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Gasturbinenanlage Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
Gasturl>inerraiilage und kennzeichnet sich im wesentlichen durch die Kombination
zweier oder mehrerer getrennter Motorgaserzeuger mit einer davon gespeisten Gasturbine,
die voneinander getrennte Einlässe aufweist, und zwar mindestens einen für jeden
Motorgaserzeuger der Anlage. Die Einlässe können in je einen getrennten Sektor des
Turbineneinlasses einmünden. jeder Einlaß ist zweckmäßig mit einer besonderen Kammer
versehen, die als Einheit für sich ausgebildet und von den übrigen Einlaßkammern
getrennt ist. Die zur Anlage gehörige Turbine weist vorzugsweise ein Gleichdruckrad,
gegebenenfalls mit zwei oder mehreren Geschwindigkeitsstufen, auf, wobei das Wärn%egefälle
in den Gleitschaufeln des Gleichdruckrades so groß ist, daß, wenn sämtliche Gaserzeuger
Gas in die Turbine liefern und diese mit voller Belastung läuft, das Druckgefälle
in den Leitschaufeln kritisch oder so nahe kritisch ist, daß die Gasströmung aus
einem Erzeuger die Gasströmung aus einem anderen Erzeuger nicht nennenswert beeinflußt.
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Die Erfindung ist im folgenden näher unter Hinweis auf ein in der
Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel beschrieben, wobei weitere die Erfindung
kennzeichnende Merkmale angegeben sind.
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Fig. i zeigt im axialen Längsschnitt ein Beispiel einer zu einer Gasturbinenanlage
gemäß der Erfindung gehörenden Gasturbine; Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie
II-II der Fig. i ; Fig. 3 bis 6 veranschaulichen verschiedene Lagen einer Steuervorrichtung
zur Regelung der Einlaßventile für das Treibgas in die Turbine.
Bei
der in den Fig. i und 2 dargestellten Turbine bezeichnet i das Turbinengehäuse und
2 die Turbinenwelle. Die Turbinenwelle trägt nach dem Beispiel zwei Turbinenräder
3 und 4 für Vorwärtsgang sowie ein Turbinenrad 5 für Rückwärtsgang. Wie aus Fig.
2 ersichtlich, ist der ringförmige Einlaßraum 6 für das Druckmittel der Vorwärtsturbine
und vorzugsweise auch der entsprechende Einlaßraum 7 für die Rückwärtsturbine in
voneinander getrennte Sektoren 8, 9, io und i i aufgeteilt, von denen sich jeder
über einen gleich großen Teil des Umfanges erstreckt. An jeden dieser Sektoren ist
ein besonderer Einlaß 12, 13, 14 bzw. i s angeschlossen, und jeder dieser Einlässe
weist Ventile auf, welche die Treibgaszufuhr zur Turbine von dem entsprechenden
Motorgaserzeuger regeln. jeder Einlaß ist als eine von den übrigen Einlässen getrennte
Einheit ausgebildet. Jeder Einlaß ist somit beispielsweise mit einem Flansch 16
zum Festschrauben am Turbinengehäuse oder an mit diesem verbundenen Rohren
17 versehen. Infolge des Umstandes, daß die Einlässe voneinander getrennt
sind, können V1'ärmespannungen, die beim Durchströmen des heißen Treibgases durch
einen der Einlässe auftreten, nicht auf den oder die übrigen Einlässe übertragen
werden, wenn diese nicht gleichzeitig vorn Treibgas durchströmt werden.
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Wie am besten aus Fig. i ersichtlich, ist jeder Einlaß beim Ausführungsbeispiel
mit zwei Ventilen versehen, von denen das eine 18 die Treibgaszufuhr zur Vorwärtsturbine
und das andere i9 die Zufuhr zur Rückwärtsturbine regelt. Da es für die Erhaltung
der günstigsten Leistung der Turbine wichtig ist, daß das Treibgas der Turbine nur
unter solchen Verhältnissen zugeführt werden kann, wo es den für den Betrieb geeigneten
Druck aufweist, sind die Einlaßventile vorzugsweise so ausgebildet, daß sie einerseits
durch eine wahlweise einstellbare Vorrichtung und andererseits durch den Druck eines
@littels betätigbar sind, der in einem bestimmten Verhältnis zum Druck des durch
das Einlaßventil geregelten Mittels steht, und zwar derart, daß dieses Mittel einen
bestimmten Druck aufweisen muß, ehe das Einlaßventil durch Betätigung der wählweise
einstellbaren Vorrichtung geöffnet werden kann.
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Da die Treibmittelquellen aus Motorgaserzeugern bestehen, wird das
die Ventile betätigende Druckmittel vorzugsweise durch die Spüllluft des Motors
gebildet, die den gleichen oder einen etwas höheren Druck hat als das vom Motor
gelieferte Treibgas und die keine Verunreinigungen enthält, welche die Regelglieder
verstopfen können. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die wahlweise
einstellbare Vorrichtung aus einer über alle Einlässe sich erstreckenden Welle 2o,
die mit Nocken 21 für jedes der Ventile 18 für die Vorwärtsturbine sowie mit Nocken
22 für die Ventile i9 der RückwÜrtsturbine versehen ist.
