DE1023276B

DE1023276B - Gas turbine

Info

Publication number: DE1023276B
Application number: DED19113A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Vlastimir Davidovitch
Original assignee: VLASTIMIR DAVIDOVITCH DIPL ING
Current assignee: VLASTIMIR DAVIDOVITCH DIPL ING
Priority date: 1954-11-13
Filing date: 1954-11-13
Publication date: 1958-01-23

Description

Gasturbine Die Erfindung betrifft eine Gasturbine mit Wärmetauscher, bei der Brennkammer, Turbine und Turbinenaustrittsdiffusor axial hintereinander angeordnet sind.Gas turbine The invention relates to a gas turbine with a heat exchanger, in the combustion chamber, turbine and turbine outlet diffuser axially one behind the other are arranged.

Gasturbinen mit Wärmeaustauschern sind in verschiedenen Ausführungen bekannt; z. B. ist eine solche Turbine mit einem Axialverdichter in Verbindung mit einem Gegenstromaustauscher mit mehreren Zügen bekannt, wobei die Brennkammern die Fortsetzung des Wärmeaustauschers darstellen. Bei einer anderen Ausführungsform umfassen Brennkammer und Wärmeaustauscher abwechselnd und abschnittsweise Gebläse und Turbine.Gas turbines with heat exchangers come in different designs known; z. B. is such a turbine with an axial compressor in connection with a countercurrent exchanger with several passes known, the combustion chambers the Represent continuation of the heat exchanger. In another embodiment include combustion chamber and heat exchanger alternating and section-wise fans and turbine.

Bei allen solchen bekannten Gasturbinen wird der thermische Wirkungsgrad durch Abstrahlung vermindert, ebenso wie durch die begrenzte Abmessung des Wärmeaustauschers und die erforderlichen mehreren Züge mit dem damit verbundenen Strömungswiderstand bzw. sogar mit einem Rückstau der austretenden Gase eine Leistungsverringerung erfolgt. Auch die Wirksamkeit der Verdichter wird dabei durch Wärmestrahlung ungünstig beeinflußt. Schließlich ist der Aufbau verwickelt, von teilweise schlechter Zugänglichkeit und ungünstigem Leistungsgewicht.In all such known gas turbines, the thermal efficiency reduced by radiation, as well as by the limited size of the heat exchanger and the required multiple trains with the associated flow resistance or even with a back pressure of the escaping gases a reduction in performance takes place. The effectiveness of the compressors is also adversely affected by thermal radiation. After all, the structure is complicated, of sometimes poor accessibility and unfavorable power to weight ratio.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile dadurch, claß der Wärmetauscher ringförmig außen um Brennkammer, Turbine und Turbinenaustrittsdiffusor herum angeordnet ist und daß die axiale Länge des Wärmetauschers gleich oder größer als die axiale Gesamtlänge von Brennkammer, Turbine und Turbinenaustrittsdiffusor zusammen ist. Zweckmäßig ist der Wärmeaustauscher mit paralleler Strömungszuführung, vorzugsweise im Gegenstrom ausgebildet. Die Brennkammern können unterteilt und auch ringförmig und konzentrisch im Wärmeaustauscher angeordnet sein.The invention avoids these disadvantages by including the heat exchanger Arranged in a ring on the outside around the combustion chamber, turbine and turbine outlet diffuser and that the axial length of the heat exchanger is equal to or greater than the axial Total length of the combustion chamber, turbine and turbine outlet diffuser together is. The heat exchanger with parallel flow feed is expedient, preferably formed in countercurrent. The combustion chambers can be subdivided and also ring-shaped and be arranged concentrically in the heat exchanger.

