DE19612617A1

DE19612617A1 - Gasturbine

Info

Publication number: DE19612617A1
Application number: DE1996112617
Authority: DE
Inventors: Sandor Nagy
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-03-29
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 1997-10-02
Anticipated expiration: 2016-03-30
Also published as: DE19612617C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Gasturbine, bestehend aus Verdichter, Brennkammer und Turbinenrad.

Im Stand der Technik sind Gasturbinen in vielfälti gen Bauformen als Abgasturbinen, als Strahltrieb werke sowie als stationäre Gasturbinen und als Fahrzeuggasturbinen bekannt.

Abgasturbinen oder Abgasturbogebläße sind Maschinen mit Turbinen, bei denen anstelle einer Brennkammer ein Kolbenmotor angeordnet ist, dessen Motor leistung durch Verdichtung der Verbrennungsluft bei entsprechend erhöhter Brennstoffzufuhr gesteigert wird. Turbinen zeichnen sich dadurch aus, daß sie ein kleines Baugewicht aufweisen und weniger be wegte Teile gegenüber Kolbenmotoren benötigen, was für die Wartung und Betriebssicherheit vorteilhaft ist.

Nachteilig bei den bekannten Turbinen ist, daß dadurch, daß der Heizgasstrom nach hinten nicht abgedichtet ist Druckverluste auftreten, die zu einer Verringerung des Wirkungsgrades führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gasturbine anzugeben, die mit hohen Wirkungsgrad arbeitet und in großen Drehzahlbereichen und großen Leistungsstufen einsetzbar ist.

Erfindungsgemäß gelingt die Lösung der Aufgabe dadurch, daß das Turbinenrad in der Brennkammer angeordnet ist, aus einem scheibenförmigen Rad besteht, bei dem am Umfang schräg oder spiralförmig angebrachte Nuten und/oder Schaufeln vorhanden sind und daß die Brennkammer mit Abdichtelementen versehen ist, die bei der Drehung des Turbinenrades die Nuten im Bereich der Brennkammer alternierend gegenüber dem Verdichterraum abdichten und freigeben.

Ferner ist es möglich das in der Brennkammer Zünd kerzen angeordnet sind und daß die Anzahl der Brennkammern variabel ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Turbine sehen vor, daß in die Brennkammer oder in den Verdichterraum Kraftstoff eingespritzt wird und/oder daß mit der Turbinenwelle Flügelelemente verbunden sind, die vor der Brennkammer als Ver dichter und/oder hinter der Brennkammer zur zusätz lichen Kraftabnahme angeordnet sind.

Durch die alternierende Abdichtung der Brennkammer gegenüber dem Verdichterraum werden mit der erfin dungsgeinäßen Gasturbine die Vorteile einer bekann ten Gasturbine, insbesondere das geringe Gewicht und die geringe Baugröße mit den Vorteilen eines Verbrennungsmotor, nämlich eine gute Anpassung an unterschiedliche Leistungsbereiche und unterschied liche Drehzahlen, verbunden.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der zuge hörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1, einen Schnitt durch die erfindungsge mäße Turbine,

Fig. 2, die zugehörige Seitenansicht,

Fig. 3, eine Darstellung des Kühlersystems,

Fig. 4 bis 6, verschiedene Arbeitstakte der Turbine,

Fig. 7, eine Anordnung mit zusätzlichen Flü gelelementen vor und hinter der Brennkammer und

Fig. 8 bis 10, eine Anordnung mit zusätzlich angebrachten Ventilen.

Fig. 1 erläutert die grundsätzliche Funktionsweise der Turbine. Das Turbinenrad 1 ist auf der Welle 7 angebracht und weist im Umfang schrägverlaufende Nuten auf. Die Brennkammer, in der sich das Turbi nenrad 1 befindet, ist gegenüber dem Verdichterraum mit einem oberen Verschlußteil 2 und gegenüber dem unteren Raum mit einem unteren Verschlußteil 5 ab gedichtet. Im Verdichterraum sind auf der Welle 7 Flügelelemente 3 angebracht. Der Kraftstoff wird über Einspritzdüsen 4 eingebracht, die sowohl in den Verdichterraum als auch in die Brennkammer mün den können.

