre Frischluft angesaugt     wird,    wel  che als Verbrennungsluft für den durch die  Düse 27 in den Brennraum     eingeführten          Brennstoff    dient. Nachdem der Kessel auf  Druck     gebracht    ist, wird durch das Organ  38 und die Leitung 36 der Turbine 24 Dampf  zugeführt. Die Dampfturbine  vermag dabei  die Verdichter 2 und 3 und die Turbine 14  anzutreiben.

   Hierbei strömt - entsprechend  der     verminderten    Drehzahl - eine geringe  Menge Luft durch die     Leitung    1 aus der  Atmosphäre in die     Anlage.        Mittels    dieser  Luftmenge kann     eine    geringe Brennstoff  menge     in    der Brennkammer 9 verbrannt wer  den. Die Verbrennungsgase beaufschlagen  die Hochdruckturbine 14 und beschleunigen    damit die Verdichtergruppe. Das Abschluss  organ 41 ist hierbei geschlossen und das Ab  schlussorgan 42 geöffnet. Die Verbrennungs  gase strömen also zunächst durch die Lei  tung 43 ins Freie.

   Nachdem die     Turbinen-          verdiehtergruppe    14, 2, 3 auf ihre betriebs  mässige Drehzahl     beschleunigt        ist,    kann die  Zufuhr von Dampf zur Turbine 24 allmäh  lich unterbrochen werden.     Die        Gasturbine     14     treibt        dann    die Verdichter 2 und 3 allein,  während die Dampfturbine nur noch leer  mitläuft. Damit ist der     regelrechte    Leer  laufbetrieb der Anlage erreicht.  



  Soll die Lokomotive in     Fahrt    gesetzt wer  den, so wird das Abschlussorgan 41 geöff  net und das Abschlussorgan 42 geschlossen.  Die Treibgase strömen dann nicht mehr durch  die     Leitung    43 ins Freie, sondern durch die  Leitung 15 in die, Niederdruckturbine 16.  Diese treibt die Lokomotive     in    der durch das       Umkehrgetriebe    20 eingestellten Fahrtrich  tung.  



  Zur raschen Beschleunigung des Fahr  zeuges kann abermals vorübergehend aus dem  Kessel 19 durch die     Leitung    36 der Dampf  turbine 24 Dampf zugeführt werden. Hier  durch wird zunächst die     Drehzahl    der Ver  dichter 2 und 3     gesteigert,    die     geförderte     Arbeitsmittelmenge wird entsprechend er  höht und deren Druck     vergrössert.    In -dieser  vermehrten     Arbeitsmittelmenge    von erhöh  tem Druck kann eine grössere Brennstoff  menge zur Verbrennung gebracht werden,

    so dass auch die     Leistung    der Turbinen 14  und 16 vergrössert     wird.    Es     entsteht    hier  durch eine     vergrösserte        Nutzleistung    und  gleichzeitig vermag die     Verdichterturbine    14  den Betrieb der Verdichter 2 und 3 bei er  höhter Drehzahl     wieder    zu übernehmen,  so dass die Zufuhr von Dampf zur Dampf  turbine 24 wieder unterbrochen werden kann.  



  Bei der beschriebenen     Antriebsanlage     können die Gasturbinen geschont werden,  weil zur Beschleunigung der     Fahrt    die Brenn  stoffzufuhr nicht     allzurasch    gesteigert wer  den     muss.    Die Dampfturbine kann während der       Beschleunigungsvorgänge    ganz     beträchtliche          Leistungen,    zum Beispiel 500--1000 PS           entwickeln.    Auf     besonders    hohe     Wirkungs-          grade    der Dampfturbine kann verzichtet wer  den;

       sie    lässt sich deshalb baulich sehr ge  drungen ausführen, so dass sie ein Mindestmass  an Raum     beansprucht.    Dadurch, dass der Heiz  kessel als Grossraumkessel ausgebildet     ist,     besitzt er     einen    ganz beträchtlichen Energie  vorrat, der in einer     aussergewöhnlich    kurzen  Zeit dem Kessel     entnommen    werden kann.  So ist es jederzeit möglich, Beschleunigungs  leistungen ohne     Schwierigkeit    rasch aufzu  bringen.  



  Die Dampfturbine könnte auch mit der  Nutzleistungsturbine, gekuppelt sein. Die Re  serveleistung würde so     unmittelbar    auf die  Fahrzeugachsen .geleitet. Für den Anlassvor  gang müsste aber eine andere Hilfsmaschine  herangezogen werden, welche die Verdichter  gruppe anzutreiben hätte. Der Ventilator des       Dampferzeugers    kann     beispielsweise    durch  einen     Elektromotor    angetrieben sein, der       seinerseits    durch eine     Speicherbatterie    mit  elektrischer Energie     versorgt    wird.

   Ein kurz  zeitiger Ausfall von Heizdampf für den Zug  während eines Anlass- oder eines Beschleuni  gungsvorganges macht .sieh nicht oder kaum  bemerkbar, weil für diese kurze Zeit die  Wärmereserve der vorangängig schon ,geheiz  ten Fahrzeuge     ausreicht,    um eine nennens  werte     Temperatursenkung    zu verhindern.  



  Während Zeiten, während denen die  Dampfturbine nicht beaufschlagt isst, kann,       wenn.    notwendig, zu ihrer     Kühlung    eine     ge-          ringe    Dampfmenge durch ihre Schaufelkanäle  geführt werden. Es wäre     auch    möglich, zwi  schen der     Dampfturbine    und der     Gasturbine     eine lösbare     Kupplung        anzuordnen.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Durch eine Gasturbinenanlage angetrie benes Fahrzeug mit einer Gasturbine und einer Dampfturbine und einem Heizkessel für Heizzwecke, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampfturbine an den Heizkessel angeschlos sen und der Heizkessel mit einer eigenen Feuerung ausgerüstet und so :ausgebildet und . bemessen ist, dass die Dampfturbine 'bei Be schleunigung der Fahrt die Gasturbinenan lage zu unterstützen vermag. UNTERANSPRÜCHE: 1. Fahrzeug nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Heizkessel als Grossraumkessel ausgebildet ist.

   2,. Fahrzeug nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Heizkessel -zur Heizung während der Fahrt. noch Sauerstoff enthaltende Abgase der Brennkraftmaschine zugeführt erhält. 3. Fahrzeug nach Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass in den noch Sauerstoff enthaltenden Abgasen, welche zum Heizen des Heizkessels verwendet werden, Brennstoff verbrannt werden kann. 4.

   Fahrzeug nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Dampfturbine mit der den Verdichter der Gasturbinenan- Iage treibenden Turbine gekuppelt und der Heizkessel so ausgebildet und bemessen ist, dass die Classturbinenanlage durch diese Dampfturbine in Betrieb gesetzt werden kann.