DE1080819B

DE1080819B - Treibgaserzeuger fuer Gasturbinen mit achsparalleler Zylinderanordnung

Info

Publication number: DE1080819B
Application number: DEE14812A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Johann Endres
Original assignee: Messerschmitt AG
Current assignee: Messerschmitt AG
Priority date: 1957-10-18
Filing date: 1957-10-18
Publication date: 1960-04-28

Description

Treibgaserzeuger für Gasturbinen mit achsparalleler Zylinderanordnung Die Erfindung bezieht sich auf einen Treibgaserzeuger für Gasturbinen mit achsparallel angeordneten Zylindern und mit gegenläufigem Kolbensystem, wobei das Kolbensystem jeweils zwei äußere miteinander verbundene Verbrennungskolben besitzt und wobei das Kolbensystem mit zwischen den Verbrennungskolben angeordneten doppeltwirkenden Verdichterkolben ausgestattet ist, wobei die achsparallelen Kolben- bzw. Zylindergruppen durch Taumelscheiben synchronisiert sind und wobei das Taumelscheibensystem am bzw. an den Verdichterkolben angelenkt ist, wobei jeder Verdichterkolben zweigeteilt mit Zwischenraum ausgebildet ist.
Durch eine ältere Druckschrift ist es bekannt, Luft in den Zwischenraum zwischen den Verdichterkolbenboden einzudrücken, und zwar nach der Verdichtung der Luft im Kolbenkompressorzylinder durch die als Druckventile ausgebildeten Luftdurchlaßorgane in den Kolbenböden. Unterschiedlich hiervon besteht die Erfindung bei einem eingangs definierten Treibgaserzeuger in der Einführung der Ansaugluft in den Zwischenraum zwischen den Kolbenböden über Einlaßschlitze in der Verdichterzylinderwand und durch Anordnung der Lufteinlaßorgane für die Verdichterhubräume in den Verdichterkolbenböden.
Ferner schlägt die Erfindung vor, daß die Verbindung der zweiteiligen Verdichterkolben als Lagerorgane für die Taumelscheibe ausgebildet ist.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß mehrere gegenläufige Kolbensysteme in an sich bekannter Trommelbauart unter Anlenkung der Verdichterkolben an die Systempunkte des Taumelscheibensystems zusammengefaßt sind.
Durch Anwendung insbesondere des Hauptmerknials der Erfindung wird eine wesentliche Verbesserung des Ansaugens erzielt, wobei vor allem die Füllgeschwindigkeit geringer und der Füllungsgrad besser werden. Der Weg der Ansaugluft wird nämlich vereinfacht und von Störungen weitgehend befreit. Außerdem ergibt sich bessere Leistungsausbeute, also bei gleicher Leistung kompaktere Bauart.
In der Zeichnung ist ein Beispiel der Erfindung dargestellt. Die Erfindung ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Es sind lediglich die zum Verständnis des Erfindungsgedankens erforderlichen technischen grundlegenden Merkmale dargestellt, Fig. 1 zeigt die Frontansicht mit der achsparallelen Zylinderanordnung; Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch das *Triebwerk mit den achsparallelen Zylindergruppen.
jede der achsparallelen Kolben-Zylinder-Gruppen 1 besteht aus zwei gegenläufigen, doppeltwirkenden Kolbensystemen 2 und 3, die über die gegenläufigen Taumelscheiben 4 und 5 mit gemeinsamer Welle 6 synchronisiert werden. jedes Kolbensystem 2 und 3 besteht aus den beiden äußeren, in Zylindern 7 und 8 laufenden Verbrennungskolben 9 und 10, die mittels Verbindungselementen 11 und 12 mit einem zwischen ihnen im Zylinder 13 laufenden Verdichterkolben 14 verbunden sind. Der Verdichterkolben wird mittels Systemkopf 15 der Taumelscheibe 4 im Lager 16 angelenkt, wodurch das Kolbensystem in seiner Schwingung gesteuert wird. In gleicher Weise besteht das gegenläufige Kolbensystem aus zwei äußeren, in Zylindern 8 und 17 laufenden Verbrennungskolben 18 und 19, die mittels Verbindungselementen20 und 21 mit einem zwischen ihnen in Zylinder 22 laufenden Verdichterkolben 23 verbunden sind. Der Verdichterkolben ist ebenfalls mittels Systemkopf 24 der gegenläufigen Taumelscheibe 5 im Lager 25 angelenkt, wodurch auch das gegenläufige Kolbensystem in seiner Schwingung gesteuert wird. Beide gegenläufigen Kolbensysteme besitzen einen gemeinsamen mittleren Verbrennnungsraum 8 und eine gemeinsame Welle 6.
