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Die
Erfindung bezieht sich auf das Gebiet des Maschinenbaus und kann
bei Dampfkraftmaschinen und Gasturbinentriebwerken bei den Verbrennungsmotoren
verwendet werden.
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Es
ist ein Freikolbenverbrennungsmotor bekannt, der zwei in einem Zylinderrohr
angeordnete Kolben enthält,
die zusammen mit den Rohrwänden die
Verbrennungskammer bilden, und durch die Stirnseiten eines Hohlrohrs
für das
Luftansaugen und die Luftverdichtung wird die Gasenergie in einer
Zusatzgasturbine ausgenutzt. (Wärmekraftmaschinen, Moskau, „Vysschaja
Schkola", 1974,
Seite 181).
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Ein
Nachteil dieses Freikolbenverbrennungsmotors ist die komplizierte
Synchronisierung der Kolbenbewegung und die Notwendigkeit eines Getriebes
in den Motoren mit kleiner Drehzahl.
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Ferner
ist ein Umlaufkolbenmotor bekannt, der einen Radialzylinderblock
enthält;
in den Zylindern werden Kolben auf einem Spannschaufelring gelagert,
der um die Zylinder im Motorgehäuse
angeordnet ist und von den Zylindern entfernte und an diese angenäherte Abschnitte
aufweist. (Vom Wasserrad bis zum Quantenbeschleuniger, Moskau, „Maschinostrojenije", 1990, Seite 63).
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Ein
Nachteil dieses Umlaufkolbenmotors ist die Störanfälligkeit des Kraftgetriebes.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Gashydraulikmotor
zu schaffen, bei dem die Zuverlässigkeit
des Kraftgetriebes erhöht, der
Anwendungsbereich erweitert und der Aufbau vereinfacht ist.
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Gemäß einer
weiteren Ausbildung der Erfindung bildet die Ableitung, die den
Sichelleitapparat enthält,
gemeinsam mit der Öffnung
in der Zylinderwand des Gehäuses
einen Kanal, der als Ansatz mit eingeschnürtem Querschnitt ausgebildet
ist und dessen Achse auf die Schaufeln des Turbinenrads in dessen
Drehrichtung ausgerichtet ist.
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Gemäß einer
weiteren Ausbildung der Erfindung sind die Zwischenschaufelkanäle der Turbine zum
Radius geneigt ausgeführt.
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Gemäß einer
weiteren Ausbildung der Erfindung sind die Zwischenschaufelkanäle der Turbine schräg zur Turbinenwelle
ausgerichtet.
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Gemäß einer
weiteren Ausbildung der Erfindung sind die Düse des Leitapparats und der
eingeschnürte
Querschnitt des Kanals der Ableitung einstellbar.
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Gemäß einer
weiteren Ausbildung der Erfindung ist bei Zweitaktbrennkraftmaschinen,
Dampf- und Gasturbinen in einem Teil der Zylinderwand des Gehäuses zwi schen
der Ableitung und der Düse
in Drehrichtung des Turbinenrads eine Auspuff- oder Dampfauslassöffnung vorgesehen, die einerseits
auf die Zwischenschaufelkanäle
der Turbine gegen Ende des Arbeitstakts und andererseits auf einen
Auslassstutzen hinausgeht, wobei diese Öffnung sowohl teils vereinigt
mit, als auch isoliert von den Zwischenschaufelkanälen der
Turbine sein kann, die mit der Düse
während
des Verdichtungstakts in den Verbrennungsmotoren und während des
Auspufftakts in den Gas- bzw. Dampfturbinen in Kontakt stehen.
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Gemäß einer
weiteren Ausbildung der Erfindung sind an der Peripherie des Turbinenrads
Zwischenschaufelkanäle
in Form einer Schubdüse
ausgebildet, die vorzugsweise an der Peripherie verjüngt sind.
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Gemäß einer
weiteren Ausbildung der Erfindung ist das Gehäuse im Raum seitlich der Seitenscheiben
der Turbine mit Druckflüssigkeit
gefüllt.