Nach einer Ausführungsform bildet die Brennkammer einen kegelstumpfförmigen Ring mit einstellbaren Spreizkörper zwischen der Außenwand der Kammer und der Innenwand des Wärmetauschers zur Abstandshaltung und für eine freie thermische Ausdehnung. Zwischen der inneren Wand der konzentrischen Verbrennungskammer kann dabei ein freier Hohlraum zur Unterbringung von Kühleinrichtungen sowie auch einer Vorwärmung des Brennstoffes vorgesehen sein. Der Verdichter sitzt dabei außerhalb, zweckmäßig an dem vom Antrieb entfernten Ende der Turbinenwelle.According to one embodiment, the combustion chamber is frustoconical Ring with adjustable expansion element between the outer wall of the chamber and the inner wall of the heat exchanger for spacing and free thermal expansion. A free one can be placed between the inner wall of the concentric combustion chamber Cavity for accommodating cooling devices as well as a preheating of the Fuel be provided. The compressor sits outside, expediently the end of the turbine shaft remote from the drive.

Eine derartige Gasturbine hat eine gedrängte, zvlindrische, einfache Bauart, wodurch einmal ein günstiges Verhältnis vom Gewicht zur Leistung bedingt und weiterhin eine leichte Zugänglichkeit sowohl beim Betrieb als auch bei der Wartung ermöglicht wird. Die verhältnismäßig geringe Außenfläche ist unter dem Gesichtspunkt der Abstrahlung besonders vorteilhaft. Die Außenabstrahlung durch den Luftzug ist ferner dadurch wesentlich herabgesetzt, daß die kälteste Fläche der Turbine und nicht etwa die Brennkammer beaufschlagt wird.Such a gas turbine has a compact, cylindrical, simple one Type of construction, which results in a favorable ratio of weight to performance and easy accessibility for both operation and maintenance is made possible. The relatively small external area is from the point of view the radiation is particularly advantageous. The external radiation from the draft is also significantly reduced by the fact that the coldest surface of the turbine and the combustion chamber is not acted upon.

Die Anordnung der Brennkammer innerhalb des Wärmetauschers bedingt andererseits eine wesentliche Verringerung der Wärmestrahlung der gesamten Einrichtung, und es wird im wesentlichen die Wärmestrahlung der Brennkammer durch den umhüllenden Wärmetauscher aufgenommen. In diesem unterhalten die heißen, unter einem mäßigen Druck stehenden Gase eine hohe Temperatur und verhindern dadurch Wärmeverluste durch Abstrahlung. Andererseits wärmen die unter geringem Druck stehenden Gase, die den Wärmeaustauscher durchströmen, die komprimierte Luft in den Rohren vor, so daß ein Maximum an Wärmeinhalt von den Abgasen wieder in den Kreislauf zurückgeführt wird.The arrangement of the combustion chamber within the heat exchanger is conditional on the other hand, a significant reduction in the thermal radiation of the entire facility, and it is essentially the heat radiation of the combustion chamber through the enveloping Heat exchanger added. In this one entertain the hot, under a moderate one Pressurized gases have a high temperature and thus prevent heat loss Radiation. On the other hand, the low-pressure gases that heat the Heat exchangers flow through, the compressed air in the tubes before, so that a Maximum heat content from the exhaust gases is returned to the cycle.

Davon abgesehen ist es noch ein wesentlicher Vorteil, daß die Abmessung des Wärmetauschers in keiner Weise irgendwie begrenzt ist, da er ja theoretisch jede entsprechende Länge aufweisen kann. Weiterhin ist durch die Wahl des reinen Parallelstromprinzips eine hohe Wirksamkeit gewährleistet, wobei die räumliche Ausbildung des Wärmetauschers die Ausschaltung von jeglichen Störungen, insbesondere eines wesentlichen Rückstaues, ermöglicht. Durch die höhere thermische Gesamtwirksamkeit des Wärmetauschers ist es möglich, gegenüber den bekannten Anordnungen eine höhere Gaseinlaßtemperatur für die Turbine anzuwenden. Bei normalen üblichen Einlaßtemperaturen ergibt sich andererseits eine wesentliche Erhöhung der Lebensdauer der Turbine. Die Anordnung des Verdichters außerhalb des Wärmetauschers ist weiterhin ein Vorteil, da der Verdichter nicht zusätzlich aufgewärmt und in seiner Leistung herabgesetzt wird.That being said, there is another major advantage that the dimensions of the heat exchanger is in no way limited in any way, since it is theoretically can be of any appropriate length. Further is through the choice of the pure Parallel flow principle ensures a high level of effectiveness, with the spatial training of the heat exchanger eliminating any malfunctions, in particular one substantial backwater. Due to the higher overall thermal efficiency of the heat exchanger, it is possible, compared to the known arrangements, a higher one To apply gas inlet temperature for the turbine. At normal normal inlet temperatures On the other hand, there is a significant increase in the service life of the turbine. The arrangement of the compressor outside of the heat exchanger is still a Advantage because the compressor is not additionally warmed up and its performance is reduced will.

