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Gasturbine mit pendelnder Flüssigkeit als Treibmittel.
Die Erfindung betrifft eine Gasturbine, bei welcher eine durch Gase hin und her geschwungene Flüssigkeit als Treibmittel wirkt.
Derartige Einrichtungen sind an sich bekannt. Ihr Nachteil besteht in ungünstiger Wasserführung, wodurch die Arbeitsflüssigkeit als Energieträger beim Austritt und Eintritt in das Rad sowie bei der
Umleitung erhebliche Verluste erleidet.
Demgegenüber wird nach der vorliegenden Erfindung Wasser als Arbeitsflüssigkeit veranlasst, unter der-Einwirkung der Zentrifugalkräfte und Gasdrucke zwischen den Laufkanälen zweier oder mehr nebeneinander liegender gleichsinnig laufender Räder zu pendeln, u. zw. derart, dass ein Kanal des einen
Rades, welcher entleert werden soll, mit einem Kanal des anderen Rades, welcher gefüllt werden soll, in Verbindung gebracht wird und während des jeweiligen Vorgangs des Füllens oder Entleerens in dauernd ungestörter Verbindung mit dem letzteren bleibt. Die Verbindung wird durch einen festen Leitring hergestellt, dessen Kanäle den Bedingungen für stossfreien Übergang trotz wechselnder Geschwindigkeit und Fliessrichtung des Wassers entsprechen.
An den Enden der pendelnden Wassermassen werden auf diese Weise Räume frei gelegt oder verengt, so dass sich in ihnen die bei Verbrennungskolbenmaschinen bekannten Vorgänge abspielen können.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Erfindung. Ein Kanal des Rades 1 tritt durch einen hohlen Leitring beispielsweise von a nach b in Verbindung mit dem zugehörigen Kanal des Rades 11 und bleibt auf dem Weg bis c mit Hilfe von Leitvorrichtungen in Verbindung mit diesem, bis der letztere gefüllt und der erstere entleert ist. Bei d tritt eine Umschaltung nach e ein, wodurch das Wasser aus dem eben gefüllten Kanal des Rades 11 zurück in das Rad 1 schwingen kann, um den entsprechenden Kanal des Rades 1 auf den Weg bis t (Fig. 3) wieder zu füllen. Der Punkt gentspricht hiebei dem Punkt a, womit eine Arbeitsperiode abgeschlossen ist.
Je nach der Entfernung der beiden Räder voneinander unterliegt während des Übertritts die pendelnde Wassersäule entweder nur der Zentrifugalkraft in einem Rad allein oder in beiden ; dieser Umstand ist nur von Bedeutung für Geschwindigkeit und Pressung im Wasser. Diese Grössen von Geschwindigkeit und Pressung sind im allgemeinen während eines Arbeitsspieles wechselnd ; es ist deshalb von besonderer Bedeutung für den Erfindungsgegenstand, dass die Überleitung und Umschaltung der Sperrflüssigkeit nicht nur die bekannten Bedingungen für stossfreien Übergang ermöglicht, sondern dass sich auch die Wasserteilchen in den einzelnen Stadien des Pendeln nicht gegenseitig stören können.
Auf dem Umfang des mit Schaufeln versehenen Leitringes findet vielmehr jedes Kanalpaar nacheinander die Druck-und Geschwindigkeitsverhältnisse vor, welche der wechselnden Wasserlage in den beiden zusammengehörigen Kanälen entsprechen.
Der ganze Vorgang des Pendeln einer wirksamen Wassersäule aus ihrer einen Innenlage in einem Rad bis in die entsprechende im andern Rad lässt sich somit in allen einzelnen Stadien hydraulisch ebenso beherrschen, wie bei bekannten Freistrahl- oder Überdruckturbinen. Die Pendelung zwischen zwei und mehr Rädern kann beispielsweise zur getrennten oder vereinigten Verdichtung von Luft und Brennstoff und zur Expansion nach erfolgter Verbrennung benutzt weiden. Es kann aber auch ein Viertaktoder Zweitaktvorgang in jedem Rad für sich durchgeführt werden. Es kann ferner das eine von zwei Rädern als selbständige Kraftmaschine, das andere als Arbeitsmaschine, wirken. Die Überleitung und Umschaltung des Wassers lässt sich in allen diesen Fällen hydraulisch beherrschen.
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In Fig. 2 ist eine Ausführung der Erfindung gezeigt, welche zwei Räder in der vorgeschilderten Weise für die Durchführung eines Arbeitsvorganges benützt. Den Zutritt und Austritt der Gase in die La. ufkana. le ermöglichen Steuerschlitze s. Die Steuerschlitze können sich unmittelbar an die Nabe anschliessen, sie können aber auch weiter aussen liegen, wodurch sie nach Bedarf von den pendelnden Wassersäulen überdeckt werden, die dann unter Pufferwirkung des abgesperrten Kanalinhalts zum Stillstand kommen.
An Stelle der radialen Beaufschlagung der Räder kann auch die axiale treten.
Fig. 3 zeigt im Schema eines Schaufelplanes den eigenartigen Wechsel der Verbindung zwischen den pendelnden Wassersäulen in den Rädern I und'IIund einem beschaufelten Leitring bei axialem Übergang. Die Gestaltung der Querschnitte und Winkel im Schaufelplan beeinflusst in bekannter Weise den Vorgang von Energieabgabe an die Welle und von Energieaufnahme aus ihr zurück. Der Zusammenhang zwischen der Energie der Gase, der Masse des pendelnden Wassers bzw. dem Verhältnis des Pendelhubs zum. Radius der Räder und der Pendelzeit ist bestimmend für die Zahl der Umschaltungen während einer Umdrehung. Der gleiche Zusammenhang ist auch massgebend für die Auswahl des gewünschten Regelungsvorgangs.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Gasturbine, bei welcher die Gase eine als Treibmittel dienende Flüssigkeit hin und her schwingen, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit durch die innerhalb der Kanäle zweier oder mehrerer gleichsinnig laufender Räder wirkenden Gase beschleunigt und zwischen den Rädern durch einen festen Leitring hin und her geschoben wird.