CH253571A - Gasturbinenaggregat. - Google Patents

Description

      Gasturbinenaggregat.       Vorliegende Erfindung betrifft ein     Gas-          turbinenaggregat,-    das einen Turbokompres  sor und eine     Gasturbine    aufweist und bei  welchem sowohl der Kompressor als die Gas  turbine von der radial     durchströmten    Art       ,sind.     



  Es wurde bereits vorgeschlagen, einen  Kompressor und eine Gasturbine dieser Type  miteinander zu kombinieren, wobei der Kom  pressor und die Gasturbine eine Einheit bil  den ähnlich einer     Mehrscheibenturbine,    deren       Scheiben    abwechselnd durch zwei Wellen ge  tragen sind, welche im entgegengesetzten  Drehsinn rotieren, und welche Scheiben so zu  einander angeordnet sind,     dass    ein gebogener  Kanal zwischen denselben entsteht, wobei die  Schaufeln des     Kompressors    und jene der  Gasturbine     in    axial voneinander     distanzierten     radialen Teilen jenes     gebogenen    Kanals sich  befinden.

   Ein Merkmal dieser Einheit ist,  dass die Schaufeln des Kompressors und der       Gasturbine    an ihren     innern    Umfängen mit  einer Verbrennungskammer in Verbindung  stehen. Demgemäss muss, um die Verbren  nungskammer zu erreichen, die in der     Kom-          pressorschaufelung    zu komprimierende Luft  durch dieselbe nach einwärts strömen. Um  diese Strömung der Luft zu erreichen, muss  die     Kompressorschaufelung    ausser der Kom  pressionsarbeit noch Arbeit     abgeben,    um  der Wirkung der     Zentrifugalkraft    entgegen  zuwirken.  



  Zweck vorliegender Erfindung ist, den  Kompressor von dieser zusätzlichen Arbeit    zu entlasten. Zu diesem Zweck ist die     Kom-          pressorschaufelung    so konstruiert, dass die  Luft während der Kompression sich nach       i        ns        warts        bewegt.     



  Die     Gasturbinenschaufelung    kann ent  weder für Einwärts- oder     Auswärtsströmung     des treibenden     Fluidums    gebaut sein. In bei  den Fällen steht eine Druckluftaufnahme  hammer in Verbindung mit dem äussern Ende  der Kompressor     schaufelung.    Die Verbren  nungsgase können aber am äussern oder     in-          nern    Ende der     Gasturbinenschaufelung    zu  geführt werden.  



  In der     beiliegenden    Zeichnung sind zwei  Ausführungsbeispiele der     Erfindung    sche  matisch in den     Fig.    1 und 2 dargestellt.       Beide    Figuren .sind     Axialschnitte    der obern  Hälfte eines     Gasturbinenaggregates    gemäss  der     Erfindung.     



  Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche  Teile in den beiden     Figuren.     



  In     Fig.    1 bezeichnen 1 und 2 die Enden  von zwei Turbinenwellen, welche in ent  gegengesetzten     Richtungen    rotieren. Das       Wellenende,    1 trägt direkt eine Kompressor  scheibe 3 und mittels einer verlängerten       Nabe        eine    Turbinenscheibe 4 im Abstand von  der Scheibe 3. Das Wellenende 2     trägt    direkt  eine Turbinenscheibe 5, und diese trägt mit  tels eines zylindrischen Flansches 7 an ihrem  Umfang     eine        zweite        Kompressorscheibe    6,  welche sich     zwischen    den Scheiben 3 und 4  befindet.

        In dem Raum     zwischen    den     Kompressor-          ,Scheiben    3 und 6 ist eine     Turbokompressor-          ischaufelung    8 untergebracht, deren     .einzelne          ,Schaufelringe    abwechselnd von der     einen     oder der andern der genannten beiden Schei  ben getragen werden, so da sie in entgegen  gesetztem Sinne rotieren. In ähnlicher Weise  tragen die     Turbinenscheiben    4 und 5 eine       Turbinenschaufelung    9 für die gegenläufige       ;Drehung.     



  Das rotierende System mit den     Kompres-          5o@r=    und Turbinenscheiben und     den.    zu  gehörigen     Schaufelungen    ist in einem sta  tionären Gehäuse 10 eingeschlossen, dessen       Endwandungen    gegen die Wellenenden 1  und 2     vermittels        Wellenpackungen    11 bzw.  12 und gegen die Scheiben 3 und 5 mittels       Labyrinthdichtungen    13 bzw. 14 abgedichtet  sind. Eine weitere     Labyrinthdichtung    15 ist       zwischen    den Scheiben 4 und 6 vorgesehen.

