WO2019201969A1 - Device for driving a generator - Google Patents
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- F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
- F02K9/42—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using liquid or gaseous propellants
- F02K9/60—Constructional parts; Details not otherwise provided for
- F02K9/62—Combustion or thrust chambers
- F02K9/66—Combustion or thrust chambers of the rotary type
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- F05D2300/6033—Ceramic matrix composites [CMC]
Definitions
- the device comprising a rotor rotatably mounted about a rotation axis, wherein on the rotor at a radial distance from the axis of rotation a plurality of rocket engines circumferentially arranged on one side combustion chambers and rigidly connected to the rotor to rotate in an operating state of the device about the axis of rotation and thus to rotatably drive the rotor about the axis of rotation, wherein the combustion chambers are preferably designed as expansion nozzles.
- EP 3085922 A1 discloses a device for converting thermal energy into mechanical or electrical energy, comprising a shaft and jet engines, wherein the
- Jet engines have combustion chambers and in one
- the core of the invention is to provide as a thermodynamic machine, a set of small rocket engines mounted on a high-strength rotor about a common axis of rotation
- a generator can be driven, wherein the conversion of the generated electrical energy to the mains frequency in a conventional manner electronically.
- the rocket engines are active burners whose power is e.g. 1 MW, whereby the complexity of the system comparatively low and the performance - in contrast to known solutions - is well scalable. The division on a variety of
- Rocket engines or burners also has great advantages for system availability. Accordingly, it is in a device for driving a generator for generating electrical energy, the device comprising a rotor rotatably mounted about an axis of rotation, provided that at the rotor at a radial distance from the axis of rotation more
- Rocket engines are arranged circumferentially with one side open combustion chambers and rigidly connected to the rotor to rotate in an operating state of the device about the axis of rotation and thus rotatably drive the rotor about the axis of rotation, the combustion chambers preferably as expansion nozzles
- the openings of the combustion chambers are arranged so that the support mass is substantially tangential to the rotor or to
- the "rotary" drive means that in the operating state, a rotation of the rotor about the axis of rotation is effected by the rocket engines.
- "Essentially tangential” is to be understood that the rocket engines with a tangent to the imaginary circle a small angle, preferably from 0 ° to 5 °, so that the exhaust jet or support mass is directed more away from the rotor to
- the distribution of rocket engines along the imaginary circle is regular - i. in a regular sequence of angular intervals -, in particular in the same
- Expansion nozzles are known per se and are also referred to as Laval nozzles.
- auxiliary circle tangentially which auxiliary circle is centered about the axis of rotation and arranged in a plane perpendicular to the axis of rotation and extends through the point.
- the point may be any point on the particular carbon fiber.
- the low mass in the periphery of the rotor causes a low moment of inertia and allows correspondingly high angular acceleration at relatively low
- Claim material of the rotor can be kept as small as possible.
- silicon carbide as a matrix withstand the increased temperatures encountered in rocket engine operation, it also advantageously has a high temperature
- Centrifugal forces That is, the carbon fibers are arranged so that they are loaded in the operating state, at least roughly parallel to the direction in which they have their maximum strength, which the strength of the rotor in terms of enormously increases loads occurring in the operating state due to the centrifugal forces.
- the course of the respective carbon fiber with the tangent an angle of 55 ° to 90 °, preferably from 65 ° to 90 °, includes.
- the carbon fibers can thus extend radially (to the axis of rotation or away from it), in which case said angle is 90 °.
- Section of the rotor, in which the rocket engines are arranged, is arranged in an exhaust space, as seen from the outer radial portion of the rotor to the rotational axis, a housing, the exhaust gas chamber gas-tight, and that between the housing and the axis of rotation, a working space is arranged, in which an inner radial portion of the rotor is disposed, and wherein the working space is evacuated to in
- the exhaust space is formed substantially closed, with means for discharging the exhaust gases are provided.
- the terms "evacuable” and “vacuum” are clearly to be understood to mean such vacuums that can be technically easily implemented in practice.
- the inner radial section of the rotor can be sealed off from the exhaust gas chamber, for example by means of a non-contact seal, which is arranged in the region of the housing and, for example, completely analogous to a rotor of an evacuation pump
- a gas curtain known per se may be provided in the non-contact seal.
- the inner radial portion of the rotor is disposed between the outer radial portion of the rotor and the axis of rotation.
- Range from 9000 min -1 to 36000 min -1 , preferably from 16000 min -1 to 24000 min -1 , and is preferably an integer multiple of a frequency of a low-voltage power network.
- low-voltage power grids are usually used which provide 230 V single-phase or 400 V three-phase with 50 Hz mains frequency. In some countries of the world, e.g. also 60 Hz used as mains frequency.
- the speed is high and preferably an integer
- a known, electronically operating frequency converter can be used, which can be co-optimized in particular with the generator.
- a mechanical solution would also be conceivable in which a transmission, e.g. one
- Planetary gear with a rigid gear ratio is connected between the generator and the device or the rotor according to the invention.
- mechanical wear must be taken into account, e.g. by usual maintenance and inspection measures.
- Low voltage power grid usable AC voltage would be e.g. the use of a generator with counter rotating field in the rotor. For example, if the rotor of the generator rotates at 6 times the mains frequency, but at the same time the rotor generates a field of excitation with 5 times the mains frequency in the opposite direction, the mains frequency will also be in the opposite direction
- Stator windings generated so that not all the electrical power generated must be electronically transformed, but the electronics only has to muster the power of the exciter field.
- Gas velocity corresponds, so that the energy output is maximized in a single-stage expansion process, for example, 1500 m / s.
- a possible parameter combination is for example a speed of 18000 min -1 and a radius of 0.8 m. In this case, a centrifugal acceleration of about 290000 g occurs.
- the centrifugal force occurring in the operating state or centrifugal force can advantageously be used to supply fuel to the rocket engines.
- Inventive device provided that in the region of the axis of rotation a fixed supply line for fuel
- the at least one fuel line is rigidly connected to the rotor and preferably in the rotor
- Fuel line opens, e.g. as annular or
- Mouth area opposite the working space can, for example, analogous to above-explained gas-tight seal of the evacuated
- Each combustion chamber is designed as an expansion nozzle with a pre-combustion chamber and an adjoining main combustion chamber, wherein a light cross-section of the expansion nozzle
- Fuel line merges into a fuel supply end portion, which opens into the pre-combustion chamber.
- Partial combustion takes place, which raises the temperature level to reduce the ignition delay time.
- the constriction between the pre-combustion chamber and the main combustion chamber prevents vortices that would contact hot particles with an inner wall of the expansion nozzle in this area and would promote corrosion.
- an expansion area connects to the main combustion chamber.
- the clear cross section of the main combustion chamber to the adjoining expansion area so that the clear cross section in a transition between the main combustion chamber and the
- Cross-section which is known in expansion or Laval nozzles, ensures that a discharged from the expansion nozzle fluid, which forms the support mass, flows as parallel as possible to a longitudinal axis of the expansion nozzle and that sudden changes in the flow state, so-called.
- the light cross-section is not extended to collisions of ash particles with an inner wall of the expansion nozzle in the
- Rejuvenation of the clear cross section in the region of the transition can then still - be realized in fluid form by at least one fluid, preferably gas, particularly preferably nitrogen-enriched fluid or gas, in the region of the transition under relatively high pressure to the center of the clear cross section is passed, so that forms a fluid flow, the function of the rejuvenation of the clear
- oxygen or oxygen-enriched air in particular being able to be provided as the oxidizer.
- the oxygen or the oxygen-enriched air can be present in liquefied form or in
- gaseous form so at least as a fluid. It should be noted that the gaseous oxidizer is due to in operation
- Nitrogen oxide production during combustion reduced or minimized.
- At least one Oxidator strig is provided, which is rigidly connected to the rotor and is preferably formed in the rotor, wherein the at least one
- Oxidator at least partially radially extends up to the rocket engines to press in the operating state, an oxidizer by means of the present by the rotation of the rotor centrifugal force in the rocket engines. That it may be dispensed with additional, known from the prior art, facilities to the oxidizer in the
- the achievable high pressures of the oxidizer can also be used to decompose the fuel into very small particles or droplets.
- it is in a particularly preferred embodiment of the
- Oxidatorzuchtendabitese and the openings are designed such that in the operating state, the oxidizer at a pressure of at least 1500 bar, preferably from 2000 to 6000 bar, more preferably from 2500 bar to 5000 bar, can be introduced in the direction of the constriction in the pre-combustion chamber to the
- the oxidator is thus at high pressure in the region of the constriction, so to speak, from several sides in a
- Pre-combustion chamber and main combustion chamber serves as it were as a guide for the radial or the center of the clear
- the diameter of the thus comminuted fuel particles or droplets is typically less than or equal to 10 ym.
- Oxidatorzuchtendabitese substantially star-shaped and preferably aligned with the central region.
- the course of the Oxidatorzuchtendabitese is preferably pointing to a longitudinal axis of the expansion nozzle, which longitudinal axis lies in a plane of the rotor or in a plane normal to the rotation axis and is substantially tangential (to the rotor), and run
- the achieved small particle size of the fuel contributes to an enormous efficiency increase of the combustion.
- coal can be in the form of larger grains, which
- At least one Oxidatortechnisch in Oxidatorring admiren opens, each extending annularly around one of the rocket engines in the region of a transition from the main combustion chamber to an expansion region of the expansion nozzle, and that the Oxidatorringtechnischen each in channels in a wall of the respective expansion nozzle open, which channels extend from the region of the transition in the region of the constriction of the respective expansion nozzle.
- This arrangement is advantageous in two respects. For one thing, the
- Oxidizer in the Oxidatorring technische-in-semiconductor
- the main combustion chamber is cooled by the oxidizer, whereby the combustion chamber material, in particular the material of the main combustion chamber, is protected from oxidation.
- the combustion chambers are formed of a temperature-resistant alloy with oxidation-resistant material and a ceramic coating
- the ceramic coating in particular, a hard oxide ceramic such as e.g. Al O (alumina), in question.
- the temperature resistant alloy e.g. a
- Ceramic coating is biased by a sheath of the superalloy to pressure.
- the oxygen-rich fraction when used as an oxidizer, the oxygen-rich fraction no longer has to be in liquid form
- Air Z erkettsech a about the rotation axis rotatable, rigidly connected to the rotor vessel for the liquefied air comprises, in which vessel in the operating condition by rotating a pressure gradient can be formed in the liquefied air to produce the oxygen-rich fraction as by means of fractional crystallization, that the oxygen-rich fraction in the vessel is arranged radially further away from the axis of rotation than the nitrogen-rich fraction, and that at least one
- Oxidator for the derivation of the oxygen-rich fraction and at least one nitrogen line for the derivation of the nitrogen-rich fraction are provided, wherein the
- Oxidator leads into a region of the vessel, which is arranged radially further away from the axis of rotation than a region of the vessel into which opens the nitrogen line.
- the liquefied air is at a certain level
- Rotary axis an increased nitrogen content.
- diverting the liquefied air (in the axial direction, parallel to the axis of rotation) from the respective area can be skimmed off according to the oxygen-rich or the nitrogen-rich proportion.
- the operating state of the rotor rotation can be used in the present case to generate the pressure gradient or for driving the air Z erlegungshim, which allows a seamless implementation of the air separation unit.
- the air separation unit may include a per se known air liquefaction device, which in turn is connected upstream of an axial compressor or air inlet.
- the nitrogen-rich fraction which according to the above can be in liquid or gaseous form, can advantageously be used as a film jacket between the
- Combustion gases and the inner wall of the main combustion chamber are mixed back to better protect the material of the main combustion chamber or the inner wall from damage, in particular by corrosion.
- Carriage of the nitrogen-rich fraction can be dispensed under high pressure. Therefore, it is at a special preferred embodiment of the device according to the invention provided that at least one nitrogen line is provided for discharging at least part of the nitrogen-rich portion from the air Z unit, which is rigidly connected to the rotor and preferably in the rotor
- Nitrogen at least partially extends radially up to the rocket engines to press in the operating state, the nitrogen-rich fraction by means of the centrifugal force present in the rocket engines by the rotation of the rotor, and that the at least one nitrogen line opens into nitrogen ring lines, each ring around one of the rocket engines in the area one
- Expansion region of a main combustion chamber of the expansion nozzle wherein in the main combustion chamber, in particular in the expansion region, a plurality of openings are provided for the nitrogen-rich fraction and the respective nitrogen ring line opens into the openings. Accordingly, the
- Rocket engines (n) are derived. Possibly. However, it may be beneficial, the mass of the exhaust gas in relation to
- the nitrogen-rich portion of the rocket engines are fed, the remaining nitrogen-rich content can be outside be deducted or blown off. It may be noted that the steam turbine generator always withdraws energy from the exhaust gas, but the amount of heat proportional to the
- a generator with the device according to the invention can be operatively connected to the
- the generator or a rotor of the generator can be non-rotatably connected to the rotor of the device.
- a frequency converter may be provided which is co-optimized with the generator.
- a system for generating electrical energy comprising a device according to the invention and the generator.
- inventive device or the system according to the invention can be used to further increase efficiency with a
- downstream steam turbine can be combined to form a combination process - analogous to the known gas and steam process.
- the rocket engines or rotating burners can be used for this purpose, e.g. in the combustion chamber of an existing one
- Fig. 1 is a schematic representation of a rotor of a
- Fig. 2 is a schematic representation of a sectional view through a rocket engine of the device according to the invention, wherein a longitudinal axis of
- Rocket engine is in the cutting plane
- Fig. 3 is a schematic representation of an inventive
- a rotor 10 of a device according to the invention for driving a generator 3 for generating electrical energy in plan view is shown schematically.
- the rotor 10 is about a rotation axis 5, which in Fig. 1 normal to the
- Drawing plane is, rotatably mounted.
- Rocket engines 14 circumferentially arranged.
- Fig. 1 is a circle 25 with radius D for clarity of illustration
- Embodiment eight rocket engines 14 are arranged regularly and at equal angular intervals to each other along this circle 25.
- Rocket engines 14 and surrounding the rotor 10 surrounding 26 dashed lines.
- the circle 25 and the circumference 26 are centered about the axis of rotation 5, wherein the radius 26 clearly has a larger radius than the circle 25.
- the rocket engines 14 are rigid with the rotor 10
- each rocket engine 14 is arranged so that its longitudinal axis 22 substantially tangentially touches the circle 25.
- the rocket engines 14 have open on one side combustion chambers, each having a corresponding opening 27 of the combustion chamber along the longitudinal axes 22 and in the view of FIG. 1 counterclockwise.
- Rocket engines is typically 0.15 m.