Die gesamte thermische Wirksamkeit der Turbine ergibt andererseits auch eine Herabsetzung des Brennstoffverbrauches.The overall thermal efficiency of the turbine, on the other hand, results also a reduction in fuel consumption.

An Hand der Zeichnungen soll der Gegenstand der Erfindung sowie noch weitere Einzelheiten näher erläutert werden.With reference to the drawings, the subject matter of the invention as well as further details are explained in more detail.

Fig. 1 stellt in teilweisem Schnitt eine Gasturbine dar; Fig. 2 ist ein Schnitt und eine Aufsicht nach II-1I der Fig. 1; Fig. 3 zeigt in teilweisem Schnitt eine andere Ausführungsform; Fig. 4 ist ein Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3, und Fig. 5 zeigt eine Einzelheit der in den Fig. 3 und =1 dargestellten Turbine, nämlich die Anordnung des Luftein- und -auslasses.Fig. 1 shows in partial section a gas turbine; Fig. 2 is a section and a plan view according to II-1I of FIG. 1; Fig. 3 shows in part Section another embodiment; Fig. 4 is a section along the line IV-IV 3, and FIG. 5 shows a detail of that shown in FIGS. 3 and 1 Turbine, namely the arrangement of the air inlet and outlet.

Die Gasturbine nach den Fig. 1 und 2 besteht aus einer Turbine G, einer Brennkammer B und einem Wärmeaustauscher D. Die beiden letztgenannten Teile haben Ringform. Die Brennkammer B ist konzentrisch innerhalb des Wärmeaustauschers D angeordnet, so daß der Radialschnitt, wie aus Fig. 2 ersichtlich, vier konzentrische Ringe 11. 12, 13, 14 aufweist.The gas turbine according to FIGS. 1 and 2 consists of a turbine G, a combustion chamber B and a heat exchanger D. The latter two parts have ring shape. The combustion chamber B is concentric within the heat exchanger D arranged so that the radial section, as can be seen from Fig. 2, four concentric Rings 11, 12, 13, 14 has.

Die Luftleitung E, welche den Wärmeaustauscher D mit der Brennkammer B verbindet, wird einerseits durch einen konkaven, ringförmigen Deckel 22, welcher sich zwischen einer Stirnplatte 21 des Wärmeaustauschers, im nachstehenden als rückwärtige Stirnplatte bezeichnet, und der inneren Wand 11 der Brennkammer B erstreckt, und andererseits durch eine Wand 18 begrenzt.The air line E, which connects the heat exchanger D to the combustion chamber B connects, on the one hand, by a concave, annular cover 22, which between a face plate 21 of the heat exchanger, hereinafter referred to as the rear Denoted end plate, and the inner wall 11 of the combustion chamber B extends, and on the other hand limited by a wall 18.

Zwischen dem Innenmantel und Deckel 3 und einer Verlängerung 10 der äußeren Wand 12 der Brennkammer B ist eine Abgasleitung F gebildet, die die Verbrennungsgase nach dem Gasauslaß C führt.Between the inner jacket and cover 3 and an extension 10 of the outer wall 12 of the combustion chamber B is an exhaust pipe F is formed, which the combustion gases leads to the gas outlet C.

Der ringförmige Raum zwischen der inneren Wand 13 des Wärmeaustauschers D und der äußeren Wand 12 der Brennkammer bildet den Gasauslaß C mit den Öffnungen I, durch welche die Abgase in den Wärmeaustauscher D eintreten.The annular space between the inner wall 13 of the heat exchanger D and the outer wall 12 of the combustion chamber forms the gas outlet C with the openings I, through which the exhaust gases enter the heat exchanger D.