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Gemäß einer
weiteren Ausbildung der Erfindung bleibt das Gehäuse im Raum seitlich der Seitenscheiben
der Turbine leer, und im Gehäuse
sind Öffnungen
für das
Absaugen der durch Überströmbohrungen
strömenden
Flüssigkeiten
und Gase vorgesehen.
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Gemäß einer
weiteren Ausbildung der Erfindung wird im Leitapparat und in den
Zwischenschaufelkanälen
die Druckflüssigkeitsbilanz
auf solche Weise eingehalten, dass die auf die Ableitung hinausgehenden
Zwischenschaufelkanäle
beim Turbinenumlauf zum Zeitpunkt der Kontaktvollendung maximal
entleert und die auf die Düse
hinausgehenden Zwischenschaufelkanäle zum Zeitpunkt der Kontaktvollendung
maximal mit Druckflüssigkeit
gefüllt
sind.
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Eine
weitere Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass
die Ableitung des ersten Sichelleitapparats bei Viertaktmotoren
mit der Düse des
zweiten Apparats in Drehrichtung des Turbinenrads durch eine Leitung
verbunden ist und dass die Ableitung dieses Leitapparats ihrerseits
mit der Düse des
in Drehrichtung des Turbinenrads vorhergehenden Sichelleitapparats
ebenfalls durch eine Leitung ver bunden ist, wobei die Ableitung
und die Düse
jedes einzelnen Sichelleitapparats durch Zwischenwände getrennt
sind.
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Eine
weitere Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass
die Zwischenschaufelkanäle
der Turbine im Teil von den Einlassöffnungen bis zum Krümmungsbeginn
der Schaufeln eine zylindrische Form aufweisen, dass darin die Kolben
mit den Dichtungsringen mit der Möglichkeit einer hin- und hergehenden
Bewegung von der Mitte zur Peripherie der Turbine hin eingebaut
sind und dass im Teil hinter der Krümmung der Schaufeln die Zwischenschaufelkanäle mit Flüssigkeit
gefüllt
sind.
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Gemäß einer
weiteren Ausbildung der Erfindung sind die in den Zwischenschaufelkanälen der Turbine
eingebauten Kolben als Differentialkolben ausgebildet.
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Gemäß einer
weiteren Ausbildung der Erfindung sind in den Zwischenschaufelkanälen doppelt wirkende
Kolben eingebaut.
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Gemäß einer
weiteren Ausbildung der Erfindung sind die Zwischenschaufelkanäle radial-axial ausgebildet
und im radialen Teil mit Flüssigkeit
gefüllt,
und im axialen Teil sind doppelt wirkende Differentialkolben eingebaut.
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Eine
weitere Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass
der Gashydraulikmotor eine Kolbensynchronisiereinrichtung enthält, dass
einer der Räume
des doppelt wirkenden Kolbens bei dessen Bewegung zur Turbinenwelle
mit Flüssigkeit gefüllt und
mit dem Raum des anderen Kolbens bei dessen Bewegung zur Peripherie
verbunden ist und dass die Verbindungsleitungen dieser Räume an eine
zusätzliche,
kinematisch mit dem Gashydraulikmotor verbundene Motorpumpe angeschlossen
sind.
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Gemäß einer
weiteren Ausbildung der Erfindung sind die Zwischenschaufelkanäle vor der
Krümmung
der Schaufeln durch germetische, elastische Membranen ge trennt und
hinter der Krümmung
der Schaufeln zur Peripherie der Turbine mit Flüssigkeit gefüllt.
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Gemäß einer
weiteren Ausbildung der Erfindung ist die Druckflüssigkeit
eine Flüssigkeit
mit hoher Siedetemperatur, vorzugsweise Mineralöl, und das Kühlsystem
des Gashydraulikmotors weist einen Dampfumformer auf, der mit Flüssigkeit
tiefer Siedetemperatur, vorzugsweise Wasser, gefüllt und mit einer Zusatzgasturbine
verbunden ist.
