Verbrennungsturbine. Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Verbrennungsturbine mit unmittelbarer Treibwirkung der Gase auf eine Flüssigkeit in Arbeitszylindern, bei der ein Teil der Flüssigkeit aus den Arbeitszylindern in min destens ein Turbinenrad und.umgekehrt aus mindestens einem Turbinenrad in die Arbeits zylinder geführt wird, wobei mindestens ein Teil der Flüssigkeit in mindestens einem zum Ausgleich derFlüssigkeitsströmung die nenden Windkessel aufgespeichert wird.
In der Zeichnung ist die Verbrennutigs- turbine in mehreren beispielsweisen Ausfüh rungsformen dargestellt.
Fig. <B>1</B> veranschaulicht einen senkrechten Schnitt der ersten Ausführungsform derVer- brennungsturbine, nach einer der Linie c-c der Fig. 4 entsprechenden Linie, wobei der Arbeitszylinder<B>1</B> nur teilweise gezeigt ist und einige Nebenteile weggelassen sind; Fig. 2 zeigt einen ähnlichen Schnitt eines Teiles der zweiten Ausführungsform; Fig. <B>3</B> zeigt den in Fig. 2 dargestellten verschiebbaren Leitschaufelkranz teilweise und im Schnitt;
Fig. 4 ist ein senkrechter Schnitt nach einer zur Turbinenachse normalen Ebene und zeigt eine dritte Ausführungsform der Ver brennungsturbine.
Bei der in Fig. <B>1</B> dargestellten Verbren nungsturbine sind Arbeitszylinder<B>1, 3, 5, 7, 9</B> in einer Reihe in der Rotationsebene des Turbinenrades am obern Teil des Gehäuses<B>18</B> des Rotors<B>15</B> angeordnet, wie in Fig. 4 scheinatisch dargestellt ist. Diese Arbeits zylinder stehen mit den Kanälen<B>13</B> des Tur binenläufers<B>15</B> durch ihre Austrittsöffnung41, das Leitrad<B>11,</B> den Rückführungskanal<B>35</B> und ihre Eintrittsöffnung 42 in Verbindung. Durch diese Kanäle wird ein Kreislauf in Form einer Schleife gegenüber jedem einzel- neu Zylinder gebildet.
Infolge der Einfügung eines Steuerventils mit versetzten Durch lässen<B>31,</B> 32 in jeden der erwähnten Kreis läufe ist nur der Auslass oder der Einlass <B>je-</B> weils geöffnet, so dass die von den expan dierenden Gasen aus einem Zylinder durch die Turbinenkanäle<B>13</B> getriebene Flüssigkeit nur in einen andern Zylinder einströmen kann, dessen Eintrittsöffnung 42 zu der betreffen- den Zeit gegen den Rückführungskanal<B>35</B> offen ist. Der Durchlass <B>32</B> des drehbaren Ventils ist nämlich offen, wenn der Durch- lass <B>31</B> geschlossen ist und umgekehrt.
Durch geeignete Anordnung der Ventile und ihrer Steuerung ist es natürlich möglich, die Flüssig keit in einen der Zylinder einzuführen oder in mehrere zugleich, und zwar in irgend -welche der Reihe zu verteilen. Da, wie zu erkennen ist, der Rückführungskanal <B>35</B> die Verteilung der Flüssigkeit an verschiedenen Stellen rings um die Turbine ermöglicht, können die Zylinder in verschiedener Reihen folge gefüllt werden.
Die Steuerventile<B>31,</B> 32 werden entweder ab#.atzweise hin- und hergedreht oder dauernd in gleicher Richtung in Drehung versetzt und zwar in Übereinstimmung mit den Hüben, wozu jedes geeignete Getriebe dienen kann, das von dem auf der Turbinenwelle<B>17</B> fest angebrachten Zahnrad 22 bewegt werden kann. Beispielsweise lässt sich jedes Ventil mit einer Welle<B>58</B> und einer Kurbel<B>59</B> ver sehen, wie in Fig. <B>1</B> in gestrichelten Linien dargestellt ist, während nicht dargestellte Getriebeteile die Verbindung mit dem Zahn rad herstellen und die Ventile einzeln oder gemeinsam bewegen.
An Stelle von Einzel ventilen kann eine gemeinsame Ringschütze mit versetzten Durchlässen angewendet und durch die Turbinenwelle in Drehung versetzt werden. Diese Schütze kann im Spaltzwischen den Kanälen<B>11</B> und dem Turbinenläufer<B>15</B> in Fig. 4 angeordnet sein.
Die Schaufeln des den Läufer<B>15</B> (Fig. <B>1)</B> umschliessenden Leitrades<B>11</B> können in be kannter Weise durch Kurbelzapfen und einen sie verbindenden Steuerring<B>57</B> zugleich ein gestellt werden, wie in Fig. <B>1</B> in gestrichelten Linien dargestellt ist.
