DE1128707B

DE1128707B - Gasturbine in Verbindung mit einem Gaserzeuger

Info

Publication number: DE1128707B
Application number: DEB51161A
Authority: DE
Inventors: Max Bochskanl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1958-11-21
Filing date: 1958-11-21
Publication date: 1962-04-26

Description

Gasturbine in Verbindung mit einem Gaserzeuger Die Erfindung bezieht sich auf einen zylindrischen im Zweitakt arbeitenden Gaserzeuger mit einem doppeltwirkenden Kolben und mit einer Gasturbine, welche auch die zur Vorverdichtung der Verbrennungsluft bestimmten Kreiselverdichter antreibt und von einer im Bereich der Mitte der Länge des Gaserzeugers an diesen angeschlossenen Staudüse beaufschlagt ist. Sie bildet eine weitere Ausbildung der im Patent 1113 334 beschriebenen Einrichtung.
Es sind Kraftanlagen bekanntgeworden, welche aus Verbrennungskraftzylindern mit Kolben zum unmittelbaren Antrieb von Pumpenkolben bestehen und bei welchen an dem Verbrennungszylinder ein Auspuffrohr für Ableitung der Auspuffgase vorgesehen ist. Außerdem kennt man einen zylindrischen Kolbenverdichter, in dessen Mitte ein gekühltes Dieselteil angeordnet ist, welches zu beiden Seiten Kompressoren trägt. Die bisher bekannten Verbrennungszylinder für Gaserzeuger der genannten Gattung bestehen jedoch aus einem Stück. Bei diesen Bauarten ist besonders der mittlere Teil des zylindrischen Gaserzeugers, wo also die heißen Gase austreten und der Staudüse einer Turbine zugeleitet werden, dem Einfluß der dort herrschenden hohen Temperatur besonders ausgesetzt. Der dadurch hervorgerufene Verschleiß veranlaßt Betriebsstörungen und kostspielige Aufwendungen.
Diese Nachteile werden durch die vorliegende Erfindung beseitigt. Sie bezieht sich auf die eingangs genannte Gattung von Gaserzeugern mit einer Turbine und weist das Merkmal auf, daß zwischen den Explosionskammern ein an die Staudüse angrenzendes, mit Auspuffkanälen versehenes, einsetzbares Zwischenstück eingeschaltet und für die Kühlung ausgebildet ist.
Im Zusammenhang mit der Einrichtung nach dem Hauptpatent 1113 334 ermöglicht dieses Merkmal außer der zusammengedrängten Bauart, der günstigen Zugänglickeit zu den Einzelteilen der Anlage und der Steigerung der Leistung eine große Betriebssicherheit und Herabsetzung der Wartungskosten, zumal nur das Zwischenstück ersetzbar ist und die anderen Teile weiter betriebsfähig bleiben.
Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung einer mit Rücksicht auf Deutlichkeit dem Hauptpatent 1113 334 entnommenen Einrichtung beispielsweise erläutert.
Abb. 1 zeigt den in der Form eines Zylinders ausgebildeten Gaserzeuger im Schnitt durch die Zylinderachse; Abb.2 stellt die Gasturbine in der Seitenansicht in der Richtung a der Abb. 3 und Abb. 3 die Gasturbine in Ansicht, gesehen in der Richtung b der Abb. 2, dar; Abb. 4 zeigt in der Richtung a der Abb. 5 die Seitenansicht der Doppelanordnung mit vier Zylindern auf jeder Seite somit für die ganze Anlage mit acht Zylindern und zwei Turbinen; Abb. 5 ist die Doppelanordnung als Ansicht in der Richtung b der Abb. 4 dargestellt.
Gemäß den Zeichnungen bedeutet 1 den zylindrisch 'gestalteten Gaserzeuger, an dessen beiden Seiten je ein Ring 2 aus Stahl oder einem ähnlich beschaffenen Werkstoff mit Düsen 3 anschließt und als Flansch bezeichnet ist. Jeder Flansch 2 trägt eine Druckkammer 4, welche einmal eine Verbindung zum Auspuff und zum anderen einen Anschluß 4 a zum Regelventil einer Servomotoranlage besitzt. In dem Gaserzeuger 1 ist ein auf beiden Seiten wirkender Kolben 5, demnach ein Doppelkolben, geführt, welcher beiderseits je eine frei stehende Kolbenstange 6 trägt, die also nicht mit einem Triebwerk arbeitet, sondern für durchgehende Kühlung bestimmt ist.
Jede Kolbenstange 6 hat eigene Führung 7, an welcher ein Luftfilter 8, ein Saugventil 9, ein überdruckventil 10 sowie eine hier nicht dargestellte Leitung bei der Öffnung 16a für die verdichtete Teilregelluft vorgesehen sind.
Im Bereich der Mitte der Länge des Gaserzeugers 1 sind mehrere Auspufföffnungen 11, welche bei der vorliegenden Ausführungsform des Gaserzeugers in einem aus Stahl oder ähnlich beschaffenen Werkstoff ausgebildeten Zwischenstück 11 a angeordnet sind. Sowohl der Mantel des Gaserzeugers 1 als auch das Zwischenstück 11a haben, wie die Zeichnung zeigt, Kühlkanäle. Die Auspufföffnungen 11 werden abwechselnd mittels des Döppelkolbens 5 geöffnet und geschlossen.- - .-An jedem Ende des Gaserzeugers ist ein Kanal 13, der mittels des Schiebers 14 geöffnet und geschlossen wird, für die Spülung und Ladung des. Zylinders vorgesehen. Um die Wirkung der Kanäle im Mantel des Gaserzeugers 1 zu verbessern, - sind die Schieber 14 im Flansch 2 geführt, so daß die Kanäle im weiteren Maß als bisher im Mantel verteilt werden können. Bei dieser Anordnung der Schieber erzielt man, nachdem ihre Anzahl vergrößert werden kann, eine Verstärkung und bessere Verteilung des Brennstoffes im Explosionsraum. Die Schieber werden unabhängig von den anderen Organen, z. B. hydraulisch oder mechanisch, gesteuert.
Für die Kühlung des Gaserzeugers 1 ist die Leitung 15 im Zwischenstück 11a eingebaut, durch welche das Kühlmittel dem Gaserzeuger zugeführt wird, wobei infolge der neuartigen Gestaltung des Erzeugers und des Zwischenstückes 11 a ein größerer Kühlbereich als bisher erreicht wird. Die gegen Verdrehung um ihre Achse gesinterte Kolbenstange 6 wird gekühlt, wozu das Kühlmittel durch die Leitung 16 zugeführt wird.
Wie die Zeichnung zeigt, ist die Druckkammer 4 im Vergleich zu dem Explosionsraum bedeutend vergrößert, wodurch eine bessere Zylinderreinigung, gleichmäßigere Entnahme, größere Leistungsabgabe, Betriebssicherheit und günstigerer Wirkungsgrad erreicht wird. In der vergrößerten Druckkammer steht ständig eine Luftreserve zur Verfügung, die mittels des Anschlusses 4a mit dem Regelventil einer Servomotoranlage über den Druckausgleichsbehälter 22 mit den Verdichtern in ständig regelnder Verbindung bleibt, falls einmal Unregelmäßigkeiten in der durch Steuerung beherrschten Luftzufuhr eintreten sollten.
Der geschilderte Gaserzeuger ist an die Turbine 17 mittels der Auspuffdüsen 18 angeschlossen, deren Wandung wendelförmig angeordnete Kanäle 19 enthält, durch welche vorverdichtete Luft strömt, die Auspuffdüse kühlt und dabei selbst weiter erwärmt wird.
Im Bereich des Anschlusses der Auspuffdüse an den Gaserzeuger ist eine Öffnung 20, von welcher Leitungen 21 zu einem Druckausgleichsbehälter 22 abzweigen. ES sind - wie Abb. 3 zeigt - je zwei solche Behälter an jeder Seite des Turbinengehäuses vorgesehen.
Außerdem ist zwischen der Druckkammer 4 und dem Druckausgleichsbehälter 22 ein Regelventil eingebaut. Für die im hohen Maße angestrebte Vorverdichtung der Luft dient ein an jeder Seite des Turbinengehäuses an der Turbinenwelle angeordneter Kompressor, z. B. ein Kreiselverdichter 23 (Abb. 2 und 3). Die vom Kompressor angesaugte Luft entzieht dem Turbinengehäuse und dem Gaserzeuger die ausgestrahlte Wärme, so daß eine gründliche Kühlung dieser Teile einerseits und Vorwärmung der zu verdichtenden Luft andererseits resultiert.
Außerdem ist an dem Turbinengehäuse im Zusammenhang mit jedem zylindrischen Gaserzeuger je ein Auspuffstutzen 24. derart angeordnet, daß er den Druckausgleichsbehälter 22 umströmt und ihn ebenfalls vorwärmt.
Die Zahl der Gaserzeuger kann beliebig groß sein, so daß die Unterteilung des Vorganges der Verdichtung und Verbrennung noch feinstufiger möglich ist. Außerdem kann die Turbine für beide Drehrichtungen an den Gaserzeuger angeschlossen werden. Die Möglichkeit dieser Ausführungsform ist in den Abb.4 und 5 gezeigt.

