CH313648A - Verfahren zum Betriebe Feuergase durch Verpuffungen herstellender Treibgaserzeuger und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Betriebe Feuergase durch Verpuffungen herstellender Treibgaserzeuger und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

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CH313648A
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Schilling August
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C5/00Gas-turbine plants characterised by the working fluid being generated by intermittent combustion
    • F02C5/12Gas-turbine plants characterised by the working fluid being generated by intermittent combustion the combustion chambers having inlet or outlet valves, e.g. Holzwarth gas-turbine plants

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Description


  Verfahren zum Betriebe Feuergase durch Verpuffungen herstellender Treibgaserzeuger  und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens    Vorliegende Erfindung betrifft ein Ver  fahren zum Betriebe Feuergase durch Ver  puffungen herstellender Treibgaserzeuger und  eine Vorrichtung zur Durchführung des Ver  fahrens.  



  Entsprechend der Möglichkeit, den hohen  Explosionsdruck, unter dem derartige     Feuer-          oder    Treibgase erzeugt werden können, wenig  stens teilweise in Strömungsenergie umzu  setzen und sich zu dieser Umsetzung     Düsen-          und    Beschaufelungsanordnungen zu bedienen,  hat man bereits Feuergasgefälle, gegeben  durch Druck, Temperatur und     Wärmeinhalt     der Feuergase, das heisst die Enthalpie der  selben in Turbinenanordnungen, abgearbeitet  und die dabei erzeugte, mechanische Energie  entweder als äussere Arbeit der     Verpuffungs-          brennkraftturbinenanlage    abgegeben oder sie  für die Zwecke der     Anlage    selbst,

   etwa zur  Verdichtung der Betriebsmittel, wie beispiels  weise Luft und Brenngas, verwendet.  



  Dabei trat im Laufe der Entwicklung das  gleiche Bestreben wie bei Dampfturbinen öder  nach dem     Gleichdruckverfahren    arbeitenden  Gasturbinen auf, Drücke und Temperaturen  immer weiter zu steigern, um den thermischen  Wirkungsgrad zu verbessern. Es wuchs also  die Feuergasgesamtenthalpie entsprechend  den vor den Turbinenrädern herrschenden  Beaufschlagungsdrücken und den Gegen  drücken hinter den Turbinenrädern, in Strö  mungsrichtung der Feuergase gesehen, und    erreichte schliesslich Werte, welche bei ein  stufiger Abarbeitung des Gefälles nicht mehr  zufriedenstellend zu bewältigen waren. plan  ging daher zu stufenförmigen. Unterteilungen  des Gesamtgefälles über und passte die Tur  binenräder dem Zunstand der Feuergase in  den einzelnen Gefällestufen nach Möglichkeit  an.

   Das in den einzelnen Verpuffungskam  mern pro Verpuffung erzeugte Feuergas  gesamtvolumen wurde dabei     zunächst    noch  nicht unterteilt, sondern diese stufenförmige  Unterteilung richtete sieh ursprünglich nur  auf die zeitlich aufeinanderfolgende     Abarbei-          tung    der bei einer     Verpuffung        erzeugten     Feuergasgesamtmenge in verschiedenen Tur  binenstufen.

   Später wurde zwar der Vor  schlag gemacht, auch die Feuergasgesamt  menge selbst in Teilmengen zu unterteilen,  wobei man für jede Teilmenge eine ihrem  Zustand möglichst angepasste, besondere Dü  sen- und Beschaufelungsanordnung vorsah,  die     ein    besonderes, gesteuertes     Abschlussorgan     zur     Verptüfungskammer    voraussetzte.

   Gegen  über der so     erforderlich    werdenden     Vielzahl     von     Turbinenstufen    und Steuerorganen be  schränkte man sich     praktisch    jedoch darauf,  nur die Feuergase gesondert zu     verarbeiten,     die zur     Vorbereitung    der     Kammer    für die  nächste Ladung als sogenannte     Restfeuergase     aus der     Verpuffungskammer    entfernt werden  mussten, damit gute Füllungsverhältnisse ent  standen.

        Trotz stufenförmiger Unterteilung des  Feuergasgefälles, sogar trotz Unterteilung der  bei einer Verpufung erzeugten Feuergas  gesamtmenge, gelang es nicht, den Anordnun  gen in den Turbinenstufen auch nur annä  hernd gleiche Feuergasgefälle zuzuordnen.  Man machte darauf den Versuch, zwischen  den     Turbinenstufen    grosse Ausgleichsbehälter  anzuordnen, um den Druck der Gase auszu  gleichen. Dadurch wurden zwar bessere Be  aufschlagungsverhältnisse in der zweiten  Stufe erreicht, aber zugleich bildete sich in  bezug auf die erste Stufe ein gleichbleibender  Druckverlauf aus, so dass der Gegendruck in  bezug auf die erste Turbinenstufe um so kon  stanter war, je grösser das Volumen des Aus  gleichbehälters bestimmt wurde.

   Die allge  meine Regel, die Schwankungen im Feuergas  gefälle auf höchstens 45 % des optimalen Ge  fälles, für das das Turbinenrad ausgelegt ist,  zu bemessen, wobei die grösste Schwankung  nach oben höchstens 20%, nach unten höch  stens 15% betragen soll, konnte auf diese  Weise nicht verwirklicht werden. Aber nur  bei Einhaltung dieser Regel sind befriedi  gende Radwirkungsgrade zu erwarten, wäh  rend andernfalls auch die     thermodynamisch     günstigsten Prozesse durch schlechte     Rad-          wirkungsgrade    so in     Mitleidenschaft    gezogen  werden, dass keine     günstigen    Gesamtwirkungs  grade mehr zu erwarten sind.

           Erfindungsgemäss    ist die     grundsätzliche     Lösung dieses Problems gefunden und durch  Rechnung     und    Versuch als gelungen bestä  tigt worden.  



  Das zur Lösung des entwickelten Problems  vorgeschlagene Verfahren     zum    Betriebe Feuer  gase durch Verpuffungen herstellender Treib  gaserzeuger mit Abarbeitung von Feuergas  gefälle in Düsen und Beschaufelungen kenn  zeichnet sich     erfindungsgemäss        durch    eine  Absenkung des in Strömungsrichtung des  Feuergases hinter einer Beschaufelung erzeug  ten Gegendruckes während der Dehnung der  Feuergase in der Beschaufelung, damit in der  Beshaufelung die Schwankungen des Feuer  gasgefälles kleiner werden.

      Die so bewusst und planmässig vorgenom  mene Absenkung des in     Strömungsrichtung     hinter einer Beschaufelung erzeugten Gegen  druckes während der     Dehnung    der Feuergase  in der betrachteten Beschaufelung erfolgt  zweckmässig so, dass die Linie des Gegen  druckes im Q - V - Diagramm, dessen Ordi  naten dem Wärmeinhalt Q der Feuergase in  kcal/nm3 und dessen Abszissen den     Prozen-          tualanteilen    ausgeströmter     Feuergasvolumina     am je Verpuffungskammer erzeugten Feuer  gasgesamtvolumen entsprechen, wenigstens  nach der Auffüllperiode annähernd als     Äquidi-          stante    zur Expansionslinie verläuft.  



  Die zur Durchführung des erfindungsge  mässen Verfahrens dienende     Vorrichtung     kennzeichnet sich durch Düsen und     Beschaufe-          lungen    zugeordnete Verpuffungskammern mit  mehreren gesteuerten Auslässen zur Ent  nahme von Feuergasen zwecks Herstellung  von während der     Dehnung    von Feuergasen  in vorgeordneten Düsen und Beschaufehungen  abgesenkter Gegendrücke hinter diesen     Be-          schaufelungen,    in Strömungsrichtung der  Feuergase gesehen.  



  Die     Zeichnung    zeigt als     Ausführungsbei-          spiel    der     erfindungsgemässen    Vorrichtung  einen als     Verpuffungsbrennkraftturbinenan-          lage    mit vier Kammern     und    zwei     Turbinen-          stufen    ausgebildeten     Treibgaserzeuger    zur       Versorgung    einer mechanische Leistung ab  gebenden Kraftwerksturbine. An Hand der  selben wird nachfolgend auch das Betriebs  verfahren gemäss der     Erfindung    beispiels  weise erläutert.  



       Fig.    1 veranschaulicht in schematischer       Darstellung    den Aufbau eines Öltreibgas  erzeugers.  