Der Hohlraum, den die innere Wand 11 der Brennkammer umschließt, bildet einen offenen Raum A, in welchen eine Kühlvorrichtung 16 für die Turbine eingebaut ist und der auch zur Vorwärmung des Brennstoffes benutzt werden kann.The cavity which the inner wall 11 of the combustion chamber encloses forms an open space A in which a cooling device 16 for the turbine is installed and which can also be used to preheat the fuel.

An der verengten Austrittsstelle aus der Brennkammer B ist die Turbine angeordnet. Ihre Welle 2 ist mit dem Rotor 1 des Verdichters verbunden. An dem Verdichter sind Auslaßrohre 4 und ein gemeinsamer, ringförmiger Luftsammler 5 angeschlossen. Dieser Luftsammler 5 ist an der vorderen Stirnplatte 8 des Wärmeaustauschers befestigt.The turbine is located at the narrowed exit point from combustion chamber B. arranged. Your shaft 2 is connected to the rotor 1 of the compressor. At the compressor outlet pipes 4 and a common, annular air collector 5 are connected. This air collector 5 is attached to the front face plate 8 of the heat exchanger.

Der Wärmeaustauscher D hat Ringform und umschließt die Turbine und die Brennkammer B. Er besteht aus einem inneren schalenförmigen Mantel, der durch die Wand 13 gebildet wird, den Stirnplatten 8 und 21 und dem äußeren -Mantel 14. Die rückwärtige Stirnplatte 21 des Wärmeaustauschers stellt die Fortsetzung der äußeren Wand 12 der Verbrennungskammer dar. Am anderen Ende dieser Wand 12 der Brennkammer ragt eine Anzahl von radialen Füßen oder Abstandsstücken 23 gegen die innere Wand 13 des Wärmeaustauschers, welche die Lage der Brennkammer B innerhalb des Mantels 13 festlegen. Sie können so angeordnet sein, daß eine freie thermische Ausdehnung ermöglicht wird. Der Wärnieäustausclier D ist von der Gegenstrombauart und ist mit einer Reihe von Rohren 19 ausgestattet, die von den Stirnplatten 8 und 21 getragen werden und parallel zu der inneren Wand 13 des Wärmeaustauschers liegen. Diese Rohre leiten die verdichtete Luft vom Sammler 5 zur Luftzuleitung E, welche aus dem konkaven äußeren Deckel 22 und der Wand 18 gebildet wird und die Luft der Brennkammer zuführt, die ebenfalls Ringform aufweist.The heat exchanger D has an annular shape and encloses the turbine and the combustion chamber B. It consists of an inner shell-shaped jacket which is formed by the wall 13, the end plates 8 and 21 and the outer jacket 14. The rear end plate 21 of the heat exchanger represents the Continuation of the outer wall 12 of the combustion chamber. At the other end of this wall 12 of the combustion chamber, a number of radial feet or spacers 23 protrude against the inner wall 13 of the heat exchanger, which define the position of the combustion chamber B within the shell 13. They can be arranged to allow free thermal expansion. The heat exchanger D is of the counterflow type and is provided with a series of tubes 19 carried by the end plates 8 and 21 and parallel to the inner wall 13 of the heat exchanger. These tubes conduct the compressed air from the collector 5 to the air supply line E, which is formed from the concave outer cover 22 and the wall 18 and supplies the air to the combustion chamber, which also has an annular shape.