- the combustion chambers of the rocket engines 14 are in the illustrated embodiment as expansion nozzles 9, which are sometimes referred to as Laval nozzles, formed and correspondingly have a main combustion chamber 9.11 and an adjoining expansion area 9.12 on.
- the illustrated embodiment includes a pre-combustion chamber 9.10 to the main combustion chamber 9.11, see. Fig. 2.
- a clear cross section of the expansion nozzles 9 has a constriction 15 between the pre-combustion chamber 9.10 and the
- Rocket engines 14 from the openings 27 support mass and thus drive the rotor 10 rotationally by the
- Rocket engines 14 rotate along the circle 25 about the axis of rotation 5.
- the rotor 10 in particular on the
- Conversion of the electrical energy generated by the generator 3 to the mains frequency of a low-voltage power network can be carried out in a manner known per se, e.g. done electronically, especially using frequency converters.
- the rotor 10 may be by means of the rocket engines 14 in the operating condition with operating speeds, corresponding to an integral multiple of the line frequency and in the range of 9,000 min -1 to 36,000 min -1, for example at 18,000 min -1, are driven.
- Rocket engine 14 at the above-mentioned radial distance D - corresponds approximately to the exhaust gas velocity and the velocity of the ejected support mass, so that the energy release is maximized in a single-stage expansion process, such. 1500 m / s.
- One possible parameter combination is e.g.
- the rotor 10 is designed to be both light and high-strength, the structure of the rotor 10, in particular in regions of support structures 9.7, comprising carbon fibers in a heat and pressure-resistant matrix of silicon carbide.
- the carbon fibers run in the support structures 9.7 parallel to the longitudinal extent of the respective support structure 9.7 and thus coarse - in the illustrated Embodiment up to about 22 ° - parallel to the centrifugal forces occurring.
- Rocket engines 14 are arranged arranged in an exhaust space 4.
- the exhaust gas space 4 is through a housing 7 (off
- Non-contact seal 8 is provided, which allows the gas-tight passage of the rotor 10 through the housing 7.
- an inner radial portion 23 of the rotor 10 is arranged, wherein the working space 6 can be evacuated to allow the operating state of the device, the arrangement of the inner radial portion 23 of the rotor 10 in vacuum. As can be seen in particular from Fig. 3, is located in
- Stability of the device according to the invention affects.
- the supply line 13 opens into a plurality of fuel lines 13 ', which are circular in the region of the axis of rotation 5 or merge in a central circular recess 28. Opposite the working space 6, the fuel line 13 'or the recess 28 in said mouth region or in the region of the axis of rotation 5 by means of a gas or vacuum-tight
- the fuel lines 13 ' are rigidly connected to the rotor 10 and preferably formed in the rotor 10.
- Fuel is pressed by means of the present by the rotation of the rotor 10 centrifugal force in the rocket engines 14.
- the fuel is using an oxidizer, which in the illustrated embodiment to
- oxygen-enriched air is burnt.
- oxygen means the oxidizer, unless explicitly stated otherwise, the oxidizer may be in the liquefied or gaseous state.
- the oxidizer is supplied to the rocket engines 14 with the aid of centrifugal force.
- Exemplary embodiments are oxidizer lines 12
- the Oxidator Appendix 12 extend radially to the
- Oxidator glacial to one of the rocket engines 14 in the region of a transition 16 of the main combustion chamber 9.11 to
- Expansion area 9.12 of the expansion nozzle 9 run.
- the Oxidator ring lines 9.2 each open into channels 9.9 in a wall of the respective expansion nozzle 9, which channels 9.9 extend from the region of the transition 16 into the region of the constriction 15 of the respective expansion nozzle 9. This results in a regenerative cooling of the main combustion chamber 9.11 of
- Constriction 15 provided a plurality of openings 17 for the oxidizer, in which openings 17 Oxidatorzuchtendabête 18 open, wherein the channels in the Oxidatorzuchtendabête 18
- Openings 17 are designed such that, in the operating state, the oxidizer is pressurized to at least 1500 bar,
- the Oxidatorzuchtendabchnitte 18 together with openings 17 thereto each star-shaped and the constriction 15 may be arranged facing.
- the device according to the invention comprises in
- Air separation unit 2 (shown for clarity in Fig. 3 along the axis of rotation 5 shown interrupted, wherein the interruption is indicated by the two broken lines), which is coupled to the rotor 10.
- Air separation unit 2 in turn, includes a per se known air liquefaction device (not shown, can in particular in the region not shown
- the air Z erkettstician 2 is provided in order to divide the liquefied air into a nitrogen-rich fraction and an oxygen-rich fraction and to use the oxygen-rich fraction as the oxidizer, wherein the oxidizer, as already mentioned, may not necessarily be in liquid form, but can also be used in gaseous form.
- the air erlegungsech Z 2 comprises a rotatable around the rotation axis 5, fixed to the rotor 10 connected container 19 for the liquefied air.
- the vessel 19 is formed in the operating condition by rotation, a pressure gradient in the liquefied air to produce by means of fractional crystallization, the oxygen-rich fraction so that the
- oxygen-rich fraction in the vessel 19 is arranged radially further away from the axis of rotation 5 than the nitrogen-rich fraction.
- nitrogen-rich fraction may be in gaseous form
- the Oxidator endeavoren 12 for discharging the oxygen-rich
- Oxidator 12 lead into a region of the vessel 19, which is located radially further away from the axis of rotation 5 as a region of the vessel 19, in which the nitrogen lines 11 open.
- the nitrogen-rich fraction is shown in the
- Embodiment - at least partially - also fed to the rocket engines 14, by one
- the nitrogen pipes 11 are not only rigidly connected to the rotor 10 and preferably formed in the rotor 10, but extend radially to the
- Rocket engines 14 to operate in the operating state
- the nitrogen lines 11 open into nitrogen ring lines 9.3, which extend in each case annularly around one of the rocket engines 14 in the expansion region 9.12 of the main combustion chamber 9.11 of the expansion nozzle 9. In the respective main combustion chamber 9.11, in particular in
- a plurality of openings 20 are provided for the nitrogen-rich portion, wherein the
- respective nitrogen ring line 9.3 opens into the openings 20, cf. Fig. 2. More specifically, the supply of the nitrogen-rich portion to the openings 20 in that region, which lies between the constriction 15 and the transition 16, via internal
- Nitrogen ring lines 9.3 (fluid) are connected. That In this area, the inner nitrogen ring pipes 9.8 open into the openings 20.
- Combustion chambers 9.10, 9.11, 9.12 are these in the shown
- the ceramic coating 9.6 is biased by the metal shell 9.5 to pressure.
- a throttle 29 may be provided in each case.
- the throttles 29 are in
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Abstract
Description
VORRICHTUNG ZUM ANTRIEB EINES GENERATORS DEVICE FOR DRIVING A GENERATOR
GEBIET DER ERFINDUNG FIELD OF THE INVENTION
Vorrichtung zum Antrieb eines Generators zur Erzeugung Device for driving a generator for generating
elektrischer Energie, die Vorrichtung umfassend einen um eine Drehachse drehbar gelagerten Rotor, wobei am Rotor in einem radialen Abstand zur Drehachse mehrere Raketentriebwerke mit einseitig offenen Brennräumen umfänglich angeordnet und starr mit dem Rotor verbunden sind, um in einem Betriebszustand der Vorrichtung um die Drehachse zu kreisen und so den Rotor um die Drehachse rotatorisch anzutreiben, wobei die Brennräume vorzugsweise als Expansionsdüsen ausgebildet sind. electrical energy, the device comprising a rotor rotatably mounted about a rotation axis, wherein on the rotor at a radial distance from the axis of rotation a plurality of rocket engines circumferentially arranged on one side combustion chambers and rigidly connected to the rotor to rotate in an operating state of the device about the axis of rotation and thus to rotatably drive the rotor about the axis of rotation, wherein the combustion chambers are preferably designed as expansion nozzles.
STAND DER TECHNIK STATE OF THE ART
Der Wirkungsgrad der Energieumwandlung von festen Brennstoffen liegt weit hinter dem von Flüssigkeiten oder Gasen. Besonders wegen der großen installierten Kapazität von Kohlekraftwerken ist dies unbefriedigend. The energy conversion efficiency of solid fuels is far behind that of liquids or gases. Especially because of the large installed capacity of coal power plants, this is unsatisfactory.
Bei der Umwandlung thermischer Energie in mechanische Energie, insbesondere im Zusammenhang mit Stromerzeugung durch In the conversion of thermal energy into mechanical energy, in particular in connection with power generation by
Verbrennung in einem Carnot-Prozess, ist der erreichbare Combustion in a Carnot process is the achievable
Wirkungsgrad durch das Verhältnis von maximaler Efficiency by the ratio of maximum
Arbeitstemperatur zu Abwärmetemperatur bestimmt. Technische Bemühungen versuchen daher vor allem, die Arbeitstemperatur zu maximieren, beispielsweise in einer Gasturbine. Besonders bei der Verbrennung unreiner Feststoffe treten jedoch Operating temperature determined to waste heat temperature. Therefore, technical efforts are trying, above all, to maximize the working temperature, for example in a gas turbine. Especially at However, the combustion of impure solids occur
Korrosionseffekte auf, die die zuverlässige Nutzung Corrosive effects on the reliable use
effizienter Umwandlungsprozesse verhindern. prevent efficient conversion processes.
Aus dem Stand der Technik, vgl. z.B. D.R. Hardy et al . , From the prior art, cf. e.g. D.R. Hardy et al. .
ADVANCED MATERIALS & PROCESSES/APRIL 2007 p 30ff: „POWERING THE FUTURE, ADVANCED COAL COMBUSTION TECHNOLOGIES", sind vor allem im Hinblick auf Kohle als Energieträger die folgenden Ansätze bekannt: ADVANCED MATERIALS & PROCESSES / APRIL 2007 p 30ff: "POWERING THE FUTURE, ADVANCED COAL COMBUSTION TECHNOLOGIES", the following approaches are known, especially with regard to coal as an energy carrier:
Ein Lösungsversuch besteht darin, die heißen Abgase einer Hochdruckverbrennung in einem hitzebeständigen Filter, beispielsweise aus Keramik, von korrosiven Partikeln zu filtern und danach einer Expansionsturbine zuzuführen. One attempt at solution is to filter the hot exhaust gases of a high-pressure combustion in a heat-resistant filter, for example made of ceramic, of corrosive particles and then to supply them to an expansion turbine.
Filtermaterialien, die den extremen Anforderungen zuverlässig und dauerhaft gewachsen sind, sind jedoch nicht einfach zu finden . However, filter materials that have grown reliably and permanently to meet the extreme requirements are not easy to find.
Ein Betrieb einer Gasturbine mit Kohlenstaub ist praktisch nicht dauerhaft möglich, da bei der Kohleverbrennung Asche entsteht, die die Schaufeln der Gasturbine durch Abrieb schnell zerstören würde. Die Asche müsste daher aus dem heißen Gasstrom abgeschieden werden. Am Auffinden einer Operation of a gas turbine with pulverized coal is practically not possible in the long term, since the coal combustion produces ash which would quickly destroy the blades of the gas turbine by abrasion. The ash would therefore have to be separated from the hot gas stream. On finding one
großtechnischen Lösung für dieses Problem wird derzeit noch gearbeitet. Daher besteht ein anderer bekannter Lösungsversuch darin, den festen Brennstoff in einem ersten Schritt in brennbare gasförmige Form überzuführen (beispielsweise Large-scale solution to this problem is currently being worked on. Therefore, another known approach is to convert the solid fuel into a combustible gaseous form in a first step (e.g.
Wasserstoff und Kohlenmonoxid) und diese anschließend in einer Gasturbine zu verbrennen. Der Reinigungsvorgang erfolgt dabei in der Vergasungsphase. Allerdings gelingt auch hier keine Vollständige Reinigung von Verunreinigungen wie z.B. von Hydrogen and carbon monoxide) and then burn them in a gas turbine. The cleaning process takes place in the gasification phase. However, here too no complete purification of impurities such as e.g. from
Schwefel und anderen Schadstoffen. Es sei bemerkt, dass die Hitze des bei der Verbrennung in der Gasturbine entstehenden Abgases zur Effizienzsteigerung zur Erzeugung von Dampf und damit zum Antrieb einer Dampfturbine genutzt werden kann, was auch als GuD-Prozess (Gas-und-Dampf-Prozess ) bezeichnet wird. Ein all diese Lösungsversuche einender Nachteil ist außerdem die begrenzte Skalierbarkeit der erzeugten elektrischen Sulfur and other pollutants. It should be noted that the heat produced by the combustion in the gas turbine exhaust gas can be used to increase efficiency for the production of steam and thus to drive a steam turbine, which is also referred to as gas and steam process (CCGT) process. One of the disadvantages of all of these approaches is the limited scalability of the electrical power generated
Leistung . Power .
EP 3085922 Al offenbart eine Vorrichtung zur Umwandlung von thermischer Energie in mechanische oder elektrische Energie, umfassend eine Welle und Düsentriebwerke, wobei die EP 3085922 A1 discloses a device for converting thermal energy into mechanical or electrical energy, comprising a shaft and jet engines, wherein the
Düsentriebwerke Brennkammern aufweisen und in einem Jet engines have combustion chambers and in one
Betriebszustand Stützarme rotatorisch antreiben. Operating state Rotate supporting arms in rotation.