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Gemäß einer
weiteren Ausbildung der Erfindung sind Zündkerzen, Kraftstoffeinspritzdüsen und Einspritzpumpen
bei Verbrennungskraftmaschinen unmittelbar in das Turbinenrad zur
Seite der Welle hin eingebaut.
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Die
Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In
Zeichnungen sind dargestellt:
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1 einen
Schnitt in Querrichtung durch einen Gashydraulikmotor gemäß der vorliegenden
Erfindung, der als Nassgaszweitaktmotor ausgebildet ist,
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2 einen
Längsschnitt
durch einen Teil des Gashydraulikmotors der 1,
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3 einen
weiteren Schnitt in Querrichtung des Gashydraulikmotors der 1 und 2 mit doppelt
wirkenden und einfach wirkenden Differentialkolben,
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4 einen
Längsschnitt
durch den Gashydraulikmotor der vorstehenden Figuren mit den axial angeordneten,
doppelt wirkenden Differentialkolben und
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5 einen
Querschnitt in Querrichtung durch einen Gashydraulikmotor, der als
dreifach wirkender Dampf- oder Gasmotor ausgebildet ist.
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Der
Gashydraulikmotor enthält
ein Gehäuse 1,
in dem ein drehbares Turbinenrad 2 mit radialen und zum
Radius geneigten Zwischenschaufelkanälen 3 mit zur Peripherie
hin gekrümmten
Schaufeln 4 entgegengesetzt der Drehrichtung der Turbine
und mit Einlassöffnungen 5,
an denen zur Welle des Turbinenrads hin beispielsweise ein in einen
Seitendeckel des Gehäuses 1 eingerichteter
Stirnverteiler 6 anschließt, eingebaut ist; die in einer
Zylinderwand 7 des Gehäuses 1 als
Ableitung 8 ausgeführte Öffnung geht
auf einen Sichelleitapparat 9 hinaus, der von außen am Gehäuse 1 befestigt
ist und der einen Leitkranz 10 mit einer nach der Ableitung 8 in
Drehrichtung des Turbinenrads 2 folgenden Öffnung in
der Zylinderwand 7 des Gehäuses 1 aufweist; Dichtungen, beispielsweise
Labyrinthdichtungen 11, der peripheren Stirnseite des Turbinenrads 2 und
beispielsweise Schleifringdichtungen 12 der Welle des Turbinenrads 2 sind
vorgesehen; ferner sind eine Auslassöffnung 13 in der Zylinderwand 7 des
Gehäuses 1 zwischen der
Ableitung 8 und der Düse 10,
ein Differentialkolben 14, der einen Verbrennungsraum 15 in
den Motoren bildet, ein Verdichter 16 und ein Raum 17 für das Überströmen der
Gase oder der Druckflüssigkeit oder
eine Niederdruckstufe, ein Kanal mit eingeschnürtem Querschnitt 18 der
Ableitung 8 und ein Dampfumformer 19 vorgesehen.
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Die
Arbeitsweise des Gashydraulikmotors ist folgende.