Im Längsschnitt erkennt man, daß der erste Teil der Kammer B sich konisch erweitert, während der zweite, der Hauptteil der Kammer, eine sich konisch verengende Form aufweist, beide Teile in Richtung der Strömung betrachtet. In die konkave, ringförmige Wand 22 sind Brenner 20 derart eingebaut, daß ihre Achsen mit den Svmmetrieachseii der Längsschnitte der BrennkaminerP bei jedem der Brenner zusammenfallen. Ein gegebenenfalls mit Löchern versehenes Flammrohr 17 ist innerhalb der Brennkammer so angeordnet, daß noch genügend freier Raum für die Zufuhr von Sekundärluft offen bleibt. In dem verengten Auslaß der Bremikammer sind Leitschaufeln 9 vorge-,#ehen, die unmittelbar zu den Laufschaufeln 7 des Turbinenrades führen.In the longitudinal section it can be seen that the first part of the chamber B is conically widens, while the second, the main part of the chamber, becomes conical has narrowing shape, both parts viewed in the direction of the flow. In the concave, annular wall 22 burner 20 are installed in such a way that their axes with the axis of symmetry of the longitudinal sections of the combustion chimney P coincide with each of the burners. A flame tube 17, optionally provided with holes, is inside the combustion chamber arranged so that there is still enough free space for the supply of secondary air remain. Guide vanes 9 are provided in the narrowed outlet of the brake chamber, which lead directly to the blades 7 of the turbine wheel.

Die beiden Endabdeckungen 3 und 22 der Maschine sind folgendermaßen ausgeführt: An einem Ende sind die Brennkammer B und der Wärmeaustauscher D miteinander durch die konkave, ringförmige Abschlußplatte 22 verbunden, die zusammen mit der Wand 18 die Luftleitung E bildet. Die innere Wand 11 der Brennkammer und die Stirnplatte 21 des Wärmeaustauschers sind dadurch aneinander angeschlossen. Am anderen Ende der Gasturbine ist die Abdeckung 3 angebracht, welche Ringform besitzt und zusammen mit der Verlängerung 10 der äußeren Wand 12 der Brennkammer den Auslaß oder Diffusor F bildet. Sie ist an der äußeren Wand 13 des Wärmeaustauschers befestigt. Diese Abdeckung 3 läßt auch die Welle 2 durchtreten. Die Turbine selbst besteht aus einem Läufer 6, der auf der in der Abdeckung 3 gelagerten Welle 2 befestigt ist. Der Deckel 3 ist so weit verlängert, daß er einerseits, wie bereits erwähnt, die Abdeckung des Turbinengehäuses und der Abgasleitung F bildet, andererseits aber eine Wand des Verdichters darstellt. Der rückwärtige Teil des Turbinengehäuses wird durch eine Fortsetzung der inneren Wand 11 der Brennkammer gebildet. Die Zutrittsöffnung in der 'Titte dieser Verlängerung ist durch die Platte 15 abgedeckt, durch welche die Kühlvorrichtung, beispielsweise ein Kühlrohr 16 hindurchgeht. Der Läufer 6 der Turbine weist in der Mitte eine Ausnehmung auf, die eine Zutrittsöffnung bildet. Die Schaufeln 7 und die Läuferscheibe 6 sind an den Hohlraum derart angeschlossen, daß beide Teile wirksam durch Luft gekühlt werden können. Die Kühleinrichtung der Turbine besteht somit aus dem Rohr 16, das den Verdichter mit dein Hohlraum im Zentrum des Läufers verbindet.The two end covers 3 and 22 of the machine are as follows executed: At one end the combustion chamber B and the heat exchanger D are connected to each other connected by the concave, annular end plate 22, which together with the Wall 18, the air line E forms. The inner wall 11 of the combustion chamber and the face plate 21 of the heat exchanger are thereby connected to one another. On the other end the gas turbine is attached to the cover 3, which has a ring shape and together with the extension 10 of the outer wall 12 of the combustion chamber the outlet or diffuser F forms. It is attached to the outer wall 13 of the heat exchanger. These Cover 3 also allows shaft 2 to pass through. The turbine itself consists of one Rotor 6, which is fastened on the shaft 2 mounted in the cover 3. The lid 3 is extended so far that on the one hand, as already mentioned, the cover of the turbine housing and the exhaust pipe F, but on the other hand a wall of the compressor. The rear part of the turbine housing is through a continuation of the inner wall 11 of the combustion chamber is formed. The access opening in the 'Titte this extension is covered by the plate 15 through which the cooling device, for example a cooling pipe 16, passes through it. The runner 6 of the The turbine has a recess in the middle that forms an access opening. The blades 7 and the carrier 6 are connected to the cavity in such a way that that both parts can be effectively cooled by air. The cooling device of the The turbine thus consists of the tube 16 that connects the compressor with the cavity in the center of the runner connects.