AUFGABE DER ERFINDUNG OBJECT OF THE INVENTION
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Energieerzeugung zur Verfügung zu stellen, die die oben genannten Nachteile vermeidet und insbesondere eine gute The aim of the present invention is to provide a device for power generation which avoids the above-mentioned disadvantages and in particular a good one
Skalierbarkeit sowie das Erzielen hoher Wirkungsgrade bei der Verwendung von festen Brennstoffen erlaubt. Scalability and achieving high efficiencies in the use of solid fuels allowed.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG PRESENTATION OF THE INVENTION
Kern der Erfindung ist es, als thermodynamische Maschine einen Satz von kleinen Raketentriebwerken vorzusehen, die auf einem hochfesten Rotor montiert um eine gemeinsame Drehachse The core of the invention is to provide as a thermodynamic machine, a set of small rocket engines mounted on a high-strength rotor about a common axis of rotation
kreisen. Mittels einer solchen Vorrichtung kann wiederum ein Generator angetrieben werden, wobei die Umwandlung der erzeugten elektrischen Energie zur Netzfrequenz in an sich bekannter Weise elektronisch geschieht. Die Raketentriebwerke sind aktive Brenner, deren Leistung z.B. 1 MW betragen kann, wobei die Komplexität der Anlage vergleichsweise gering und die Leistung - im Gegensatz zu bekannten Lösungen - gut skalierbar ist. Die Aufteilung auf eine Vielzahl von circling. By means of such a device, in turn, a generator can be driven, wherein the conversion of the generated electrical energy to the mains frequency in a conventional manner electronically. The rocket engines are active burners whose power is e.g. 1 MW, whereby the complexity of the system comparatively low and the performance - in contrast to known solutions - is well scalable. The division on a variety of
Raketentriebwerken bzw. Brennern hat außerdem große Vorteile für die Systemverfügbarkeit. Entsprechend ist es bei einer Vorrichtung zum Antrieb eines Generators zur Erzeugung elektrischer Energie, die Vorrichtung umfassend einen um eine Drehachse drehbar gelagerten Rotor, vorgesehen, dass am Rotor in einem radialen Abstand zur Drehachse mehrere Rocket engines or burners also has great advantages for system availability. Accordingly, it is in a device for driving a generator for generating electrical energy, the device comprising a rotor rotatably mounted about an axis of rotation, provided that at the rotor at a radial distance from the axis of rotation more
Raketentriebwerke mit einseitig offenen Brennräumen umfänglich angeordnet und starr mit dem Rotor verbunden sind, um in einem Betriebszustand der Vorrichtung um die Drehachse zu kreisen und so den Rotor um die Drehachse rotatorisch anzutreiben, wobei die Brennräume vorzugsweise als Expansionsdüsen Rocket engines are arranged circumferentially with one side open combustion chambers and rigidly connected to the rotor to rotate in an operating state of the device about the axis of rotation and thus rotatably drive the rotor about the axis of rotation, the combustion chambers preferably as expansion nozzles
ausgebildet sind. are formed.
Die Öffnungen der Brennräume sind so angeordnet, dass die Stützmasse im Wesentlichen tangential zum Rotor bzw. zum The openings of the combustion chambers are arranged so that the support mass is substantially tangential to the rotor or to
Verlauf eines gedachten Kreises, dessen Radius der radiale Abstand ist und der um die Drehachse zentriert ist, Course of an imaginary circle whose radius is the radial distance and which is centered about the axis of rotation
ausgestoßen wird. Die Raketentriebwerke greifen im is ejected. The rocket engines are attacking
Wesentlichen tangential zum gedachten Kreis am Rotor an und können so eine Winkelbeschleunigung des Rotors erreichen bzw. eine Drehzahl des Rotors einstellen. Entsprechend bedeutet der „rotatorische" Antrieb, dass im Betriebszustand eine Drehung des Rotors um die Drehachse durch die Raketentriebwerke bewirkt wird. „Im Wesentlichen tangential" ist dabei so zu verstehen, dass die Raketentriebwerke mit einer Tangente an den gedachten Kreis einen kleinen Winkel, vorzugsweise von 0° bis 5°, einschließen können, sodass der Abgasstrahl bzw. die Stützmasse stärker vom Rotor weg gelenkt wird, um Essentially tangential to the imaginary circle on the rotor and can thus achieve an angular acceleration of the rotor or set a speed of the rotor. Correspondingly, the "rotary" drive means that in the operating state, a rotation of the rotor about the axis of rotation is effected by the rocket engines. "Essentially tangential" is to be understood that the rocket engines with a tangent to the imaginary circle a small angle, preferably from 0 ° to 5 °, so that the exhaust jet or support mass is directed more away from the rotor to
Beschädigungen des Rotors durch die Abgase zu vermeiden. Damage to the rotor by the exhaust gases to avoid.
Vorzugsweise ist die Verteilung der Raketentriebwerke entlang des gedachten Kreises regelmäßig - d.h. in einer regelmäßigen Abfolge von Winkelabständen -, insbesondere in gleichen Preferably, the distribution of rocket engines along the imaginary circle is regular - i. in a regular sequence of angular intervals -, in particular in the same
Winkelabständen . Angular distances.
Expansionsdüsen sind an sich bekannt und werden auch als Lavaldüsen bezeichnet. Expansion nozzles are known per se and are also referred to as Laval nozzles.
Um die Masse in der Peripherie des Rotors zu minimieren und gleichzeitig eine hohe Festigkeit des Rotors zu garantieren, ist es bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass der Aufbau des Rotors Kohlefasern in einer hitze- und In order to minimize the mass in the periphery of the rotor while guaranteeing a high strength of the rotor, it is provided in the inventive device that the structure of the rotor carbon fibers in a heat and
druckbeständigen Matrix, vorzugsweise aus Siliziumkarbid, umfasst, wobei mehr als 50%, vorzugsweise mehr als 66%, der Kohlefasern so angeordnet sind, dass die jeweilige Kohlefaser quer zu einer Tangente verläuft, wobei die Tangente durch einen Punkt auf der jeweiligen Kohlefaser verläuft und in diesem Punkt einen Hilfskreis tangential berührt, welcher Hilfskreis um die Drehachse zentriert und in einer normal auf die Drehachse stehenden Ebene angeordnet ist und durch den Punkt verläuft. Der Punkt kann insbesondere ein beliebiger Punkt auf der jeweiligen Kohlefaser sein. pressure-resistant matrix, preferably of silicon carbide, wherein more than 50%, preferably more than 66%, of the carbon fibers are arranged so that the respective carbon fiber runs transversely to a tangent, the tangent passing through a point on the respective carbon fiber and in FIG this point touches an auxiliary circle tangentially, which auxiliary circle is centered about the axis of rotation and arranged in a plane perpendicular to the axis of rotation and extends through the point. In particular, the point may be any point on the particular carbon fiber.
Die geringe Masse in der Peripherie des Rotors bewirkt ein geringes Trägheitsmoment und ermöglicht entsprechend hohe Winkelbeschleunigungen bei vergleichsweise geringem The low mass in the periphery of the rotor causes a low moment of inertia and allows correspondingly high angular acceleration at relatively low
Energieeinsatz. Noch wichtiger dabei ist, dass durch die periphere Masse verursachte Zentrifugalkräfte, die das Energy. More importantly, the centrifugal forces caused by the peripheral mass, which cause the
Material des Rotors beanspruchen, möglichst klein gehalten werden können. Claim material of the rotor, can be kept as small as possible.
Siliziumkarbid als Matrix hält nicht nur die bei Betrieb der Raketentriebwerke auftretenden erhöhten Temperaturen aus, sondern weist vorteilhafterweise außerdem eine hohe Not only does silicon carbide as a matrix withstand the increased temperatures encountered in rocket engine operation, it also advantageously has a high temperature
Korrosionsbeständigkeit auf, was sich positiv auf die Corrosion resistance on, which is beneficial to the
Standfestigkeit bzw. Betriebssicherheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auswirkt. Stability and reliability of the device according to the invention affects.
Indem der überwiegende Teil der Kohlefasern quer zu By having the majority of carbon fibers across
entsprechenden Tangenten verläuft, verlaufen die Kohlefasern großteils zumindest grob parallel zu den auftretenden runs corresponding tangent, the carbon fibers are largely at least roughly parallel to the occurring
Zentrifugalkräften. D.h. die Kohlefasern sind so angeordnet, dass sie im Betriebszustand zumindest grob parallel zu jener Richtung belastet werden, in der sie ihrer maximale Festigkeit aufweisen, was die Festigkeit des Rotors im Hinblick auf die im Betriebszustand aufgrund der Zentrifugalkräfte auftretenden Belastungen enorm steigert. Centrifugal forces. That is, the carbon fibers are arranged so that they are loaded in the operating state, at least roughly parallel to the direction in which they have their maximum strength, which the strength of the rotor in terms of enormously increases loads occurring in the operating state due to the centrifugal forces.
Um die Festigkeit des Rotors noch weiter zu steigern, ist es bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der In order to increase the strength of the rotor still further, it is in a particularly preferred embodiment of the
erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass der Verlauf der jeweiligen Kohlefaser mit der Tangente einen Winkel von 55° bis 90°, vorzugsweise von 65° bis 90°, einschließt. Device according to the invention provided that the course of the respective carbon fiber with the tangent an angle of 55 ° to 90 °, preferably from 65 ° to 90 °, includes.
Insbesondere können die Kohlefasern also radial (zur Drehachse bzw. von dieser weg) verlaufen, wobei dann der genannte Winkel 90° beträgt. In particular, the carbon fibers can thus extend radially (to the axis of rotation or away from it), in which case said angle is 90 °.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass ein äußerer radialer In a preferred embodiment of the device according to the invention it is provided that an outer radial
Abschnitt des Rotors, in dem die Raketentriebwerke angeordnet sind, in einem Abgasraum angeordnet ist, dass vom äußeren radialen Abschnitt des Rotors zur Drehachse hin gesehen ein Gehäuse den Abgasraum gasdicht begrenzt, und dass zwischen dem Gehäuse und der Drehachse ein Arbeitsraum angeordnet ist, in dem ein innerer radialer Abschnitt des Rotors angeordnet ist, und wobei der Arbeitsraum evakuierbar ist, um im Section of the rotor, in which the rocket engines are arranged, is arranged in an exhaust space, as seen from the outer radial portion of the rotor to the rotational axis, a housing, the exhaust gas chamber gas-tight, and that between the housing and the axis of rotation, a working space is arranged, in which an inner radial portion of the rotor is disposed, and wherein the working space is evacuated to in
Betriebszustand der Vorrichtung die Anordnung des inneren radialen Abschnitts des Rotors im Vakuum zu ermöglichen. Operating state of the device to allow the arrangement of the inner radial portion of the rotor in vacuum.
D.h. das Gehäuse begrenzt den Arbeitsraum gegenüber dem That the housing limits the working space opposite the
Abgasraum gasdicht, sodass der Arbeitsraum evakuiert werden kann . Exhaust gas chamber gas-tight, so that the working space can be evacuated.
Vorzugsweise ist der Abgasraum im Wesentlichen geschlossen ausgebildet, wobei Mittel zum Abführen der Abgase vorgesehen sind . Preferably, the exhaust space is formed substantially closed, with means for discharging the exhaust gases are provided.
Die Begriffe „evakuierbar" und „Vakuum" sind dabei klarerweise so zu verstehen, dass solche Vakua gemeint sind, die sich in der Praxis technisch problemlos realisieren lassen. Zur Sicherstellung dieses Vakuums im Arbeitsraum kann der innere radiale Abschnitt des Rotors gegenüber dem Abgasraum z.B. mittels einer berührungslosen Dichtung abgedichtet sein, die im Bereich des Gehäuses angeordnet ist und beispielsweise völlig analog zu einem Rotor einer Evakuierungspumpe The terms "evacuable" and "vacuum" are clearly to be understood to mean such vacuums that can be technically easily implemented in practice. To ensure this vacuum in the working space, the inner radial section of the rotor can be sealed off from the exhaust gas chamber, for example by means of a non-contact seal, which is arranged in the region of the housing and, for example, completely analogous to a rotor of an evacuation pump
ausgestaltet sein kann. Zusätzlich kann ein an sich bekannter Gasvorhang bei der berührungslosen Dichtung vorgesehen sein. can be designed. In addition, a gas curtain known per se may be provided in the non-contact seal.
Entsprechend der Anordnung des Arbeitsraums ist der innere radiale Abschnitt des Rotors zwischen dem äußeren radialen Abschnitt des Rotors und der Drehachse angeordnet. According to the arrangement of the working space, the inner radial portion of the rotor is disposed between the outer radial portion of the rotor and the axis of rotation.
Indem sich mit dem inneren radialen Abschnitt des Rotors ein wesentlicher Teil der vorhandenen Mechanik im Vakuum bewegt, werden Oberflächen, die den schnell bewegten Abgasen der Raketentriebwerke ausgesetzt sind, minimiert, was sich wiederum vorteilhaft auf die Standfestigkeit der By moving with the inner radial portion of the rotor, a substantial part of the existing mechanics in a vacuum, surfaces which are exposed to the rapidly moving exhaust gases of the rocket engines, minimized, which in turn advantageous to the stability of the
erfindungsgemäßen Vorrichtung auswirkt. inventive device effects.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass im Betriebszustand der Rotor mit einer Betriebsdrehzahl antreibbar ist, die in einem In a preferred embodiment of the device according to the invention it is provided that in the operating state of the rotor can be driven at an operating speed, in a
Bereich von 9000 min-1 bis 36000 min-1, vorzugsweise von 16000 min-1 bis 24000 min-1, liegt und vorzugsweise ein ganzzahliges Vielfaches einer Frequenz eines Niederspannungsstromnetzes ist . Range from 9000 min -1 to 36000 min -1 , preferably from 16000 min -1 to 24000 min -1 , and is preferably an integer multiple of a frequency of a low-voltage power network.
In Europa kommen üblicherweise Niederspanungsstromnetze zum Einsatz, die 230 V einphasig bzw. 400 V dreiphasig mit 50 Hz Netzfrequenz zur Verfügung stellen. In manchen Ländern der Welt werden z.B. auch 60 Hz als Netzfrequenz verwendet. In Europe, low-voltage power grids are usually used which provide 230 V single-phase or 400 V three-phase with 50 Hz mains frequency. In some countries of the world, e.g. also 60 Hz used as mains frequency.
Die Drehzahl ist hoch und vorzugsweise ein ganzzahliges The speed is high and preferably an integer
Vielfaches der Netzfrequenz, z.B. 18000 min-1. Zur Umwandlung in eine im Niederspannungsstromnetz verwendbare Wechselspannung können unterschiedlichste, an sich bekannte Mittel verwendet werden. Many times the mains frequency, eg 18000 min -1 . For conversion into an AC voltage usable in the low-voltage power network, a wide variety of known means can be used.
Z.B. kann ein an sich bekannter, elektronisch arbeitender Frequenzumrichter eingesetzt werden, der insbesondere mit dem Generator ko-optimiert sein kann. For example, a known, electronically operating frequency converter can be used, which can be co-optimized in particular with the generator.
Alternativ oder zusätzlich wäre beispielsweise auch eine mechanische Lösung denkbar, indem ein Getriebe, z.B. ein Alternatively or additionally, for example, a mechanical solution would also be conceivable in which a transmission, e.g. one
Planetengetriebe mit einem starren Übersetzungsverhältnis, zwischen den Generator und die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. den Rotor geschaltet ist. Im Betrieb ist dabei dem mechanischen Verschleiß Rechnung zu tragen, z.B. durch übliche Wartungs- und Überprüfungsmaßnahmen. Planetary gear with a rigid gear ratio, is connected between the generator and the device or the rotor according to the invention. In operation, mechanical wear must be taken into account, e.g. by usual maintenance and inspection measures.