         Im    Gehäuse axial ausserhalb der Scheibe 3  und der     Labyrinthdichtung    13 ist eine Luft  kammer 16 vorgesehen, welche einen     Luft-          e;        nlass    oder     -einlässe    17 besitzt     und    ander  seits über einen ringförmigen     Verteilraum    18  und einen Satz von Öffnungen 19 in der  Scheibe 3 mit dem innern     Umfang    der     Kom-          pressorschaufelung    8 in Verbindung steht.  



  Radial ausserhalb des rotierenden Sy  stems des     Aggregates    bildet das Gehäuse  eine     Druckluftaufnahmekammer        21,,    die zu  gleich     Verbrennungskammer    ist, welche di  rekt mit dem äussern Umfang der     Kompres-          sorschaufelung    8 und durch Öffnungen 23  im zylindrischen     Flansch    7 mit dem äussern  Umfang der     Turbinenschaufelung    9 in Ver  bindung steht.  



  Das     Gehäuse    besitzt     axial    ausserhalb .der       Turbinenscheibe    5 und der     Labyrinthdich-          tung    14 eine     Kammer    24, welche einerseits  mit     -dein        innern        Umfang    der     Turbinenschau-          felung    9 über einen ringförmigen Raum 25       und    Öffnungen 2,

  6     in    der Turbinenscheibe 5       in    Verbindung     steht        und    anderseits über        < Öffnungen    27     entweder    mit der Atmosphäre  oder durch     eine    nicht gezeigte Leitung oder       Leitungen    mit einer     Wärmerückgewinnungs-          stelle    oder     -,stellen.       Im Betrieb wird Luft durch die Öffnun  gen 17 angesaugt und strömt über Kammer  16, Raum 18 und Öffnungen 19 nach dem  innern     Umfang    der     Kompressorschaufelung     8,

   durch welche die Luft während des     Kom-          primierensi    nach auswärts     getrieben    wird und  so in die Verbrennungskammer 21 unter  Druck eintritt. In der Kammer 21 wird die  Luft     mit    dem durch die     Zerstäuberdüse    28  in fein     aufgeteiltem    Zustand eingeführten       Brennstoff    vermischt und     dass    Gemisch ent  zündet, z. B. mittels     -einer    Zündkerze 29.

   Die  bei der Verbrennung entstehenden Gase strö  men durch die Öffnungen 23 nach dem  äussern Umfang der     Turbinenschaufelung    9  und     durch    dieselbe unter     Expansion,    wobei  sie die Turbinenscheiben 4 und 5 und ihre       zugehörigen    Wellen 1 und 2 im     entgegen-          ,gesetzten    Drehsinn antreiben. So werden  beim kontinuierlichen -Betrieb des Aggrega  tes die     Kompressorscheiben    3 und 6 durch  die von der Gasturbine abgegebene Kraft  angetrieben. Das.

   Anlassen des,     Aggregates     kann entweder durch der Kammer 16 zu  geführte Druckluft oder durch Drehen der       XVellen    1 und 2 mittels einer äussern Kraft  fluelle erfolgen.  



  Die Ausführungsform nach     Fig.    2 unter  scheidet sich von der     vorbeschriebenen     hauptsächlich durch eine     umgekehrte    Anord  nung der     Gasturbinenschaufelung    9.

   Ausser  dem umgibt :die Kammer 21 nur den     Kom-          pressorteil    und ist gegen die rotierenden       Scheiben    desselben     einerseits    durch die       Labyrinthdichtung    13 und anderseits durch  die     Labyrinthdichtung    31 zwischen der  Scheibe 6 und der rechten     Endwandung    der       Kammer    21     abgedichtet.    Kammer 21 steht  über Leitung 30 mit Kammer 24 in Verbin  dung.

   Die     Brennstoffeinspritzdüse    28 und  die Zündkerze 29 können entweder in der       Kammer    21 oder, wie dargestellt, in der Lei  tung 30     angeordnet    .sein.  