Beim Betrieb der Gasturbine wird atmosphärische Luft vom Verdichter angesaugt und vor dein Durchtritt durch die Rohre 4 in den Sammler 5 des Wärmeaustauschers D verdichtet. Aus dein Sammler 5 strömt die Luft durch die Rohre 19 des Wärmeaustauschers nach rückwärts, gelangt in den Luftkanal E und von da in die Brennkammer. Während des Durchströmen durch die Rohre des Wärmeaustauschers nimmt die verdichtete Luft infolge des Wärrneaustauschers mit den Abgasen erhöhte Temperatur an.During the operation of the gas turbine, atmospheric air is released from the compressor sucked in and before your passage through the tubes 4 in the collector 5 of the heat exchanger D compressed. The air flows from your collector 5 through the tubes 19 of the heat exchanger backwards, enters the air duct E and from there into the combustion chamber. While The compressed air decreases as it flows through the tubes of the heat exchanger increased temperature due to the heat exchanger with the exhaust gases.

In der BrennkaminerB mischt sich die vorgewärmte verdichtete Luft an der Eintrittsstelle mit dem feinverteilten, versprühten Brennstoff, der dauernd eingespritzt wird. Die so gebildete brennbare Mischung wird durch einen Funken entzündet.The preheated, compressed air mixes in the fireplace at the point of entry with the finely divided, sprayed fuel, which is continuously injected will. The combustible mixture thus formed is through lit a spark.

An der Eintrittsstelle in die Brennkammer B wird ein Teil der vorgewärmten, verdichteten Luft, die sogenannte Sekundärluft, in den Raum zwischen dem Flammrohr 17 und der inneren Wand 11 der Brennkammer und von da durch die Löcher in das Flammrohr 17 geführt, um eine vollständige Verbrennung sicherzustellen.At the point of entry into combustion chamber B, part of the preheated, compressed air, the so-called secondary air, into the space between the flame tube 17 and the inner wall 11 of the combustion chamber and from there through the holes in the flame tube 17 to ensure complete combustion.

Die Verbrennung findet in der Brennkammer unter konstantem Druck statt, und die Verbrennungsprodukte werden durch die Leitschaufeln 9 gerichtet und teilweise entspannt, so daß sie unter Druckabfall auf die Schaufeln 7 der Turbine auftreffen, wo ihre kinetische Energie in mechanische Energie umgewandelt wird. Ein Teil der sich daraus ergebenden Kraft an der Welle wird dazu benutzt, den Rotor 1 des Verdichters anzutreiben. Der Rest stellt die Nutzleistung der Turbine dar. Die niedrig gespannten Gase, die von den Turbinenschaufeln 7 durch den Diffusor F abströmen, gelangen durch den Raum C in den Wärmeaustauscher D, wo sie den größten Teil ihres Wärmeinhaltes an die verdichtete Luft abgeben, welche durch die Rohre 19 fließt. Auf diese Weise wird die Wärme der Abgase im Kreislauf wieder verwendet. Nach dem Durchströmen des Wärmeaustauschers, in dem die Verbrennungsgase die größtmögliche Wärmemenge an die verdichtete Frischluft abgeben, werden sie durch das Rohr K ins Freie abgelassen.The combustion takes place in the combustion chamber under constant pressure, and the products of combustion are directed and partially by the guide vanes 9 relaxed so that they hit the blades 7 of the turbine with a drop in pressure, where their kinetic energy is converted into mechanical energy. A part of The resulting force on the shaft is used to drive the rotor 1 of the compressor to drive. The rest represents the net power of the turbine. The low voltage ones Gases that flow from the turbine blades 7 through the diffuser F pass through the room C into the heat exchanger D, where they have most of their heat content to the compressed air flowing through the tubes 19. In this way the heat from the exhaust gases is reused in the circuit. After flowing through the Heat exchanger in which the combustion gases deliver the greatest possible amount of heat to the give off compressed fresh air, they are discharged through the pipe K to the outside.