Eine weitere Variante für die Konversion in im Another variant for the conversion in im
Niederspannungsstromnetz verwendbare Wechselspannung wäre z.B. die Verwendung eines Generators mit gegenläufigem Drehfeld im Rotor. Wenn der Rotor des Generators beispielsweise mit der 6- fachen Netzfrequenz rotiert, aber der Rotor gleichzeitig ein Erregerfeld mit der 5-fachen Netzfrequenz in der Gegenrichtung erzeugt, wird zugleich die Netzfrequenz in den Low voltage power grid usable AC voltage would be e.g. the use of a generator with counter rotating field in the rotor. For example, if the rotor of the generator rotates at 6 times the mains frequency, but at the same time the rotor generates a field of excitation with 5 times the mains frequency in the opposite direction, the mains frequency will also be in the opposite direction
Ständerwicklungen erzeugt, sodass nicht die gesamte erzeugte elektrische Leistung elektronisch umgeformt werden muss, sondern die Elektronik nur die Leistung des Erregerfeldes aufbringen muss. Stator windings generated so that not all the electrical power generated must be electronically transformed, but the electronics only has to muster the power of the exciter field.
Durch besagte Betriebsdrehzahl kann erreicht werden, dass die Umfangsgeschwindigkeit - also die Tangentialgeschwindigkeit der Expansionsdüse bzw. des Raketentriebwerks im oben By said operating speed can be achieved that the peripheral speed - ie the tangential velocity of the expansion nozzle or the rocket engine in the above
genannten radialen Abstand bzw. Radius - ungefähr der said radial distance or radius - about the
Gasgeschwindigkeit entspricht, damit die Energieabgabe bei einem einstufigen Expansionsprozess maximiert wird, also z.B. 1500 m/s. Eine mögliche Parameterkombination ist z.B. eine Drehzahl von 18000 min-1 und ein Radius von 0,8 m. Dabei tritt eine Zentrifugalbeschleunigung von rund 290000 g auf. Die im Betriebszustand auftretende Zentrifugalbeschleunigung bzw. Zentrifugalkraft kann vorteilhafterweise dazu benutzt werden, um Brennstoff den Raketentriebwerken zuzuführen. Gas velocity corresponds, so that the energy output is maximized in a single-stage expansion process, for example, 1500 m / s. A possible parameter combination is for example a speed of 18000 min -1 and a radius of 0.8 m. In this case, a centrifugal acceleration of about 290000 g occurs. The centrifugal force occurring in the operating state or centrifugal force can advantageously be used to supply fuel to the rocket engines.
Probleme, den Brennstoff in die Brennkammer gegen einen dort vorherrschenden Druck zu befördern, wie diese bei Problems transporting the fuel into the combustion chamber against a prevailing pressure, such as this
konventionellen Flüssigkeitsraketentriebwerken häufig conventional liquid missile engines frequently
auftreten, können so vermieden werden. Weiters hat der bei der Initiierung der Verbrennung verwendete hohe Druck, der ohne zusätzliche Aggregate durch die Rotation selber erzeugt wird, den Zusatzvorteil, dass niederfrequente can be avoided in this way. Furthermore, the high pressure used in the initiation of combustion, which is generated by the rotation itself without additional aggregates, the additional advantage that low-frequency
Verbrennungsinstabilitäten unterdrückt werden. Entsprechend ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform der Combustion instabilities are suppressed. Accordingly, it is in a preferred embodiment of
erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass im Bereich der Drehachse eine feststehende Zuleitung für Brennstoff Inventive device provided that in the region of the axis of rotation a fixed supply line for fuel
vorgesehen ist, die in mindestens eine Brennstoffleitung mündet, wobei die mindestens eine Brennstoffleitung mit dem Rotor starr verbunden ist und vorzugsweise im Rotor is provided, which opens into at least one fuel line, wherein the at least one fuel line is rigidly connected to the rotor and preferably in the rotor
ausgebildet ist, wobei sich die mindestens eine is formed, wherein the at least one
Brennstoffleitung radial bis zu den Raketentriebwerken Fuel line radially up to the rocket engines
erstreckt, um im Betriebszustand den Brennstoff mittels der durch die Drehung des Rotors vorliegenden Zentrifugalkraft in die Raketentriebwerke zu drücken. Der Rotor dreht sich extends to press in the operating state, the fuel by means of the present by the rotation of the rotor centrifugal force in the rocket engines. The rotor turns
gegenüber der feststehenden Zuleitung im Betriebszustand. relative to the fixed supply line in the operating state.
Entsprechend kann die Brennstoffleitung in einem räumlichen Mündungsbereich, in welchem die Zuleitung in die Accordingly, the fuel line in a spatial mouth region, in which the supply line in the
Brennstoffleitung mündet, z.B. als ringförmige oder Fuel line opens, e.g. as annular or
kreisförmige, jeweils um die Drehachse zentrierte, Ausnehmung ausgeführt sein, um der Relativbewegung zwischen Zuleitung und Rotor bzw. Brennstoffleitung Rechnung zu tragen. circular, in each case centered around the axis of rotation, be executed recess in order to take into account the relative movement between the supply line and the rotor or fuel line.
Gemäß dem oben Gesagten ist vorzugsweise auch der According to the above is preferably also the
Mündungsbereich im Arbeitsraum - und damit im Betriebszustand im Vakuum - angeordnet. Eine im Wesentlichen gasdichte bzw. vakuumdichte Abdichtung der Brennstoffleitung im Mouth area in the work area - and thus in the operating state in a vacuum - arranged. A substantially gas-tight or vacuum-tight seal of the fuel line in
Mündungsbereich gegenüber dem Arbeitsraum kann z.B. analog zur oben erläuterten gasdichten Abdichtung des evakuierten Mouth area opposite the working space can, for example, analogous to above-explained gas-tight seal of the evacuated
Arbeitsraums gegenüber dem Abgasraum mittels einer Working space opposite the exhaust gas space by means of a
berührungslosen Dichtung erfolgen. contactless seal done.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der In a particularly preferred embodiment of the
erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Device according to the invention is provided that the
Brennräume jeweils als Expansionsdüse mit einer Vorbrennkammer und einer daran anschließenden Hauptbrennkammer ausgeführt sind, wobei ein lichter Querschnitt der Expansionsdüse Each combustion chamber is designed as an expansion nozzle with a pre-combustion chamber and an adjoining main combustion chamber, wherein a light cross-section of the expansion nozzle
zwischen der Vorbrennkammer und der Hauptbrennkammer eine Verengung aufweist, wobei die mindestens eine between the pre-combustion chamber and the main combustion chamber has a constriction, wherein the at least one
Brennstoffleitung in einen Brennstoffzufuhrendabschnitt übergeht, der in die Vorbrennkammer mündet. Fuel line merges into a fuel supply end portion, which opens into the pre-combustion chamber.
Vereinfacht kann gesagt werden, dass in der Hauptbrennkammer die eigentliche, möglichst vollständige Verbrennung Simplified it can be said that in the main combustion chamber the actual, as complete as possible combustion
stattfindet, während in der Vorbrennkammer eine takes place while in the pre-combustion chamber a
Teilverbrennung stattfindet, die das Temperaturniveau anhebt, um die Zündverzugszeit zu verringern. Die Verengung zwischen der Vorbrennkammer und der Hauptbrennkammer verhindert Wirbel, die heiße Partikel mit einer Innenwand der Expansionsdüse in diesem Bereich in Berührung bringen und Korrosion unterstützen würden . Partial combustion takes place, which raises the temperature level to reduce the ignition delay time. The constriction between the pre-combustion chamber and the main combustion chamber prevents vortices that would contact hot particles with an inner wall of the expansion nozzle in this area and would promote corrosion.
Da es sich um eine Expansionsdüse handelt, schließt an die Hauptbrennkammer ein Expansionsbereich an. Grundsätzlich verläuft bei bekannten Expansions- bzw. Lavaldüsen der lichte Querschnitt von der Hauptbrennkammer zum daran anschließenden Expansionsbereich so, dass sich der lichte Querschnitt in einem Übergang zwischen der Hauptbrennkammer und dem Since it is an expansion nozzle, an expansion area connects to the main combustion chamber. Basically, in known expansion or Laval nozzles, the clear cross section of the main combustion chamber to the adjoining expansion area so that the clear cross section in a transition between the main combustion chamber and the
Expansionsbereich verjüngt und sodann im Expansionsbereich relativ stark zunimmt. Dieser Verlauf des lichten Rejuvenated expansion area and then in the expansion area relatively strong increases. This course of light
Querschnitts, der bei Expansions- bzw. Lavaldüsen bekannt ist, stellt sicher, dass ein aus der Expansionsdüse ausgestoßenes Fluid, welches die Stützmasse ausbildet, möglichst parallel zu einer Längsachse der Expansionsdüse ausströmt und dass sprunghafte Änderungen des Strömungszustands, sog. Cross-section, which is known in expansion or Laval nozzles, ensures that a discharged from the expansion nozzle fluid, which forms the support mass, flows as parallel as possible to a longitudinal axis of the expansion nozzle and that sudden changes in the flow state, so-called.
Verdichtungsstöße, vermieden werden, wenn das Fluid mit Compression collisions, be avoided when using the fluid
Überschallgeschwindigkeit strömt . Supersonic velocity flows.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass sich im Bereich des Übergangs der lichte Querschnitt zwar nicht verjüngt, aber auch nicht erweitert, um Kollisionen von Aschepartikeln mit einer Innenwand der Expansionsdüse im In the device according to the invention it can be provided that, although not tapering in the region of the transition, the light cross-section is not extended to collisions of ash particles with an inner wall of the expansion nozzle in the
Bereich des Übergangs zu vermeiden. Die Funktion der To avoid the area of transition. The function of
Verjüngung des lichten Querschnitts im Bereich des Übergangs kann dann trotzdem - in fluidischer Form - realisiert werden, indem zumindest ein Fluid, bevorzugt Gas, besonders bevorzugt mit Stickstoff angereichertes Fluid bzw. Gas, im Bereich des Übergangs unter relativ hohem Druck ins Zentrum des lichten Querschnitts geleitet wird, sodass sich eine Fluidströmung ausbildet, die die Funktion der Verjüngung des lichten Rejuvenation of the clear cross section in the region of the transition can then still - be realized in fluid form by at least one fluid, preferably gas, particularly preferably nitrogen-enriched fluid or gas, in the region of the transition under relatively high pressure to the center of the clear cross section is passed, so that forms a fluid flow, the function of the rejuvenation of the clear
Querschnitts erfüllt. Cross section fulfilled.
Entsprechend wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. bei deren Raketentriebwerken eine optimale Umsetzung der durch die Verbrennung des Brennstoffs erzeugten Wärmeenergie in Bewegungsenergie erzielt. Besagte Umsetzung findet durch Accordingly, in the device according to the invention or in its rocket engines optimal conversion of the heat energy generated by the combustion of the fuel in kinetic energy is achieved. This implementation is going through
Entspannung des Fluids im sogenannten Expansionsbereich der Expansionsdüse bzw. der Hauptbrennkammer statt. Relaxation of the fluid in the so-called expansion region of the expansion nozzle or the main combustion chamber instead.
Zur Erzielung einer optimalen Verbrennung ist die Verwendung eines Oxidators vorgesehen, wobei als Oxidator insbesondere Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Luft vorgesehen sein können. Der Sauerstoff bzw. die sauerstoffangereicherte Luft können dabei in verflüssigter Form vorliegen oder in In order to achieve optimal combustion, the use of an oxidizer is provided, oxygen or oxygen-enriched air in particular being able to be provided as the oxidizer. The oxygen or the oxygen-enriched air can be present in liquefied form or in
gasförmiger Form, also jedenfalls als Fluid. Es sei bemerkt, dass der gasförmige Oxidator aufgrund von im Betrieb gaseous form, so at least as a fluid. It should be noted that the gaseous oxidizer is due to in operation
vorherrschenden hohen Drücken eine Dichte aufweisen kann, die fast so groß ist wie bei einem flüssigen Oxidator. prevailing high pressures can have a density which is almost as large as a liquid oxidizer.
Weiters wird durch die Verwendung des Oxidators die Furthermore, by the use of the oxidizer the
Stickoxidproduktion bei der Verbrennung reduziert bzw. minimiert. Erfindungsgemäß kann wiederum die im Nitrogen oxide production during combustion reduced or minimized. According to the invention, in turn
Betriebszustand auftretende Zentrifugalkraft vorteilhaft dazu ausgenutzt werden, den Oxidator den Raketentriebwerken Operating state occurring centrifugal advantageous to be exploited to the oxidizer rocket engines
zuzuführen. Entsprechend ist es bei einer besonders supply. Accordingly, it is at a special
bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass mindestens eine Oxidatorleitung vorgesehen ist, die mit dem Rotor starr verbunden ist und vorzugsweise im Rotor ausgebildet ist, wobei sich die mindestens eine preferred embodiment of the device according to the invention provided that at least one Oxidatorleitung is provided, which is rigidly connected to the rotor and is preferably formed in the rotor, wherein the at least one
Oxidatorleitung zumindest abschnittsweise radial bis zu den Raketentriebwerken erstreckt, um im Betriebszustand einen Oxidator mittels der durch die Drehung des Rotors vorliegenden Zentrifugalkraft in die Raketentriebwerke zu drücken. D.h. es kann auf zusätzliche, aus dem Stand der Technik bekannte, Einrichtungen verzichtet werden, um den Oxidator in die Oxidator at least partially radially extends up to the rocket engines to press in the operating state, an oxidizer by means of the present by the rotation of the rotor centrifugal force in the rocket engines. That it may be dispensed with additional, known from the prior art, facilities to the oxidizer in the
Raketentriebwerke zu drücken. Press rocket engines.
Die dabei erzielbaren hohen Drücke des Oxidators können darüberhinaus dazu verwendet werden, um den Brennstoff in sehr kleine Teilchen oder Tröpfchen zu zerlegen. Hierzu ist es bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der The achievable high pressures of the oxidizer can also be used to decompose the fuel into very small particles or droplets. For this purpose, it is in a particularly preferred embodiment of the
erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass jeweils in der Vorbrennkammer im Bereich der Verengung mehrere Öffnungen für den Oxidator vorgesehen sind, in welche Öffnungen Device according to the invention provided that in each case in the pre-combustion chamber in the region of the constriction more openings are provided for the oxidizer, in which openings
Oxidatorzufuhrendabschnitte münden, wobei die Oxidator supply end sections open, the
Oxidatorzufuhrendabschnitte und die Öffnungen derart ausgelegt sind, dass im Betriebszustand der Oxidator mit einem Druck von mindestens 1500 bar, bevorzugt von 2000 bar bis 6000 bar, besonders bevorzugt von 2500 bar bis 5000 bar, in Richtung der Verengung in die Vorbrennkammer einbringbar ist, um den Oxidatorzufuhrendabschnitte and the openings are designed such that in the operating state, the oxidizer at a pressure of at least 1500 bar, preferably from 2000 to 6000 bar, more preferably from 2500 bar to 5000 bar, can be introduced in the direction of the constriction in the pre-combustion chamber to the
Brennstoff im Bereich der Verengung zu zerkleinern. To crush fuel in the area of the constriction.