Beim Arbeiten der Turbine wird die Ar beitsflüssigkeit unter dein Druck der expati- dierenden Gase aus einem Zylinder in tangen- tialer Richtung (Fig. 4) durch den Durchlass <B>31</B> des Steuerventils teils unmittelbar in die Kanäle<B>13</B> des Turbinenläufers<B>15</B> und teils, um den Antrieb der Turbine gleichmässiger zu gestaltet), um die Zwischenwände 43 und 44 in einen Hochdruckwindkessel <B>37</B> befGrdert. Dieser N#Tindkessel ist als ein mit glatten Wänden<B>18</B> versehener, mit der Turbinen welle gleichachsiger Raum,
der die Turbinen welle uraschliesst, ausgeführt. Die Flüssigkeit, die durch den Einlass 41 in tangentialer Rich tung zuströmt und in dieser Richtung auch in den Windkessel<B>37</B> gelangt, bildet wegen ihrer hohen Geschwindigkeit unter der Wir kung der Fliehkraft einen Flüssigkeitsring, der einen pulsierenden Luftkern<B>11</B> von ver änderlichem Durchmesser untschliesst. Dieser elastische Kern ei-fährt abwechselnd eine Ver dichtung und eine Expansion in dem Masse, wie die Flüssigkeit zu- oder abströmt. Der Flüssigkeitsring bat die Gestalt eines Hohl zylinders, dessen zylindrischer Spiegel dauernd seinen Durchmesser ändert.
Eine im wesent lichen gleiche Strömung findet nach dem Aus tritt der Flüssigkeit aus dem Läufer<B>15</B> statt, wobei die Flüssigkeit teils durch den Durch- lass <B>32</B> des Ventils unmittelbar in einen oder mehrere Zylinder gelangt, wo sie die in zwischen eingelassenen Gase verdichtet, oder soweit ein Überschuss vorhanden ist, der zeit weilig von den Zylindern nicht aufgenommen werden kann, bei<B>35</B> um die Zwischenwand 45 in den Niederdruck-Windkessel <B>36</B> von glei cher Ausführung wie der Windkessel<B>37</B> strömt und einen ähnlichen Flüssigkeitsring bildet, der einen komprimierbaren Kern 12 hat,
Der Hauptvorteil dieser Anordnung besteht in der Aufrechterhaltung der Strömungsenergie der Flüssigkeit, die im Läufer<B>15</B> und zur Füllung der Zylinder ausgenutzt wird.
Um die Inhalte der Windkessel<B>36</B> und<B>37</B> möglichst klein halten zu können, lassen sich ihre Luftkerne 12 bezw. <B>11</B> durch Rohrleitungen bei<B>51</B> bezw. <B>50</B> init <B>je</B> einem ausserhalb lie genden nicht dargestellten Luftbehälter oder Akkurnulator zwecks Vergrösserung des wirk samen Luftpuffers in Verbindung setzen. Fig. 2 und<B>3</B> zeigen eine andere Ausführung des Leitschaufelkranzes, die zur Umkehrung der Drehrichtung oder Änderung, beispiels weise zur Verringerung der Geschwindigkeit, dienen kann.
Die Beschaufelung des Leit kranzes<B>11</B> kann zum Beispiel für den Vor- wärtsgang, der Schaufelkranz 53 für den Rückwärtsgang oder langsamen Gang ausge führt sein. Die Umsteuerung lässt sich durch Verschiebung der Kränze<B>11</B> und<B>53</B> mittelst der Steuerstangen<B>55</B> ausführen, wie in ge- strielielten Linien angedeutet ist. Andere, bei Wasserturbinen in vielfacher Ausführung be kannte Steuerungsmittel könnten auch ange wendet werden.
Fig. 4 veranschaulicht die Stellung der Zylinderreihe mit Bezug auf den Rotor und die Gehäuseteile. Es müssen natürlich be sondere Steuerungen für den Einlass der Treib gase und den Auslass der Verbrennungspro dukte bei jedem Zylinder ebenso wie Ein richtungen zur Steuerung der Arbeitsspiele vorgesehen sein. Da solche Einrichtungen bekannt sind, sind sie in der Zeichnung nicht besonders dargestellt. Die Pfeile. in den ein zelnen Zylindern geben die Bewegungsrich tung der Flüssigkeit zu einem bestimmten Zeitpunkte des Arbeitsspiels an.
Statt nur einem Turbinenrad können auch zwei solche auf gemeinsamer Welle ange ordnet, vorgesehen sein.
Combustion turbine. The subject of the present invention is a combustion turbine with direct driving effect of the gases on a liquid in working cylinders, in which part of the liquid from the working cylinders in at least one turbine wheel and vice versa from at least one turbine wheel is fed into the working cylinder, with at least part of the Liquid is stored in at least one of the air chambers to compensate for the liquid flow.
In the drawing, the combustion turbine is shown in several exemplary embodiments.
FIG. 1 illustrates a vertical section of the first embodiment of the combustion turbine, along a line corresponding to line cc in FIG. 4, the working cylinder 1 being only partially shown and some Secondary parts are omitted; Figure 2 shows a similar section of part of the second embodiment; FIG. 3 shows the displaceable guide vane ring shown in FIG. 2 partially and in section;
Fig. 4 is a vertical section along a plane normal to the turbine axis and shows a third embodiment of the combustion turbine.