Die in den Fig. 3, 4 und 5 der Zeichnungen dargestellte Gasturbine arbeitet in der gleichen Weise. Die Bezugszeichen und Buchstaben, welche beiden Ausführungsformen gemeinsam sind, betreffen ähnliche Bestandteile.The gas turbine shown in Figures 3, 4 and 5 of the drawings works in the same way. The reference numbers and letters, which two Embodiments are common to relate to similar components.

Bei der zweiten Ausführungsform besteht die Maschine aus einem Radialverdichter H mit dem Rotor 1 und den Austrittsrohren 4, die nach einer keilförmigen Eintrittsöffnung I. des ringförmigen Wärmeaustauschers D führen. Der Wärmeaustauscher wird von den konzentrischen Wänden 13 und 14 umschlossen. Drei Rippen 25 im Turbinengehäuse dienen dazu, die Lage der Turbine innerhalb der ringförmigen Wand 13 festzulegen. Diese Rippen können einstellbar sein. Eine Mehrzahl von gebogenen Rohren 31 ist zwischen den Wänden 13 und 14 des Wärmeaustauschers D ringförmig eingebaut und verbindet die Einlaßöffnung L mit dem gleichfalls keilförmigen Auslaß 31, der seinerseits durch die Luftleitung E mit der Brennkammer B in Verbindung steht. Das Gemisch von Luft aus dem Verdichter H zusammen mit feinverteiltem Brennstoff aus den Brennern 20 wird in der Brennkammer B entzündet, und die Verbrennungsprodukte strömen durch einen ringförmigen Raum X nach der mehrstufigen Turbine G. Der Läufer 6 der Hochdruckstufe treibt mittels der Welle 2 den Rotor 1 des Verdichters an, während der Turbinenläufer 28 mit seinen hinter festen Leitschaufeln 26 angeordneten Laufschaufeln 27, die Welle 30 antreibt, welche von dem Mantel 29 umschlossen ist. Von der Turbine strömen die Gase durch die Abgasleitung F und den Kanal C in den Einlaß I des Wärmeaustauschers. Aus dem Einlaß I, der von einer Wand 24 abgedeckt wird, strömen die Gase außen an den gebogenen Rohren 31 vorbei, indem sie in einem Kreis den Wärmeaustauscher D durchlaufen, im Gegenstrom zu der in den Rohren 31 fließenden Luft. Die Wärme der Abgase wird dabei durch die Rohre 31 hindurch an die Luft abgegeben, welche auf diese Weise vorgewärmt wird.In the second embodiment, the machine consists of a radial compressor H with the rotor 1 and the outlet pipes 4 which lead to a wedge-shaped inlet opening I. of the annular heat exchanger D. The heat exchanger is enclosed by the concentric walls 13 and 14. Three ribs 25 in the turbine housing serve to fix the position of the turbine within the annular wall 13. These ribs can be adjustable. A plurality of bent tubes 31 are installed in a ring between the walls 13 and 14 of the heat exchanger D and connect the inlet opening L to the likewise wedge-shaped outlet 31, which in turn is in communication with the combustion chamber B through the air duct E. The mixture of air from the compressor H together with finely divided fuel from the burners 20 is ignited in the combustion chamber B, and the combustion products flow through an annular space X to the multi-stage turbine G. The rotor 6 of the high-pressure stage drives the rotor by means of the shaft 2 1 of the compressor, while the turbine rotor 28 with its rotor blades 27 arranged behind fixed guide vanes 26 drives the shaft 30, which is enclosed by the jacket 29. The gases from the turbine flow through the exhaust pipe F and the channel C into the inlet I of the heat exchanger. From the inlet I, which is covered by a wall 24, the gases flow outside the bent tubes 31 by passing through the heat exchanger D in a circle, in countercurrent to the air flowing in the tubes 31. The heat of the exhaust gases is given off through the pipes 31 to the air, which is preheated in this way.

