DE1062986B

DE1062986B - Gasturbinenanlage mit Hilfsaggregaten

Info

Publication number: DE1062986B
Application number: DEST13679A
Authority: DE
Inventors: Stewart Kevern Hambling
Original assignee: Standard Motor Co Ltd
Current assignee: Standard Motor Co Ltd
Priority date: 1957-05-20
Filing date: 1958-04-22
Publication date: 1959-08-06
Also published as: US2949731A; GB827780A; FR1205480A; BE567824A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasturbinenanlage mit Hilfsaggregaten, die so angeordnet sind, daß sie beim Leerlauf und beim normalen Betrieb der Anlage von einer Luftturbine angetrieben werden, die mit Luft aus einem Verdichter der Anlage beaufschlagt wird.

Bei bekannten Anlagen dieser Art sind gelegentlich Maßnahmen vorgesehen, die Hilfsantriebe, wie beispielsweise Kraftstoffpumpen, Schmierölpumpen und elektrische Generatoren, beim Stillstand oder sehr langsamer Bewegung des Fahrzeuges, in das die Anlage eingebaut ist, fremd anzutreiben, da die Leistung der Gasturbinenanlage nicht ausreicht. Es wurde beispielsweise vorgeschlagen, die Luftturbine von einer Druckluftquelle mit einem unter Druck stehenden Medium zu versorgen oder bestimmte Aggregate, die auch bei Stillstand des Fahrzeuges angetrieben werden müssen, mit einem von der Batterie des Fahrzeuges gespeisten Elektromotor anzutreiben. Sämtlichen Anlagen ist es jedoch gemeinsam, daß die Hilfsaggregate von der Gasturbinenanlage angetrieben werden, sobald diese eine bestimmte Drehzahl erreicht hat. Wenn nun jedoch nach Erreichen dieser Drehzahl die Anlage beschleunigt werden soll, entnehmen die Hilfsaggregate eine beträchtliche Leistung, die als Beschleunigungsleistung verlorengeht. Das Beschleunigungsverhalten wird also, zumal wenn zahlreiche Hilfsaggregate vorgesehen sind, bedeutend verschlechtert.

Ziel der Erfindung ist es, eine Antriebsvorrichtung für die Hilfsaggregate zu schaffen, bei der diese Nachteile vermieden werden.

Gemäß der Erfindung wird bei der Gasturbinenanlage ein elektrischer Motorgenerator so angeordnet, daß er beim Beschleunigen der Anlage als Motor arbeitet und die Hilfsaggregate antreibt, beim Leerlauf und beim normalen Betrieb der Anlage aber als elektrischer Generator wirkt und von der Luftturbine über eine in nur einer Drehrichtung wirkende Antriebsvorrichtung angetrieben wird.

Durch diese Anordnung, bei der also ein Hilfsaggregat, nämlich der elektrische Generator, in dem Augenblick als Antrieb für die übrigen Hilfsaggregate dient, in dem die volle Leistung der Gasturbinenanlage an der Abtriebswelle zur Verfügung stehen soll, lassen sich die Nachteile der bekannten Anlage vermeiden, ohne daß aber der Antrieb der Hilfsaggregate in Frage gestellt wird.

Nach einem weiteren Merkmal kann zwischen dem Verdichter und der Luftturbine ein Zwischenkühler vorgesehen werden. Als Kühlmittel für den Zwischenkühler kann Luft verwendet werden, von der wenigstens ein Teil nach Durchströmen des Zwischenkühlers zum Verdichtereinlaß geleitet werden kann.

Gasturbinenanlage mit Hilfsaggregaten

Anmelder:

The Standard Motor Company Limited,
Coventry, Warwickshire (Großbritannien)

Vertreter: Dr. W. Müller-Bore, Patentanwalt,
Braunschweig, Am Bürgerpark 8

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 20. Mai 1957

Stewart Kevern Hambling, Banner Lane, Coventry,
Warwickshire (Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

Die aus der Luftturbine austretende Luft kann zur Klimatisierung in das Fahrzeug, das mit der Kraftanlage ausgerüstet ist, oder in einen Wohnraum geleitet werden.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise an Hand der Zeichnung erläutert und im einzelnen beschrieben.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Gasturbinenanlage, insbesondere für den Antrieb von Straßenfahrzeugen, und

Fig. 2 zeigt die Steuervorrichtung aus Fig. 1 mit mehr Einzelheiten.

