DE1626106A1

DE1626106A1 - Kombiniertes Gas- und Fluessigkeitsdruck-Triebwerk

Info

Publication number: DE1626106A1
Application number: DE19671626106
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Sugimura
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1966-02-25
Filing date: 1967-02-24
Publication date: 1971-03-25
Also published as: GB1161779A; FR1512712A; SE324970B; US3386246A

Description

Patentanwälte

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NIPPON KOKAN KABUSHKI KAISHA Tokio / Japan

Kombiniertes Gas- und Flüssigkeitsdruck-Triebwerk

Die Erfindung bezieht sich auf ein kombiniertes Gas- und Flüssigkeitsdruck-Triebwerk im allgemeinen und insbesondere auf ein kombiniertes Luft- und Wasserdruck-Triebwerk, das für die Verwendung in Schiffen als Schiffsstrahltriebwerk geeignet, jedoch keineswegs auf diesen Verwendungszweck beschränkt ist.

Nach dem Stand der Technik sind Vorschläge bekannt, die darauf abzielen, die zum Antrieb eines Schiffs dienenden Schiffsschrauben durch einen Wasserstrahl zu ersetzen, um auf diesem Wege verschiedene Mangel auszuschalten, die den erstgenannten anhaften, so beispielsweise' die mit dem Erzielen einer höheren Gechwindigkeit des Schiffs verbundenen Schwierigkeiten, die Schwierigkeit, eine Leistungsabgabe zu erlangen, wie sie für hohe Schiffsgeschwindigkeiten erforderlich ist, und dergleichen. Doch hatten alle diese nach dem Stand der Technik bekannten Wasserstrahltriebwerke miteinander gemein, daß eine gesonderte Kraftmaschine verwendet wurde, um statt der Schiffsschrauben verschiedene Arten von Waseerpumpen

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anzutreiben, und daß das ausgestoßene Wasser in Form eines Wasserstrahls für den Antrieb des Schiffs diente. Hinsichtlich der Kraftanlage gleichen daher die vorbeschriebenen, nach dem Stand der Technik bekannten Arten von Wasserstrahltriebwerken einer Diisenschraube (colt nozzle screw), also einer von einem zylindrischen Gehäuse umgebenen Schraube, und weisen an verschiedenen Bauteilen einen erhöhten Leistungsverlust und einen höheren Brennstoffverbrauch auf.

Zur Schaffung eines zweckentsprechenden und leistungsfähigen Wasserstrahltriebwerke muß dieses so aufgebaut sein, daß das Triebwerk selbst einen Leistungsausgang in Form druckbeaufschlagten Wassers erzeugt, das als Wasserstrahl benutzt werden kann, ohne daß man hierbei auf ein bloßes Zusammenwirken einer konventionellen Kraftmaschine mit einer Wasserpumpe angewiesen wäre. Ist dann ein Wasserstrahltriebwerk der vorbezeichneten Art geschaffen, so ist eine solche Maschine in ihrer Verwendung natürlich nicht auf Wasserstrahltriebwerke für den Schiffsantrieb beschränkt, sondern kann;, erwünschtenfalls auch* für einen beliebigen anderen mechanischen Leistungsverbraucher Verwendung finden, beispielsweise für einen solchen, der eine Drehleistung erfordert.

In einem Wasserstrahltriebwerk der vorbezeichneten Art muß zur Erzeugung einer Flüssigkeits-Ausgangsleistung, beispielsweise in Form eines Wasserstrahls* ein Flüssigkeitssystem und zur Ermöglichung des Arbeitszyklus einer Wärmekraftmaschine, deren Leistungsausgang aus einem Brennstoffmaterial herrührt, ein gasförmiges System vorgesehen sein. Hierzu wird vorgeschlagen, das Gas und die Flüssigkeit gemeinsam mit einem Druck zu beaufschlagen und dann voneinander zu trennen, um Gas und Flüssigkeit jeweils der Anwendung

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dung im Rahmen des gasförmigen "beziehungsweise des Flüssigkeitssystems zuzuführen. Dieses neuartige Verfahren einer kombinierten Druckbeaufschlagung bietet die Torteile, daß die kombinierte Gas-Flüssigkeits-Druckpumpe infolge der gleichzeitigen Anwesenheit der Flüssigkeit zu einem völlig gasabdichtenden Komprimieren betätigbar ist, ohne daß es hierzu eines Schmiermittels bedürfte, wie es bei einem konventionellen Gaskompressor erforderlich wäre, und daß beim Komprimieren des Gases die Temperatur so niedrig wie möglich gehalten wird, und somit der Wirkungsgrad der in das gasförmige System eingeschalteten Wärmekraftmaschine variiert werden kann. .