In the combustion turbine shown in FIG. 1, working cylinders 1, 3, 5, 7, 9 are in a row in the plane of rotation of the turbine wheel on the upper part of the housing 18 </B> of the rotor <B> 15 </B>, as shown in Fig. 4 schematically. These working cylinders stand with the channels <B> 13 </B> of the turbine rotor <B> 15 </B> through their outlet opening 41, the guide wheel <B> 11, </B> the return channel <B> 35 </ B > and their inlet opening 42 in connection. Through these channels, a circuit in the form of a loop is formed opposite each individual new cylinder.
As a result of the insertion of a control valve with staggered passages <B> 31, </B> 32 in each of the circuits mentioned, only the outlet or the inlet is open at a time, so that the expan The liquid driven by gases from a cylinder through the turbine ducts 13 can only flow into another cylinder whose inlet opening 42 is open to the return duct 35 at the relevant time. The passage <B> 32 </B> of the rotatable valve is namely open when the passage <B> 31 </B> is closed and vice versa.
With a suitable arrangement of the valves and their control it is of course possible to introduce the liquid into one of the cylinders or to distribute it in several at the same time, in any one of the series. Since, as can be seen, the return channel <B> 35 </B> enables the liquid to be distributed at various points around the turbine, the cylinders can be filled in different sequences.
The control valves <B> 31, </B> 32 are either rotated back and forth from # .setwise or are continuously rotated in the same direction in accordance with the strokes, for which any suitable gear can be used, which can be different from that on Turbine shaft <B> 17 </B> firmly attached gear 22 can be moved. For example, each valve can be seen with a shaft <B> 58 </B> and a crank <B> 59 </B>, as shown in FIG. 1 in dashed lines, while not Gear parts shown make the connection with the gear wheel and move the valves individually or together.
Instead of individual valves, a common ring gate with staggered passages can be used and set in rotation by the turbine shaft. This contactor can be arranged in the gap between the channels 11 and the turbine rotor 15 in FIG.
The blades of the guide wheel 11 surrounding the rotor 15 (FIG. 1) can be provided in a known manner by means of crank pins and a control ring connecting them 57 are set at the same time, as shown in Fig. 1 in dashed lines.
When the turbine is working, under the pressure of the expelling gases, the working fluid is partly drawn directly from a cylinder in the tangential direction (FIG. 4) through the passage <B> 31 </B> of the control valve into the ducts 13 </B> of the turbine rotor <B> 15 </B> and partly in order to make the drive of the turbine more uniform), conveyed around the partition walls 43 and 44 in a high-pressure air tank <B> 37 </B>. This N # Tindkessel is designed as a space with smooth walls <B> 18 </B>, coaxial with the turbine shaft,
which urasch closes the turbine shaft. The liquid, which flows in tangential direction through the inlet 41 and in this direction also enters the air chamber 37, forms a liquid ring, which is a pulsating air core, due to its high speed under the effect of centrifugal force B> 11 </B> of variable diameter does not include. This elastic core alternately compresses and expands as the liquid flows in or out. The liquid ring had the shape of a hollow cylinder, the cylindrical mirror of which constantly changes its diameter.
Essentially the same flow occurs after the liquid exits the runner <B> 15 </B>, with the liquid partly passing through the passage <B> 32 </B> of the valve directly into one or more Cylinder arrives where it compresses the gases admitted between, or if there is an excess that cannot be temporarily absorbed by the cylinders, at <B> 35 </B> around the partition 45 in the low-pressure air chamber <B > 36 </B> of the same design as the air chamber <B> 37 </B> flows and forms a similar liquid ring which has a compressible core 12,
The main advantage of this arrangement is that it maintains the flow energy of the liquid, which is used in the rotor 15 and to fill the cylinders.
In order to be able to keep the contents of the air chambers <B> 36 </B> and <B> 37 </B> as small as possible, their air cores 12 and <B> 11 </B> through pipelines at <B> 51 </B> and Connect <B> 50 </B> init <B> each </B> to an outside air reservoir or accumulator (not shown) for the purpose of increasing the effective air buffer. Fig. 2 and <B> 3 </B> show another embodiment of the guide vane ring, which can be used to reverse the direction of rotation or change, for example, to reduce the speed.
The blading of the guide ring 11 can be designed, for example, for the forward gear, the blade ring 53 for the reverse gear or slow gear. The reversal can be carried out by moving the rings <B> 11 </B> and <B> 53 </B> by means of the control rods <B> 55 </B>, as indicated in dashed lines. Other control means that are known in multiple designs in water turbines could also be used.
Fig. 4 illustrates the position of the cylinder bank with respect to the rotor and the housing parts. Of course, special controls for the inlet of the propellant gases and the outlet of the combustion products must be provided for each cylinder, as well as facilities for controlling the work cycles. Since such devices are known, they are not specifically shown in the drawing. The arrows. in the individual cylinders indicate the direction of movement of the liquid at a specific point in time during the work cycle.
Instead of just one turbine wheel, two such on a common shaft can be provided.