Die Anlage besteht aus einem Kompressor 1, einer Kompressorantriebsturbine 2, einer Brennkammer 3 und einer unabhängigen Arbeitsturbine 4. Die Kraftabnahme erfolgt an der Welle 5 der Arbeitsturbine 4. Die Druckluft wird auf übliche Art vom Kompressor 1 in die Brennkammer 3 geleitet. Zusätzlich ist aber noch ein Auslaß am Kompressor 1 vorgesehen, der über einen Zwischenkühler 7 und einer Ventilvorrichtung 15 zu einer Luftturbine 6 führt. Die Ventilvorrichtung 15 wird durch ein Beschleunigungspedal 17 (oder einen Bedienungshebel) der Anlage über eine Steuervorrichtung 16 betätigt. Der Rotor der Luftturbine treibt einen Motorgenerator Il

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über eine Welle 8, ein Untersetzungsgetriebe 9 und einen Freilauf 10 oder eine andere Vorrichtung für nur eine Antriebsrichtung an. Der Motorgenerator besitzt eine Welle 12 zum Antrieb einer Brennstoffpumpe 13 und einer Schmierölpumpe 14. Die Anordnung ist so getroffen, daß während der Beschleunigung der Turbine 2 und des Kompressors 1 der Motorgenerator als Motor, der mit einer Batterie 18 verbunden ist, arbeitet und die beiden Pumpen 13 und

14 antreibt. Die Freilaufvorrichtung 10 ermöglicht diesen Vorgang, ohne daß das Untersetzungsgetriebe und die Luftturbine in Drehung versetzt wird. Im Leer- und Normallauf treibt die Luftzuführung von Kompressor 1 zur Luftturbine 6 die letztere an. Die Luftturbine treibt über das Untersetzungsgetriebe 9 und die Freilaufvorrichtung 10 den Motorgenerator, der dann als Generator arbeitet, und die Pumpen 13 und 14 an.

So werden mit der obigen Anordnung die Pumpen 13 und 14 entweder durch die Luftturbine 6, während des Leer- oder Normallaufes der Anlage, wobei der Motorgenerator dann als Generator wirkt, oder durch den als Motor wirkenden Motorgenerator bei Beschleunigung der Anlage angetrieben. Obgleich nur Pumpen 13 und 14 dargestellt worden sind, können auf diese Weise auch andere Hilfsaggregate angetrieben werden.

Der Zwischenkühler 7 verwendet als wärmetauschendes Medium für die vom Kompressor 1 gelieferte Druckluft aus der Atmosphäre angesaugte Luft. Diese Luft wird, nachdem sie den Zwischenkühler durchströmt hat, zum Einlaß des Kompressors 1 geleitet.

Der Zwischenkühler muß alternativ nicht mit dem Einlaß des Kompressors verbunden sein, sondern kann in die Atmosphäre ausblasen, doch ist dann ein zusätzliches Kühlluftgebläse für den Zwischenkühler erforderlich.

Die aus der Luftturbine 6 austretende Luft kann in die Atmosphäre abgeblasen werden, oder ein Teil kann zur Klimatisierung in das Fahrzeug, das mit der Kraftanlage ausgestattet ist, oder in einen Wohnraum geleitet werden.