Die Erfindung hat daher zur Hauptaufgabe, ein neuartiges kombiniertes Gas- und Flüssigkeitsdruck-Triebwerk zu schaffen, das eine Flüssigkeits-Ausgangsleistung von erhöhtem Wirkungsgrad liefert.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein kombiniertes Gas- und Flüssigkeitsdruck-Triebwerk geschaffen, das eine kombinierte Gas-Flüssigkeits-Pumpvorrichtung zum getrennten Ansaugen von Gas und Flüssigkeit und zu deren gemeinsamer Druckbeaufschlagung sowie eine Vorrichtung zum Abtrennen des druckbeaufschlagten Gases von der druckbeaufschlagten Flüssigkeit, die beide durch die kombinierte Gas-Flüssigkeits-Pumpvorrichtung zugeführt werden, und eine Vorrichtung zum Aufheizen des druckbeaufschlagten und abgetrennten Gases aufweist, wobei die dem erhitzten Gas inhärente Energie an einer Stelle in der Mitte des Systems der abgetrennten Flüssigkeit zugeführt werden kann.

Diese und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigegebenen Zeichnungen hervor.

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In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 Fließschemen für Gas, Flüssigkeit und Energie in dem erfindungsgemäßen kombinierten Gas- und Flüssigkeitsdruek-Triehwerk gemäß drei repräsentativen Ausführungsformen der Erfindung;

Fig. 2 eine in der Längsrichtung durch eine Ausführungsform der Erfindung gelegte Schnittansicht;

Fig.3 eine in der Längsrichtung durch eine andere Ausführungsform der Erfindung gelegte, schematisierte Schniirtansicht»'

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel für die in der Ausführungsform der Figur 2 vorgesehene Reguliervorrichtung für das Gas/Flüssigkeitsverhältnis»

Fig. 5 ein anderes Ausführungsbeispiel für die in der Ausführungsform der Figur 3 vorgesehene Reguliervorrichtung für das Gas/Flüssigkeitsverhältnis; und

Fig. 6 eine in der Längsrichtung durch noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung gelegte, schematisierte Schnittansicht.

Es sei nun auf Figur 1 der Zeichnungen Bezug genommen, in der hauptsächlich zum Zweck der Darstellung des Gas-, Flüssigkeits- und Energiedurchgangs drei repräsentative Ausführungsformen der Erfindung als Figur la, Ib und Ic wiedergegeben sind. In diesen Figuren stellt ein dünn ausgezogener Pfeil den Gasdurchgang, ein dick ausgezogener Pfeil den Flüssigkeitsdurchgang und ein strichpunktierter Pfeil den Energiedurchgang dar, wie dies auch aus der am Unterrand des Blatts gegebenen Legende ersichtlich ist. Weiter-

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109813/0301 ^{8AD 0}^¹NAL hin

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hin stellt ein dünn ausgezogener, durchbrochener Pfeil denjenigen Gasdurchgang dar, der wahlweise vorgesehen sein kann, was davon abhängt, ob es sich bei dem Triebwerk hinsichtlich des gasförmigen Systems um ein solches von offener oder geschlossener Bauweise handelt. In entsprechender Weise bezeichnet ein dick ausgezogener,durchbrochener Pfeil den Flüssigkeitsdurchgang, der wahlweise· vorgesehen sein kann, je nach dem ob es sich bei dem Triebwerk hinsichtlich des Flüssigkeitssystems um eine offene oder geschlossene Bauweise handelt.

Insbesondere werden bei der in Figur la wiedergegebenen Ausführungsform Gas und Flüssigkeit zunächst gesondert einer kombinierten Gas-Flüssigkeits-Pumpvorrichtung 1, beispielsweise einer bekannten Schneckenpumpe oder einer Vorpumpe (nash pump) zugeführt, in der sie gemeinsam mit einem Druck beaufschlagt werden, wonach das druckbeaufschlagte Gas und die druckbeaufschlagte Flüssigkeit einer Separatorvorrichtung 2 zugeführt werden, in der sie voneinander getrennt werden, und das druckbeaufschlagte und nunmehr abgetrennte Gas wird in einer Aufheizvorrichtung 3» beispielsweise einer Wärmeaustauscherkammer und einer Brennkammer einer bekannten Gasturbine , auf eine erhöhte Temperatur erhitzt. Die Energie des druckbeaufschlagten und erhitzten Gases wird mittels einer geeigneten Vorrichtung, beispielsweise einer bekannten Gasturbine und einer Vorgelegeanordnung, zum Antrieb der vorerwähnten kombinierten Gas-Fltissigkeits-Pumpvorrichtung nutzbar gemacht, und anschließend wird das Gas an die Außenluft ausgestoßen, nachdem es seine Energie im wesentlichen abgegeben hat. In diesem Fall bildet das vorbeschriebene Triebwerk hinsichtlich des Gases ein offenes System. Doch kann das von diesem Triebwerk ausgestoßene Gas erwünechtenfalls auch zum Gasaneaugstutzen der kombinierten Gae-Flüseigkeits-Pumpvorrichtung 1