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In
den Nassgaszweitaktmotoren (1, 2)
wird bei der Drehung des Turbinenrads 2 die von den Zwischenschaufelkanälen 3 eingeschlossene
Flüssigkeit
zur Peripherie des Turbinenrads 2 hin in den Kanal 18 der
Ableitung 8 und dann in den Leitapparat 9 ausgestoßen; dabei
wird der mit der Ableitung 8 vereinigte Zwischenschaufelkanal 3 von
der Druckflüssigkeit
maximal entleert. Bei der weiteren Drehung des Turbinenrads 2 wird
der von der Druckflüssigkeit
entleerte Zwischenschaufelkanal durch die nach der Ableitung 8 in
Drehrichtung des Turbinenrads 2 ausgeführte Zylinderwand 7 des
Gehäuses 1 geschnitten,
dann vereinigt dieser Zwischenschaufelkanal sich mit der Auslassöffnung 13;
dabei vereinigt sich die Einlassöffnung 5 des
Zwischenschaufelkanals 3 durch den Verteiler 6 mit
der Druckluftleitung; die Druckluft strömt in den Zwischenschaufelkanal 3 unter
Ausspülung
dieses Kanals. Bei Gas- und Vergasermotoren kann gegen Ende der Ausspülung das
Brennstoff-Luft-Gemisch
durch den Stirnverteiler 6 mittels der Einlassöffnung 5 in
den Zwischen schaufelkanal 3 einströmen. Weiter vereinigt sich
der Zwischenschaufelkanal 3 bei der Drehung des Turbinenrads 2 mit
dem Leitkranz 10; dabei beginnt der Takt der Luft- oder
Kraftstoff-Luft-Gemisch-Verdichtung; gegen Ende des Luftverdichtungstakts
vereinigt sich die Öffnung 5 mittels
des Verteilers 6 mit der Kraftstoffeinspritzdüse, durch
die der Kraftstoff in den Zwischenschaufelkanal 3 eingespritzt
wird; der Kraftstoff entzündet
sich durch die verdichtete Luft oder durch die Zündkerze (in den Figuren nicht
gezeigt); bei der Kraftstoff-Luft-Gemisch-Verdichtung vereinigt
sich die Öffnung 5 mit der
Zündkerze
gegen Ende des Verdichtungstakts, und das Kraftstoff-Luft-Gemisch entzündet sich.
Weiter stoßen
bei der Drehung des Turbinenrads 2 die expandierten Verbrennungsgase
die Druckflüssigkeit aus
dem Zwischenschaufelkanal 3 in den Kanal mit dem eingeschnürtem Querschnitt 18 der
Ableitung 8 aus, in dem die Geschwindigkeit des Austrittsflüssigkeitsstrahls
ansteigt; der Strahl wirkt auf die Schaufeln ein und lässt das
Turbinenrad 2 rotieren, das auch durch die peripheren,
als verjungte Düsen
ausgebildeten Zwischenschaufelkanäle 3 rotieren kann. Während des
Arbeitstakts strömt
die Druckflüssigkeit aus
dem Zwischenschaufelkanal 3 in die Ableitung 8, dann
mittels des Leitapparats 9 zum Leitkranz 10 und dann
auf die Schaufeln 4 des Turbinenrads 2, über die
sie dem Turbinenrad 2 infolge der Flussumkehr Energie erteilt,
so dass das Turbinenrad 2 rotiert; dabei wird die Luft
oder das Kraftstoff-Luft-Gemisch in diesem Sektor während des
Verdichtungstakts verdichtet. Das Arbeitsspiel wiederholt sich bei
der Drehung des Turbinenrads 2.
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Während des
Arbeitstakts strömt
die Flüssigkeit
am Anfang des Kontaktverfahrens aus dem Kanal 18 der Ableitung 8 des
Zwischenschaufelkanals 3 unter energiearmem Auswurf der
Flüssigkeit
aus dem Zwischenschaufelkanal gegen Ende des Kontaktverfahrens mit
dem Kanal 18 der Ableitung 8.
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Die
Arbeitsweise des Gashydraulikmotors als Nassgasviertaktmotor ist
beispielsweise folgende.