Das Triebwerk arbeitet als Treibgaserzeuger, d. h., die gesamte erzeugte Gasenergie wird über Verbrennungskolben und Verdichterkolben direkt in Verdichtungsarbeit umgeformt, die erzeugte Druckluft wird durch die Verbrennungszylinder und zum Teil direkt durch die Spülschlitze zur Turbine geleitet. Die Ansaugluft strömt durch Schlitze 26 im Verdichterzylinder zwischen die zweiteilig ausgebildeten Verdichterkolben und von dort durch Einlaßorgane 27 in die Verdichterräume 28. Die Ladeluft (Druckluft) wird dann durch Auslaßorgane 29, Ladeluftleitungen 30 über die Sammelleitung 31 und Ladeluftkanäle 32 zu den Verbrennungszylindern gefördert. Die Verbrennungsgase verlassen die Zylinder durch die Abgaskanäle 33 und werden über die Gasleitung 34 zur Arbeitsleistung zur Turbine 35 geleitet. Über das Taumelscheibengetriebe und die Welle werden keine Nutzleistungen nach außen abgegeben. Die gesamte Kraftübertragung erfolgt wie beim reinen Freikolbentriebwerk innerhalb des Kolbensystems, das aus der Kombination Verbrennungskolben-Verdichterkolben besteht. Auch innerhalb des Triebwerks übertragen die Taumelscheiben keine Gaskräfte mit Ausnahme von Differenzkräften, die durch unterschiedliche Verbrennung in den einzelnen Zylindern verursacht werden.
Die beiden gegenläufigen Taumelscheiben besitzen ausschließlich eine steuerungstechnische Funktion, sie steuern die Verbrennungs- und Verdichtungsvorgänge nacheinander, wobei der Hub der Kolbensysteme konstant bleibt. Das Triebwerk besitzt damit eine abgewandelte Freikolbencharakteristik mit gesteuertem konstantem Hub.
Die Mehrzylinderbauart mit doppeltwirkenden gegenläufigen Kolbensystemen und mit kontinuierlich aufeinanderfolgenden Verbrennungs- und Verdichtungsvorgängen besitzt eine gleichmäßige Lade- und Spüldruckaufbereitung ohne Druckstöße und infolgedessen eine gleichmäßige Beaufschlagung der Turbine, was zu hohen Turbinenwirkungsgraden führt, so daß eine Weiterbildung dieser bekannten Bauart auf großes Interesse rechnen kann.
Die Erfindung kann in der Technik dort mit Erfolg angewandt werden, wo hohe Nutzleistungen bei hoher Leistungskonzentration und niedrigem Kraftstoffverbrauch unter Urngehung der mechanischen Schwierigkeiten, die bei der übertragung großer Leistungen auf mechanischem Wege auftreten, verlangt werden, wie dies bei Verkehrsmittelantrieben und Schiffsmaschinenanlagen der Fall ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Treibgaserzeuger für Gasturbinen mit achsparallel angeordneten Zylindern und mit gegenläufigem Kolbensystem, wobei das Kolbensystem jeweils zwei äußere miteinander verbundene Verbrennungskolben besitzt und wobei das Kolbensystem mit zwischen den Verbrennungskolben angeordneten doppeltwirkenden Verdichterkolben ausgestattet ist, wobei die achsparallelen Kolben-bzw. Zylindergruppen durch Taumelscheiben synchronisiert sind und wobei das Taumelscheibensystem am bzw. an den Verdichterkolben angelenkt ist, wobei jeder Verdichterkolben zweigeteilt mit Zwischenraum ausgebildet ist, gekennzeichnet durch Einführung der Ansaugluft in den Zwischenraum zwischen den Kolbenböden über Einlaßschlitze in der Verdichterzylinderwand und durch Anordnung der Lufteinlaßorgane für die Verdichterhubräume in den Verdichterkolbenböden.
2. Treibgaserzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der zweiteiligen Verdichterkolben als Lagerorgane für die Taumelscheibe ausgebildet ist. 3. Treibgaserzeuger nach Anspruch 1 bzw. nach 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere gegenläufige Kolbensysteme in an sich bekannter Trommelbauart unter Anlenkung der Verdichterkolben an die Systempunkte des Taumelscheibensystems zusammengefaßt sind.
In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 804 622, 803 388, 476 666; französische Patentschrift Nr. 564 789; USA.-Patentschriften Nr. 2 770 225, 2 565 272.