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zurückgeführt werden, wie dies in der Figur durch einen dünn ausgezogenen, durchbrochenen Pfeil angedeutet ist. In diesem zweiten Fall bildet das Triebwerk hinsichtlich des Gases ein gechlossenes System. Die druckbeaufschlagte und abgetrennte Flüssigkeit, die der Separatorvorrichtung 2 entströmt, liefert die Ausgangsleistung des Triebwerks und ihre Energie kann jedem erwünschten Verbraucher zugeführt werden. Im Eahmen eines Anwendungsbeispiels für diese Art von Triebwerk wird als Flüssigkeit Wasser verwendet und die Triebwerksausgangsleistung wird in Form eines Wasserstrahls eines Schiffsstrahltriebwerks abgegeben. Das Schiff wird dann durch dieses Schiffsstrahltriebwerk angetrieben und stellt in bezug auf das umgebende Seewasser die Last oder den Verbraucher dar. Demgemäß läßt sich hierbei das geschlossene System, wie es durch eine dick ausgezogene, durchbrochene Linie angedeutet ist, nicht verwirklichen. Benutzt man jedoch die druckbeaufschlagte Flüssigkeit, die der Träger der Triebwerksausgangsleistung ist, zur Erzeugung einer Drehleistung mittels einer bekannten Wasserturbine, so kann die Flüssigkeit nach Abgabe ihrer inhärenten Energie in den Flüssigkeit sansaugstutzen der kombinierten Gas-Flüssigkeits-Pumpvorriehtung 1 zurückgespeist werden, wodurch hinsichtlich der Flüssigkeit ein geschlossenes System geschaffen wird. Hieraus ergibt sich, daß die Ausgangsleistung eines Triebwerks dieser Art der Last oder dem Verbraucher entweder in Form eines Flüssigkeitsstrahls oder einer Drehleistung zugeführt werden kann. Wenn man sich das in Figur la gegebene Fließschema abschließend noch hinsichtlich des Energiedurchgangs vergegenwärtigt, so ist klar, daß die Energie aus der Verbrennung des Brennstoffs in der Aufheizvorrichtung 3 herrührt und daß die der Separatorvorrichtung 2 entströmende druckbeaufschlagte Flüssigkeit Träger der schließlich erhaltenen Auegangs-

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•nergie ist. 1088IaZUeUl

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Als nächstes soll die in Figur Ib dargestellte zweite Ausführungsform betrachtet werden, bei der die kombinierte Gas-Flüssigkeits-Pumpvorrichtung 1, di.e Separatorvorrichtung 2 und die Aufheizvorrichtung 3 sowie deren Wechselbeziehungen zueinander genau die gleichen sind wie bei der in Figur la wiedergegebenen Aueführungsform. Der einzige Unterschied besteht darin, daß die mittels der Separatorvorrichtung 2 abgetrennte druckbeaufschlagte Flüssigkeit in. einer sekundären Druckerzeugungsvorrichtung 4 mit Hilfe der Energie, die aus dem von der Aufheizvorrichtung J zugeführten erhitzten Gas herrührt, noch mit einem zusätzlichen Druck beaufschlagt und erst dann als Träger der Triebwerksausgangsleistung dem Verbraucher zugeführt wird. Die dem erhitzten" Gas inhärente Energie wird auch der kombinierten Gas-Flüssigkeits-Pumpvorrichtung 1 zugeführt. Die Energieübertragung von dem erhitzten Gas zu der kombinierten Pumpvorrichtung 1 wie ebenso auch zu der sekundären Druckerzeugungsvorrichtung 4 kann mittels einer bekannten Gasturbine und einer Torgelegeanordnung erfolgen.

An dieser Stelle ist es angebracht, näher auf die Verfahren zum Abscheiden des Gases und der Flüssigkeit einzugehen. Ein bevorzugtes Verfahren ist dabei dasjenige, bei dem man sich der Zentrifugalkraft bedient, wobei das druckbeaufschlagte Gas-Flüssigkeits-Gemisch in einem Gehäuse mittels eines Rotors, der geeignete Rotorschaufeln aufweist, in Rotation versetzt und das druckbeaufschlagte Gas am inneren Teil des Gehäuses entnommen wird, während die druckbeaufschlagte Flüssigkeit an einer Umfangestelle des Separatorgehäuses entnehmbar ist. Ein weiteres bevorzugtes Verfahren bedient sich des unterschiedlichen spezifischen Gewichts von Gas und Flüssigkeit. Hierbei wird das druckbeaufschlagte Gas-Flüssigkeits-Gemisch am Unterteil des Separatorgehäusee zugeführt und dann durch ein senkrecht angeordnetes Führungsrohr nach oben geleitet.