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Die
Flüssigkeit
wird bei der Drehung des Turbinenrads 2 in dem mit der
Ableitung 8 vereinigten Zwischenschaufelkanal 3 zur
Peripherie hin ausgestoßen
und gelangt in den Leitapparat 9. Dabei vereinigt sich
die Einlassöffnung 5 dieses
Zwischenschau felkanals 3 mittels des Verteilers 6 mit
der Einlassleitung, durch die die Luft oder das Brennstoff-Luft-Gemisch
in den Zwischenschaufelkanal 3 strömt. Weiter wird der Zwischenschaufelkanal 3 bei
der Drehung des Turbinenrads 2 durch die Zylinderwand 7 des Gehäuses 1 geschnitten,
und dann vereinigt er sich mit dem Leitkranz 10, wodurch
der Zwischenschaufelkanal 3 mit der aus dem Leitapparat 9 kommenden Druckflüssigkeit
beim Verdichtungstakt gefüllt
wird; weiter wird bei der Drehung des Turbinenrads 2 der Zwischenschaufelkanal 3 durch
die Zylinderwand 7 des Gehäuses 1 geschnitten;
gleichzeitig und auch früher
oder später
vereinigen sich die Einlassöffnungen 5 mit
den Zündkerzen
oder mit den Kraftstoffeinspritzdüsen mittels des Verteilers 6;
das Brennstoff-Luft-Gemisch entzündet
sich; dabei vereinigt sich der Zwischenschaufelkanal 3 mit
dem Kanal mit dem eingeschnürten
Querschnitt 18 der Ableitung 8, wohin die Verbrennungsgase
die Druckflüssigkeit ausstoßen, und
infolge der Strahlrückwirkung
wird das Turbinenrad 2 unter Energieabgabe gedreht. Weiter
wird bei der Drehung des Turbinenrads 2 der Zwischenschaufelkanal 3 gegen
Ende des Arbeitstakts durch die Zylinderwand 7 des Gehäuses 1 geschnitten,
und dann vereinigt er sich mit dem Leitkranz 10; durch
diesen strömt
aus dem Leitapparat 9 in den Zwischenschaufelkanal 3 die
Druckflüssigkeit ein,
deren Restenergie durch die Schaufeln 4 wegen des Umschlagens
des Druckflüssigkeitsstroms
verarbeitet wird; dabei vereinigen sich die Einlassöffnungen 5 dieses
Zwischenschaufelkanals durch Verteiler 6 mit dem Auspuffsammler,
wohin die Verbrennungsprodukte im Füllvorgang des Zwischenschaufelkanals 3 von
der Druckflüssigkeit
ausgestoßen
werden. Weiter wiederholt sich das Arbeitsspiel bei der Drehung
des Turbinenrads 2.
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Die
Arbeitsweise der Gashydraulikmotoren mit den in den Zwischenschaufelkanälen 3 eingebauten
Kolben 14 (3) ist beispielsweise folgende.
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Bei
der Drehung des Turbinenrads 2 wird der Kolben 14 im
mit der Ableitung 8 vereinigten Zwischenschaufelkanal 3 infolge
der Schleuderwirkung (sowie durch die Druckluft der Luftaufladung)
zur Peripherie des Turbinenrads hin gedrückt; dabei stößt er die
Druckflüssigkeit
in den Leitapparat 9 aus und saugt die Luft in die Druckstufe 16 mittels
des Verteilers 6 oder des Einlassventils (in den Figuren
nicht dargestellt). Dabei strömt
die Luft in den Verbrennungsraum beispielsweise aus dem Druckgasbehälter (in
den Figuren nicht dargestellt) und aus dem Verdichter 16 ein.
Weiter wird der Zwischenschaufelkanal 3 bei der Drehung
des Turbinenrads 2 durch die Zylinderwand des Gehäuses 1 geschnitten,
und dann vereinigt er sich mit dem Leitkranz 10, mittels dessen
die Druckflüssigkeit
in diesen Zwischenschaufelkanal 3 einströmt, und
dadurch bewegt sich der Kolben 14 zum Mittelpunkt des Turbinenrads 2. Im
Verbrennungsraum wird die Luft dabei verdichtet, und aus dem Verdichter 16 wird
die Luft in den Druckgasbehälter
gestoßen.
Weiter wird der Zwischenschaufelkanal 3 bei der Drehung
des Turbinenrads 2 durch die Zylinderwand 7 des
Gehäuses 1 geschnitten.