Die gleichen Grundsätze können auch bei anderen Arten von Gasturbinen verwirklicht werden, z. B. bei Gasturbinen mit einer oder mehreren Rohrbrennkanrmern, bei ein- oder mehrstufigen Turbinen mit Gegen-, Gleich- und Ouerstromwärmeaustauschern, bei offenem, halbgeschlossenem und geschlossenem Kreislauf und unter Benutzung verschiedener wellen für die komprimierte Luft und von verschiedenen Brennstoffen.The same principles can be applied to other types of gas turbines be realized, e.g. B. in gas turbines with one or more tubular combustors, in the case of single or multi-stage turbines with counter-flow, direct-flow and cross-flow heat exchangers, with open, semi-closed and closed circuits and using different ones waves for compressed air and of various fuels.

Die Brennkammern können in verschiedener Weise in den Wärmeäustauscher eingebaut werden. Sie können konzentrisch angeordnet oder einzeln oder in Kombination rund um die Achse der Turbine verteilt sein. Sie können auch einzeln, konzentrisch oder unterteilt in einem Wärmeaustauscher eingebettet sein, der selbst in Abschnitte unterteilt ist, so daß alle diese getrennten Teile des Wärmeaustauschers mit ihren zugehörigen Brennkammern eine geschlossene, gedrängte und ausgeglichene Einheit bilden.The combustion chambers can be inserted into the heat exchanger in various ways to be built in. They can be arranged concentrically or individually or in combination be distributed around the axis of the turbine. They can also be used individually, concentrically or subdivided into a heat exchanger that divides itself into sections is divided so that all these separate parts of the heat exchanger with their associated combustion chambers a closed, compact and balanced unit form.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Gas turbine with heat exchanger, near the combustion chamber, Turbine and turbine outlet diffuser are arranged axially one behind the other, thereby characterized in that the heat exchanger is annular outside around the combustion chamber, turbine and Turbine outlet diffuser is arranged around and that the axial length of the heat exchanger equal to or greater than the total axial length of the combustion chamber, turbine and turbine outlet diffuser is together.

2. Gas turbine according to claim 1, characterized by a heat exchanger (D) with parallel flow guidance, preferably in countercurrent.

3. Gas turbine after Claims 1 and 2, characterized in that the combustion chamber (B) is subdivided.

4. Gas turbine according to claim 1 to 3, characterized in that the combustion chamber (B) ring-shaped and arranged concentrically in the heat exchanger (D) is.

5. Gas turbine according to claim 1 to 4, characterized in that the combustion chamber (B) forms a frustoconical ring and adjustable expansion bodies (23, 25) between the outer wall (12) of the chamber (B) and the inner wall (13) of the heat exchanger (D) for spacing and for free thermal expansion.

6. Gas turbine according to claim 1 to 5, characterized in that the inner wall of the concentric Annular combustion chamber (B) a free cavity (K) to accommodate coolants (16) for the turbine and the preheating of the fuel.

7. Gas turbine according to claim 1 to 6, characterized in that the compressor is arranged at the end of the turbine shaft remote from the output. B. gas turbine according to claim 1 to 7, characterized in that the compressor is arranged on one shaft of a twin-shaft turbine. 9. Gas turbine according to claim 1 to 8, characterized in that the parallel flow guide of the heat exchanger is arranged axially parallel to the gas turbine. 10. Gas turbine according to claim 1 to 9, characterized in that the cover plate of the heat exchanger on the outlet side of the heated air has an annular, concave cavity (E) for connection to the combustion chamber. 11. Gas turbine according to claim 1 to 8, characterized in that the parallel flow guide of the heat exchanger (D, Fig. 3 to 5) runs parallel to a circumference as an open ring and that extending over the length of the heat exchanger wedge-shaped outlet and inlet guides (L are 1T7) arranged for the air with the addition of annular shape, taking place the supply and discharge of the combustion gases in the same '''else at the joint over the circumference. References considered: U.S. Patents Nos. 2,631,440, 2,609,666-1; Fuel Heat Power, Vol. 3, 1951, p. 63; VDI magazine, vol. 93, 1951. p. 400.