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Die druckbeaufschlagte Flüssigkeit steigt Isis zu einem Höchstniveau an und sinkt dann in dem Gehäuse um das senkrechte Führungsrohr herum nach unten, um schließlich durch die am Unterteil und an einer Umfangsstelle des Separatorgehäuses vorgesehene Flüssigkeitsauslaßöffnung auszuströmen. Das druckbeaufschlagte Gas hingegen · erfährt seine Abscheidung am Flüssigkeitsniveau, das heißt an der Oberfläche der abgetrennten oder freigesetzten Flüssigkeit und strömt durch die am Oberteil des Gehäuses vorgesehene Gasentnahme-Öffnung ab. Bei dem erstgenannten Yerfahren, nämlich der Zentrifugiermethode, ist der Separator in seinem Aufbau etwas kompliziert, da er einen Rotor aufweist, der mit hoher Umlaufgeschwindigkeit betrieben werden muß. Doch eignet sich dieses Verfahren für den Fall, daß der Druck der dem Separator entströmenden Flüssigkeit höher sein soll als der Druck des von dem Separator der Gasturbine zugeführten Gases, da es in der Eigenart der angelegten Zentrifugalkräfte begründet liegt, daß der Druck des in den zentral gelegenen Teilen angesammelten Gases geringer ist als der Druck der Flüssigkeit, die sich an den Umfangsstellen ansammelt. Demgegenüber ist bei dem zweiten Verfahren, nämlich der auf dem spezifischen Gewicht beruhenden Methode, der Separator in seinem Aufbau verhältnismäßig einfach und erfordert auch keine Antriebskraft. Allerdings weisen bei diesem zweiten Verfahren das Gas und die Flüssigkeit nach erfolgter Abscheidung im wesentlichen den gleichen Druck auf, und demzufolge muß die druckbeaufschlagte und abgetrennte Flüssrgkeit in gewissen Fällen, wenn verbraucherseitig ein höherer Flüssigkeitsdruck erforderlich ist, so beispielsweise für Schiffswasserstrahltriebwerke, unter Zuhilfenahme der von dem druckbeaufschlagten und erhitzten Gas gelieferten Energie noch mit einem zusätzlichen Druck — ' beaufschlagt

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beaufschlagt werden, bevor die Flüssigkeit dem Verbraucher zugeführt wird. Hieraus ergibt sich, daß die in Figur Ib dargestellte Ausführungsform, bei der eine sekundäre Druckerzeugungsvorrichtung 4 vorgesehen ist, besonders dann gewählt wird, wenn ein solcher Separator Anwendung findet, der in seiner Bauweise auf der Schweretrennung beruht.

Bei der dritten, in Figur Ic dargestellten Ausführungsform sind die kombinierte Gas-Flüssigkeits-Pumpvorrichtung 1, die Separatorvorrichtung 2 und die Aufheizvorrichtung 3 sowie deren Wechselbeziehungen zueinander ebenfalls die gleichen wie. bei den in den Figuren la und Ib gezeigten Ausführurigsformen. Außerdem weist auch diese Ausführungsform zusätzlich noch die schon in der zweiten Ausführungsform vorgesehene sekundäre Druckerzeugungsvorrichtung 4 auf. Doch wird hierbei die dem von der Aufheizvorrichtung 3 gelieferten erhitzten Gas inhärente Energie ausschließlich nur zur zusätzlichen Druckbeaufschlagung der aus der Separatorvorrichtung 2 ausströmenden abgetrennten Flüssigkeit benutzt, nicht jedoch unmittelbar der kombinierten Gas-Flüssigkeits-Pumpvorrichtung 1 zugeführt, wie dies bei der ersten und bei der zweiten Ausführungsform der Fall ist. Stattdessen wirkt die mit einem zusätzlichen Druck beaufschlagte Flüssigkeit, die der Träger der Trieb* Werksausgangsleistung ist,nicht lediglich nur auf den Verbraucher ein, sondern dient auch zum Antrieb der kombinierten Gas-Flüssigkeite-Pumpvorrichtung 1. Falls daher die Triebwerksausgangsleistung mittels einer Wasserturbine in eine Drehleiatung überführt werden βσΐΐ» so ist es nur noch erforderlich, die Antriebswelle der kombinierten Gae-Flüssigkeits-Pumpvorrichtung 1 mit der angetriebenen Welle der Wasserturbine zu verbinden. Die Ausführungsformen gemäß

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äen Figuren Ib und Ic gleichen auch darin, der in Figur la dargestellten Ausführungsform, daß sowohl das Flüssigkeitsdurchgangssystem als auch das Gasdurchgangssystem entweder in offener oder in geschlossener Bauweise ausgebildet sein können, wie dies durch einen dick ausgezogenen, durchbrochenen Pfeil beziehungsweise durch einen dünn ausgezogenen, durchbrochenen Pfeil verdeutlicht ist.