Im Überschneidungsgebiet
des Zwischenschaufelkanals 3 wird der Kraftstoff durch
den Verteiler 6 oder durch die Kraftstoffpumpe und die
im Turbinenrad 2 eingebauten Kraftstoffeinspritzdüsen (in
den Figuren nicht dargestellt) in die Verbrennungskammer 15 eingespritzt,
und dann entzündet
sich der Kraftstoff durch die Verdichtungswärme oder durch die Zündkerze
(in den Figuren nicht dargestellt). Weiter vereinigt sich der Zwischenschaufelkanal 3 bei
der Drehung des Turbinenrads 2 mit dem Kanal mit dem eingeschnürten Querschnitt
der Ableitung 8; die sich ausdehnende Gase im Verbrennungsraum 15 stoßen den
Kolben 14 zur Peripherie des Turbinenrads 2 hin, bzw.
die Druckflüssigkeit
wird in die Ableitung 8 gestoßen, und aufgrund der Strahlrückwirkung
der in den Kanal der Ableitung 8 einströmenden Flüssigkeit oder aufgrund des
düsenartigen
Randgebiets des Zwischenschaufelkanals 3 wird die Energie
auf das Turbinenrad 2 übertragen,
so dass sich dieses dreht; dabei gelangt die Luft aus dem Verdichter 16 in
den Druckgasbehälter.
Weiter wird der Zwischenschaufelkanal 3 bei der Drehung
des Turbinenrads 2 durch die Zylinderwand des Gehäuses 1 geschnitten,
und dann vereinigt er sich mit dem Leitkranz 10, und der Kolben 14 beginnt
seine Bewegung zum Zentrum des Turbinenrads 2 hin. Dabei
strömen
die Verbrennungsprodukte durch den Verteiler 6 (oder durch
eine andere Vorrichtung) auf die zweite Ausdehnungsstufe 16 in
den anderen Zwischenschaufelkanälen 3,
in denen der Kolben 14 in diesem Fall zur Peripherie des
Turbinenrads 2 hin in einem Zylinder oder gleichzeitig
beiden Zylindern läuft,
je nachdem, wie die Konstruktion des Gashydraulikmotors beschaffen
ist. Bei der Rückwärtsbewegung
der Kolben 14 werden die Verbrennungsprodukte durch den
Verteiler 6 in den Auspuffsammler oder zuerst direkt in
den Raum (wenn er hohl ist) des Gehäuses 1 und dann in
den Auspuffsammler ausgestoßen.
Weiter wiederholt sich das Ar beitsspiel bei der Drehung des Turbinenrads 2.
Der Niederdruckraum 17 kann zum Überströmen der Gase oder der Druckflüssigkeit
durch Kolbendichtungen 14 oder als Zusatzstufe der Expansion
der Verbrennungsprodukte verwendet werden. Die Wärme, die der Druckflüssigkeit
beim Lauf des Motors übertragen
wird, kann aufgrund der Dampfumformer 19 in der zusätzlichen
Gasturbine benutzt werden.
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Der
als Zweitaktbrennkraftmaschine ausgebildete Gashydraulikmotor mit
den in die Zwischenschaufelkanäle
eingebauten Differentialkolben (3) arbeitet
beispielsweise in folgender Weise.
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Bei
der Drehung des Turbinenrads 2 wird der Differentialkolben 14 in
dem mit der Ableitung 8 des Leitapparats 9 vereinigten
Zwischenschaufelkanal 3 zur Peripherie hin ausgestoßen; dann
wird der Zwischenschaufelkanal 3 durch die Zylinderwand 7 des Gehäuses 1 geschnitten,
und dann vereinigt er sich mit dem Leitkranz 10, woraus
die Druckflüssigkeit
in den Zwischenschaufelkanal 3 einströmt; dabei lässt sie den Differentialkolben
sich zum Zentrum des Turbinenrads 2 bewegen; sie komprimiert
die im Verdichter befindliche Luft und stößt sie in den Druckgasbehälter aus;
dabei komprimiert sie auch die im Verbrennungsraum befindliche Luft.