Der Oxidator wird also mit hohem Druck in den Bereich der Verengung gewissermaßen von mehreren Seiten in einen im The oxidator is thus at high pressure in the region of the constriction, so to speak, from several sides in a
Wesentlichen zentralen Bereich bei der Verengung eingespritzt und zerschneidet in diesem Bereich aufgrund des hohen Drucks den Brennstoff - ähnlich bzw. analog wie eine Wasserstrahl- Schneidemaschine. Die genannte Verengung zwischen Injected in the area of the constriction and cuts in this area due to the high pressure fuel - similar or analogous to a water jet Cutting machine. The said narrowing between
Vorbrennkammer und Hauptbrennkammer dient dabei gewissermaßen als Führung für die radiale bzw. ins Zentrum des lichten Pre-combustion chamber and main combustion chamber serves as it were as a guide for the radial or the center of the clear
Querschnitts weisende Oxidatorzufuhr . Cross-section oxidizer feed.
Der Durchmesser der so zerkleinerten Brennstoffteilchen bzw. - tröpfchen ist typischerweise kleiner gleich 10 ym. The diameter of the thus comminuted fuel particles or droplets is typically less than or equal to 10 ym.
Um besagtes Einspritzen in den zentralen Bereich von mehreren Seiten zu erreichen, ist der Verlauf der In order to achieve said injection into the central area of several pages, the course of the
Oxidatorzufuhrendabschnitte im Wesentlichen sternförmig und vorzugsweise auf den zentralen Bereich ausgerichtet. Mit anderen Worten ist der Verlauf der Oxidatorzufuhrendabschnitte vorzugsweise zu einer Längsachse der Expansionsdüse weisend, welche Längsachse in einer Ebene des Rotors bzw. in einer auf die Drehachse normal stehenden Ebene liegt und im Wesentlichen tangential (zum Rotor) verläuft, und verlaufen die Oxidatorzufuhrendabschnitte substantially star-shaped and preferably aligned with the central region. In other words, the course of the Oxidatorzufuhrendabschnitte is preferably pointing to a longitudinal axis of the expansion nozzle, which longitudinal axis lies in a plane of the rotor or in a plane normal to the rotation axis and is substantially tangential (to the rotor), and run
Oxidatorzufuhrendabschnitte zu einer Öffnungsrichtung der Expansionsdüse bzw. zur einseitigen Öffnung des jeweiligen Brennraums weisend. Oxidatorzufuhrendabschnitte pointing to an opening direction of the expansion nozzle or to the one-sided opening of the respective combustion chamber.
Die erzielte kleine Partikelgröße des Brennstoffs trägt zu einer enormen Effizienzsteiguerung der Verbrennung bei. The achieved small particle size of the fuel contributes to an enormous efficiency increase of the combustion.
Insbesondere trifft dies auf feste Brennstoffe, wie z.B. Kohle zu. Die Kohle kann in Form von größeren Körnern, die In particular, this applies to solid fuels, such as e.g. Coal too. The coal can be in the form of larger grains, which
typischerweise Durchmesser im Bereich von 50 ym bis 1 mm aufweisen, bis in die Vorbrennkammer transportiert werden. Die Zuführung der Kohlenkörner mittels eines Fluids ist dabei nicht zwingend erforderlich, kann aber ggf. vorgesehen sein. typically have diameters in the range of 50 ym to 1 mm, are transported into the pre-combustion chamber. The supply of coal grains by means of a fluid is not absolutely necessary, but may possibly be provided.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der In a particularly preferred embodiment of the
erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Device according to the invention is provided that the
mindestens eine Oxidatorleitung in Oxidatorringleitungen mündet, die jeweils ringförmig um eines der Raketentriebwerke im Bereich eines Übergangs von der Hauptbrennkammer zu einem Expansionsbereich der Expansionsdüse verlaufen, und dass die Oxidatorringleitungen jeweils in Kanäle in einer Wand der jeweiligen Expansionsdüse münden, welche Kanäle vom Bereich des Übergangs in den Bereich der Verengung der jeweiligen Expansionsdüse verlaufen. Diese Anordnung wirkt sich in zweierlei Hinsicht vorteilhaft aus. Zum einen wird der at least one Oxidatorleitung in Oxidatorringleitungen opens, each extending annularly around one of the rocket engines in the region of a transition from the main combustion chamber to an expansion region of the expansion nozzle, and that the Oxidatorringleitungen each in channels in a wall of the respective expansion nozzle open, which channels extend from the region of the transition in the region of the constriction of the respective expansion nozzle. This arrangement is advantageous in two respects. For one thing, the
Oxidator in den Oxidatorringleitungen und Kanälen regenerativ angewärmt, was eine bessere Verbrennung zur Folge hat. Zum anderen wird die Hauptbrennkammer durch den Oxidator gekühlt, wodurch das Brennkammermaterial, insbesondere das Material der Hauptbrennkammer, vor Oxidation geschützt wird. Oxidizer in the Oxidatorringleitungen and channels regeneratively warmed, resulting in a better combustion result. On the other hand, the main combustion chamber is cooled by the oxidizer, whereby the combustion chamber material, in particular the material of the main combustion chamber, is protected from oxidation.
Zur Minimierung von Korrosion und Abrasion der Brennräume bzw. Brennkammern ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass die Brennräume aus einer temperaturbeständige Legierung mit oxidationsfestem Material ausgebildet sind und eine Keramikbeschichtung To minimize corrosion and abrasion of the combustion chambers or combustion chambers, it is provided in a preferred embodiment of the device according to the invention that the combustion chambers are formed of a temperature-resistant alloy with oxidation-resistant material and a ceramic coating
aufweisen. Als Keramikbeschichtung kommt insbesondere eine harte Oxidkeramik, wie z.B. AI O (Aluminiumoxid), in Frage.exhibit. As the ceramic coating, in particular, a hard oxide ceramic such as e.g. Al O (alumina), in question.
Als temperaturbeständige Legierung kann z.B. eine As the temperature resistant alloy, e.g. a
Superlegierung, wie z.B. IN909, verwendet werden. Die Superalloy, such as IN909, to be used. The
Keramikbeschichtung wird dabei durch einen Mantel aus der Superlegierung auf Druck vorgespannt. Ceramic coating is biased by a sheath of the superalloy to pressure.
Um die Versorgung mit Oxidator sicherstellen zu können, ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass eine LuftZerlegungseinheit vorgesehen ist, um verflüssigte Luft in einen In order to be able to ensure the supply of oxidizer, it is provided in a preferred embodiment of the device according to the invention, that an air Z erlegungseinheit is provided to liquefied air in a
stickstoffreichen Anteil und einen sauerstoffreichen Anteil zu zerlegen und den sauerstoffreichen Anteil als Oxidator decompose nitrogen-rich fraction and an oxygen-rich fraction and the oxygen-rich fraction as oxidizer
verwenden zu können. to be able to use.
Wie bereits erwähnt, muss der sauerstoffreiche Anteil bei der Verwendung als Oxidator nicht mehr in flüssiger Form As already mentioned, when used as an oxidizer, the oxygen-rich fraction no longer has to be in liquid form
vorliegen, sondern kann auch gasförmig sein. Selbiges gilt für den stickstoffreichen Anteil. D.h. nach der LuftZerlegung liegen in diesem Fall der Oxidator und/oder der but may also be gaseous. The same applies to the nitrogen-rich fraction. That is, after the air Z in this case, the oxidizer and / or the
stickstoffreiche Anteil in gasförmiger Form vor. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die nitrogen-rich fraction in gaseous form. In a particularly preferred embodiment of the device according to the invention it is provided that the
LuftZerlegungseinheit ein um die Drehachse rotierbares, mit dem Rotor starr verbundenes Gefäß für die verflüssigte Luft umfasst, in welchem Gefäß im Betriebszustand durch Rotation ein Druckgradient in der verflüssigten Luft ausbildbar ist, um mittels fraktionierter Kristallisation den sauerstoffreichen Anteil so zu erzeugen, dass der sauerstoffreiche Anteil im Gefäß radial weiter weg von der Drehachse angeordnet ist als der stickstoffreiche Anteil, und dass mindestens eine Air Z erlegungseinheit a about the rotation axis rotatable, rigidly connected to the rotor vessel for the liquefied air comprises, in which vessel in the operating condition by rotating a pressure gradient can be formed in the liquefied air to produce the oxygen-rich fraction as by means of fractional crystallization, that the oxygen-rich fraction in the vessel is arranged radially further away from the axis of rotation than the nitrogen-rich fraction, and that at least one
Oxidatorleitung zur Ableitung des sauerstoffreichen Anteils sowie mindestens eine Stickstoffleitung zur Ableitung des stickstoffreichen Anteils vorgesehen sind, wobei die Oxidator for the derivation of the oxygen-rich fraction and at least one nitrogen line for the derivation of the nitrogen-rich fraction are provided, wherein the
Oxidatorleitung in einen Bereich des Gefäßes mündet, der radial weiter weg von der Drehachse angeordnet ist als ein Bereich des Gefäßes, in den die Stickstoffleitung mündet. Oxidator leads into a region of the vessel, which is arranged radially further away from the axis of rotation than a region of the vessel into which opens the nitrogen line.
D.h. die LuftZerlegungseinheit arbeitet mittels fraktionierter Kristallisation (des Stickstoffs) aufgrund eines That is, the air Z erlegungseinheit (nitrogen) operates by means of fractional crystallization due to a
Druckgradienten (in der verflüssigten Luft) , welches Prinzip an sich bereits bekannt ist, vgl. z.B. WO 2014/206792 Al. Pressure gradients (in the liquefied air), which principle is already known per se, cf. e.g. WO 2014/206792 Al.
Dabei liegt die verflüssigte Luft bei einer gewissen The liquefied air is at a certain level
Temperatur vor. Der Stickstoff kristallisiert aufgrund des Druckgradients in einem gewissen ersten Abstand von der Temperature before. The nitrogen crystallizes due to the pressure gradient at a certain first distance from the
Drehachse aus, wobei die Kristalle aufgrund ihrer im Vergleich zur verflüssigten Luft geringeren Dichte in Richtung zur Rotary axis, the crystals due to their compared to the liquefied air lower density in the direction of
Drehachse wandern. In einem zweiten Abstand von der Drehachse, der kleiner ist als der erste Abstand, erfolgt aufgrund des dort vorherrschenden geringeren Drucks wieder eine Rotate the axis of rotation. At a second distance from the axis of rotation, which is smaller than the first distance, takes place due to the prevailing lower pressure there again
Verflüssigung des Stickstoffs. Dies hat zur Folge, dass die verflüssigte Luft in einem ersten Bereich beim ersten Abstand von der Drehachse einen erhöhten Sauerstoffgehalt aufweist und in einem zweiten Bereich beim zweiten Abstand von der Liquefaction of nitrogen. This has the consequence that the liquefied air in a first region at the first distance from the axis of rotation has an increased oxygen content and in a second region at the second distance from the
Drehachse einen erhöhten Stickstoffgehalt . Durch einfache Ableitung der verflüssigten Luft (in axialer Richtung, parallel zur Drehachse) aus dem jeweiligen Bereich kann entsprechend der sauerstoffreiche oder der stickstoffreiche Anteil abgeschöpft werden. Rotary axis an increased nitrogen content. By simply diverting the liquefied air (in the axial direction, parallel to the axis of rotation) from the respective area can be skimmed off according to the oxygen-rich or the nitrogen-rich proportion.
Die im Betriebszustand vorliegende Rotation des Rotors kann im vorliegenden Fall zur Erzeugung des Druckgradienten bzw. zum Antrieb der LuftZerlegungseinheit benutzt werden, was eine nahtlose Implementierung der Luftzerlegungseinheit ermöglicht. The operating state of the rotor rotation can be used in the present case to generate the pressure gradient or for driving the air Z erlegungseinheit, which allows a seamless implementation of the air separation unit.
Außerdem kann die Luftzerlegungseinheit eine an sich bekannte Luftverflüssigungseinrichtung umfassen, der wiederum ein axialer Kompressor bzw. Lufteinlass vorgeschaltet ist. In addition, the air separation unit may include a per se known air liquefaction device, which in turn is connected upstream of an axial compressor or air inlet.
Bei dieser Art der LuftZerlegung kann das Gegenstromprinzip benutzt werden, um die notwendige Kälteleistung zu minimieren und einen sehr hohen Wirkungsgrad zu erzielen. D.h. nach der LuftZerlegung werden die getrennten Komponenten bereits wieder erwärmt, aber wegen des hohen Drucks expandiert der Oxidator (genauso wie der Stickstoff bzw. der stickstoffreiche Anteil) nicht wesentlich. Dennoch befindet er sich nicht in der flüssigen, sondern in der gasförmigen Phase, allerdings ist die Dichte wegen des Drucks fast so hoch wie bei einer The counter-current principle can Erlegung Z In this type of air are used to minimize the necessary refrigeration capacity and to achieve a very high efficiency. Ie Erlegung after air Z is the separated components are already heated again, but due to the high pressure of the oxidant expands (as well as the nitrogen or the nitrogen-rich fraction) is not essential. However, it is not in the liquid, but in the gaseous phase, but the density is almost as high because of the pressure as in a
Flüssigkeit . Liquid.