Bei der Betrachtung der vorbeschriebenen drei Ausführungsformen der Erfindung, wie sie allgemein in den Figuren la, Ib und Ic dargestellt sind, ergibt sich unbeschadet der hierbei verwendeten unterschiedlichen Verfahren zur Ausnutzung der dem druckbeaufschlagten und erhitzten Gas inhärenten Energie in klarer Weise das wesentliche, diesen drei Ausführungsformen gemeinsame Erfindungsmerkmal, nämlich die Tatsache, daß das Gas und die Flüssigkeit in der kombinierten Gas-Flüssigkeits-Pumpvorrichtung 1 gemeinsam mit einem Druck beaufschlagt und dann mittels der Separatorvorrichtung voneinander getrennt werden, und daß das druckbeaufschlagte und abgetrennte Gas durch die Aufheizvorrichtung 3 erhitzt wird, sowie ferner, daß die dem erhitzten Gas innewohnende Energie in einer Zwischenstufe der abgetrennten oder abzutrennenden Flüssigkeit zugeführt wird.

Dank dem vorerwähnten Erfindungsmerkmal ist das erfindungsgemäße Triebwerk sehr leistungsfähig und von verhältnismäßig einfachem Aufbau, wodurch im Vergleich zu den nach dem Stand der Technik bekannten Triebwerken, beispielsweise den durch ein bloßes Zusammenstellen einer bekannten Gasturbine mit einer durch diese Gasturbine angetriebenen Wasserpumpe zu einem Arbeitsaggregab gebildeten, eine Gewichtsverminderung und Verringerung des Raumbedarfs

sowie

sowie eine größere Wirtschaftlichkeit erzielt wird. Dies ist darauf zurückzuführen, daß das Komprimieren des Gases, das in der Gasturbine verwendet werden soll, und die Druckteaufschlagung der Flüssigkeit, die als Träger für die Triebwerk sausgaiigsleistung dient, unter Zuhilfenahme der kombinierten Gas-Flüssigkeits-Pumpe simultan erfolgen, wobei die Temperatur verhältnismäßig niedrig gehalten und eine weitgehende Gasabdichtung erzielt wird, ohne daß es erforderlich wäre, eigens einen Gaskompressor für die Gasturbine und eine Wasserpumpe für den Flüssigkeitsausgang vorzusehen. An dieser Stelle sei angemerkt, daß unbeschadet der Verwendung der zusätzlichen Druckerzeugungsvorrichtung 4 bei den in den Figuren Ib und Ic gezeigten Ausführungsformen, diese zusätzliche Druckerzeugung keinen wesentlichen Bestandteil des allgemeinen Erfindungsgedankens ausmacht, sondern hierauf nur dann zurückgegriffen wird, wenn verbraucherseitig ein höherer Flüssigkeitsdruck erforderlich ist als der Druck der Flüssigkeit im Flüssigkeitsausgang der Separatorvorrichtung.

Die drei obenbeschriebenen, repräsentativen Ausführungsformen der Erfindung sollen nun unter Bezugnahme auf die Figuren 2 bis 6 eingehender erläutert werden. In Figur 2 der beigegebenen Zeichnungen ist ein erfindungsgemäßes kombiniertes Gas- und Flüssigkeitsdruck-Triebwerk dargestellt, das als Wasserstrahltriebwerk zum Schiffsantrieb dient. Wenngleich das Schiff selbst in dieser Figur nicht gezeigt wird, so ist doch klar, daß das Schiffswasserstrahltriebwerk an dem Schiffskörper in einer Höhe unterhalb des mit WL bezeichneten Wasserspiegels angeordnet ist, und zwar in solcher Weise, daß eine obere Öffnung eines Luftansaugrohrs 11 sich oberhalb des Wasserspiegels WL befindet, und daß eine Wasseransaug-