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Jedes der Ventile 18, i9 ist zwischen den Enden eines zweiarmigen
Hebels aufgehängt, dessen einer Arm 23 durch die Nocken 21 bzw. 22 betätigbar ist,
während der andere Arm 24 mit der Stange 25 eines Kolbens 26 gelenkig verbunden
ist, der in einem Zylinder 27 beweglich ist, welcher an der in der Schließrichtung
des Ventils liegenden Seite des Kolbens durch einen Rahranschluß 28 in Verbindung
mit der Zufuhrleitung des durch das betreffende Ventil .geregelten Treibmittels
steht. Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist unter Hinweis auf die Fig. 3 bis
6 beschrieben.
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In der in Fig.3 gezeigten Ruhelage der Teile befindet sich das beispielsweise
mit einer reibungsvermindernden Rolle 30 versehene Ende des Hebelarmes 23
in einem geringen Abstand oberhalb der Welle 20. Im Zylinder 27 ist unterhalb des
Kolbens 26 kein Druckmittel vorhanden, d. h. der Motorgaserzeuger ist nicht in 13etriel)
oder liefert aus irgendeinem Grunde kein Treibgas von erforderlichem Druck. Wird
nun die Welle 20 gemäß Fig. 4 so verstellt, daß der Nocken 21 in Eingriff mit dem
Hebeliarrn 23 kommt und diesen somit nach oben schwenkt, so wird das Ventil 18 noch
immer nicht angehoben. denn der Kolben 26 bewegt sich lediglich nach unten im "Zylinder
27, da in diesem kein Regelmittel von solchem Druck vorhanden ist, daß es der Bewegung
des Hebelarmes 24 entgegenwirken könnte. In der in Fig. 5 gezeigten Lage ist die
Arbeitsweise der Regelvorrichtung veranschaulicht, wenn das erforderliche Druckmittel
im Zylinder 27 unter dem Kochen 26 vorhanden ist, während dagegen der Nocken 21
nicht in der öffnungslage steht. Der flebelarrn 24 wird dabei nach oben geschwenkt,
während der Hebelarm 23 Über den Spielraum zwischen i,hm und der Welle 2o nach unten
geschwenkt wird. Das Ventil 18 ist noch immer geschlossen. Wird der Nocken 21 aus
der in Fig. 5 gezeigten in die in Fig. 6 gezeigte Lage gescliwenkt und befindet
sich immer noch Regelmittel von erforderlichem Druck unter dein Kolben 26, so wird
das Ventil 18 geöffnet.
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Wie aus Fig. t ersichtlich, sind die Nocken 21 und 22 der zu einem
Eimaß gehörenden Ventile 18 und t9 für die Vorwärts- bzw. Rückwärtsturbine derart
gegeneinander versetzt angeordnet, daß bei der Drehung der Welle 2o in der einen
oder anderen 1Zichttrrig das eine Ventil geöffnet und das andere geschlossen wird.
Aus derselben Figur ergibt sich auch, daß eine oder mehrere der Rohrverbindungen
31, die von einem Einlaß zur Rückwärtsturbine führen, durch den Turbinenauslaß 32
gehen können. Dies kann aus baulichen Gründen vorteilhaft sein und hat mit Bezug
auf die Leistung wenig Bedeutung, da die R.ückwärtsturbine nur in Ausnahmefällen
verwendet wird.
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Das dem Turbineneinlaß am nächsten liegende Turbinenrad 3 ist vorzugsweise
als Gleiehdruckrad, gegebenenfalls mit zwei oder mehreren Geschwindigkeitsstufen,
ausgebildet, während das Turbinen-1-ad 4 als Überdruckrad ausgeführt ist. Selbstverständlich
können mehrere Gleichdruckräder und auch mehrere Überdruckräder verwendet werden.
Das Rad 5 der Rückwärtsturbine ist vorzugsweise als Gleichdruckrad ausgebildet,
gegebenenfalls mit zwei oder mehreren Geschwindigkeitsstufen. Mit 33 hzw. 34 ist
der Leitschaufelkranz für das #xleichdruckrad der Vorwärtsturbine bzw. der Riitckwärtsturbine
bezeichnet.
Zweckmäßig ist das Wärmegefälle in den Leitschaufeln 33 und 34 so groß, daß, wenn
sämtliche Treibgasquellen Gas in die Turbine liefern und diese mit voller Belastung
läuft, der Druckabfall in den Leitschaufeln kritisch oder nahezu kritisch ist. Dadurch
ergibt sich der Vorteil, daß der Gasstrom aus einer Treibgasquelle den Gasstrom
aus einer anderen Treibgasquelle nicht nennenswert beeinflußt.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung hat zur Folge, daß die Gesamtleistung
der Anlage durch Ausschalten oder Einschalten der verschiedenen treibgaserzeugenden
Motoren geregelt werden kann. Die Regelung ini übrigen erfolgt dann selbsttätig,
und die Turbine arbeitet in jedem Falle unter gün-#tigen Betriebsverhältnissen.
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lm Rahmen der Erfindung können natürlich verschiedene Abänderungen
vorgenommen werden. Es sei in diesem Zusammenhang nur erwähnt, daß der Gasstrom
aus einem Motorgaserzeuger in zwei oder mehrere finit teilweiser Beaufschlagung
arbeitende Turbineneinlässe geleitet werden kann.