Der stickstoffreiche Anteil, der gemäß dem oben Gesagten in flüssiger oder gasförmiger Form vorliegen kann, kann in vorteilhafter Weise als Filmmantel zwischen die The nitrogen-rich fraction, which according to the above can be in liquid or gaseous form, can advantageously be used as a film jacket between the
Verbrennungsgase und die Innenwand der Hauptbrennkammer rückgemischt werden, um das Material der Hauptbrennkammer bzw. der Innenwand noch besser vor Schädigung, insbesondere durch Korrosion, zu schützen. Um den stickstoffreichen Anteil mit entsprechendem Druck an die dafür vorgesehenen Stellen der Hauptbrennkammer zu befördern, kann wiederum die im Combustion gases and the inner wall of the main combustion chamber are mixed back to better protect the material of the main combustion chamber or the inner wall from damage, in particular by corrosion. In order to transport the nitrogen-rich portion with appropriate pressure to the designated locations of the main combustion chamber, again in the
Betriebszustand vorliegende Zentrifugalkraft ausgenutzt werden, d.h. es kann auf zusätzliche Einrichtungen zur Operating condition present centrifugal force are utilized, i. It can be used on additional facilities
Beförderung des stickstoffreichen Anteils unter hohem Druck verzichtet werden. Daher ist es bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass zur Ableitung von zumindest einem Teil des stickstoffreichen Anteils aus der LuftZerlegungseinheit mindestens eine Stickstoffleitung vorgesehen ist, die mit dem Rotor starr verbunden ist und vorzugsweise im Rotor Carriage of the nitrogen-rich fraction can be dispensed under high pressure. Therefore, it is at a special preferred embodiment of the device according to the invention provided that at least one nitrogen line is provided for discharging at least part of the nitrogen-rich portion from the air Z unit, which is rigidly connected to the rotor and preferably in the rotor
ausgebildet ist, wobei sich die mindestens eine is formed, wherein the at least one
Stickstoffleitung zumindest abschnittsweise radial bis zu den Raketentriebwerken erstreckt, um im Betriebszustand den stickstoffreichen Anteil mittels der durch die Drehung des Rotors vorliegenden Zentrifugalkraft in die Raketentriebwerke zu drücken, und dass die mindestens eine Stickstoffleitung in Stickstoffringleitungen mündet, die jeweils ringförmig um eines der Raketentriebwerke im Bereich eines Nitrogen at least partially extends radially up to the rocket engines to press in the operating state, the nitrogen-rich fraction by means of the centrifugal force present in the rocket engines by the rotation of the rotor, and that the at least one nitrogen line opens into nitrogen ring lines, each ring around one of the rocket engines in the area one
Expansionsbereichs einer Hauptbrennkammer der Expansionsdüse verlaufen, wobei in der Hauptbrennkammer, insbesondere im Expansionsbereich, mehrere Öffnungen für den stickstoffreichen Anteil vorgesehen sind und die jeweilige Stickstoffringleitung in die Öffnungen mündet. Entsprechend wird der Expansion region of a main combustion chamber of the expansion nozzle, wherein in the main combustion chamber, in particular in the expansion region, a plurality of openings are provided for the nitrogen-rich fraction and the respective nitrogen ring line opens into the openings. Accordingly, the
stickstoffreiche Anteil in die Hauptbrennkammer, insbesondere in den Expansionsbereich der Hauptbrennkammer, eingeleitet, um besagten Filmmantel auszubilden, sodass die Verbrennungsgase mit der Innenwand der Hauptbrennkammer kaum oder gar nicht in Berührung kommen. nitrogen-rich portion in the main combustion chamber, in particular in the expansion region of the main combustion chamber, introduced to form said film jacket, so that the combustion gases hardly or not come into contact with the inner wall of the main combustion chamber.
Auf besagte Weise kann grundsätzlich der gesamte In this way, in principle, the entire
stickstoffreiche Anteil zu den bzw. in die nitrogen-rich fraction to or into the
Raketentriebwerke (n) abgeleitet werden. Ggf. kann es jedoch günstig sein, die Masse des Abgases in Relation zur Rocket engines (n) are derived. Possibly. However, it may be beneficial, the mass of the exhaust gas in relation to
eingebrachten Brennstoffmenge zu reduzieren, z.B. um bei einer Kombination der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer nachgeschalteten Dampfturbine („Kombiprozess") zu verhindern, dass dieser „Dampfturbinen-Generator" dem Abgas zuviel Energie entzieht. In diesem Fall kann auch nur ein Teil des to reduce introduced amount of fuel, e.g. in order to prevent a combination of the device according to the invention with a downstream steam turbine ("combined process"), that this "steam turbine generator" the exhaust gas draws too much energy. In this case, only part of the
stickstoffreichen Anteils den Raketentriebwerken zugeführt werden, der restliche stickstoffreiche Anteil kann außen abgeleitet bzw. abgeblasen werden. Hierzu kann angemerkt werden, dass der Dampfturbinen-Generator dem Abgas zwar immer Energie entzieht, aber die Wärmemenge proportional dem nitrogen-rich portion of the rocket engines are fed, the remaining nitrogen-rich content can be outside be deducted or blown off. It may be noted that the steam turbine generator always withdraws energy from the exhaust gas, but the amount of heat proportional to the
oxidierten Brennstoff ist, während der durch die Verbrennung entstehende Temperaturanstieg auch durch die Wärmekapazität des rückgemischten stickstoffreichen Anteils reduziert wird. Damit in einem Kombiprozess bei bereits bestehendem oxidized fuel is, while the resulting from the combustion temperature increase is also reduced by the heat capacity of the back-mixed nitrogen-rich fraction. Thus in a combination process with already existing
Dampferzeuger dessen Wirkungsgrad nicht absinkt, soll das Temperaturniveau gegenüber dem Zustand ohne Raketentriebwerke möglichst beibehalten werden. Nur einen Teil des Steam generator whose efficiency does not decrease, the temperature level should be maintained as possible over the state without rocket engines. Only part of the
stickstoffreichen Anteils rückzumischen, reduziert daher den Massestrom und das Temperaturniveau bleibt trotz der durch den Dampfturbinen-Generator entzogenen Energie unverändert hoch. to mix back nitrogen-rich portion, therefore, reduces the mass flow and the temperature level remains high despite the extracted by the steam turbine generator energy.
Gemäß dem weiter oben Gesagten kann ein Generator mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wirkverbunden sein, um den According to the above, a generator with the device according to the invention can be operatively connected to the
Antrieb des Generators mittels der Vorrichtung zu ermöglichen. Insbesondere kann der Generator bzw. ein Rotor des Generators drehfest mit dem Rotor der Vorrichtung verbunden sein. To allow drive of the generator by means of the device. In particular, the generator or a rotor of the generator can be non-rotatably connected to the rotor of the device.
Darüberhinaus kann, wie bereits erwähnt, ein Frequenzumrichter vorgesehen sein, der mit dem Generator ko-optimiert ist. In addition, as already mentioned, a frequency converter may be provided which is co-optimized with the generator.
Entsprechend ist erfindungsgemäß ein System zur Erzeugung elektrischer Energie vorgesehen, das System umfassend eine erfindungsgemäße Vorrichtung sowie den Generator. According to the invention, a system for generating electrical energy is provided, the system comprising a device according to the invention and the generator.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße System kann zur weiteren Effizienzsteigerung mit einer The inventive device or the system according to the invention can be used to further increase efficiency with a
nachgeschalteten Dampfturbine kombiniert werden, um einen Kombinationsprozess - analog zum bekannten GuD-Prozess - auszubilden. Die Raketentriebwerke bzw. rotierenden Brenner können hierzu z.B. in die Brennkammer eines bestehenden downstream steam turbine can be combined to form a combination process - analogous to the known gas and steam process. The rocket engines or rotating burners can be used for this purpose, e.g. in the combustion chamber of an existing one
Dampferzeugers eingebracht werden. Entsprechend ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steam generator are introduced. Accordingly, it is in a preferred embodiment of the invention
Systems vorgesehen, dass eine Dampfturbine vorgesehen ist, die mittels der Abwärme von Abgasen der Raketentriebwerke Systems provided that a steam turbine is provided by means of the waste heat of exhaust gases of the rocket engines
antreibbar ist. KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN is drivable. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnungen sind beispielhaft und sollen den Erfindungsgedanken zwar darlegen, ihn aber keinesfalls einengen oder gar abschließend wiedergeben. The invention will now be explained in more detail with reference to an embodiment. The drawings are exemplary and are intended to illustrate the inventive idea, but in no way restrict it or even reproduce it.
Dabei zeigt: Showing:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Rotors einer Fig. 1 is a schematic representation of a rotor of a
erfindungsgemäßen Vorrichtung in Draufsicht Device according to the invention in plan view
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Schnittansicht durch ein Raketentriebwerk der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei eine Längsachse des Fig. 2 is a schematic representation of a sectional view through a rocket engine of the device according to the invention, wherein a longitudinal axis of
Raketentriebwerks in der Schnittebene liegt Rocket engine is in the cutting plane
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fig. 3 is a schematic representation of an inventive
Systems mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, an die ein Generator gekoppelt ist, in einer System with a device according to the invention, to which a generator is coupled, in one
Schnittansicht, wobei eine Drehachse in der Schnittebene liegt Sectional view, wherein a rotation axis lies in the cutting plane
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG WAYS FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In Fig. 1 ist ein Rotor 10 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Antrieb eines Generators 3 zur Erzeugung elektrischer Energie in Draufsicht schematisch dargestellt. Der Rotor 10 ist um eine Drehachse 5, die in Fig. 1 normal auf die In Fig. 1, a rotor 10 of a device according to the invention for driving a generator 3 for generating electrical energy in plan view is shown schematically. The rotor 10 is about a rotation axis 5, which in Fig. 1 normal to the
Zeichenebene steht, drehbar gelagert. Drawing plane is, rotatably mounted.
In einem radialen Abstand D sind am Rotor 10 mehrere At a radial distance D are on the rotor 10 more
Raketentriebwerke 14 umfänglich angeordnet. In Fig. 1 ist zur klareren Illustration ein Kreis 25 mit Radius D Rocket engines 14 circumferentially arranged. In Fig. 1 is a circle 25 with radius D for clarity of illustration
strichpunktiert eingezeichnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind acht Raketentriebwerke 14 regelmäßig und mit gleichen Winkelabständen zueinander entlang dieses Kreises 25 angeordnet. drawn in dash-dotted lines. Im shown Embodiment eight rocket engines 14 are arranged regularly and at equal angular intervals to each other along this circle 25.
Zur besseren Übersicht ist in Fig. 1 außerdem ein die For a better overview is in Fig. 1 also a the
Raketentriebwerke 14 und den Rotor 10 umgebender Umkreis 26 strichliert eingezeichnet. Der Kreis 25 und der Umkreis 26 sind um die Drehachse 5 zentriert, wobei der Umkreis 26 klarerweise einen größeren Radius als der Kreis 25 hat. Rocket engines 14 and surrounding the rotor 10 surrounding 26 dashed lines. The circle 25 and the circumference 26 are centered about the axis of rotation 5, wherein the radius 26 clearly has a larger radius than the circle 25.
Die Raketentriebwerke 14 sind mit dem Rotor 10 starr The rocket engines 14 are rigid with the rotor 10
verbunden. Dabei ist jedes Raketentriebwerk 14 so angeordnet, dass dessen Längsachse 22 im Wesentlichen tangential den Kreis 25 berührt. Die Raketentriebwerke 14 weisen einseitig offene Brennräume auf, wobei jeweils eine entsprechende Öffnung 27 des Brennraums entlang der Längsachsen 22 und in der Ansicht der Fig. 1 entgegen dem Uhrzeigersinn weist. connected. In this case, each rocket engine 14 is arranged so that its longitudinal axis 22 substantially tangentially touches the circle 25. The rocket engines 14 have open on one side combustion chambers, each having a corresponding opening 27 of the combustion chamber along the longitudinal axes 22 and in the view of FIG. 1 counterclockwise.
Eine entlang der Längsachse 22 gemessene Länge L der A measured along the longitudinal axis 22 length L of
Raketentriebwerke beträgt typischerweise 0,15 m. Rocket engines is typically 0.15 m.
Die Brennräume der Raketentriebwerke 14 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel als Expansionsdüsen 9, die manchmal auch als Lavaldüsen bezeichnet werden, ausgebildet und weisen entsprechend eine Hauptbrennkammer 9.11 und einen daran anschließenden Expansionsbereich 9.12 auf. The combustion chambers of the rocket engines 14 are in the illustrated embodiment as expansion nozzles 9, which are sometimes referred to as Laval nozzles, formed and correspondingly have a main combustion chamber 9.11 and an adjoining expansion area 9.12 on.
Weiters schließt im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Vorbrennkammer 9.10 an die Hauptbrennkammer 9.11 an, vgl. Fig. 2. Ein lichter Querschnitt der Expansionsdüsen 9 weist eine Verengung 15 zwischen der Vorbrennkammer 9.10 und der Furthermore, in the illustrated embodiment includes a pre-combustion chamber 9.10 to the main combustion chamber 9.11, see. Fig. 2. A clear cross section of the expansion nozzles 9 has a constriction 15 between the pre-combustion chamber 9.10 and the
Hauptbrennkammer 9.11 auf. Entlang der Längsachse 22 und von der Verengung 15 aus gesehen endet der Expansionsbereich 9.12 mit der Öffnung 27. Main combustion chamber 9.11 on. Along the longitudinal axis 22 and seen from the constriction 15 of the expansion region 9.12 ends with the opening 27th
In einem Betriebszustand der Vorrichtung stoßen die In an operating state of the device encounter the
Raketentriebwerke 14 aus den Öffnungen 27 Stützmasse aus und treiben so den Rotor 10 rotatorisch an, indem die Rocket engines 14 from the openings 27 support mass and thus drive the rotor 10 rotationally by the
Raketentriebwerke 14 entlang des Kreises 25 um die Drehachse 5 kreisen. Indem an den Rotor 10, insbesondere über die Rocket engines 14 rotate along the circle 25 about the axis of rotation 5. By the rotor 10, in particular on the
Drehachse 5, der Generator 3 gekoppelt wird, kann die Rotary axis 5, the generator 3 is coupled, the
Vorrichtung so den Generator 3, genauer gesagt einen Rotor des Generators 3, rotatorisch antreiben, vgl. Fig. 3. Die Device so the generator 3, more precisely a rotor of the generator 3, rotationally driving, see. Fig. 3. The
Umwandlung der mittels des Generators 3 erzeugten elektrischen Energie zur Netzfrequenz eines Niederspannungsstromnetzes kann dabei in an sich bekannter Weise z.B. elektronisch erfolgen, insbesondere unter Verwendung von Frequenzumrichtern. Conversion of the electrical energy generated by the generator 3 to the mains frequency of a low-voltage power network can be carried out in a manner known per se, e.g. done electronically, especially using frequency converters.
Typischerweise kann der Rotor 10 mittels der Raketentriebwerke 14 im Betriebszustand mit Betriebsdrehzahlen, die einem ganzzahligen Vielfachen der Netzfrequenz entsprechen und im Bereich von 9000 min-1 bis 36000 min-1, beispielsweise bei 18000 min-1, liegen, angetrieben werden. Typically, the rotor 10 may be by means of the rocket engines 14 in the operating condition with operating speeds, corresponding to an integral multiple of the line frequency and in the range of 9,000 min -1 to 36,000 min -1, for example at 18,000 min -1, are driven.