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vorrichtung 12 sowie eine Wasserstrahldüse 13 in geeigneter Höhe unterhalt des Wasserspiegels WL vorgesehen sind. Das Wasserstrahltriebwerk in Figur 2 besteht in der Hauptsache aus einer kombinierten Gas-Flüssigkeits-Pumpe 14, die das Luftansaugrohr 11 und die Wasseransaugvorrichtung 12 aufweist, einem Zentrifugenseparator 15 von k ege 1 stump f f örmi ge r Bauweise, der die Wasserauslaßöffnung IJ aufweist, einer bekannten Gasturbine 16 und einer Zahnradvorgelegeanordnung 17 zum Verbinden einer Welle 18 der Gasturbine 16 mit einer der Kombinationspumpe 14 und dem Separator 15 gemeinsamen Welle 19. Bei der kombinierten Gas-Flüssigkeits-Pumpe 14 handelt es sich im wesentlichen um eine bekannte Schneckenpumpe mit hoher Umlaufgeschwindigkeit, die zum getrennten Ansaugen von Luft und Wasser durch die jeweils dafür vorgesehenen Ansaugvorrichtungen 11 beziehungsweise 12 und zu deren Durchmischen sowie zur Druckbeaufschlagung des Gemische betätigbar ist, während ein Schneckenrotor durch die Gasturbine 16 über die Wellen 18, I9 und die Zahnradvorgelegeanordnung 17 in Umlauf versetzt wird, wobei die druckbeaufschlagte Luft und das druckbeaufschlagte Wasser in der Betrachtungsrichtung der Figur nach rechts dem Zentrifugenseparatpr I5 zugeführt werden. Der kegelstumpfförmig ausgebildete Zentrifugenseparator I5 besteht aus einem kegelstumpfförmigen äußeren Gehäuse 21, das an einem äußeren Gehäuse 22 der schnell umlaufenden Schneckenpumpe I4 unverrückbar befestigt ist und zusammen mit diesem ein Ganzes bildet, und aus einem kegelstumpfförmigen Rotor 2J, der innerhalb des äußeren Gehäuses 21 in Achsfluchtung mit diesem sowie drehbar auf Lagern 24 und 25 gelagert ist und der eine geeignete Schaufelform aufweist, die es gestattet, Luft und Wasser in dem Gehäuse in eine Drehbewegung zu versetzen. In dieser Figur sind bei '26 lediglich die Kanten

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der Rotorschaufeln dargestellt. Der diese Schaufeln aufweisende Rotor 25 ist sowohl mit der Atitriebsweile I9 wie auch mit der Pumpenschnecke 20 zu einem Ganzen verbunden, so daß der Rotor beim Betrieb der Gasturbine 16 mit hoher Geschwindigkeit umlaufen kann. Luft und Wasser, die dann von der schnell umlaufenden Schnecken-_ pumpe 14 zugeführt und durch den Rotor 25 in eine Kreiselbewegung versetzt werden, trennen sich dann voneinander infolge der Zentrifugalkraft, die während dieser Drehbewegung auftritt, und infolge des unterschiedlichen spezifischen Gewichts von Luft und Wasser. Das Wasser sammelt sich demzufolge im Umfangsbereich an, wie dies durch das Bezugszeichen W angedeutet ist,während die Luft wie durch das Bezugszeichen A verdeutlicht in den inneren oder zentralen Bereich einströmt, wobei die Grenzfläche zwischen diesen beiden Bereichen W und A als eine punktierte Linie 27 dargestellt ist. Das abgeschiedene Wasser strömt aus dem Umfangbereich an der einen größeren Durchmesser aufweisenden Endfläche des Rotors durch eine in dem äußeren Gehäuse 21 vorgesehene Öffnung 28 und durch die Wasserauslaßdüse I5 ab.

Die abgetrennte Luft hingegen strömt am mittleren Teil der einen größeren Durchmesser aufweisenden Endfläche des Rotors durch ein Führungsrohr 29 aus und gelangt in eine Wärmeaustauscherkammer der Gasturbine 16. Das druckbeaufschlagte und abgetrennte Gas wird nach einer Vorerwärmung in der Wärmeaustauscherkammer durch die Abgashitze der aus der Gasturbine 16 ausströmenden Verbrennungsgaae anschließend in der Brennkammer 31 durch die Verbrennungswärme des durch eine Brennstoffdüse 32 zugeführten Brennstoffs auf eine erhöhte Temperatur erhitzt. Das erhitzte Gas dient dann zum Antrieb des mit der Welle 18 verbundenen Gasturbinenrotors und

