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Verbrennungstuirbine.
Die Erfindung betrifft eine Verbrennungsturbine, bei welcher das Treibmittel in Kammern verbrannt wird, die durch das Laufrad und die seitwärts angrenzende Gehäusewand selbst gebildet werden.
Bei entsprechender Formgebung der'"Radschaufeln gibt das verbrannte Gasluftgemiseh durch reine
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organe zum Fortfall kommen, wodurch ein grosser Teil der im Verbrennungsturbinenban bekannten Schwierigkeiten vermieden wird.
An Hand der Zeichnung, die schematisch einen Querschnitt durch eine Verbrennungsturbine gemäss der Erfindung zeigt, soll der Aufbau und die Wirkungsweise derselben näher erläutert werden.
Das Turbinenrad a, das in bekannter Weise auf einer Welle angeordnet ist. dreht sich in dem die Schaufelung eng umgebenden Gehäuse b, welches gewissermassen einen endlosen Kanal bildet. In diesem Kanal spielen sich nacheinander alle Betriebsvorgänge ab, d. h. Ladung, Verbrennung. Spülung und Auspuff, wobei die durch die Schaufeln des Rades gebildeten Räume als Verbrennungskammern
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dem Kolbenkraftmaschinenbau bekannt ist, die Verbrennungsräume nach erfolgter Arbeitsleistung' ausspülen und gegebenenfalls mit Frischluft auffüllen.
Ausgehend von der Treibmittelzuführung bei e soll im folgenden die Arbeitsweise der Turbine verfolgt werden.
1. Ladung und Verdiehtung. Das bei c in die Laufradzellen eintretende Gemisch, das beispiels- weise durch ein Gebläse zugeführt wird. mischt sich dort mit den von der Spülung zurückgebliebenen Luftresten und wird unter einen Druck gebracht, der für den nachfolgenden Vorgang am günstigsten ist. Der Raum, in welchem diese Ladung und Verdichtung vor sich geht. sei als Ladungsraum bezeichnet ;
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einanderfolgen.
In der Zeichnung ist die Turbine mit radialer Beaufschlagung dargestellt. Natürlich ist es ebensogut möglich, sie mit axialer Beaufschlagung auszuführen, was für die Praxis gewisse Vorteile haben wird. Es kann in diesem Fall, wie schon oben angedeutet, ohne Schwierigkeit hinter dem ersten Reaktionsrad ein weiteres Laufrad oder mehrere Laufräder angeordnet werden, wobei an Stelle des Auspuffapparates ein Umkehrapparat bzw. Leiträder (Düsen) ausgebildet werden. Hiebei ist naturgemäss
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Der Umstand, dass die Verbrennung ständig ohne Unterbrechung an derselben Stelle der Turbine im Verbrennungsraum stattfindet, muss bei der Ausführung entsprechend berücksichtigt werden. Die Wandungen des Verbrennungsraumes müssen aus einem äusserst wärmebeständigen Stoff hergestellt werden und von den übrigen Teilen des Turbinengehäuses isoliert und gegebenenfalls durch ausdelnungs- fähige stopfbüchsenartige Verbindungen getrennt werden. Eine Wasserkühlung lässt sich naturgemäss auch vorsehen.
Die Formgebung der Schaufel muss mit Rücksicht auf eine möglichst vollständige Ausnutzung des Besehleunigungsrüekdruckes der Reaktion erfolgen, also so, dass die Ausströmungsrichtung möglichst entgegengesetzt der Bewegungsrichtung ist, wobei nur eine geringe Neigung des ausströmenden Gasstromes gegen die theoretisch günstigste Richtung vorhanden sein muss, um die verbrannten Gase schnell genug aus dem Laufrad zu entfernen. Diese Bedingung wird am günstigsten von einer innen beaufschlagten Radialturbine erfüllt, bei welcher der Austritt vollkommen tangential erfolgen könnte.
Richtung und Geschwindigkeit der zuzuführenden Spülluft sind nach den bekannten Regeln des Kreiselmaschinenbaues so zu wählen, dass ein möglichst stossfreier Eintritt in das Laufrad erfolgt. Falls ein Durchströmen der etwa anschliessenden Geschwindigkeitsstufen von der Spülluft nicht für erforderlich gehalten wird, kann man diese durch Umführungskanäle um die Schaufeln führen, wodurch der Nachteil der geringen Geschwindigkeit der Spülluft gegenüber der hohen Geschwindigkeit des Treibmittels umgangen wird. Besonders günstig beim Aufbau der Erfindung ist, dass irgendwelche Steuerungs- organe nicht vorhanden sind.
Dies macht sich in erster Linie beim Ausströmen der Gase aus den Ver- brennung3kamm9J.'n geltend, wo bei der vorliegenden Bauart der Auspuffquerschnitt beliebig gross gewählt werden kann, während bei den meisten älteren Anordnungen infolge der Anordnung von Auspuffventilen der Ausströmquerschnitt stark beengt ist. Vorteilhaft für den Betrieb ist auch die Anordnung der Glühwand in dem Verbrennungsraume, die eine rasche Zündung und damit die Vorteile einer gesetzmässig verlaufenden Verbrennung mit sich bringt. Brisante Verbrennungen durch Explosionswellen und ähnliche Störungen sind bei dieser Anordnung ausgeschlossen.
Gegen ein unbeabsichtigtes Übergreifen von Verbrennungen in die Gemislhzuführungsorgane kann man sich durch den Einbau von selbsttätigen Rückschlagventilen in die Zuführungsstutzen im Ladungsraum ohne Schwierigkeiten schützen.
Für die Förderung des Gemisches können Kolben-oder Kreiselgebläse beliebiger Bauart verwendet werden, deren Antrieb unter Umständen aus dem Abwärmeinhalt der Turbinenabgase bestritten werden kann. Die Spülluft kann entweder mit Überdruck durch die Turbine hindurchgedrückt oder aber durch einen Exhaustor durch dieselbe hindurchgesaugt werden. Letzteres hat den Vorteil, dass ein Teil der Turbine in Unterdruck liegt, so dass durch etwaige Undichtheiten kein Gas entweichen kann.
Die Regulierung kann zweckmässig als eine Gemischregulierung, also Gasdrosselregulierung. ausgeführt werden ; unter Umständen kann sie in ganz engen Grenzen auch nach Art einer Fülllngs- regulierung durch Veränderung der Drücke des zugeführten Treibmittels und der Luft wirken. Die reine Gasdrosselregulierung ist zwar sehr einfach, aber auch unwirtschaftlich, denn einerseits ergibt eine ganz bestimmte Gasladung den günstigsten Wirkungsgrad der Verbrennung und anderseits ist auch der mechanische Wirkungsgrad der Turbine bei einer bestimmten Ladung und dem dieser entsprechenden Druck-und Wärmegefälle am grössten.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird man eine Art Aussetzerregulierung einführen, indem der Troibmittelzufluss bzw. der Gaszufluss zu einigen Ladungsräumen verringert oder abgesperrt wird, während der andere Teil der Ladungsräume unter den günstigsten Verhältnissen weiterarbeitet. Unter Umständen lässt sich diese Art der Regelung auch mit einer Füllungsregelung durch Druckveränderung vereinigen.