       Fig.    2 zeigt das zugehörige     Druck-Zeit-          Diagramm,    während       F'ig.    3     das    Q - V -Diagramm der gleichen  Anlage wiedergibt.  



       Fig.4    zeigt das     Q-V-Diagramm    in     einem     grösseren Massstab unter Veranschaulichung  eines abweichenden     Arbeitsverfahrens.     



       .Fig.5    stellt in teilweiser Ansicht und in  teilweisem Schnitt nach Linie     5-'5    der     Fig.    6       einenTreibgaserzeuger    mit abgeänderten Aus-      führungen von Lade-, Düsen- und Auslass  ventilen dar.  



  Fig. 6 stellt einen Querschnitt nach Linie  6-6 durch den Treibgaserzeuger nach Fig. 5  dar.  



  Fig. 7 stellt in schematischer Darstellung  einen Treibgaserzeuger mit Verarbeitung der  Restfeuergase in einer besonderen     Beschaufe-          lung,     Fig.8 eine gegenüber Fig.7 etwas abge  änderte Ausführungsform dar.  



  In Fig.1 bezeichnet 24 die Läuferwelle,  auf der die beiden einkränzigen Turbinenlauf  räder 25 und 26 der beiden Turbinenstufen  des Aggregates sitzen. Der Beschaufelung 25a  vorgeordnet sind die Düsen I, die mit jeder  der dem Aggregat zugeordneten vier Verpuf  fungskammern 27, 28 usw. in feuergasleiten  der Verbindung stehen. Diese Verbindungen  sind mit 29 und 30 bezeichnet. Zur Verpuf  fungskammer abgeschlossen oder an sie ange  schlossen werden die Stutzen 29, 30 über ge  steuerte Düsenventile, die bei 31 und 32 an  gedeutet sind. Die Zündungseinrichtungen  sind mit 5 bezeichnet, die     Ladeluftventile    mit  2. Bei 33 sind Brennstoffzuführungsleitungen  vorgesehen, deren Einspritzdüsen unmittelbar  in die Ladeluftventile 2 eingebaut sind. Eine  Ringleitung 34 versorgt die Verpuffungskam  mern mit Ladeluft.

   Besondere     Naehladeven-          tile    sind nicht vorgesehen, da die     Verpuf-          fungsbrennkraftturbinenanlage,    die vorwie  gend zur Erzeugung von Treibgasen ausge  bildet ist, nach dem sogenannten offenen Auf  ladeverfahren arbeiten soll, das heisst das Aus  lassventil 43 bzw. 44 wird nicht nur während  der gesamten Zeitdauer der Ladeluftventil  eröffnung in einer Kammer zwecks Ausschie  bung des Feuergasrestes, sondern auch noch  während des Beginnes der Brennstoffeinsprit  zung (bzw. eines eventuellen     Brenngaseinlas-          ses)    offen gehalten.

   Bei dieser offenen Auf  ladung     erreicht    man besonders     günstige     Durchmischungsverhältnisse von Luft einer  seits, Brennstoff oder Brenngas anderseits.  



  In bezug auf das     Arbeitsverfahren    sei zu  nächst auf das Druck - Zeit - Diagramm der  Fig.2 verwiesen. In diesem Diagramm be-    zeichnet A den Zeitpunkt, in dem sich der  höchste Verpuffungsdruck nach der vorher  gehenden Zündung der Ladung ausgebildet  hat. Durch Öffnung eines der Düsenventile  31, 32 tritt, ausgehend vom Punkt A, die Ex  pansion ein, die ohne die     erfindungsgemäss     getroffenen Massnahmen unter Vermittlung  der Düsen I bis Punkt C verlaufen würde.  Dort schliesst sich das betrachtete Ventil, und  es öffnet sich eines der Ladelufteinlassventile,  gleichzeitig ein Auslassventil und es findet  unter Einwirkung der nachdrängenden Lade  luft die Ausschiebung der Restfeuergase längs  der Linie C-E statt. Im Zeitpunkt E schlie  ssen sich Ladelufteinlass- und Auslassventile.

    Vorher hat bei D die Einspritzung des Brenn  stoffes über die Leitung 33 stattgefunden, so  dass also so die bereits erwähnte, offene     Auf-          ladumg    bei offenen Ladelufteinlass- und Aus  lassventilen verwirklicht wird. Im Punkt E  ist in den Kammern ein homogenes, geut durch  gemischtes, zündfähiges Gemisch vorhanden,  so dass es nur der Zündung im Zeitpunkt 15  bedarf,     um    den scharfen     Druckanstieg    zu be  wirken, der wieder zum Auftreten des höch  sten Verpuffungsdruckes im Punkt A des  nächsten Arbeitsspiels führen würde.  



  Das insoweit dargestellte und beschriebene       Druck-Zeit-Diagramm    entspricht 'dem be  kannten einstufigen Arbeitsverfahren von  Verpuffungsbrennkraftturbinen, die in die  Atmosphäre     auspuffen,    so dass diese den kon  stanten Gegendruck bildet, der hinter der       Beschaufelung,    in     Strömungsrichtung    der  Gase gesehen, auftritt. Da den stark wechseln  den Drücken entsprechend stark wechselnde       Feuergasgeschwindigkeiten    in der     Beschaufe-          lung    auftreten, ist der     Radwirkungsgrad    un  befriedigend.

   Um ihn     grundsätzlich    zu verbes  sern, sind folgende Massnahmen getroffen:  Ausser den Düsenventilen 31, 32 sind wei  tere Düsenventile<B>37,</B> 318 in den zwei zur Dar  stellung gebrachten     Verpufftuigskammern    27,  28 vorgesehen, die mit Räumen 3<B>9</B>, 40 über  Stutzen 41, 42 in     Verbindung    stehen. Weiter  sind     Auslassventile    43,     44    angeordnet     worden,     die über die .Stutzen     4ü,    46 in das     Ausström-          gehäuse    des     Turbinenrades    26 ausmünden.

        Das Ausströmgehäuse 47 steht über die     Treib-          gaszuführungsleitung    48 mit einer Kraft  werksturbine in Verbindung, die etwa als viel  stufige Parsonsturbine ausgebildet sein kann.  An die Stelle der Kraftwerksturbine kann  jeder andere Treibgasverbraucher treten, der  den Druck, die Temperatur und/oder den  Wärmeinhalt der das Ausströmgehäuse verlas  senden Treibgase auszunutzen vermag.

   Die  mechanische Leistung der Turbinenwelle 24  wird vollständig an     denBetriebsmittelverdich-          ter    101 abgegeben, der bei Betrieb des Treib  gaserzeugers mit     flüssigen    Brennstoffen als  Luftverdichter ausgebildet ist,     während    bei  Verwendungen von     Brenngasen    auch deren  Verdichtungsaufwand von der Tubinenwelle  24 zu decken ist.  



  Alle Kühl- und Isoliermäntel sind aus Ver  einfachungsgründen nicht gezeigt worden.  Die Räume 39, 40 sind als Auffangskam  mern für die Ausströmgase aus der     Hoch-          druckbeschaufelung25u    ausgebildet. Dadurch,  dass die aus den Verpuffungskammern 27, 28  über die Düsenventile 37, 38 den Kammern 39,  40 unter einem bestimmten, noch näher zu  erläuternden Anfangsdruck zugeführt werden,       und    dadurch, dass die so entlassenen Feuer  gasteilmengen in den Räumen 39, 40 expan  dieren, kommt es in den Räumen 39, 40 zur  Ausbildung eines     bestimmten    Druckverlaufes,  der sich als Gegendruck auf die     Beschaufe-          lung    25a auswirkt.

   Dieser Gegendruckverlauf  ist in Fig. 2 dargestellt worden. Wie man  dieser Fig. 2 zu entnehmen vermag, erreicht  die den     Druckverlauf    in den     Räumen    39 oder  40 darstellende Gegendrucklinie 35 die Linie  des Ladeluftdruckes po in einem bestimmten  Zeitpunkt.

   Würde man die Gegendrucklinie  über diesen Zeitpunkt hinaus weiter, treiben,  das heisst würde man die Feuergase in den  Düsen I über den Zeitpunkt hinaus expan  dieren lassen, der dem Schnittpunkt der Ge  gendrucklinie 35 mit der Linie des Ladeluft  druckes entspricht, um auch in diesem vom  Schnittpunkt ab beginnenden Zeitraum annä  hernd gleiche Feuergasgefälle zu erhalten, so  würde vor den Düsen II, in Feuergasrichtung  gesehen, ein geringerer Druck herrschen als    im Ausströmgehäuse 47, da dieser entspre  chend dem gewählten Ladeverfahren mit Rest  feuergasen vom Druck der Ladehüt erfüllt ist.  Es würden also Rückströmungen und Brems  wirkungen auf die Turbinenräder entstehen,  die unerwünscht sind.

   Aus diesem Grunde  muss die Expansion der Feuergase in den  Düsen I zu einem     Zeitpunkt        abgebrochen    wer  den, der vor diesem Schnittpunkt der Ge  gendrucklinie 35 mit der Linie des Ladeluft  druckes po liegt. Dieser Zeitpunkt wird aus       Sicherheitsgründen    etwas vor den     genannten     Schnittzeitpunkt vorverlegt. Er ist in Fig. 2  mit B bezeichnet worden. Im     Punkte    B  schliessen sich also die Düsenventile 31, 32, und  die Düsenventile 37 und 38 öffnen sich. Die  gleichen Düsenventile schliessen sieh im Punkt  C, und es öffnen sich die Auslassventile 43, 44,  um im Punkt E zu schliessen.

   Dabei sind  die Steuerungsphasen der Ventile 31 und 32  bzw. 37 und 38 bzw. 43 und 44 und damit  die Arbeitsspielfolgen der den Düsen I, II und  Besehaufelungen 25a und 26ca zugeordneten  Verpuffungskammern 27, 28 usw. zeitlich ein  ander gegenüber so versetzt, dass - während  der Zeitspanne der Dehnung A-B einer aus  der Verpuffungskammer 28 entnommenen hö  hergespannten Feuergasteilmenge in der Dü  sen- und Beschaufelungsanordnung I, 25a   eine aus der Verpuffungskammer 27 entnom  mene, niedriger gespannte Feuergasteilmenge  zur Herstellung des abgesenkten Gegendrucks  35 in den Räumen 39,

   40 und dass - wäh  rend der Zeitspanne der Dehnung     B-C    einer  aus der     Verpuffungskammer    27 entnommenen  niedriger gespannten     Feuergasteilmenge    in  der Düsen- und     Beschaufelungsanordnung        II,          26a    - eine aus einer weiteren, nicht gezeich  neten     Verpuffungskammer    entnommene, noch  niedriger gespannte     Feuergasteilmenge    zur  Herstellung des abgesenkten Gegendruckes 36  im     Ausströmraum    47 benutzt wird.

   Während  der Dehnung     A-B        (F'ig.    2) der über das  offene Düsenventil 32 den Düsen I und der       Besehaufelung        25c,    zugeführten, höher ge  spannten     Fäuergasteilmenge    der in der     Ver-          puffungskammer    28 bei einer Verpuffung ins  gesamt erzeugten     Feuergasmenge    verläuft     also         der Gegendruck in den Räumen 39, 40, die zu  diesem Zwecke in nicht näher dargestellter  Weise verbunden sind, nach der     Gegendruek-          linie    35, ähnlich der Dehnung B-C einer in  der Verpuffungskämmer befindlichen,

   niedri  ger gespannten Teilmenge vom Zustand B.  Die Arbeitsspiele in den Verpuffungskam  mern sind jedoch gegeneinander so versetzt,  dass während beispielsweise der Expansion  einer der Kammer 28 mit maximalem Druck  (Zustand A) über Düsenventil 32 entnom  menen Feuergasteilmenge in der     Besehaufe-          lung    I, 25a eine Feuergasteilmenge in der  Beschaufelung II, 26a expandiert wird, die  der Kammer 27 mit niedrigerem Druck (Zu  stand B) entnommen worden war.

   Die die Ge  gendrucklinie 35 zur Teilexpansion A-B in  der Verpuffungskammer 28 erzeugende Teil  expansion B-C der aus der     Verpuffungskamn-          mer    27 entlassenen, niedriger gespannten       Feuergasteilmenge    gehört     also    nicht dem Dia  gramm der Fig.2 an, sondern dem     Druck-          Zeit-Diagramm    der Verpuffungskammer 2,7,  das gegenüber dem in Fig.2 wiedergegebenen  Druek-Zeit-Diagramm der Verpuffungskam  mer 28 so vorauseilt, dass während der Zeit  spanne der Teilexpansion A-B der über das  Düsenventil 32, aus der Verpuffungskammer  28 entlassenen, höher gespannten Feuergas  teilmenge die Verpuffungskammer 27 bereits  die niedriger gespannte Feuergasteilmenge  entlässt,

   die nach ihrem eigenen, gegenüber  dem Diagramm der Fig.2 um die Zeitspanne  A-B vorauseilenden Druck-Zeit-Diagramm  gerade derTeilexpansion B-C unterliegt. Das  gilt sinngemäss für die die Gegendrucklinie  36 erzeugende, niedrigst gespannte     Feuergäs-          teilmenge,    die im Ausführungsbeispiel als aus  einer Kammer ausgeschobene Restfeuergas  menge während der Zeitspanne C -E in das  Ausströmgehäuse 47 hineinexpandiert; das  Druck-Zeit-Diagramm dieser nicht gezeich  neten, die Restfeuergase ausschiebenden Kam  mer eilt dem Diagramm nach Fig. 2, das der  Kammer     28    zugeordnet ist, um das Zeitmass  A-C vor.

   Mit andern Worten, der Verlauf  der Arbeitsspiele in der Kammer 27 ist ge  genüber dem Verlauf der Arbeitsspiele in der    Kammer 28 zeitlich so vorverlegt, dass wäh  rend der Erzeugung des Gegendruckverlaufes  35 in den Räumen 39, 40 mit Hilfe der Deh  nung der über das geöffnete Düsenventil 37  in die Räume 39, 40 entlassenen, niedriger ge  spannten Feuergasteilmenge die über das Dü  senventil 3r2 aus der Verpuffungskammer 28  entlassene, höher gespannte Feuergasteilmenge  entsprechend der Teilexpansion A-B gedehnt  wird; dieser zeitlichen Versetzung der Ar  beitsspiele entsprechend wird während des  Gegendruekverlaufes 35 in den Räumen 39, 40  der im Ausströmgehäuse 47 auftretende Ge  gendruck nach der Linie 36 erzeugt.

   Dadurch  wird der Zweck der Erfindung verwirklicht;  die über das geöffnete Düsenventil 32 dem  Düsen- und Beschaufelungssystem I, 25a zu  geführte     Feuergasteilmenge    wird     mit    bedeu  tend kleineren Schwankungen des Feuergas  gefälles verarbeitet, das durch die Expansions  linie A-B und die im letzten, im Verhältnis  zur Gesamtdauer der Dauer nach überwiegen  den Teil annähernd äquidistante Gegendruck  linie 35 der Fig.3 gekennzeichnet ist;

   die  auf das Düsen- und Beschaufelungssystem II,  26a zur Wirkung gebrachte, niedriger ge  spannte Feuergasteilmenge wird gleichzeitig  in dieser Düsen- und     Beschaüelungsanord-          nung    II, 26a mit sehr kleinen     Feuergas-          gefälleschwankimgen    verarbeitet, da die Linie  36, jetzt als Expansionslinie dieser niedriger       gespannten        Feuergasteilmenge,    annähernd       äqiti.distant    zur     @Gegendrucklinie    36     vn        Aus-          strömgehäuse        4'7    verläuft.  



  Die     Druck-.Zeit-Diagramme    lassen nicht  erkennen, welche     Feuergasgefälle    die aus  dem Rad 25 abströmende,     teilweise    abgearbei  tete, zunächst höher gespannt gewesene Feuer  gasteilmenge bei der weiteren Verarbeitung  vorfindet. Zu     diesem    Zwecke bedarf es einer       Darstellung    der gleichen Verhältnisse im  Q - V - Diagramm, das in     Fig.   <B>3</B> gezeigt ist.  



  In diesem Diagramm ist wieder der Ver  lauf .des Linienzuges A, B,<I>C</I> und E veran  schaulicht. Die     F'euergasgefälle    sind auf der  von A ausgehenden Ordinate abzulesen, die  ausgeströmten     Feuergasmengen        auf    der Ab  szissenachse. Das Druck- und 'Temperatur-      liniennetz ist nur angedeutet und gilt wie  derum für die von A ausgehende Doppellinie.  Diese Doppellinie veranschaulicht die     Zu-          standsbedingungen    während der Expansion.

    Diese Änderungen erscheinen im Q - S - Dia  gramm als vertikale adiabatische Linien, aber  nur in der idealen Maschine, in der während  der Expansion keine Entropieänderungen,  also keine Wärmeverluste in den Wandun  gen auftreten und keine Wärmeabgabe durch  Reibung am Laufrad und an den Schaufeln  stattfindet. Für die ausgeführte Maschine  treffen beide Voraussetzungen nicht zu. Doch  zeigen sorgfältige     Untersuchungen    über den  Wärmeübergang auf der Gasseite feuergas  berührter Wandungen und Berechnungen der  Ventilationsverluste an Schaufelrädern und       Schaufeln,    dass bei sorgfältig ausgeführten  Anlagen die in Betracht kommenden Betriebs  verfahren praktisch zur Gleichheit von abge  gebener und aufgenommener Wärme führen.

    Es ist daher berechtigt, von adiabatischen Zu  standsänderungen und demgemäss von verti  kalen Linien im Q-8-Diagramm und damit im  Q-V-Diagramm auszugehen. Eingetragen ist  weiter die     strichpunktiert    gezeichnete Gegen  drucklinie 35 und die gestrichelt gezeichnete  Gegendrucklinie36. Diese Linien bestimmen in  Verbindung mit durch die Punkte B und C  gelegten Ordinaten folgende Flächen: Ia, Ib, II  und III. Die Fläche Ia unterhalb des der Teil  expansion A-B entsprechenden     Kurvenver-          laufes    A-B entspricht der Arbeitsleistung  der aus der Düsenanordnung I ausströmen  d den Feuergasteilmenge, ausgeübt auf das Rad  2'ö.

   Die strichpunktiert gezeichnete Trennlinie  35 zwischen den Flächen Ia und Ib entspricht  dem in den Räumen 39, 40 auftretenden Ge  gendruck, entspricht also dem Gegendruck im  Radraum 25. Diese Gegendrucklinie ist in der  Hauptsache abhängig von der Anzahl der ar  beitenden Kammern, der Zahl und Grösse der  Auffangräume und der engsten Düsenquer  schnitte. Mit der Gestaltung dieser Gegen  drucklinie im Q-V - Diagramm kann der Rad  wirkungsgrad der     Verpuffungsbrennkrafttur-          bine    weitgehend beeinflusst werden. Es lässt  sich also erreichen, dass bis auf die Auffüll-    periode die Gegendrucklinie annähernd     äqui-          distant    zum Linienzug A-B verläuft.  



  Es bezeichnet weiter Ib eine Fläche, die der  Arbeitsabgabe der ursprünglich über die Dü  sen I zugeführten, höher gespannten Feuer  gasteilmenge entspricht, die in die Düsen- und  Beschaufelungsanordnung II, 26a gelangt und  dort Arbeit leistet. Begrenzt wird die Ar  beitsfläche Ib nach unten durch eine gestri  chelt gezeichnete Gegendrucklinie 36, die dem  Zustand der Feuergase im     Ausströmgehäuse     47 entspricht. Erkennbar ist wieder die annä  hernde Äquidistanz zwischen der strichpunk  tiert gezeichneten Gegendrucklinie 35 und  dieser gestrichelt gezeichneten Linie 36, so dass  also auch die Gefälleschwankungen sehr klein  sind, die für die über die Düsenanordnung I  zugeführte Feuergasteilmenge bei der Verar  beitung in der zweiten Turbinenstufe auf  treten.

      Erkennbar ist ausserdem die Arbeitsfläche  II, welche der disponiblen Arbeit entspricht,  die die über eines der Düsenventile 37, 38  entlassene, niedriger gespannte Feuergasteil  menge in der Turbinenanordnung II, 26a  entfaltet. Auch diese niedriger gespannte  Feuergasteilmenge findet, da nach der Auf  füllperiode die Gegendrucklinie 36 annähernd  äquidistant zum Kurv enast B-C v erläuft, auf  dem grössten Teil     des    Verlaufes der Gegen  drucklinie annähernd die gleichen Feuergas  gefälle vor, so dass also beide 'Turbinenstufen  mit weit günstigeren Verhältnissen arbeiten  können, da die     Gefällesehwankungen    sehr viel  kleiner als bei bisherigen     Verpuffungsbrenn-          kraftturbinen    sind.

   Das gilt weitgehend auch  für die Arbeitsfläche     III    der Kraftwerkstur  bine, da hier die Atmosphäre den konstanten  Gegendruck bildet, während sich die Schwan-.       kumgen    in der     Anfangsspannung    in der gro  ssen, als Receiver wirksamen     T'reibgaszufüh-          rungsleitung    48 annähernd ausgleichen.  



       Fig.4    zeigt ein in einem andern Massstab     ge-          hältenes        Q-V-Diagramm    eines     Betriebsverfah-          rens,    bei dem eine mehr oder weniger konstante       Gleichdrulckj,erbrennung    mit .einer -Gleich  raumverbrennung vereinigt worden ist. Bei      dem Betriebsverfahren, das die Grundlage des  Diagrammes nach Fig. 4 bildet, wird die Zün  dung in verhältnismässig grosser Nähe der  Düsenventile 31. oder 32 bewirkt, über die die  höchstgespannte Feuergasteilmenge in die  erste der Düsenanordnungen entladen wird.

    Diese Düsenventile werden vor völlig been  deter Verbrennung eröffnet, also vor dem  Zeitpunkt, in dem es ohne diese Voreröffnung  zur Ausbildung der Höchstdruckspitze A  kommen würde, die dem Punkt A der Fig. 4  entspricht. Dieses     modifizierte        Verfahren    soll  also die reine Gleichraumverbrennung durch  eine solche ersetzen, bei der die Verbrennung  zum Teil bei annähernd gleichem Druck er  folgt. Es werden also die durch Gleichraum  verbrennung entstandenen Gase nach Ent  stehen eines bestimmten Druckes unter einer  mehr oder weniger konstanten Spannung ent  laden, die dadurch aufrechterhalten bleibt,  dass andere Gemischteile in Kammerteilen zur  Verbrennung bzw. Verpuffung kommen, die  weiter entfernt von den Düsenventilen sind.

    Während dieser Vorgänge wird     zunächst    eine  leichte Druckerhöhung zu erwarten     sein,    auf  die eine Periode völligen Gleichdruckes folgt;  beim Eintritt der Endvorgänge der Verbren  nung wird die Spannung wieder abfallen. Zu  diesem Zeitpunkt soll die Druck-Zeit-Kurve  die Expansionslinie von Gasen schneiden, die  durch eine reine Gleichraumverbrennung ent  standen zu denken sind. Die Kurve x in  Fig. 4 veranschaulicht die Expansionslinie  einer Feuergasteilmenge, wenn das Düsenven  til zu einem Zeitpunkt eröffnet wird, in wel  chem die Gleichraumverbrennung zur Erzeu  gung eines Druckes von 50 ata gegenüber  64 ata geführt hat, die bei Durchführung der  Verbrennung als reine Gleichraumverbren  nung erreichbar wären.

   Dabei ist festzustel  len, dass sich die Kurve x noch stärker dem  allgemeinen Verlauf und der Charakteristik  der strichpunktierten und gestrichelten Ge  gendrucklinien anschmiegt als die Linie A-B,  so da selbst in bezug auf die anfänglichen  Zeitelemente der ersten Teilexpansion     Ex-          pansions-    und Gegendrucklinien annähernd  äquidistant verlaufen. Genauere Untersuchun-    gen haben dabei ergeben,     däss    trotz des Ver  lustes an Arbeitsfläche im Diagramm ober  halb der Linie x die verfügbare     Leistung    beim  kombinierten Gleichraum - Gleichdruckprozess  annähernd dieselbe ist wie beim reinen Gleich  raumprozess.

   Anderseits aber können die Tur  binenschaufeln infolge des gleichmässigeren  Gefälles beim kombinierten Prozess für kon  stantere Bedingungen ausgelegt werden, so  dass in Verbindung mit den höheren Rad  umfangsgeschwindigkeiten der Radwirkungs  grad wesentlich verbessert, zum Beispiel auf  Werte von 70 bis 76 % gebracht werden kann.  Ähnliche Ergebnisse sind auch dadurch zu  erhalten, dass man die Voreröffnung der Dü  senventile mit einer Einführung von Zusatz  brennstoff, etwa mit einer Nacheinspritzung  von flüssigem Brennstoff in die Kammer,  verbindet.

   Dieses Verfahren ist in Fig. 4  durch den Linienzug y veranschaulicht wor  den, bei dem das Düsenventil zu einem Zeit  punkt eröffnet wird, bei dem die reine Gleich  raumverbrennung zu einem Druck in der ge  schlossenen Kammer von     42        ata    geführt hat.  Durch     die    Nacheinspritzung von     Brennstoff     steigt der Druck momentan an, wobei     auf    den  Druckanstieg eine Periode gegenüber     den-Ver-          hältnissen    der     Gleichraumverbrennung    abge  flachten Druckverlaufes folgt.

   Die Linie y  schneidet die     Expansionslinie        A-B    und trifft  sie wie die Linie x im     Punkte    B.  



  Was an Hand des     Ausführungsbeispiels     der     Fig.    1 für die Entlassung einer     hochge=     spannten     Feuergasteilmenge    über das geöff  nete Düsenventil     32.,    für die     gleichzeitige    Ent  lassung einer niedriger gespannten Feuergas  menge über das geöffnete Düsenventil 37 und  für die ebenfalls gleichzeitige Entlassung des       Feuergasrestes    aus     einer    weiteren     Verpuf-          fungskammer    durch ein     Auslassventil    ausge  führt worden ist,

   gilt in     cyclischer    Vertau  schung für die gesamten     Feuergasteilmengen.     So ist beispielsweise während der Eröffnung  des Düsenventils M der     Verpuffungskammer          27    für eine höher gespannte     Feuergasteil-          menge    das     Düsenventil        312    der     Verpuffungs-          kammer    28 geschlossen, aber das Düsenventil  38 der gleichen Kammer geöffnet, so     däss    in      den Auffangräumen 39, 40 die Absenkung  des Gegendruckes stattfindet, die dafür sorgt,

    dass die über das geöffnete Düsenventil 31  auf das Düsen- und Beschaufelungssystem I,  25a zur Wirkung gebrachte, höher gespannte  Feuergasteilmenge mit kleineren Gefälle  schwankungen verarbeitet wird als bisher.  Diese cyclische Vertauschung gilt sinngemäss  für die niedriger gespannte     Feuergasteil-          mengen    entlassenden Düsenventile und für  die die Restfeuergase entlassenden Auslass  ventile.    Die Erfindung ist in keiner Weise auf die  im Ausführungsbeispiel veranschaulichte zwei  stufige Turbinenanordnung beschränkt. Die  Absenkung des     Gegendruckes    kann bereits bei  einer einstufigen Turbinenanordnung Anwen  dung finden, um in dieser die Gefälleschwan  kung zu verkleinern.

   Das gilt entsprechend  für Aggregate mit mehr als zwei Turbinen  stufen, wobei jedoch zu beachten bleibt, dass  der Vergrösserung der Turbinenstufenzahl  eine Erhöhung der mittleren Beanspruchungs  temperaturen entspricht, so dass es von der  Werkstoffentwicklung abhängt, welche Tur  binenstufenzahl praktisch verwirklicht wer  den kann.    Das Diagramm nach Fig.2 zeigt zunächst  eine Druckspitze, die im     Punkte    A auftritt  und die dem Verpuffungshöchst- oder Explo  sionsdruck p1 entspricht. In diesem Dia  grammpunktöffnet sich das erste der beiden  Düsenventile 31 oder 32, so dass die über die  ses Düsenventil entlassene Feuergasteilmenge  einer Dehnung unterworfen wird, die bis zum  Punkt B andauert, da sich in diesem Zeit  punkt das erwähnte Düsenventil schliesst.

   Die  Zeitspanne von 0,0595 Sekunden, die zwischen  den Punkten A und B verläuft, ist dabei so  bemessen, dass nur eine Teilmenge im Ver  hältnis zur Gesamtmenge entlassen wird, die  sich nach Fig. 3 zu 48,5 % der Gesamtmenge  ergibt.  



  Im Punkt B der Fig.2 öffnet sich das  zweite Düsenventil 37 oder 38 der Verpuf  fungskammer und entlässt in einem Arbeits  spielabschnitt, der sich bis zum Punkt C er-    streckt, eine weitere Feuergasteilmenge, deren  prozentueller Anteil an der insgesamt in der  gleichen Kammer pro Verpuffung erzeugten  Feuergasgesamtmenge durch das Mass 25 oio  in Fig.3 zu erkennen ist. Im Punkte C, in  dem sich das zweite Düsenventil schliesst, er  reicht die Expansionslinie A, B, C die Linie  des Ladeluftdruckes     pp,    unter dem die Rest  feuergasmenge in der Verpüffungskammer  steht. Das Ausmass dieser Restfeuergasmenge  ist in Fig. 3 mit 26,5 % im Verhältnis zur Ge  samtmenge zu erkennen. Im Zeitpunkt C er  öffnen sich gleichzeitig Ladelufteinlass- und  ein Auslassorgan für die Restfeuergase.

   Beide  Ventile schliessen sich nach Ablauf einer der  zeitlichen Länge eines Arbeitsspielabschnittes  entsprechenden Zeitdauer im Punkte E. Bei  noch geöffneten Organen hatte aber der Kol  ben der zugeordneten     Brennstoffpumpe    im  Zeitpunkt D seinen Förderhub begonnen, so  dass eine Einspritzung von Brennstoff in die  noch in Bewegung befindliche Ladeluft unter  Bildung eines zündfähigen Gemisches eintrat.  Die     Brennstoffeinspritzung    ist vor E beendet,  so dass bei Schluss der Ladelufteinlass- und  Restfeuergasauslassorgane im Zeitpunkt E die  Kammer von einem völlig homogenen,     hoch-          zündfähigen    Gemisch     erfüllt    ist.

   Die Verhält  nisse sind nun so gewählt, dass, wenn im Zeit  punkt 16 eine Zündung dieses Gemisches er  folgt, im Zeitpunkt A der volle     Verpuffungs-          höchstdruek    gerade erreicht wird, wobei zwi  schen Zeitpunkt E und diesem zweiten Zeit  punkt A eine Zeitspanne vom     Ausmass    der  Dauer eines     Arbeitsspielabschnittes    abgelau  fen ist.

   In diesem zweiten Punkt A ist also  ein volles Arbeitsspiel mit     pausen-    und über  deckungslos     aneinandergereihten        Arbeitsspiel-          abschnitten        A-B,        B-C,        C-E    und     E-A    ab  gewickelt.  



  Das Arbeitsverfahren in den     übrigen    drei       Verpuffungskammern        wickelt    sich genau in  derselben Art und Weise ab, wie es in     Fig.    2  für die betrachtete Kammer dargestellt     wurde.     Jedoch     sind        diese    Arbeitsspiele um die Dauer  je eines     Arbeitsspielabschnittes    gegenüber  dem Arbeitsspiel der betrachteten Kammer  versetzt.     _         Die Absenkung des Gegendruckes oder der  Gegendrücke braucht nicht mittels der erzeug  ten Feuergase verwirklicht zu werden.

   Es be  steht beispielsweise auch die Möglichkeit, an  die hinter den Beschaufelungen liegenden,  zur     Erzeugung    der Gegendrücke dienenden  Räume eine Kolbenanordnung anzuschliessen,  so dass bei einer Nachaussenbewegung des Kol  bens der Gegendruck abgesenkt wird. Ein  facher ist jedoch die Herstellung der Gegen  druckabsenkung durch eine, zur Dehnung der  Feuergase in der Düsen- bzw.     Beschaufelungs-          anordnung    synchrone Dehnung von den Ge  gendruck erzeugenden Gasen, wie vorher er  läutert.  



  Die Feuergase werden während einer Zeit  spanne entspannt, die das n-fache der Dauer  eines Arbeitsspielabschnittes beträgt, wobei n  eine ganze Zahl gleich 1 oder grösser als 1  ist. Wählt man n gleich 1, das heisst unter  wirft man die Feuergase einer     Dehnung,    die  üblicherweise vom höchstenVerpuffungsdruck  ab bis zu einer dem Ladedruck entsprechen  den Restfeuergasspannung herunterreicht,  wenn von der möglichen Dehnung der Rest  feuergase selbst abgesehen wird, so verwirk  licht man, da die Dehnung nicht über die  Dauer eines Arbeitsspielabschnittes hinaus  geht, das theoretisch denkbare, kürzeste Ar  beitsspiel, das heisst man kann die höchsten  Arbeitsspielzahlen in der Zeiteinheit vorsehen.

    Dieses Verfahren muss in einem     dreikamme-          rigen    Treibgaserzeuger derart abgewickelt  werden, dass die Arbeitsspiele in den drei  Kammern um je einen     Arbeitsspielabschnitt     cyclisch versetzt arbeiten. Das bedeutet, dass  während Durchführung des Ladevorganges  der ersten Kammer in der zweiten Kammer  Zündung und Verpuffung bewirkt werden,  während die dritte Kammer gerade zur Be  aufschlagung des Beschaufelungssystems des  Turbinenteils der Anlage herangezogen wird.  Im nächsten Arbeitsspielabschnitt werden in  der ersten Kammer Zündung undVerpuffung  bewirkt, die zweite Kammer wird zur Beauf  schlagung der Beschaufelung verwendet und  in der dritten     Kammes    wird der Ladevorgang  vollzogen.

   Während des dritten Arbeitsspiel-    abschnittes wird der ersten Verpuffungskam  mer die Beaufschlagung der Turbine zugeord  net, die zweite Kammer wird geladen und in  der dritten Kammer     werden    Zündung und  Verpuffung verwirklicht. Erreicht wird also  die erstrebte, pausenlose Beaufschlagung des  Düsen- und Beschaufelungssystems, das dabei  ein- oder mehrstufig ausgebildet sein kann,  so dass auch die nachgeschalteten Stufen  ebenso pausenlos beaufschlagt werden.

   Der  Treibgaserzeuger liefert dann ständig im  Druck nur noch etwas schwankende Treibgase  von einer dem Ladeluftdruck     entsprechenden     Mittelspannung zur weiteren Verwendung  etwa in vielstufigen     Arbeitsturbinen,    wäh  rend das Düsen- und Beschaufelungssystem  der Verpuffungsbrennkraftturbine selbst die  Hilfsmaschinen, besonders die Ladeluft- und  eventuelle Brenngasverdichter antreibt.  



  Wird n dagegen grösser als 1, etwa zu 2  oder 3, gewählt, so ergeben sich besonders vor  teilhafte     Möglichkeiten    zur Durchführung des  vorgeschlagenen Arbeitsverfahrens. Auf die  Zeitdauer eines Arbeitsspielabschnittes wer  den also die Feuergase nur einer Teildehnung  unterworfen, so dass also auf die Dauer des  Arbeitsspiels nur Teilgefälle zur Verarbei  tung kommen. Grundsätzlich könnte man der  Verarbeitung dieser Teilgefälle die 'insgesamt  pro Kammer und     Verpuffung.    erzeugte Feuer  gasmenge unterwerfen. Es ergeben sich aber  weit vorteilhaftere     Möglichkeiten,    wenn die  sen Teildehnungen. Teilmengen     unterworfen     werden.

   Es wird dadurch möglich, während  der Teildehnung     einer    höher gespannten Teil  menge in einer Düsen- und     Beschaufelungs-          anordnung    einer andern     Verpuffungskammer          eine    niedriger gespannte Teilmenge zu entneh  men und diese einer Teilexpansion     hinter    der  gleichen Düsen-     und        Beschaufelimgsanord-          nung,    in     Feuergasrichtung    gesehen, zu unter  werfen, wie das für das erste     Beispiel    mit  zwei     Teildehnungen        erläutert    worden ist.

    



       Wenn    eine Unterteilung der Arbeitsspiele  in eine mit ' der Zahl der     Verpuffungskam-          mern    übereinstimmende Anzahl von     Arbeits-          spielabschnitten    vorgenommen wird, so     sind     bei Berechnung der Zahl der Verpuffungs-      kammern sinngemäss nur die Verpuffungs  kammern zu zählen, die entsprechend der zeit  lichen     Versetzung    der Arbeitsspiele um einen  Arbeitsspielabschnitt zu einem beliebigen Be  triebszeitpunkt gerade voneinander abwei  chende Arbeitsspielabschnitte abwickeln.

   Na  turgemäss ist es auch denkbar, etwa aus Grün  den der Beschränkung der Kammergrösse,  parallel arbeitende Kammern, also Kammer  gruppen, vorzusehen, die sich in bezug auf  die cyclische Versetzung der Arbeitsspiele  nicht anders verhalten wie eine einzige grosse  Kammer, also jeweils im gleichen Arbeitsspiel  abschnitt stehen. In diesem Falle tritt bei der  Zählung der Verpuffungskammern die Zahl  der Gruppen an die Stelle der Einzelkammer.  



  Die Zahl der Verpuffungskammern ist  zweckmässig mindestens gleich der Anzahl der  Arbeitsspielabschnitte einer Verpuffungskam  mer. Jede Verpuffungskammer weist dabei  m + 1 gesteuerte Auslassorgane auf, wobei m  die Anzahl Expansionsabschnitte ist. Dabei  sind zweckmässig unter den m + 1 gesteuerten  Feuergasauslässen mindestens m Auslassor  gane durch Vorordnung vor Düsen- und     Be-          schaufelungsanordnungen    als Düsenventile  ausgebildet. Däs bedeutet, dass für die Ent  lassung der Restfeuergase mindestens ein Aus  lassorgan vorgesehen ist. Entsprechend jedoch  der Möglichkeit, auch die Restfeuergase in  einer besonderen.

   Düsen- und     Beschaufelungs-          anordnung    wenigstens zum Teil abarbeiten  zu können, können auch m + 1 gesteuerte       Feuergasauslässe    als Düsenventile ausgebildet  sein.     Entsprechend    gross ist die Anzahl der  Düsen- und Beschaufelungsanordnungen, also  die Zahl der Turbinenstufen.  



  Die Fig. 5 und 6 zeigen einen     vierkamme-          rigen    Treibgaserzeuger. Seine Steuerwelle soll  252 vollständige Umläufe pro Minute ausfüh  ren. Es werden also 252 Arbeitsspiele pro  Minute durchgeführt. Damit dauert ein Ar  beitsspiel 0,238 Sekunden, und jeder seiner  vier Arbeitsspielabschnitte nimmt eine Zeit  spanne von 0,0595 Sekunden in Anspruch.  



  In Fig.6 erkennt man zunächst die vier  Verpuffungskammern 62, 63, 64 und 65, die  den gemeinsamen Düsen- und Beschaufelun-    gen zugeordnet sind. Wie der Längsschnitt  der Fig. 5 am Beispiel der Kammer 65 zeigt,  hat jede der vier Kammern 62 bis 65 zu  nächst ein Ladelufteinlassventil 66, in das das  Brennstoffeinspritzventil 67 mit der     Zufüh-          rungsleitung    68 eingebaut ist, während die  Ladeluftzuführung selbst bei 69 erfolgt. Die  Steuermittel für das Ladeluftventil sind bei  70 angedeutet. Die Brennstoffleitungen 68  führen zu einer nichtgezeichneten vierzylin  drigen Brennstoffpumpe üblicher Ausbildung.

    Die Verpuffungskammer selbst besitzt einen  venturidüsenartigen Einlass 71, wobei der       Diffusor    72 mit sehr schlanker Neigung aus  geführt ist, so dass die eintretende     Ladehtft     ohne Bildung nennenswerter Wirbel die Rest  feuergase     auszuschieben    vermag. Zur     Entlas-          stmg    dieser     Restfeuergase    vom     Zustand    C der       Fig.2    ist das     Auslassventil    73 vorgesehen.

    Ausser dem     Auslassventil    73, ist ein Düsen  ventil 74 angeordnet, das zur Entlassung der  Feuergase vom Zustand A der     Fig.    2 be  stimmt ist.     Fig.    6 zeigt auf der rechten Seite  die Düsenventile 74, die den     Verpuffungskam-          mern    64 und 6!5 zugeordnet sind. Die als  nahezu entlastete Kolbenventile ausgebildeten  Ventile 74 gehen anschliessend an den Ventil  sitz 7'5 in den Düsenvorraum 76 über, an den  sich die Düsen 77 anschliessen.

   Die Düsen 77  sind der     Beschaüfelung    78 des Rades 79 der  ersten Turbinenstufe vorgeordnet, so dass also  die Düsen und     Beschaufelungen    77, 78 der  ersten Turbinenstufe     Feuergasteilmengen    vom  Anfangszustand A der     Fig.2    verarbeiten.  



  Ausser dem Düsenventil 74 weist jede     Ver-          puffungskammer    ein zweites Düsenventil 80  auf, dessen Ausbildung grundsätzlich mit der  des Düsenventils 74 übereinstimmt. Den Dü  senventilen 80 können besondere Düsen zuge  ordnet sein, wie dies     Fig.6    für die Düsen  ventile 74 veranschaulicht. Das Ausführungs  beispiel zeigt eine abweichende Ausführung,  indem sich an die Ventilsitze der Düsenven  tile 80     Leitungsteile    81 anschliessen, die zu  einer     Auffüllkammer    82 führen, die zwischen  den beiden     Turbinenstufen    der Anlage nach  dem Ausführungsbeispiel angeordnet ist.

   Diese       Auffüllkammer    erhält nicht nur Feuergase      über die Düsenventile 80 und die Leitungs  teile 81, sondern sie besitzt ausserdem eine  Auffangdüsenanordnung 83 für die Feuergas  teilmenge, die in der ersten Turbinenstufe 77,  78, 79 bereits Arbeit geleistet hatte. Die Auf  füllkammer 82 besitzt an ihrem zur Auffang  düse 83 entgegengesetzt liegenden Ende eine  Auslassdüse 84, die der Beschaufelung 85 des  Rades 86 der zweiten Turbinenstufe als be  aufschlagende Düse vorgeordnet ist. An die  Beschaufelung 85 schliesst sich eine zweite  Auffangdüse 87 an, die über einen Leitungs  teil 88 mit der Treibgaszuführungsleitung 89  in offener Verbindung steht.

   In der Zeich  nung nicht erkennbare Leitungsteile münden  an der gleichen Stelle aus und leiten der  Treibgaszuführungsleitung 89 die Restfeuer  gase zu, die über das     Auslassventil        7ss    zur  Entlassung kommen. Ihre mechanische Lei  stung übertragen die Turbinenstufen 77, 78,  79 und 84, 85, 86 über die Welle 90, auf eine  arbeitsaufnehmende Maschine 91, die als Ver  dichter für Ladeluft, gegebenenfalls auch für  Brenngase, ausgebildet sein kann.  



  Das Q-V-Diagramm der Anlage nach den  Fig. 5 und 6 unterscheidet sich nicht von dem  Q-V-Diagramm nach Fig. 3.  



  Bei den Ausführungsbeispielen nach den  Fig. 7 und 8 sind die in den Fig.1 bis 6 im  einzelnen veranschaulichten Möglichkeiten im  wesentlichen beibehalten worden. Gleichbe  zeichnete Teile entsprechen dabei denen der  Fig.5 und 6. Es besteht jedoch der Unter  schied, dass dem Auslassventil 73 des Ausfüh  rungsbeispiels nach den Fig. 5 und 6 Düsen  und Beschaufelungen 96, 97 nachgeordnet  worden sind, wobei durch Anordnung eines  dritten Rades 98 eine dritte Turbinenstufe  entsteht. Die Turbinenstufen 84, 85, 86 und  96, 97, 98 haben dabei einen gemeinsamen  Ausströmgehäuseteil 99, so dass die an Hand  der Fig. 3 dargelegten Vorteile des durch den  Linienzug 36 gekennzeichneten Gegendruck  verlaufs in bezug auf die Teilstromexpansio  nen zwischen 35 und 36 bzw. zwischen B-C  und 36 erhalten bleiben.

   Das ist auch beim  Ausführungsbeispiel der Fig. 8 der Fall, da  hier an die Stelle des gemeinsamen Ausström-    gehäuseteils 99 eine Auffüllkammer 100 tritt;  die durch Einmündung des sich an das Aus  lassventil 73 anschliessenden Leitungsteils  dem Gegendruckverlauf unterworfen bleibt,  der durch die obere Begrenzungslinie 36 der  Fläche III in Fig. 3 veranschaulicht ist. Da  durch bleibt die zweite     Turbinenstufe    84, 85,  86 einem Gegendruckverlauf unterworfen, der  sich von dem des Ausführungsbeispiels nach  den Fig. 5 und 6 nicht wesentlich unterschei  det, so dass die aus Fig.3 abgeleiteten Fort  schritte auch bei dem Ausführungsbeispiel  nach Fig. 8 erhalten bleiben.  



  Auch die Läufer der Turbinen nach den  Fig.5, 7 und 8 sind entsprechend dem Aus  führungsbeispiel nach Fig.1 einkränzig aus  gebildet, begünstigt durch den Umstand, dass  die Feuergase aus den Verpuffungskammern  in einer Vielzahl aufeinanderfolgender Teil  mengen abströmen, so dass die Nutzbar  machung derselben lediglich einem kleinen  Abfall der Gesamtenthalpie entspricht.  



  Tirotzdem die Unterteilung der in den Ver  puffungskammern erzeugten, hochgespannten  und hocherhitzten Feuergase in Teilgasmen  gen eine besonders zweckmässige Massnahme  darstellt, besteht ohne weiteres die Möglich  keit, die Dauer der einzelnen Arbeitsspiel  abschnitte, die Anzahl der     Verpuffungskam-          mern    bzw.

   der parallel arbeitenden     Verpuf-          fungskammern    pro Gruppe und die Verset  zung der     Arbeitsspielabschriitte    in den ein  zelnen     Kammern    gegeneinander so festzu  legen, dass die Düsen- und     Beschaufelungs-          anordnungen    einen     kontinuierlichen    Frisch  gasstrom aufnehmen, so dass auf die     -'Tur-          binenwelle    ständig ein gleichbleibendes Dreh  moment ausgeübt wird,

   auch ohne dass diese       Unterteilung    der insgesamt erzeugten Feuer  gasmenge vorgenommen     wird.        Denn.    dieser Zu  stand     ist        umabhängig    von der Art und Weise,  in welcher die Frischgase während jedes       Arbeitsspiels    entladen werden, da es nur dar  auf ankommt, dass die     Entladung    der Frisch  gase aus einer bestimmten Kammer sich un  mittelbar an das Ende der     Frischgasentladung     aus einer andern Kammer anschliesst.

   Es ist  auch nicht notwendig, dass die Ausspülung      einer Verpuffungskammer von Restverbren  nungsgasen zeitlich mit der Ladung der glei  chen Kammer mit Luft und Brennstoff zu  sammenfällt; es ist ohne weiteres möglich,  diese Spülung während eines besonderen, nur  hierfür bestimmten Arbeitsspielabschnittes  durchzuführen oder die Spülung in einem Ar  beitsspielabschnitt durchzuführen, der     der     Ladung einer Kammer unmittelbar vorangeht.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zum Betriebe Feuergase durch Verpuffungen herstellender Treibgas erzeuger mit Abarbeitung von Feuergasge fälle in Düsen und Beschaufelungen, gekenn zeichnet durch eine Absenkung des in Strö mungsrichtung des Feuergases hinter einer Beschaufelung erzeugten Gegendruckes wäh rend der Dehnung der Feuergase in der Be- schaufelung, damit in der Beschaufelung die Schwankungen des Feuergasgefälles kleiner werden. II.
    Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, gekenn zeichnet durch Düsen und Beschaufelungen zugeordnete Verpuffungskammern mit meh reren gesteuerten Auslässen zur Entnahme von Feuergasen zwecks Erzeugung während der Feuergasdehnung in vorgeordneten Düsen und Beschaufelungen abgesenkter Gegen drücke hinter diesen Beschaufelungen, in Strömungsrichtung der Feuergase gesehen. UNTERANSPRÜCHE 1.
    Verfahren nach Patentanspruch I, ge kennzeichnet durch eine Absenkung des in Strömungsrichtung hinter einer Beschaufe- lung erzeugten Gegendruckes während der Dehnung der Feuergase in der betrachteten Beschaufelumg, bei der die Linie des Gegen druckes in einem Q-V-Diagramm, dessen Or dinaten dem Wärmeinhalt Q der Feuergase in kcal/nm3 und dessen Abszissen den pro zentualen Anteilen V ausgeströmter Feuer gasvolumina an der pro Verpuffungskammer erzeugten Feuergasgesamtmenge entsprechen, wenigstens nach der Auffüllperiode annä hernd als Äquidistante zur Expansionslinie verläuft. 2.
    Verfahren nach Patentanspruch I, ge kennzeichnet durch Erzeugung der Gegen druckabsenkung hinter einer Beschaufelung mittels zur Dehnung der Feuergase in der Beschaufelung synchroner Dehnung den Ge gendruck erzeugender Gase. 3. Verfahren nach Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass der zur Dehnung in der Beschaufelung synchronen Dehnung ebenfalls Feuergase unterworfen werden. 4. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass Feuergase mit Er zeugungshöchstspannung derselben Beschau- felung zugeführt werden. 5.
    Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass zur Gegendruck erzeugung bestimmte Feuergase einer Verpuf fungskammer in einem Zeitpunkt entnommen werden, in dem in dieser Kammer ein Druck herrscht, der mit dem Feuergasdruck überein stimmt, den die Feuergase am Ende der Deh nung in der Beschaufelung aufweisen, auf die der Gegendruck zur Wirkung gebracht wird. 6.
    Verfahren nach Unteranspruch 5, da durch gekennzeichnet, dass die in einer Ver- puffungskammer mit einem Druck oberhalb des Entnahmedruckes erzeugten Feuergase bis zum Zeitpunkt des Beginnes der Entnahme je weils auf eine Beschaufelung zur Wirkung ge bracht werden, hinter der die Feuergase der selben Verpuffungskammer mit kleineren, un terhalb des Entnahmedruckes liegenden Drük- ken zur Erzeugung eines abgesenkten @Gegen- driickes benutzt werden. 7.
    Verfahren nach Patentanspruch I, ge kennzeichnet durch eine Versetzung der Ar beitsspielfolge mehrerer der gleichen Beschau- felung zugeordneten Verpuffungskammern, wobei während der Zeitspanne der Dehnung aus einer Verpuffungskammer entnommener Feuergase in der Beschaufelung aus einer an dern Verpuffungskammer entnommene Feuer gase zur Erzeugung des abgesenkten Gegen druckes benutzt werden. B.
    Verfahren nach Unteranspruch 3; ge- kennzeichnet durch Zufüh:r.-uig der zur Erzeu gung des Gegendruckes herangezogenen Feuer gase zu einer weiteren, ihnen zugewiesenen Beschaufelung, hinter welcher wiederum wäh rend der Dehnung der vorerwähnten Feuer gase in dieser Beschaufelung abgesenkte Feuergasgegendrücke erzeugt werden. 9.
    Verfahren nach Unteranspruch 7, da durch gekennzeichnet, dass während der Dehnung einer anfänglich höchstgespannten Feuergasteilmenge in einer Beschaufelung eine niedriger gespannte Feuergasteilnenge im Gegendruckraum dieserBeschaufelung ent spannt wird, welche Teilmenge in einer an dern Verpuffungskammer mit höherer An fangsspannung als der im Gegendruckraum herrschenden Spannung erzeugt worden ist. 10. Verfahren nach Unteranspruch 8, da durch gekennzeichnet, dass während der Deh nung der in einer der Verpuffungskammern erzeugten Feuergase in einer Beschaufelung aus einer andern Verpuff ungskammer Feuer gase mit einer mittleren Spannung entnom men werden und dass mittels derselben der Gegendruck hinter der Beschaufelung erzeugt wird. 11.
    Verfahren nach Unteranspruch 10, da durch gekennzeichnet, dass die Feuergasteil- menge von mittlerem Druck in einer zweiten Beschaufelung entspannt wird, während gleichzeitig im Gegendruckraum der zweiten Beschaufelung eine einer dritten Verpuf fungskammer mit noch niedrigerem Druck entnommene Feuergasteilmenge unter Erzeu gung eines abgesenkten Gegendruckes ent spannt wird. 12. Verfahren nach Unteranspruch 11, da durch gekennzeichnet, dass als niedrigstge- spannte Feuergasteilmenge Feuergase benutzt werden, die aus einer Verpuffungskammer während deren Ladung als Restverbrennungs gase verdrängt werden. 13.
    Verfahren nach Patentanspruch I, ge kennzeichnet durch Unterteilung des Arbeits spiels jeder Verpuffungskammer in eine mit der Zahl der Verpuffungskammern überein stimmende Anzahl vom Arbeitsspielabschnit ten. 14. Verfahren nach Unteranspruch 13, da durch gekennzeichnet, dass die Arbeitsspiel- abschnitte ohne zeitliche Pansen zwischen ihnen aneinandergereiht werden. 15. Verfahren nach Unteranspruch 13, da durch gekennzeichnet, dass die Arbeitsspiel abschnitte ohne gegenseitige zeitliche Über deckungen aneinandergereiht werden. 16. Verfahren nach Unteranspruch 13, da durch gekennzeichnet, dass die Arbeitsspiel abschnitte mit jeweils gleicher zeitlicher Dauer abgewickelt werden. 17.
    Verfahren nach Unteransprüchen 7 und 16, gekennzeichnet durch eine Versetzung der Arbeitsspielfolgen in den Verpuffungs kammern des Treibgaserzeugers unter- und gegeneinander um die Zeitdauer je eines Ar beitsspielabschnittes. 18. Verfahren nach Unteranspruch 13, da durch gekennzeichnet, dass bei Beginn des Ar beitsspielabschnittes der Ladung einschliess lich der Restfeuergasverdrängung Ladeluft einlass- und Restfeuergasauslassorgane eröff net, am Ende des gleichen Arbeitsspielab schnittes beide Organe geschlossen werden sowie durch Zuführung des Brennstoffes wäh rend einer sich auf einen Teil der Zeitdauer des gleichen Arbeitsspielabschnittes erstrek- kenden Zeitspanne. 19.
    Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Feuergase der Expansion während einer Zeitspanne unter worfen werden, die das n-fache der Dauer eines Arbeitsspielabschnittes beträgt, wobei n eine ganze Zahl grösser als Null ist. 20.
    Verfahren nach Unteranspruch 19, ge kennzeichnet durch Unterteilung des Arbeits spiels jeder Verpiüfungskammer in minde stens ni, + '2 Arbeitsspielabschnitte, wobei ausser den m Dehnungsarbeitsspielabschnitten ein Arbeitsspielabschnitt der Ladung ein schliesslich der Restfeuergasverdrängung und ein weiterer Arbeitsspielabschnitt für Zün dung und Verpuffung durchgeführt werden.
    21. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass der Leistungsbe darf für die Verdichtung der Betriebsmittel mittels der äussern Leistung der durch Frisch gase beaufschlagten 'Turbinenräder gedeckt wird. 22. Verfahren nach Patentanspruch I, ge kennzeichnet durch Entlassung von Feuer gasen aus Verpuffungskammern vor vollstäu- diger Durchführung einer Verpuffung. 23. Verfahren nach Patentanspruch I, ge kennzeichnet durch Brennstoffeinführung in Verpuffungskammern während der Entlas sung von Feuergasen aus diesen. 24.
    Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Läuferschei ben je mit nur einer Schaufelreihe besetzt sind. 25. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der Verpuffungskammern gleich ist einem ganz- zahligen Vielfachen der Anzahl der Arbeits spielabschnitte des Arbeitsspiels einer Verpuf fungskammer. 26. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass jede Verpuf fungskammer mindestens m + 1 gesteuerte Feuergasauslässe aufweist, wobei m die An zahl der Dehnungsarbeitsspielabschnitte einer Kammer ist. 27. Vorrichtung nach Unteranspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass unter den m + 1 gesteuerten Feuergasauslässen mindestens m Auslässe durch Anordnung vor Düsen als Düsenventile ausgebildet sind. 28.
    Vorrichtung nach Unteranspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass im Wege der über ein Auslassv entil entlassenen Restfeuer gase eine Beschaufelung liegt. 29. Vorrichtung nach Unteranspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Feuergas aufnahmeräume der Restfeuergase verarbei tenden Beschaufelung und der von der nächst höher gespannten Feuergasteilmenge beauf schlagten Beschaufelung miteinander zu einem gemeinsamen Ausströmgehäuseratum vereinigt sind. 30. Vorrichtung nach Unteranspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Restfeuer gase zur Beschaufelung führende Leitungs stück an eine Auffüllkammer angeschlossen ist, die Feuergase aus derjenigen Beschaufe- lung aufnimmt, die von einer nächsthöher ge spannten Feuergasteilmenge beaufschlagt ist. 31.
    Vorrichtung nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch Zuordnung von vier Verpuffumgskammern zu zwei Turbinenstufen, wobei jede Verpuffungskammer ausser zwei Düsenventilen ein Auslassventil für Restfeuer gase und ein Betriebsmitteleinlassorgan auf weist. 32. Vorrichtung nach Unteranspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass dem Auslassven- til eine dritte Turbinenstufe zugeordnet ist.
CH313648D 1951-12-24 1952-11-14 Verfahren zum Betriebe Feuergase durch Verpuffungen herstellender Treibgaserzeuger und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens CH313648A (de)

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