Die angesaugte Luft wird durch die Flügelelemente 3 verdichtet und gelangt durch die im oberen Ver schlußteil 2 angebrachten Öffnungen in die Brenn kammer. Zusätzlich gelangt der Kraftstoff über die Einspritzdüsen in die Brennkammer. Dort erfolgt durch die Zündkerzen 8 die Zündung des Kraftstoff- Luft-Gemisch, so daß sich das Gasgemisch explosi onsartig ausbreitet. Durch die Drehung des Turbi nenrades 1 wird zum Zündzeitpunkt die obere Ver schlußfunktion wirksam. Das sich ausdehnende Gas drückt dabei auf die schräg verlaufenden Wände der Nuten und versetzt das Turbinenrad 1 in Drehungen. Das verbrannte Gemisch strömt durch die Öffnungen, die sich im unteren Verschlußteil 5 befinden aus. Die Kraftabnahme kann am Kupplungselement 6 erfol gen.

Fig. 2 zeigt die Ansicht von unten auf die Turbine gesehen.

Aus Fig. 3 ist das Kühlsystem ersichtlich, wobei die Kühlung sowohl im äußeren Bereich als auch im inneren Bereich erfolgen kann. In den Fig. 4 bis 6 werden verschiedenen Arbeitstakte erläutert. Fig. 4 zeigt eine Fase, bei der oberes und unteres Verschlußteil im linken Beispiel geöffnet sind, so daß die von oben einströmende Luft das unten ein strömende Gas herausdrückt. In der sich rechts davon befindlichen Nut erfolgt gerade die Zündung, wobei das obere Verschlußteil den Schlitz der Nut verschließt, so daß das Gas nur nach unten ausströ men kann und dabei die Turbine antreibt. In Fig. 5 strömt das Gas nach dem Zünden des Kraftstoff-Luft- Gemisches explosionsartig aus und saugt dabei von oben nachströmende Kraftstoff-Luft-Gemisch an.

Fig. 6 erläutert eine Phase, bei der das Kraft stoff-Luft-Gemisch noch einströmt und damit einen Überdruck erzeugt, da das verbrannte Gas beim Zün den noch nicht ausströmen kann.

Fig. 7 zeigt eine Anordnung, bei der vor und hin ter der Brennkammer auf der Welle 7 Flügelelemente 3 angebracht sind.

Die Fig. 8 bis 9 erläutern eine Anordnung, bei der eine Abdichtung der Brennkammer gegenüber den umgebenden Bereichen durch gesteuerte Ventile erfolgt. Im dargestellten Beispiel sind diese Ven tile rund ausgeführt. Es ist jedoch auch möglich, hierfür eine dreieckige Form zu verwenden.

Bezugszeichenliste

1 Turbinenrad
2 obere Abdichtung
3 Flügelelemente
4 Einspritzdüse
5 untere Abdichtung
6 Kupplungselement
7 Welle
8 Zündkerze

Claims

1. Gasturbine, bestehend aus Verdichter, Brenn kammer und Turbinenrad, dadurch gekennzeichnet, daß das Turbinenrad (1) aus einem scheibenförmigen Rad besteht, welches in der Brennkammer angeordnet ist und an dem sich am Umfang schräg oder spiralförmig angebrachte Nuten befinden und daß die Brennkammer mit Abdichtelementen (2, 5) versehen ist, die bei der Drehung des Turbinenrades (1) die Nuten im Bereich der Brennkammer alternierend gegenüber dem Verdichterraum abdichten und freigeben.

2. Gasturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß in der Brennkammer Zündkerzen (8) angeord net sind.

3. Gasturbinen nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß in die Brennkammer oder in den Ver dichterraum Kraftstoff eingespritzt wird.

4. Gasturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß mit der Turbinenwelle (7) Flügelelemente (3) verbunden sind, die vor und/oder hinter der Brennkammer angeordnet sind.