Die Steuervorrichtung 16 und die Ventilvorrichtung

15 sind in Fig. 2 mit mehr Einzelheiten dargestellt. Die Ventilvorrichtung 15 enthält ein Ventil 19 in der Verbindungsleitung zwischen Kompressor 1 und Luftturbine 6. Das Ventil 19 ist an einem Schaft 20 befestigt, an dem ein Kontaktblech 22 des Schalters 21 angebracht ist, der zur Umschaltung des Motorgeneratorstromkreises von Motor- auf Generator-Stromkreis und umgekehrt dient. Der Schaft 20 geht durch Magnetspulen 23, 24 hindurch, die, wenn sie von Strom durchflossen werden, den Schaft 20 und das Ventil 19 in Pfeilrichtung 25 bewegen, wodurch das Ventil 19 geschlossen und der Motorgeneratorstromkreis von Generator- auf Motorstromkreis umgeschaltet wird. In der dargestellten Lage sind die Magnetspulen nicht stromdurchflossen, das Ventil 19 ist geöffnet, so daß Druckluft vom Kompressor 1 zur Luftturbine 6 strömen kann, und der Motorgenerator arbeitet als Generator. Die Magnetspule 24 wird durch eine Batterie 26 mit Strom versorgt und liegt in einem Stromkreis mit einem Schalter 27 der Steuervorrichtung 16. Der Schalter 27 wird durch ein schnelles Niedertreten des Beschleunigungspedals 17, wie es beim Beschleunigen der Fall ist, geschlossen. Das Pedal 17 dient zur Steuerung der Leistungsabgabe der Anlage und ist außerdem mit einem Kolben 29, der in einem Zylinder 28 gleiten kann, verbunden. Der Zylinder besitzt eine Ausflußöffnung 30, die das Arbeitsmedium im Zylinder 28 bei langsamer Bewegung des Kolbens 29 austreten läßt, die bei schneller Bewegung des Kolbens 29 aber einen Austritt des Mediums verhindert. In dem dem Pedal 17 gegenüberliegenden Ende des Zylinders befindet sich ein Kolben 31, der durch eine Feder 32 gegen den Druck im Zylinder belastet und so angeordnet ist, daß er den Schalter 27 über einen Hebel 33 betätigt. Auf diese Weise wird durch ein schnelles Niederdrücken des Pedals die Magnetspule 24 mit Strom versorgt, so daß das Ventil 19 geschlossen wird, während bei einem langsamen Niederdrücken des Pedals die Magnetspule 24 nicht mit Strom versorgt wird, und das Ventil 19 bleibt offen. Die Magnetspule 23 ist über einen Schnellschlußschalter 34 und den Motorschalter 21 mit der Batterie 18 verbunden, so daß, wenn die Magnetspule 24 das Ventil schließt, die Magnetspule 23 ebenso mit Strom versorgt wird und dazu dient, das Ventil geschlossen zu halten, bis der Schnellschlußschalter 34 sich öffnet oder bis der Luftdruck auf der Kompressorseite des Ventils 19 stärker als die Magnetspule 23 ist, wodurch das Ventil und der Schalter in die in der Fig. 2 dargestellten Lage zurückbewegt wird. Die elektrischen Stromkreise des Motorgenerators sind nicht im einzelnen dargestellt, da sie keinen Teil der Erfindung bilden. In der Zeichnung weist der Schalter 21 drei Leitungen 35, 36 und 37 auf. Die beiden Leitungen 35 und 36 verbinden den Motorstromkreis mit der Batterie 18, und die beiden Leitungen 35 und 37 schließen den Generatorstromkreis.

Claims

Patentansprüche:

1. Gasturbinenanlage mit Hilfsaggregaten, die so angeordnet sind, daß sie beim Leerlauf und beim normalen Betrieb der Anlage von einer Luftturbine angetrieben werden, die mit Luft aus einem Verdichter der Anlage beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrischer Motorgenerator (11) so angeordnet ist, daß er beim Beschleunigen der Anlage als Motor arbeitet und die Hilfsaggregate (13, 14) antreibt, beim Leerlauf und beim normalen Betrieb der Anlage aber als elektrischer Generator wirkt und von der Luftturbine (6) über eine in nur einer Drehrichtung wirkende Antriebsvorrichtung (10) angetrieben wird.

2. Gasturbinenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenkühler (7) zwischen Kompressor (1) und Luftturbine (6) vorgesehen ist.

3. Gasturbinenanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel für den Zwischenkühler (7) Luft ist und daß Leitungen vorgesehen sind, um wenigstens einen Teil der durch den Zwischenkühler geströmten Luft zum Kompressoreinlaß zu leiten.

4. Gasturbinenanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuerventil (19) zwischen Kompressor (1) und Luftturbine (6) angeordnet ist und daß ein Steuersystem (15, 16) das Steuerventil (19) betätigt und auch den elektrischen Stromkreis des Motorgenerators (11) umschaltet, so daß der Motorgenerator entweder als Motor oder als Generator arbeitet.

5. Gasturbinenanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersystem einen Zy-

linder (28) umfaßt, in den ein Kolben (29) von einem Steuerorgan (17) der Anlage betätigt wird und in dem ein Teil (31) auf Druckänderungen im Zylinder (28) infolge der Bewegung des Kolbens (29) anspricht, und daß der Zylinder (28) eine Abzweigbohrung (30) aufweist, wodurch der Teil

(31) nur auf eine schnelle Bewegung des Kolbens (29) anspricht.

In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschriften Nr. 1 132 283, 107 114, 935 764.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen