Gasturbine. Den (Tegenstand vorliegender Erfindung bildet eine Gasturbine, bei welcher in Ver bindung mit dem Turbinengehäuse eine Ex plosionsvorrichtung angeordnet ist, welcher das Brennstoffgemisch verdichtet zugeführt wird, um durch seine Entzündung in einer Explosionskammer selbsttätig ein Ventil zu öffnen und in das Gehäuse der Turbine mit grosser Geschwindigkeit überzuströmen.
Die Zeichnungen stellen ein Ausführungs beispiel des Erfindungsgegenstandes dar: Fig. 1 ist eine Endansicht und teilweise ein Schnitt der Turbine; Fig. 2 ist ein senkrechter Schnitt nach.
2-2 der Fig. 1 durch Turbine und Kom pressor; Fig. 3 ist ein Schnitt nach 3-3 der Fig, 2 durch den Kompressor; Fig. 4 ist eine Endansicht eines Kompres- sors; Fig. 5 eine Seitenansicht der beiden Ma schinen, Fig. 6 ist eine Teilansicht des Rotors der Turbine teilweise im Schnitt; Fig. 7 ist ein Schnitt 7-7 der Fig. 6; Fig. 8 ist ein tangentialer Schnitt nach 8-8 der Fig. 6;
Fig. 9 ist ein Schnitt nach 9-9 der Fig. 3 zur Darstellung des Gestänges für die Kolben des Kompressors; Fig: 10 ist ein Schnitt durch eine Explo sionsvorrichtung, und Fig. 11 ist ein Schnitt nach 11-11 der Fig. 10.
Die Gasturbine<B>15</B> ist nach Fig.5 neben dem Kompressor 16 aufgestellt, und die beiden Maschinen stehen durch Leitungen miteinander in Verbindung.
Der Kompressor, der ein Gehäuse 17 be sitzt, wird durch die Füsse 18, 18' unter stützt. Das Gehäuse 17 hat achteckigen Querschnitt und ist mit seitlichen Abschluss platten 20 versehen (Fig. 4), die durch Bolzen 21 befestigt sind. Das Gehäuse hat Öffnungen 22 (Fig. 3), die durch Platten 23 abgedeckt sind. Die Platten 23 sind mittelst Bolzen 24 befestigt. Der Kompressor hat nach Pig. 2 und 3 acht Zylinder. Sie sind in Paaren 24, 24', 25, 25', 26, 26' und 27, 27' um den jTmfang des GehRuses verteilt und im rechten Winkel zueinander verlegt.
Alle Zylinder und deren Kolben sind gleichartig ausgebildet.
Im Nachstehenden ist einer der Zylinder mit den zugehörigen Leitungen beschrieben. Nach Fig. 3 hat jeder Zylinder zwei Ein- lassöffnungen und zwei Auslassöffnungen, die sich diagonal gegenüberstehen. Durch die Einlassöffnungen 28-29, die mit Einlassven- tilen 33', 34' versehen sind, strömt die Brenn stoffmischung, bestehend aus Benzindampf und Luft, ein. Sie wird durch den Kolben 30 im Zylinder komprimiert und durch die Röhren 31, 32 ausgestossen.
Am Eintrittsende dieser Röhren sind die federbelasteten Ventile 33, 34 angeordnet, die sich von ihrem Sitz ab heben, wenn der Kolben sich dem einen oder dein andern Zylinderende nähert.
Die Verbindung jedes Zylinderpaares finit den zugehörigen Einlass- und Auslassröhren ist aus den Fig. 1, 3, 4 und 5 ersichtlich. Die Einlassventile 33' der Zylinder 24, 24' sind zum Beispiel, wie aus Fig. 5 bervorgeht, durch eine Röhre 35 verbunden, und diese Röhre 35 steht in Verbindung mit einer Röhre 36, welche sich an die Hauptleitung 37 (Fig. 4) anschliefät. Die Hauptleitung 37, Fig. 4, hat bei 38 einen Anschlussflansch' durch welchen sie mit dem Vergaser 39 ver bunden ist.
Die Hauptleitung 37 ist auch an die Einlassventile 34' der Zylinder 24, 24', so wie an die Einlassventile 33', 34' der übrigen Zylinder, bezw. an Verbindungsrohre 35, 36 zwischen den Einlassventilen angeschlossen.
Bewegt sich der Kolben 30 des Zylinders 24', Fig. 3, nach oben, so wird dadurch das Ventil 33', das von der Feder 40 beherrscht wird, auf seinen Sitz gedrückt, während das Ventil 33 auf der andern Seite entgegen der Spannung der Feder 42 von seinem Sitze ab gehoben wird. Die komprimierte Mischung aus brennbarem Gas und Luft wird in die Röhre 31 gedrängt, und diese Röhre ist durch eine Röhre 101 mit der Röhre 31 des Zylin ders 24 verbunden.
Während dieser Kompression der Mischung im Zylinder 24' durch den nach oben be i egten Kolben 30 werden nun die Kolben 30 in den Zylindern 27, 27', Fig. 3., nach rechts geschoben, so dass die komprimierte Mischung aus den Zylindern 27, ''7' durch die Ventile 34 gleichfalls in die Röhre. 1(l1 gedrängt wird.
Wenn dagegen die Kolben 30 der Zylinder 27, 27' nach links bewegt werden, so wird komprimierte Mischung aus den Zylindern 27, 27' durch die Ventile 33 nahe dem Deckel des Zylinders in die Röhren 45 hineingedrückt, und dieses Hineindriicken des (4einisches in die Röhren 45 fällt zeitlich zusammen mit dein Hineindrücken des Gemisches in dieselben Röhren durch die Kolben in den Zylindern 26, 26'.
Den Röhren 46 dagegen wird die komprimierte Mischung zugeführt, wenn die Kolben der Zylinder 26, 26' sich nach auf wärts und die Kolben der Zylinder 25, 25' sich nach rechts, Fig. 3, verschieben, wäh rend anderseits bei der Verschiebung der Kolben in den Zylindern 25, 25' nach links und der gleichzeitigen Verschiebung der Kol ben in den Zylindern 24, 24' nach unten die Röhren 32 mit komprimiertem Brennstoffge misch versorgt werden.
Es findet also die Förderung des verdichteten Brennstoffge- niisches in die dazu bestimmten Röhren so statt, dass je zwei Paare der Zylinder gleich zeitig denselben Röhren das verdichtete Brenn stoffgemisch übermitteln. Der zum Antrieb der Kolben dienende Kurbelmechanismus ist aus Fig. 2, 3 und 9 ersichtlich. Die Kolben stangen 47 sind an die Kolben 30 der Zy linder 24, 24' und 26, 26' fest angeschlossen, während die Kolbenstangen 48 den Kolben der Zylinder<I>25,</I> 25' und 2'7, <I>27'</I> angehören.
Die Kolbenstangen 47 haben in ihrer Mitte, nach Eig. 2, ein Verbindungsstück, das sich aus parallelen Schienen 49 und 50 zusammen- setzt. Der Raum zwischen diesen Schienen gestattet den Kolbenstangen 48 für die an dern Zylinder 25, 25' und 27, 27' den Durch tritt. Die Kurbelwelle 51 besitzt die Ab- kröpfung 52 und ist in deii Lagern 53 des Gehäuses unterstützt, ragt aber aus dem Ge häuse hervor, um die Riemenscheibe 54 auf zunehmen.
An die Abkröpfung 52 ist das eine Ende der Pleuelstange 55 angeschlossen, deren anderes Ende mit den beiden Winkel- hebeln 56 und 57 durch einen Zapfen 60 in Verbindung steht. Die Winkelhebel sind durch Zapfen 59 an die Kolbenstangen 48 und durch Zapfen 58 an die Kolbenstangen 47 ange schlossen. Bewegt sich also beispielsweise die Welle 51, in Fig. 3 gesehen, im Sinne des -Uhrzeigers, so werden die Kolben der Zy linder 27, 27' nach rechts, die Kolben der Zylinder 24, 24' nach oben geschoben.
Hat sich dann die Abkröpfung über den toten Punkt in der Horizontalen bewegt, so findet eine Umkehr der Bewegung der Kolben statt. Bei Ankunft der Abkröpfung im toten Punkt ist das Höchstmass der Kompression jenes Gemisches erreicht, das in die Röhren 31 überströmt. Nach Fig. 9 sitzt auf dem links seitigen Ende der Welle eine Vorrichtung 61, durch welche in bekannter Weise, wie bei Kraftfahrzeugen, die Kontaktzeiten für die Zündvorrichtung geändert werden können.
Die Turbine 15 besitzt nach Fig. 1, 2 und 6 bis 8 ein Gehäuse 62 mit Lagern 63 und 64 für die Welle 65. Auf der Welle ist durch den Keil 66 der Rotor-67 befestigt, der an seinem Umfang die Schaufeln 68 aufweist. Die Schaufeln haben nach Fig. 8 eine Mittel rippe 69, um so zwei Vertiefungen 70 und 71 zu bilden. Nach aussen hin sind diese Vertiefungen beträchtlich erweitert, wie bei 72 in Fig. 6 gezeigt wird.
In regelmässigen Abständen sind am Um fang des Gehäuses die Explosionsvorrichtungen 75 angeordnet. Nach Fig. 10 hat jede dieser Explosionsvorrichtungen eine Kammer 76 und eine in das Gehäuse 62 hinausragende Düse 77, die mit der Kammer durch die in Fig. 10 in geschlossenem Zustand dargestellte Ventil öffnung 78 in Verbindung gebracht werden kann. Die Düse erweitert sich gegen ihr freies Ende 80 hin und ist bei 81 abgeschrägt. Ihre Achse verläuft tangential zum Rotor. Die Befestigung der Explosionsvorrichtung am Gehäuse erfolgt durch den Flansch 82, Fig. 10, durch dessen Öffnungen 83 sich die Schrauben 84, Fig. 2, erstrecken.
Das Ge häuse 62 ist an. den AnSChlussstellen der Ex plosionsvorrichtung mit Stutzen versehen, um die Einfügung und Entfernung dieser Vor richtung zu erleichtern. Ein Kopf 85, bei 86 mit dem Teil 75' der Explosionsvorrichtung verschraubt, setzt sich in der Kammer 76 in einer röhrenförmigen Verlängerung 87 fort. In einer Bohrung 88 des Kopfes 85 ist ein Kolben 89 am Ende einer Röhre 90 geführt, die mit dem Kolben ein Ventil 79 bildet. Das Ventil wird durch eine auf den Kolben wirkende Feder 91 in seine Schliessstellung gedrückt. Die Spannung dieser Feder kann durch den Schraubstöpsel 92 verändert werden.
Der Kolben 89 des Ventils 79 ist im Durchmesser etwas grösser als die Röhre 90. Bohrungen 93 im Kopf 85 stellen eine Ver bindung zwischen der Unterfläche dieses Kol bens und der Explosionskammer 76 her; damit bei dem durch Explosionen erzeugten Über druck in dieser Kammer der Kolben 89 ent gegen der Spannung der Feder 91 angehoben und dadurch die Röhre 90 von ihrem Sitze bei 78 abgehoben wird. Es kann dann das entzündete Gemisch aus der Kammer 76 in die Düse 80 überströmen. Die Entzündung des Gemisches in der Kammer erfolgt durch die in Fig. 10 angedeutete Zündkerze 92 be kannter Anordnung.
Die Zufuhr des Brenn stoffgemisches findet durch den Stutzen 96 statt, der bei 97 Innengewinde hat, um den Nippel 98 aufzunehmen. In diesem Nippel ist das Rückschlagventil 99 angeordnet, das für gewöhnlich durch die Feder 100 auf seinen Sitz gezogen wird.
Die verdichtete Mischung strömt durch die Röhre 101 vom Kompressor zu und öffnet durch ihren Überdruck das Ventil 99. Wie oben erwähnt, tritt durch jede Röhre 101 gleichzeitig das Gemisch aus zwei Paaren der am Umfang des Kompressorgehäuses nebeneinander verlegten Zylinder.
Die Kammer 76 füllt sich also rasch mit der komprimierten entzündbaren Mischung. Hat der Druck in der Kammer sein Höchst mass erreicht, so wird die Mischung durch die Zündkerze zur Explosion gebracht, und durch diese Explosion wird das Ventil 79 in folge des Druckes auf den Kolben 89 von seinem Sitz abgehoben, so dass die Verbren- nungSprOdukte mit beträchtlicher Kraft durch die Düse 80 gegen die nächstgelegenen Schau feln 68 geschleudert werden und den Rotor sehr rasch drehen.
Eine Wasserröhre 102 ist nu den Schrau benstöpsel 92 unter Vermittlung eines mit einem Griff<B>101</B> versehenen Hahnes 103 an geschlossen. Sie setzt sich im Innern des Ventils 79 in eine Röhre 105 fort, die bei 11_16 mit einer Anzahl von feinen Öffnungen versehen ist.
Da die Verbrennungsprodukte die Kammer 76 mit grosser Geschwindigkeit und unter grossem Druck verlassen, so ent steht in der Röhre 90 des Ventils 79 ein -Unterdruck. Dadurch wird Wasser aus der Röhre<B>105</B> plötzlich herausgesaugt und durch die Berührung mit den stark erhitzten Flächen der Röhre 90 sofort in Dampf verwandelt. Die Verbrennungsgase nehmen diesen Dampf rnit, der etwas schwerer ist als die Gase, und treiben ihn mit beträchtlicher Kraft ebenfalls gegen die Schaufeln des Rotors.
Die Leistung einer solchen Turbine ist beträchtlich höher als die einer Turbine, in welcher die Wasser zufuhr nicht stattfindet. Auch hat diese Was serzufuhr die Wirkung, die Explosionsvor richtung 75 verhältnismässig kühl zrr erhalten, wodurch. vorzeitige Explosionen verhindert werden. Der Wirkungsgrad der Turbine ist genügend gross, wenn die Wasserzufuhr für bestimmte Zeit unterbrochen wird. Jedenfalls wird aber der Wirkungsgrad durch diese Was serzufuhr erhöht und der sehr rasch entstehende Dampf unterstützt die Stosskraft der Gase.
Der Kompressor 16 muss in Betrieb ge setzt werden, ehe die Turbine 15 selbst ar beitet, und zu diesem Zweck ist auf der Kompressorwelle 51 die Riemenscheibe 54. vorgesehen, die irgendwie angetrieben wer den kann. Befindet sich dann die Turbine im Betrieb, so treibt sie auch den Kompressor.
Ein Auslassstutzen .für die verbrauchten Gase der Turbine ist in Fig. 5 bei 1.08 an gedeutet; er hat einen Flansch 109 zurr An schluss an eine Ableitung für diese Gase.
Gas turbine. The (subject matter of the present invention is a gas turbine in which an explosion device is arranged in connection with the turbine housing, to which the fuel mixture is fed in compressed form in order to automatically open a valve in an explosion chamber by its ignition and into the housing of the turbine with a large Overflowing speed.
The drawings illustrate an embodiment of the subject invention: Figure 1 is an end view and partial section of the turbine; Fig. 2 is a vertical section along.
2-2 of FIG. 1 by the turbine and compressor; Figure 3 is a section through the compressor along 3-3 of Figure 2; 4 is an end view of a compressor; Fig. 5 is a side view of the two Ma machines, Fig. 6 is a partial view of the rotor of the turbine, partially in section; Figure 7 is section 7-7 of Figure 6; Figure 8 is a tangential section along 8-8 of Figure 6;
Fig. 9 is a section along 9-9 of Fig. 3 showing the linkage for the pistons of the compressor; Fig. 10 is a section through an explosive device, and Fig. 11 is a section along 11-11 of Fig. 10.
The gas turbine <B> 15 </B> is set up next to the compressor 16 according to FIG. 5, and the two machines are connected to one another by lines.
The compressor, which sits in a housing 17, is supported by the feet 18, 18 '. The housing 17 has an octagonal cross-section and is provided with side end plates 20 (FIG. 4) which are fastened by bolts 21. The housing has openings 22 (FIG. 3) which are covered by plates 23. The plates 23 are fastened by means of bolts 24. According to Pig. 2 and 3 eight cylinders. They are distributed in pairs 24, 24 ', 25, 25', 26, 26 'and 27, 27' around the circumference of the housing and laid at right angles to one another.
All cylinders and their pistons are designed in the same way.
The following describes one of the cylinders and the associated lines. According to FIG. 3, each cylinder has two inlet openings and two outlet openings which are diagonally opposite one another. The fuel mixture, consisting of gasoline vapor and air, flows in through the inlet openings 28-29, which are provided with inlet valves 33 ', 34'. It is compressed in the cylinder by the piston 30 and expelled through the tubes 31,32.
At the inlet end of these tubes, the spring-loaded valves 33, 34 are arranged, which lift from their seat when the piston approaches one or the other end of the cylinder.
The connection of each cylinder pair finite with the associated inlet and outlet tubes can be seen from FIGS. 1, 3, 4 and 5. The inlet valves 33 'of the cylinders 24, 24' are, for example, as shown in Fig. 5, connected by a pipe 35, and this pipe 35 is in communication with a pipe 36 which connects to the main line 37 (Fig. 4) falls asleep. The main line 37, FIG. 4, has a connecting flange at 38 'through which it is connected to the carburetor 39 a related party.
The main line 37 is also to the inlet valves 34 'of the cylinders 24, 24', as well as to the inlet valves 33 ', 34' of the other cylinders, respectively. connected to connecting pipes 35, 36 between the inlet valves.
If the piston 30 of the cylinder 24 ', FIG. 3, moves upwards, the valve 33', which is controlled by the spring 40, is pressed onto its seat, while the valve 33 on the other side against the tension of the Spring 42 is lifted from its seat. The compressed mixture of combustible gas and air is forced into the tube 31, and this tube is connected to the tube 31 of the cylinder 24 by a tube 101.
During this compression of the mixture in the cylinder 24 'by the upwardly positioned piston 30, the pistons 30 in the cylinders 27, 27', FIG. 3, are now pushed to the right, so that the compressed mixture from the cylinders 27, '' 7 'through the valves 34 also into the tube. 1 (l1 is pushed.
If, on the other hand, the pistons 30 of the cylinders 27, 27 'are moved to the left, the compressed mixture from the cylinders 27, 27' is pressed through the valves 33 near the cover of the cylinder into the tubes 45, and this pressing of the (4einisches into the Tubes 45 coincide in time with your forcing the mixture into the same tubes by the pistons in cylinders 26, 26 '.
The tubes 46, on the other hand, the compressed mixture is supplied when the pistons of the cylinders 26, 26 'move upwards and the pistons of the cylinders 25, 25' move to the right, FIG. 3, while on the other hand when the piston is moved in the cylinders 25, 25 'to the left and the simultaneous displacement of the Kol ben in the cylinders 24, 24' down the tubes 32 are supplied with compressed fuel mixture.
The compressed fuel mixture is therefore conveyed into the tubes designed for this purpose in such a way that two pairs of cylinders each simultaneously transmit the compressed fuel mixture to the same tubes. The crank mechanism used to drive the pistons is shown in FIGS. 2, 3 and 9. The piston rods 47 are firmly connected to the pistons 30 of the cylinders 24, 24 'and 26, 26', while the piston rods 48 connect the pistons of the cylinders <I> 25, </I> 25 'and 2'7, <I > 27 '</I> belong to.
The piston rods 47 have in their middle, according to Eig. 2, a connecting piece made up of parallel rails 49 and 50. The space between these rails allows the piston rods 48 to pass through the cylinders 25, 25 'and 27, 27'. The crankshaft 51 has the bend 52 and is supported in the bearings 53 of the housing, but protrudes from the housing in order to accommodate the belt pulley 54.
One end of the connecting rod 55 is connected to the bend 52, the other end of which is connected to the two angle levers 56 and 57 by a pin 60. The angle levers are connected to the piston rods 48 by pins 59 and to the piston rods 47 by pins 58. If, for example, the shaft 51, as seen in FIG. 3, moves in the direction of the clock hand, the pistons of the cylinders 27, 27 'are pushed to the right and the pistons of the cylinders 24, 24' are pushed upwards.
If the bend has then moved over the dead point in the horizontal, the movement of the pistons is reversed. When the bend arrives at the dead point, the maximum degree of compression of the mixture that flows into the tubes 31 is reached. According to FIG. 9, a device 61 sits on the left-hand end of the shaft, by means of which the contact times for the ignition device can be changed in a known manner, as in motor vehicles.
According to FIGS. 1, 2 and 6 to 8, the turbine 15 has a housing 62 with bearings 63 and 64 for the shaft 65. The rotor 67 is fastened to the shaft by the wedge 66 and has the blades 68 on its circumference. The blades have a central rib 69 as shown in FIG. 8 so as to form two recesses 70 and 71. Outwardly, these depressions are widened considerably, as shown at 72 in FIG. 6.
At regular intervals, the explosion devices 75 are arranged at the beginning of the housing. According to FIG. 10, each of these explosive devices has a chamber 76 and a nozzle 77 which protrudes into the housing 62 and which can be brought into connection with the chamber through the valve opening 78 shown in the closed state in FIG. The nozzle widens towards its free end 80 and is beveled at 81. Its axis is tangential to the rotor. The explosion device is fastened to the housing by means of the flange 82, FIG. 10, through the openings 83 of which the screws 84, FIG. 2 extend.
The housing 62 is on. Provide nozzles at the connection points of the explosion device to facilitate the insertion and removal of this device. A head 85, screwed at 86 to part 75 'of the explosive device, continues in chamber 76 in a tubular extension 87. A piston 89 is guided in a bore 88 of the head 85 at the end of a tube 90 which forms a valve 79 with the piston. The valve is pressed into its closed position by a spring 91 acting on the piston. The tension of this spring can be changed by means of the screw plug 92.
The piston 89 of the valve 79 is slightly larger in diameter than the tube 90. Bores 93 in the head 85 establish a connection between the lower surface of this Kol ben and the explosion chamber 76; so that at the pressure generated by explosions in this chamber, the piston 89 is raised against the tension of the spring 91 and the tube 90 is lifted from its seat at 78. The ignited mixture can then flow over from the chamber 76 into the nozzle 80. The mixture in the chamber is ignited by the spark plug 92 of known arrangement indicated in FIG.
The fuel mixture is supplied through the nozzle 96, which has an internal thread at 97 in order to receive the nipple 98. The check valve 99, which is usually pulled onto its seat by the spring 100, is arranged in this nipple.
The compressed mixture flows through the tube 101 from the compressor and opens the valve 99 due to its overpressure. As mentioned above, the mixture of two pairs of cylinders laid side by side on the circumference of the compressor housing passes through each tube 101 at the same time.
The chamber 76 thus quickly fills with the compressed flammable mixture. When the pressure in the chamber has reached its maximum level, the mixture is caused to explode by the spark plug, and this explosion lifts the valve 79 from its seat as a result of the pressure on the piston 89, so that the combustion products are also considerable force are thrown through the nozzle 80 against the nearest blades 68 and rotate the rotor very quickly.
A water pipe 102 is now the screw plug 92 through the mediation of a tap 103 provided with a handle <B> 101 </B> closed. It continues inside the valve 79 in a tube 105 which is provided with a number of fine openings at 11_16.
Since the combustion products leave the chamber 76 at high speed and under high pressure, a negative pressure is created in the tube 90 of the valve 79. As a result, water is suddenly sucked out of the tube <B> 105 </B> and, when it comes into contact with the strongly heated surfaces of the tube 90, is immediately converted into steam. The combustion gases take this vapor, which is somewhat heavier than the gases, and also drive it with considerable force against the blades of the rotor.
The output of such a turbine is considerably higher than that of a turbine in which the water supply does not take place. This water supply also has the effect of keeping the Explosionsvor direction 75 relatively cool, which means. premature explosions are prevented. The efficiency of the turbine is high enough if the water supply is interrupted for a certain time. In any case, the efficiency is increased by this water supply and the very quickly generated steam supports the impact force of the gases.
The compressor 16 must be put into operation before the turbine 15 itself is working, and for this purpose the pulley 54 is provided on the compressor shaft 51, which pulley can be driven somehow. If the turbine is then in operation, it also drives the compressor.
An outlet connection for the exhausted gases from the turbine is indicated in FIG. 5 at 1.08; it has a flange 109 for connection to a discharge line for these gases.