10 9 813/0301 bad original wird

wird nach Abgabe seiner Energie durch einen Abgasstutzen 33» der durch den Wärmeaustauscher 30 hindurchgeführt ist, sowie durch einen Abgasstutzen 34 ^an die Außenluft ausgestoßen. Die auf die Welle 18 einwirkende Drehleistung der Gasturbine 16 wird mittels einer Zahnradvorgelegeanordnung 17 in eine geeignete Drehzahl übersetzt und dann auf die Antriebswelle l$l· übertragen, die der schnell umlaufenden Schneckenpumpe 14 und dem Zentrifugenseparator 15 gemeinsam ist. Zur übersichtlichen Erläuterung des Luftdurchgangssystems und des Wasserdurchgangssystems in dem vorbeschriebenen Luft- und Flüssigkeitsdruck-Triebwerk sind die Strömungswege der Luft durch dünn ausgezogene Pfeile und die Strömungswege des Wassers durch dick ausgezogene Pfeile angedeutet. Außer den obenerwähnten Bauteilen weist das Wasserstrahltriebwerk der Figur 2 noch eine Torrichtung zum Regulieren des wechselseitigen Verhältnisses der Durchflußmengen von Luft und Wasser auf, die aus einer in dem Luftansaugrohr 11 vorgesehenen Drosselklappe 35 und aus einem in dem Separator 15 angeordneten, zum Abtasten des Wasserstandes betätigbaren Schwimmer 36 besteht. Der Schwimmer 36 ist um einen Drehzapfen 37 verschwenkbar und sein in der Betrachtungsrichtung der Figur linkes Ende bewegt sich in Entsprechung zu den Niveauänderungen der Wasseroberfläche. Die Niveauänderungen der Wasseroberfläche finden demgemäß ihren Niederschlag in einer Winkelverschiebung des Schwimmers 36. Durch diese Winkelverschiebungen wird über ein geeignetes Verbindungsgestänge die Einstellung der Drosselklappe 35 gesteuert, so daß bei einem Ansteigen der Wasseroberfläche in dem Separator die Drosselklappe weiter geöffnet wird, um eine größere Luftmenge in die Kombinationspumpe I4 einströmen zu lassen. Die Einzelheiten des Aufbaus dieser Reguliervorrichtung sollen im nachstehenden noch

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unter Bezugnahme auf die Figuren 4 ^un(l 5 erläutert werden.

Aus der obigen Beschreibung ergibt sich eindeutig, daß das in Figur 2 dargestellte Wasserstrahltriebwerk hinsichtlich des zur Ausnutzung der dem erhitzten Gas innewohnenden Energie eingeschlagenen Weges der in Figur la gezeigten Ausführungsform entspricht. Es ging daraus auch hervor, daß es sich bei dem in dieser Ausführungsform benutzten Separator um einen Zentrifugenseparator handelt und daß sowohl das Gasdurchgangssystem als auch das Flüssigkeitsdurchgangssystem in endseitig offener Bauweise ausgebildet sind.

Es sei nun auf die Figur 3 Bezug genommen, in der eine weitere Ausführungsform äex Erfindung gezeigt wird, die hinsichtlich des zur Ausnutzung der Energie eingeschlagenen Weges der in Figur Ib dargestellten Ausführungsform entspricht,und bei der ein Separator Verwendung findet, der in seiner Bauweise auf dem Unterschied des spezifischen Gewichts von Luft und Wasser beruht. Diese 'Ausführungsform wird gleichfalls als Wasserstrahltriebwerk benutzt und weist ein Luftansaugrohr 38, eine Wasseransaugvorrichtung 39» eine kombinierte Luft-Wässer-Pumpe 40, bei der es sich im wesentlichen um eine schnell umlaufende Schneckenpumpe handelt, einen auf der Sphwerewirkung beruhenden Separator 4I, eine sekundäre Wasserpumpe 42, eine Wasserstrahldüse 43j ein an dem Separator vorgesehenes Luftauslaßrohr 44» einen Wärmeaustauscher 45, eine Brennkammer 46, eine bekannte Gasturbine 47, einen an der Gasturbine 47 vorgesehenen Abgasstutzen 48 und eine Zahnradvorgelegeanordnung 49 auf. Die kombinierte Luft-Wasser-Pumpe 4Q und die sekundäre Wasserpumpe 42 werden gemeinsam Von der Gasturbine über die Zahnradvor-

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gelegeanordnung 49 und das im Bereich der Was se ran saugvo rri chtung 39 vorgesehene Kegelradgetriebe 50 angetrieben. Die durch das Luftansaugrohr 38 angesaugte Luft und das durch die Wasseransaugvorrichtung 39 angesaugte ΐ/asser werden miteinander vermischt und das Gemisch wird durch die schnell umlaufende Schneckenpumpe 40 mit einem Druck beaufschlagt und dann in den Separator 41 eingespeist. In dem Separator 41 werden Wasser und Luft in einem Führungerohr nach oben geleitet. Nach Erreichen eines höchsten Niveaus 52 sinkt das Wasser außerhalb des Führungsrohrs nach unten und wird der sekundären Wasserpumpe 42 zugeführt. Wie weiter oben im Zusammenhang des in seiner Bauweise auf Unterschieden des spezifischen Gewichts beruhenden Separators beschrieben, weisen der Wasserausgang und der Gasausgang im wesentlichen den gleichen Druck auf und demgemäß ist der Wasserdruck für die Verwendung als Wasserstrahl nicht hinreichend. Der Druck des abgetrennten Wassers wird deshalb durch die sekundäre Wasserpumpe 42 noch erhöht und das Wasser nun durch die Wasserstrahldüse 43 ausgestoßen, um so den Antrieb für das Schiff zu erzeugen, an dem dieses Schiffsstrahltriebwerk eingebaut ist.