Weiter wird bei der Drehung des Turbinenrads 2 der Zwischenschaufelkanal 3 durch
die Zylinderwand 7 des Gehäuses 1 geschnitten;
im Überschneidungsgebiet
vereinigt sich die Einlassöffnung 5 des
Zwischenschaufelkanals 3 durch den Verteiler 6 mit
den Kraftstoffeinspritzdüsen
und möglicherweise
mit den Zündkerzen.
Das im Verbrennungsraum 15 befindliche Brennstoff-Luft-Gemisch
entzündet
sich. Bei der Drehung des Turbinenrads 2 vereinigt sich
der Zwischenschaufelkanal 3 mit dem Kanal mit dem eingeschnürten Querschnitt 18 der
Ableitung 8 des Leitapparats 9. Der Differentialkolben 14 bewegt
sich durch die Expansion der Verbrennungsprodukte zur Peripherie
des Turbinenrads 2 hin, stößt die Druckflüssigkeit
aus dem Zwischenschaufelkanal 3 und bewirkt die Drehung
des Turbinenrads aufgrund der Strahlrückwirkung. Dabei wird die im
Verdichter 16 befindliche Luft komprimiert und in den Druckgasbehälter ausgestoßen. Weiter
werden bei der Drehung des Turbinenrads 2 die Zwischenschaufelkanäle 3 durch die
Zylinderwand 7 des Gehäuses 1 geschnitten;
im Überschneidungsgebiet öffnen sich
gegen Ende der Bewegung des Kolbens 14 zur Peripherie des
Turbinenrads 2 hin die Schlitze (in den Figuren nicht dargestellt),
die in den Zylinderwänden
des Verbrennungsraums vorgesehen und mit einem Auspuffsammler (in
den Figuren nicht dargestellt) vereinigt sind. Dabei vereinigt sich
die Einlassöffnung 5 mittels des
Verteilers mit einem Windkessel (in den Figuren nicht dargestellt),
woraus die Spülluft
in Verbrennungsraum einströmt.
Sie stößt dabei
die restlichen Verbrennungsprodukte aus und füllt den Verbrennungsraum 15 mit
einer Portion Frischluft (gegen Ende des Spülens kann beispielsweise bei
Gas- oder Vergasermotoren in den Verbrennungsraum gasförmiger oder
zerstäubter
Kraftstoff eintreten). Weiter vereinigen sich bei der Drehung des
Turbinenrads 2 die Zwischenschaufelkanäle 3 mit dem Leitkranz 10. Dabei
wird die Energie der in den Zwischenschaufelkanal 3 einströmenden Druckflüssigkeit
durch die krummlinigen Schaufeln 4 infolge der Strahlumkehr ausgenutzt,
so dass der Kolben 14 zum Zentrum des Turbinenrads 2 hin
bewegt wird. Dabei treten die Verbrennungsprodukte in jenen Zwischenschaufelkanälen 3,
deren Kolben 14 sich zur Peripherie des Turbinenrads 2 hin
bewegen, aus der Mitteldruckstufe 16 in die Niederdruckstufe 17 ein,
oder die Verbrennungsprodukte werden beispielsweise mittels des Verteilers 6 nach
außen
gestoßen;
in diesem Fall wird die Niederdruckstufe 17 zum Überströmen der Gase
und der Druckflüssigkeit
verwendet. Weiter wiederholt sich bei der Drehung des Turbinenrads 2 das
Arbeitsspiel.
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Bei
den Gashydraulikmotoren mit Axialanordnung der Kolben (längsseits
der Turbinenradsachse) (4) sind die Arbeitsgänge die
gleichen wie bei den Gashydraulikmotoren mit der Radialanordnung
der Kolben 14 (3).
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Bei
den gashydraulischen Turbomaschinen mit Trennmembranen (in den Figuren
nicht dargestellt) sind die Arbeitsgänge die gleichen wie bei den Nassgasturbomaschinen
(1, 2), ausgenommen die Vermeidung
eines Direktkontakts zwischen der Druckflüssigkeit und den Gasen.