       Die    durch die     Schaufelung    8 kompri  mierte Luft gelangt in die Kammer 21, und  die in der Leitung 30 erzeugten Verbren  nungsgase     strömen    nach der     Kammer    24 und  von dort über Raum 25 und Öffnungen 26           iiaeh    dem innern Umfang der     Turbinen-          sehaufelung    9, von wo die Gase unter     Expan-          ion    und Arbeitsleistung nach aussen     strö-          inen.    Die Abgase können von der     Turbinen-          ;

  sehaufelung    9 durch Öffnungen 23 im zylin  drischen     Flansch    7     entweichen,    und zwar,  wie gezeigt, in die Atmosphäre oder durch  nicht gezeigte Rohrleitungen nach einer       Wärmeaustauscheinrichtung        oder        -einrich-          ti        Ingen.     



  Bei beiden     vorbeschriebenen    Ausfüh  rungsformen unterstützt die Wirkung der  Zentrifugalkraft auf die durch die Schau  felung 8 strömende Luft die     Kompressions-          arbeit,    anstatt ihr entgegenzuwirken.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Gasturbinenaggregat,gekennzeichnet durch die Kombination von zwei gegenläufig rotie renden Wellen; eine radial durchströmte Gegenlauf-Kompressorschaufelung, eine ra dial durchströmte Gegenlauf-Turbinenschau- felung, Mittel, um zu komprimierende Luft nach dem innern Umfang der Kompressor- sehaufelung zu leiten, ein beiden Schaufe lengen gemeinsames stationäres Gehäuse, welch letzteres eine Kammer aufweist, die in Verbindung mit dem äussern Umfang der Kompressorsehaufelung ist, um die kompri mierte Luft aufzunehmen, Mittel,

   um Brenn stoff in die kom@primi,ei te Luft einzuführen und Mittel, um das so erzeugte Bre-nnstoff- Lu.ftgemisch zu entzünden, wobei diese Kammei auch mit einem Ende der Turbinen- schaufelung verbunden ist, um die Verbren nungsprodukte derselben zuzuführen. UNTERANSPRÜCHE: 1. Ga.sturbinenaggregat nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die ge nannte Kammer zugleich Verbrennungskam mer ist und mit den äussern Umfängen beider Sehaufelungen direkt in Verbindung steht.

   2. Gasturbinenaggregat nach Patentan- :#pruch, dadurch gekennzeichnet, dass die ge nannte Kammer nur die Kompressorschaufe- lung umgibt und direkt mit dem Austritts umfang derselben in Verbindung steht, wo bei eine Leitung zwischen der Kammer und dem innern Umfang der Turbinenschaufe- lung vorgesehen ist, um letzterer die Ver brennungsprodukte zuzuführen.

   3. Gasturbinenaggregat nach Patentan spruch und Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die von zwei einander gegenüberliegenden radialen Scheiben getra gene Kompressorschaufelung sich zwischen einem Lufteintrittsraum an ihrem innern Umfang und der Verbrennungskammer an ihrem äussern Umfang erstreckt und mit bei den direkt verbunden ist, während die Tur- binenschaufelung ebenfalls von -Scheiben ge tragen ist und für eine Strömung des Treib- .mittels nach innen ausgebildet ist und an dem innern Umfang in direkter Verbindung mit einem Auspuffraum steht,

   am äussern Umfang mit der Verbrennungskammer über Öffnungen in einer zylindrischen Wandung verbunden ist, welche eine Scheibe der Tur- binenschaufelung mit einer Scheibe der Kom- pre:ssorschaufelung verbindet.

   4. Gasturbinenaggregat nach Patentan spruch und Unteransprüchen 1 und 3, da durch gekennzeichnet, dass das Gehäuse an der Kompressorseite einen Einlasskanal für Luft aufweist, der nach dem Raum am in- nern Umfang der Kompressorschaufelung führt, während das Gehäuse an der Tur binenseite einen Auslasskanal für Abgase enthält, der mit dem am innern Umfang der Turbinenschaufelung gelegenen Auspuffraum verbunden ist.

   5. Gasturbinenaggregat nach Patentan spruch und Unteranspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die Turbinenschaufelung am innern Umfang mit einem Gaszuleitungs- kanal im Gehäuse verbunden ist und der äussere Umfang der Schaufeleng mit der Atmosphäre über Öffnungen in einer zylin drischen Wand in Verbindung steht, welche eine Scheibe der Turbinenschaufelung mit einer Scheibe der Kompressorschaufelung verbindet.