Durch besagte Betriebsdrehzahl kann erreicht werden, dass die Umfangsgeschwindigkeit - also die Tangentialgeschwindigkeit der jeweiligen Expansionsdüse 9 bzw. des jeweiligen By said operating speed can be achieved that the peripheral speed - ie the tangential velocity of the respective expansion nozzle 9 and the respective
Raketentriebwerks 14 im oben genannten radialen Abstand D - ungefähr der Abgasgeschwindigkeit bzw. der Geschwindigkeit der ausgestoßenen Stützmasse entspricht, damit die Energieabgabe bei einem einstufigen Expansionsprozess maximiert wird, also z.B. 1500 m/s. Eine mögliche Parameterkombination ist z.B. Rocket engine 14 at the above-mentioned radial distance D - corresponds approximately to the exhaust gas velocity and the velocity of the ejected support mass, so that the energy release is maximized in a single-stage expansion process, such. 1500 m / s. One possible parameter combination is e.g.
eine Drehzahl von 18000 min-1 und ein radialer Abstand D von 0,8 m. Dabei tritt eine Zentrifugalbeschleunigung von rund 290000 g auf. a speed of 18000 min -1 and a radial distance D of 0.8 m. In this case, a centrifugal acceleration of about 290000 g occurs.
Der Rotor 10 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel entsprechend sowohl leicht als auch hochfest ausgeführt, wobei der Aufbau des Rotors 10, insbesondere in Bereichen von Stützstrukturen 9.7, Kohlefasern in einer hitze- und druckbeständigen Matrix aus Siliziumkarbid umfasst. Die Kohlefasern verlaufen dabei in den Stützstrukturen 9.7 parallel zur Längserstreckung der jeweiligen Stützstruktur 9.7 und somit grob - im dargestellten Ausführungsbeispiel bis auf ca. 22° - parallel zu den auftretenden Zentrifugalkräften. In the exemplary embodiment shown, the rotor 10 is designed to be both light and high-strength, the structure of the rotor 10, in particular in regions of support structures 9.7, comprising carbon fibers in a heat and pressure-resistant matrix of silicon carbide. The carbon fibers run in the support structures 9.7 parallel to the longitudinal extent of the respective support structure 9.7 and thus coarse - in the illustrated Embodiment up to about 22 ° - parallel to the centrifugal forces occurring.
Wie insbesondere aus Fig. 3 klar hervorgeht, ist ein äußerer radialer Abschnitt 21 des Rotors 10, in welchem die As can be clearly seen in particular from FIG. 3, an outer radial section 21 of the rotor 10 in which the
Raketentriebwerke 14 angeordnet sind, in einem Abgasraum 4 angeordnet. Der Abgasraum 4 ist durch ein Gehäuse 7 (aus Rocket engines 14 are arranged arranged in an exhaust space 4. The exhaust gas space 4 is through a housing 7 (off
Gründen der Vollständigkeit auch in Fig. 1 dargestellt) von einem Arbeitsraum 6 gasdicht getrennt, wobei eine For reasons of completeness also shown in Fig. 1) gas-tightly separated from a working space 6, wherein a
berührungslose Dichtung 8 vorgesehen ist, die den gasdichten Durchtritt des Rotors 10 durch das Gehäuse 7 ermöglicht. Im Arbeitsraum 6 ist ein innerer radialer Abschnitt 23 des Rotors 10 angeordnet, wobei der Arbeitsraum 6 evakuierbar ist, um im Betriebszustand der Vorrichtung die Anordnung des inneren radialen Abschnitts 23 des Rotors 10 im Vakuum zu ermöglichen. Wie insbesondere aus Fig. 3 hervorgeht, befindet sich im Non-contact seal 8 is provided, which allows the gas-tight passage of the rotor 10 through the housing 7. In the working space 6, an inner radial portion 23 of the rotor 10 is arranged, wherein the working space 6 can be evacuated to allow the operating state of the device, the arrangement of the inner radial portion 23 of the rotor 10 in vacuum. As can be seen in particular from Fig. 3, is located in
Betriebszustand somit ein wesentlicher Teil der vorhandenen Mechanik im Vakuum, sodass Oberflächen, die den schnell bewegten Abgasen der Raketentriebwerke 14 ausgesetzt sind, minimiert werden, was sich wiederum vorteilhaft auf die Operating state thus an essential part of the existing mechanics in a vacuum, so that surfaces exposed to the rapidly moving exhaust gases of the rocket engines 14 are minimized, which in turn beneficial to the
Standfestigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auswirkt. Stability of the device according to the invention affects.
Um den Raketentriebwerken 14 Brennstoff zuzuführen, wird die im Betriebszustand auftretende Zentrifugalkraft ausgenutzt.In order to supply fuel to the rocket engines 14, the centrifugal force occurring in the operating state is utilized.
Wie in Fig. 3 gut erkennbar ist, ist im gezeigten As can be clearly seen in FIG. 3, is shown in FIG
Ausführungsbeispiel im Bereich der Drehachse 5 eine Embodiment in the region of the axis of rotation 5 a
feststehende Zuleitung 13 für den Brennstoff vorgesehen. Die Zuleitung 13 mündet in mehrere Brennstoffleitungen 13', die im Bereich der Drehachse 5 kreisförmig ausgebildet sind bzw. sich in einer zentralen kreisförmigen Ausnehmung 28 vereinigen. Gegenüber dem Arbeitsraum 6 ist die Brennstoffleitung 13' bzw. die Ausnehmung 28 im besagten Mündungsbereich bzw. im Bereich der Drehachse 5 mittels einer gas- bzw. vakuumdichten fixed supply line 13 provided for the fuel. The supply line 13 opens into a plurality of fuel lines 13 ', which are circular in the region of the axis of rotation 5 or merge in a central circular recess 28. Opposite the working space 6, the fuel line 13 'or the recess 28 in said mouth region or in the region of the axis of rotation 5 by means of a gas or vacuum-tight
Abdichtung 24 abgedichtet. Die Brennstoffleitungen 13' sind mit dem Rotor 10 starr verbunden und vorzugsweise im Rotor 10 ausgebildet. Die Seal 24 sealed. The fuel lines 13 'are rigidly connected to the rotor 10 and preferably formed in the rotor 10. The
Brennstoffleitungen 13' erstrecken sich radial bis zu den Raketentriebwerken 14, sodass im Betriebszustand der Fuel lines 13 'extend radially to the rocket engines 14, so that in the operating state of
Brennstoff mittels der durch die Drehung des Rotors 10 vorliegenden Zentrifugalkraft in die Raketentriebwerke 14 gedrückt wird. Fuel is pressed by means of the present by the rotation of the rotor 10 centrifugal force in the rocket engines 14.
Konkret wird dabei im gezeigten Ausführungsbeispiel der Specifically, in the illustrated embodiment, the
Brennstoff jeweils durch einen Brennstoffzufuhrendabschnitt 9.1 der Brennstoffleitungen 13' in die Vorbrennkammern 9.10 gedrückt . Fuel in each case by a fuel supply end portion 9.1 of the fuel lines 13 'pressed into the Vorbrennkammern 9.10.
Der Brennstoff wird unter Verwendung eines Oxidators, bei dem es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel um The fuel is using an oxidizer, which in the illustrated embodiment to
sauerstoffangereicherte Luft handelt, verbrannt. Im Folgenden ist unter „Sauerstoff" der Oxidator zu verstehen, sofern nicht explizit anderes angegeben ist. Der Oxidator kann dabei im verflüssigten oder gasförmigen Zustand vorliegen. oxygen-enriched air is burnt. In the following, "oxygen" means the oxidizer, unless explicitly stated otherwise, the oxidizer may be in the liquefied or gaseous state.
Auch der Oxidator wird unter Zuhilfenahme der Zentrifugalkraft den Raketentriebwerken 14 zugeführt. Im dargestellten Also, the oxidizer is supplied to the rocket engines 14 with the aid of centrifugal force. In the illustrated
Ausführungsbeispiel sind hierzu Oxidatorleitungen 12 Exemplary embodiments are oxidizer lines 12
vorgesehen, die mit dem Rotor 10 starr verbunden sind und vorzugsweise im Rotor 10 ausgebildet sind. Dabei erstrecken sich die Oxidatorleitungen 12 radial bis zu den provided, which are rigidly connected to the rotor 10 and are preferably formed in the rotor 10. In this case, the Oxidatorleitungen 12 extend radially to the
Raketentriebwerken 14, um im Betriebszustand den Oxidator mittels der durch die Drehung des Rotors 10 vorliegenden Rocket engines 14 in order to operate the oxidizer by means of the present by the rotation of the rotor 10
Zentrifugalkraft in die Raketentriebwerke 14 zu drücken. Centrifugal force in the rocket engines 14 to press.
Konkret wird dabei im gezeigten Ausführungsbeispiel der Specifically, in the illustrated embodiment, the
Oxidator jeweils durch eine Oxidatorzufuhr 9.4 in die Oxidator each by an oxidizer 9.4 in the
Vorbrennkammern 9.10 gedrückt. Weiters münden die Pre-combustion chambers 9.10 pressed. Furthermore, the result
Oxidatorleitungen 12 in Oxidatorringleitungen 9.2, die jeweils ringförmig um eines der Raketentriebwerke 14 im Bereich eines Übergangs 16 von der Hauptbrennkammer 9.11 zum Oxidatorleitungen 12 in Oxidatorringleitungen 9.2, each annular to one of the rocket engines 14 in the region of a transition 16 of the main combustion chamber 9.11 to
Expansionsbereich 9.12 der Expansionsdüse 9 verlaufen. Die Oxidatorringleitungen 9.2 münden jeweils in Kanäle 9.9 in einer Wand der jeweiligen Expansionsdüse 9, welche Kanäle 9.9 vom Bereich des Übergangs 16 in den Bereich der Verengung 15 der jeweiligen Expansionsdüse 9 verlaufen. Hierdurch erfolgt eine regenerative Kühlung der Hauptbrennkammer 9.11 der Expansion area 9.12 of the expansion nozzle 9 run. The Oxidator ring lines 9.2 each open into channels 9.9 in a wall of the respective expansion nozzle 9, which channels 9.9 extend from the region of the transition 16 into the region of the constriction 15 of the respective expansion nozzle 9. This results in a regenerative cooling of the main combustion chamber 9.11 of
Expansionsdüse 9 und gleichzeitig eine Vorwärmung des Expansion nozzle 9 and at the same time a preheating of the
Oxidators . Oxidizer.
In den Vorbrennkammern 9.10 sind jeweils im Bereich der In the Vorbrennkammern 9.10 are in each case in the range of
Verengung 15 mehrere Öffnungen 17 für den Oxidator vorgesehen, in welche Öffnungen 17 Oxidatorzufuhrendabschnitte 18 münden, wobei die Kanäle in die Oxidatorzufuhrendabschnitte 18 Constriction 15 provided a plurality of openings 17 for the oxidizer, in which openings 17 Oxidatorzufuhrendabschnitte 18 open, wherein the channels in the Oxidatorzufuhrendabschnitte 18
übergehen. Die Oxidatorzufuhrendabschnitte 18 und die pass. The oxidizer supply end portions 18 and the
Öffnungen 17 sind derart ausgelegt, dass im Betriebszustand der Oxidator mit einem Druck von mindestens 1500 bar, Openings 17 are designed such that, in the operating state, the oxidizer is pressurized to at least 1500 bar,
bevorzugt von 2000 bar bis 6000 bar, besonders bevorzugt von 2500 bar bis 5000 bar, in Richtung der Verengung 15 in die Vorbrennkammer 9.10 eingebracht wird, um den Brennstoff im Bereich der Verengung 15 in Partikel bzw. Tröpfchen mit preferably from 2000 bar to 6000 bar, more preferably from 2500 bar to 5000 bar, is introduced in the direction of the constriction 15 in the pre-combustion chamber 9.10 to the fuel in the region of the constriction 15 in particles or droplets
Durchmessern von kleiner 10 ym zu zerkleinern. Insbesondere können die Oxidatorzufuhrendabchnitte 18 samt Öffnungen 17 hierzu jeweils sternförmig und zur Verengung 15 weisend angeordnet sein. Diameters of less than 10 ym to crush. In particular, the Oxidatorzufuhrendabchnitte 18 together with openings 17 thereto each star-shaped and the constriction 15 may be arranged facing.
Wie aus Fig. 3 hervorgeht, die ein erfindungsgemäßes System aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem Generator 3 zeigt, umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung im As is apparent from Fig. 3, which shows a system according to the invention of the device according to the invention and the generator 3, the device according to the invention comprises in
dargestellten Ausführungsbeispiel auch eine illustrated embodiment also a
LuftZerlegungseinheit 2 (aus Klarheitsgründen in Fig. 3 entlang der Drehachse 5 unterbrochen dargestellt, wobei die Unterbrechung durch die zwei geknickten Linien angedeutet ist), die mit dem Rotor 10 gekoppelt ist. Die Air separation unit 2 (shown for clarity in Fig. 3 along the axis of rotation 5 shown interrupted, wherein the interruption is indicated by the two broken lines), which is coupled to the rotor 10. The
LuftZerlegungseinheit 2 wiederum beinhaltet eine an sich bekannte Luftverflüssigungseinrichtung (nicht dargestellt; kann insbesondere im nicht dargestellten Bereich der Air separation unit 2, in turn, includes a per se known air liquefaction device (not shown, can in particular in the region not shown
Unterbrechung angeordnet sein) zur Verflüssigung von Luft, wobei der Luftverflüssigungseinrichtung ein Lufteinlass mit einem axialen Kompressor 1 vorgeschaltet ist, um die zu verflüssigende Luft anzusaugen. Be arranged interruption) for the liquefaction of air, wherein the air liquefaction device is preceded by an air inlet with an axial compressor 1 in order to suck in the air to be liquefied.
Die LuftZerlegungseinheit 2 ist dazu vorgesehen, um die verflüssigte Luft in einen stickstoffreichen Anteil und einen sauerstoffreichen Anteil zu zerlegen und den sauerstoffreichen Anteil als Oxidator verwenden zu können, wobei der Oxidator, wie bereits erwähnt, nicht notwendigerweise in flüssiger Form vorliegen muss, sondern auch gasförmig verwendet werden kann. Die LuftZerlegungseinheit 2 weist ein um die Drehachse 5 rotierbares, mit dem Rotor 10 starr verbundenes Gefäß 19 für die verflüssigte Luft auf. Im Gefäß 19 wird im Betriebszustand durch Rotation ein Druckgradient in der verflüssigten Luft ausgebildet, um mittels fraktionierter Kristallisation den sauerstoffreichen Anteil so zu erzeugen, dass der The air Z erlegungseinheit 2 is provided in order to divide the liquefied air into a nitrogen-rich fraction and an oxygen-rich fraction and to use the oxygen-rich fraction as the oxidizer, wherein the oxidizer, as already mentioned, may not necessarily be in liquid form, but can also be used in gaseous form. The air erlegungseinheit Z 2 comprises a rotatable around the rotation axis 5, fixed to the rotor 10 connected container 19 for the liquefied air. In the vessel 19 is formed in the operating condition by rotation, a pressure gradient in the liquefied air to produce by means of fractional crystallization, the oxygen-rich fraction so that the
sauerstoffreiche Anteil im Gefäß 19 radial weiter weg von der Drehachse 5 angeordnet ist als der stickstoffreiche Anteil. oxygen-rich fraction in the vessel 19 is arranged radially further away from the axis of rotation 5 than the nitrogen-rich fraction.