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Der
Gashydraulikmotor kann als Motorverdichter arbeiten, wenn der Verbrennungsraum 15 als Verbrennungskraftmaschine
benutzt wird, wobei diese das Turbinenrad 2 dreht. Die
Mitteldruckstufe 16 oder Niederdruckstufe 17 des
Differentialkolbens 14 wird als Förderelement des Kompressors
oder der Pumpe benutzt.
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Bei
Dampfkraftmaschinen und Gasturbinentriebwerken (5)
arbeitet der Gashydraulikmotor beispielsweise als eine der Druckstufen,
die die Energie des sich ausdehnenden Arbeitsmediums ausnutzen.
Bei der Vereinigung des Zwischenschaufelkanals 3 mit dem
Kanal mit dem eingeschnürten Querschnitt 18 der
Ableitung 8 strömt
durch den Verteiler 6 verdichtetes Gas oder verdichteter
Dampf ins Zwischenschaufelkanal 3 ein, in dem es sich ausdehnt,
die Druckflüssigkeit
in den Sichelleitapparat 9 ausstößt und das Turbinenrad 2 zum
Drehen bringt. Dann strömt
die Druckflüssigkeit
aus der Düse 10 in den
nächstfolgenden
Zwischenschaufelkanal 3 unter Abgabe von Energie an die
Schaufeln ein und stößt das in
ihm befindliche Gas oder den Dampf in den Verteiler 6 oder
in die Öffnung 13 aus;
die verdunstbare Flüssigkeit
wird durch Flüssigkeitsförderung mittels
der Kanäle
kompensiert, die im Gebiet des Kanals mit dem eingeschnürten Querschnitt
der Ableitung 8 vorgesehen ist.
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Die
Verwendung der vorliegenden Erfindung lässt zu, dass die Konstruktion
der Freikolbenmotoren vereinfacht wird, die Zuverlässigkeit
beispielsweise bei den Großmotoren
oder langsam laufenden Schiffsmotoren und der Wirkungsgrad ansteigen,
die Konstruktion der ersten Stufen bei Gas- oder Dampfturbinen vereinfacht
wird und der Anwendungsbereich beispielsweise bei den Kleinmotoren
oder vielmehr bei den langsam laufenden Großmotoren erweitert wird.
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Zusammenfassung
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Die
Erfindung betrifft mechanische Maschinen und kann bei internen Verbrennungs- und Dampfmaschinen
sowie bei Gasturbinen verwendet werden. Die Maschine gemäß der Erfindung
weist ein zylinderförmiges
Gehäuse
mit einem drehbaren Turbinenrad auf, das zwischen zwei Seitenscheiben
angeordnete Radialschaufeln enthält,
die entgegengesetzt der Drehrichtung des Turbinenrads zur Peripherie
hin gekrümmt
sind und Zwischenschaufelkanäle bilden,
die bei der Drehung des Turbinenrads periodisch mit Flüssigkeit
gefüllt
sind. Mindestens ein sichelförmiger
Leitapparat bildet zu Beginn einen Ablauf und danach eine Entlüftung, die
in Drehrichtung des Turbinenrads angeordnet sind und die sich zu den
Turbinenradkanälen
hin öffnen;
dieser Sichelleitapparat ist am Gehäuse befestigt. Das Turbinenrad ist
mit Öffnungen
versehen, die auf der Seite der Turbinenwelle angeordnet sind und
sich zu einem Verteiler öffnen,
der Luft-, Gas-, Dampf- und Brennstoffzuführsysteme, ein Zündsystem
usw. aufweist. Diese Erfindung ermöglicht eine Vereinfachung des
Aufbaus und eine Erhöhung
der Zuverlässigkeit
bei beispielsweise großen,
mit geringer Geschwindigkeit arbeitenden Maschinen, Dampf- und Gasturbinen.