Claims

PATENTANSPRUCH: Zylindrischer im Zweitakt arbeitender Gaserzeuger mit doppeltwirkendem Kolben und mit einer Gasturbine, welche auch die zur Vorverdichtung der Verbrennungsluft bestimmten Kreiselverdichter antreibt und von einer im Bereich der Mitte des Gaserzeugers an diesen angeschlossenen Staudüse beaufschlagt ist, während die Explosionskammern an den Enden des Gaserzeugers angeordnet sind, nach Patent 1113 334, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Explosionskammern ein an die Staudüse (18) angrenzendes mit Auspuffkanälen (11) versehenes, einsetzbares Zwischenstück (11a) eingeschaltet und für Kühlung ausgebildet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 859 240, 439 566, 358 643; französische Patentschrift Nr. 1121219; britische Patentschrift Nr. 260 364; USA.-Patentschrift Nr. 2 454138; »Motortechnische Zeitschrift«, 5. Jahrgang, Heft 3 (März 1943), S. 81 bis 90; »Zeitschrift des VDI«, 84. Band, Nr. 34 (24.8.1940), S.609 bis 615; »The Shipbuilder and Marine Engine Builder«, 65. Band, Heft 602 (April 1958), »Marine Engineering«, 62. Band (November 1957), S. 77 bis 80.