Dieses Zerlegungsprinzip ist an sich bereits bekannt, vgl. z.B. WO 2014/206792 Al. Dabei liegt die verflüssigte Luft bei einer gewissen Temperatur vor. Der Stickstoff kristallisiert aufgrund des Druckgradients in einem gewissen ersten Abstand von der Drehachse 5 aus, wobei die Kristalle aufgrund ihrer im Vergleich zur verflüssigten Luft geringeren Dichte in Richtung zur Drehachse 5 wandern. In einem zweiten Abstand von der Drehachse 5, der kleiner ist als der erste Abstand, erfolgt aufgrund des dort vorherrschenden geringeren Drucks wieder eine Verflüssigung des Stickstoffs. Dies hat zur Folge, dass die verflüssigte Luft in einem ersten Bereich beim ersten Abstand von der Drehachse 5 einen erhöhten Sauerstoffgehalt aufweist und in einem zweiten Bereich beim zweiten Abstand von der Drehachse 5 einen erhöhten Stickstoffgehalt . Durch This decomposition principle is already known per se, cf. e.g. WO 2014/206792 Al. The liquefied air is present at a certain temperature. Due to the pressure gradient, the nitrogen crystallizes at a certain first distance from the axis of rotation 5, the crystals migrating in the direction of the axis of rotation 5 due to their lower density compared to the liquefied air. At a second distance from the axis of rotation 5, which is smaller than the first distance, takes place due to the prevailing there lower pressure again liquefaction of the nitrogen. This has the consequence that the liquefied air in a first region at the first distance from the rotation axis 5 has an increased oxygen content and in a second region at the second distance from the rotation axis 5 has an increased nitrogen content. By
einfache Ableitung der verflüssigten Luft (in axialer simple discharge of liquefied air (in axial
Richtung, parallel zur Drehachse 5) aus dem jeweiligen Bereich kann entsprechend der sauerstoffreiche oder der stickstoffreiche Anteil abgeschöpft werden. In weiterer Folge können aufgrund von Erwärmung der sauerstoffreiche Anteil und/oder der stickstoffreiche Anteil vom flüssigen Zustand in den gasförmigen Zustand übergehen. D.h. auch der Direction, parallel to the axis of rotation 5) from the respective area can according to the oxygen-rich or the nitrogen-rich fraction are skimmed off. As a result, due to heating, the oxygen-rich fraction and / or the nitrogen-rich fraction can change from the liquid state to the gaseous state. That is also the
stickstoffreiche Anteil kann in gasförmiger Form nitrogen-rich fraction may be in gaseous form
weiterverwendet werden. continue to be used.
Entsprechend sind im dargestellten Ausführungsbeispiel die Oxidatorleitungen 12 zur Ableitung des sauerstoffreichen Accordingly, in the illustrated embodiment, the Oxidatorleitungen 12 for discharging the oxygen-rich
Anteils sowie Stickstoffleitungen 11 zur Ableitung des Share and nitrogen lines 11 for the derivation of
stickstoffreichen Anteils vorgesehen, wobei die nitrogen-rich fraction provided, the
Oxidatorleitungen 12 in einen Bereich des Gefäßes 19 münden, der radial weiter weg von der Drehachse 5 angeordnet ist als ein Bereich des Gefäßes 19, in den die Stickstoffleitungen 11 münden . Oxidator 12 lead into a region of the vessel 19, which is located radially further away from the axis of rotation 5 as a region of the vessel 19, in which the nitrogen lines 11 open.
Der stickstoffreiche Anteil wird im dargestellten The nitrogen-rich fraction is shown in the
Ausführungsbeispiel - zumindest teilweise - ebenfalls den Raketentriebwerken 14 zugeleitet, und zwar um einen Embodiment - at least partially - also fed to the rocket engines 14, by one
schützenden Filmmantel in der jeweiligen Hauptbrennkammer 9.11 auszubilden. Dies geschieht wiederum unter Ausnutzung der Zentrifugalkraft. Hierzu sind die Stickstoffleitungen 11 nicht nur starr mit dem Rotor 10 verbunden und vorzugsweise im Rotor 10 ausgebildet, sondern verlaufen radial bis zu den form protective film coat in the respective main combustion chamber 9.11. This again takes place by utilizing the centrifugal force. For this purpose, the nitrogen pipes 11 are not only rigidly connected to the rotor 10 and preferably formed in the rotor 10, but extend radially to the
Raketentriebwerken 14, um im Betriebszustand den Rocket engines 14 to operate in the operating state
stickstoffreichen Anteil mittels der durch die Drehung des Rotors 10 vorliegenden Zentrifugalkraft in die nitrogen-rich portion by means of the present by the rotation of the rotor 10 centrifugal force in the
Raketentriebwerke 14 zu drücken. Die Stickstoffleitungen 11 münden in Stickstoffringleitungen 9.3, die jeweils ringförmig um eines der Raketentriebwerke 14 im Expansionsbereich 9.12 der Hauptbrennkammer 9.11 der Expansionsdüse 9 verlaufen. In der jeweiligen Hauptbrennkammer 9.11, insbesondere im Rocket engines 14 to press. The nitrogen lines 11 open into nitrogen ring lines 9.3, which extend in each case annularly around one of the rocket engines 14 in the expansion region 9.12 of the main combustion chamber 9.11 of the expansion nozzle 9. In the respective main combustion chamber 9.11, in particular in
jeweiligen Expansionsbereich 9.12, sind mehrere Öffnungen 20 für den stickstoffreichen Anteil vorgesehen, wobei die respective expansion region 9.12, a plurality of openings 20 are provided for the nitrogen-rich portion, wherein the
jeweilige Stickstoffringleitung 9.3 in die Öffnungen 20 mündet, vgl. Fig. 2. Genauer erfolgt die Zuleitung des stickstoffreichen Anteils zu den Öffnungen 20 in jenem Bereich, der zwischen der Verengung 15 und dem Übergang 16 liegt, über innere respective nitrogen ring line 9.3 opens into the openings 20, cf. Fig. 2. More specifically, the supply of the nitrogen-rich portion to the openings 20 in that region, which lies between the constriction 15 and the transition 16, via internal
Stickstoffringleitungen 9.8, die mit den Nitrogen ring lines 9.8, with the
Stickstoffringleitungen 9.3 (fluidisch) verbunden sind. D.h. in diesem Bereich münden die inneren Stickstoffringleitungen 9.8 in die Öffnungen 20. Nitrogen ring lines 9.3 (fluid) are connected. That In this area, the inner nitrogen ring pipes 9.8 open into the openings 20.
Entsprechend wird der stickstoffreiche Anteil in die Accordingly, the nitrogen-rich fraction in the
Hauptbrennkammern 9.11 und die Expansionsbereiche 9.12 Main combustion chambers 9.11 and the expansion areas 9.12
eingeleitet, um besagten Filmmantel auszubilden, sodass die Verbrennungsgase mit der Innenwand der Hauptbrennkammern 9.11 und der Expansionsbereiche 9.12 kaum oder gar nicht in introduced to form said film jacket, so that the combustion gases with the inner wall of the main combustion chambers 9.11 and the expansion areas 9.12 little or not at
Berührung kommen. Come in contact.
Zur weiteren Minimierung von Korrosion und Abrasion der To further minimize corrosion and abrasion of the
Brennkammern 9.10, 9.11, 9.12 sind diese im gezeigten Combustion chambers 9.10, 9.11, 9.12 are these in the shown
Ausführungsbeispiel durch einen Metallmantel 9.5 aus einer temperaturbeständigen Superlegierung, wie z.B. IN909, mit einer inneren Keramikbeschichtung 9.6, z.B. aus Aluminiumoxid, ausgebildet. Die Keramikbeschichtung 9.6 wird dabei durch den Metallmantel 9.5 auf Druck vorgespannt. Embodiment by a metal sheath 9.5 made of a temperature-resistant superalloy, such. IN909, with an inner ceramic coating 9.6, e.g. made of aluminum oxide, formed. The ceramic coating 9.6 is biased by the metal shell 9.5 to pressure.
Zur Regulierung der Menge des Brennstoffs und/oder des To regulate the amount of fuel and / or the
Oxidators und/oder stickstoffreichen Anteils kann jeweils eine Drossel 29 vorgesehen sein. Die Drosseln 29 sind im Oxidizer and / or nitrogen-rich portion, a throttle 29 may be provided in each case. The throttles 29 are in
dargestellten Ausführungsbeispiel im Rotor 10, genauer in dessen innerem radialen Abschnitt 23 angeordnet, vgl. Fig. 3. BEZUGSZEICHENLISTEillustrated embodiment in the rotor 10, more precisely arranged in the inner radial portion 23, cf. Fig. 3. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Axialer Kompressor 1 Axial compressor
2 LuftZerlegungseinheit 2 Air Z erlegungseinheit
3 Generator 3 generator
4 Abgasraum 4 exhaust gas space
5 Drehachse 5 axis of rotation
6 Arbeitsraum 6 workspace
7 Gehäuse 7 housing
8 Berührungsfreie Dichtung 8 Non-contact seal
9 Expansionsdüse 9 expansion nozzle
9.1 Brennstoffzufuhrendabschnitt 9.1 fuel supply end section
9.2 Oxidatorringleitung 9.2 oxidizer ring line
9.3 Stickstoffringleitung 9.3 nitrogen ring line
9.4 Oxidatorzufuhr Vorbrennkammer 9.4 Oxidator feed pre-combustion chamber
9.5 Metallmantel 9.5 Metal jacket
9.6 Keramikbeschichtung 9.6 Ceramic coating
9.7 Stützstruktur 9.7 Support structure
9.8 Innere Ringleitung Stickstoff 9.8 Inner loop nitrogen
9.9 Kanäle für regenerative Kühlung 9.10 Vorbrennkammer 9.9 Regenerative cooling channels 9.10 Pre-combustion chamber
9.11 Hauptbrennkammer 9.11 main combustion chamber
9.12 Expansionsbereich 10 Rotor 9.12 Expansion area 10 rotor
11 Stickstoffleitung bzw. Leitung für (verflüssigte oder gasförmige) Luft mit stickstoffreichem Anteil 11 Nitrogen line or line for (liquefied or gaseous) air with nitrogen-rich content
12 Oxidatorleitung bzw. Leitung für (verflüssigte oder gasförmige) Luft mit sauerstoffreichem Anteil 12 oxidizer line or line for (liquefied or gaseous) air with oxygen-rich content
13 Zuleitung für Brennstoff 13' Brennstoffleitung 13 Supply line for fuel 13 'fuel line
14 Raketentriebwerk 14 rocket engine
15 Verengung 15 constriction
16 Übergang 16 transition
17 Öffnung für Oxidator 17 opening for oxidizer
18 Oxidatorzufuhrendabschnitt 18 Oxidator feed tail
19 Gefäß der LuftZerlegungseinheit Erlegungseinheit vessel 19 the air Z
20 Öffnung für stickstoffreichen Anteil 20 opening for nitrogen-rich fraction
21 Äußerer radialer Abschnitt des Rotors 21 Outer radial section of the rotor
22 Längsachse eines Raketentriebwerks 22 longitudinal axis of a rocket engine
23 Innerer radialer Abschnitt des Rotors 23 Inner radial section of the rotor
24 Abdichtung der Brennstoffleitung 24 Sealing of the fuel line
25 Kreis mit Radius D 25 circle with radius D
26 Umkreis 26 perimeter
27 Öffnung 27 opening
28 Ausnehmung 28 recess
29 Drossel D Radialer Abstand 29 throttle D Radial distance
L Länge des Raketentriebwerks L Length of the rocket engine
Claims
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ATA50328/2018A AT520831B1 (en) | 2018-04-18 | 2018-04-18 | DEVICE FOR DRIVING A GENERATOR |
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| AT (1) | AT520831B1 (en) |
| WO (1) | WO2019201969A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116122918A (en) * | 2022-12-22 | 2023-05-16 | 中国科学院工程热物理研究所 | Closed brayton cycle variable frequency power generation device |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5282356A (en) * | 1993-01-07 | 1994-02-01 | Abell Irwin R | Flywheel engine |
| DE19546474C1 (en) * | 1995-12-13 | 1997-04-17 | Klein Hans Ulrich Dipl Ing | Internal combustion engine with rotor housing having cylindrical chamber |
| US6446425B1 (en) * | 1998-06-17 | 2002-09-10 | Ramgen Power Systems, Inc. | Ramjet engine for power generation |
| US20160102608A1 (en) * | 2013-04-29 | 2016-04-14 | Xeicle Limited | A rotor assembly for an open cycle engine, and an open cycle engine |
| EP3085922A1 (en) * | 2013-12-17 | 2016-10-26 | Diego Orellana Hurtado | Circular propulsion jet compressor-engine |
-
2018
- 2018-04-18 AT ATA50328/2018A patent/AT520831B1/en not_active IP Right Cessation
-
2019
- 2019-04-17 WO PCT/EP2019/059875 patent/WO2019201969A1/en not_active Ceased
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5282356A (en) * | 1993-01-07 | 1994-02-01 | Abell Irwin R | Flywheel engine |
| DE19546474C1 (en) * | 1995-12-13 | 1997-04-17 | Klein Hans Ulrich Dipl Ing | Internal combustion engine with rotor housing having cylindrical chamber |
| US6446425B1 (en) * | 1998-06-17 | 2002-09-10 | Ramgen Power Systems, Inc. | Ramjet engine for power generation |
| US20160102608A1 (en) * | 2013-04-29 | 2016-04-14 | Xeicle Limited | A rotor assembly for an open cycle engine, and an open cycle engine |
| EP3085922A1 (en) * | 2013-12-17 | 2016-10-26 | Diego Orellana Hurtado | Circular propulsion jet compressor-engine |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116122918A (en) * | 2022-12-22 | 2023-05-16 | 中国科学院工程热物理研究所 | Closed brayton cycle variable frequency power generation device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AT520831B1 (en) | 2019-08-15 |
| AT520831A4 (en) | 2019-08-15 |
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