Die mit dem Wasser vermischte Luft wird an dein Höchstniveau 52 des in dem Separator befindlichen Wassers abgeschieden und dann durch das Gasauslaßrohr 44 nach oben geleitet. Nach einer Torerwärmung in dem Wärmeaustauscher 45 wird die Luft in der Brennkammer 46 durch die Verbrennungswärme des durch eine Brennstoffdüse 53 zugeführten Brennstoffs auf eine erhöhte Temperatur erhitzt. Die erhitzte Luft dient zum Antrieb der Gasturbine 47 und wird nach Abgabe ihrer inhärenten Energie durch den Wärmeaustauscher 45 und das Abluftrohr 48 an die Außenluft ausgestoßen. Wie

schon

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schon zuvor erwähnt, dient die so erzeugte Drehkraft zum Antrieb der Kombinationspumpe 40 "und der sekundären Pumpe 42« Betrachtet man bei dieser Ausführungsform die Strömungswege von Luft, Wasser und Energie, so ergibt sich, daß das in Figur J dargestellte Wasserstrahltriebwerk dem in Figur Ib wiedergegebenen Aufbau entspricht. Wenngleich die beiden in den Figuren 2 und 5 wiedergegebenen Wasserstrahltriebwerke sowohl hinsichtlich des Luft- als auch des Wasserdurchgangs offene Systeme darstellen, so können anderseits hieran erwünschtenfalla Abänderungen vorgenommen werden, die zur Ausbildung geschlossener Systeme führen, indem man die ausgestoßene Luft in das Luftansaugrohr zurückleitet oder indem man mit Hilfe des ausgegtoßenen Wassers eine Wasserturbine betreibt und das aus dieser Wasserturbine ausströmende Wasser in die Wasseransaugvorrichtung des Triebwerks zurückleitet. Es ist dabei natürlich zu beachten,daß bei einer Abänderung, der in den Figuren 2 und 5 gezeigten Triebwerke unter Ausbildung von hinsichtlich des Luftdurchgangs endseitig geschlossenen Kreislaufsystemen die Brennkammer durch eine Kammer zur indirekten Aufheizung ersetzt werden muß, die dazu dient, die druckbeaufschlagte Luft von außen durch einen Brenner zu erhitzen. Da es sich bei der Querschnittsansicht der Figur J um eine schematisierte Darstellung handelt, ist die unter Bezugnahme auf Figur 2 beschriebene Reguliervorrichtung zum Einstellen des Luft/Wasser-Verhältnisses hier fortgelassen. Es versteht sich jedoch von selbst, daß auch für das in Figur 5 dargestellte Wasserstrahltriebwerk eine ähnliche Torrichtung vorgesehen sein kann, falls es erwünscht ist, das Luft/Wassex-Verhältnia zu regulieren.

Em sollen nun unter Bezugnahme auf die Figuren 4 und 5

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die Einzelheiten des Aufbaus der Reguliervorriehtung für-das. Luft/ Wasser-Verhältnis erläutert werden.- Beim Betrieb, des erfindungsgemäßen kombinierten Gas- und Flüssigkeitsdruek-Triebwerks könnte bei einem, gegenüber dem Gasdurchsatz zu hohen - Flüssigkeitsdur cft-■-.· satz möglicherweise der Fall,eintreten,.daß Flüssigkeitsanteile aus dem Separator in das .Gasableitungsrohr gelangen und daß demzufolge versprühte Flüssigkeitsanteile dem Gas zugemiseht werden, das in die Brennkammer eingeleitet wird« Dies würde sich natürlich nachteilig auf den Betrieb des Triebwerks auswirken« Ist anderseits der Gasdurchsatz gegenüber dem Flüssigkeitsdurchsatz zu hoch, so könnte dies eventuell dazu führen, daß der abgetrennten Flüssigkeit noch Gasblasen beigemischt wären. Hierdurch würde eine Verringerung der Flüssigkeitsausstoßleistung bewirkt werden. Es ist daher erwünscht, für das erfindungsgemäße·kombinierte Gas- und Flüssigkeitsdruck-Triebwerk eine Vorrichtung zum Hegulieren des Durchsatzverhältnisses von Gas und. Flüssigkeit vorzusehen. Die Figur 4 zeigt eine solche Reguliervorrichtung, die zum Einbau'in einem auf dem Zentrifugenprinzip beruhenden Separator geeignet ist. Hierbei handelt es sich um eine vergrößerte Darstellung⁷ der in ^; Figur 2 gezeigten Reguliervorrichtung 55, 56und 57. DiV Figur f zeigt demgegenüber eine Reguliervorrichtung, die zum Einbau in einen Separator wie den in Figur 3 dargestellten, auf der Ausnutzung der unterschiedlichen spezifischen Gewichte beruhenden geeignet ist.

In Figur 4 ist zum Regulieren des GasStroms in einem Gasansaugrohr 55, das den Gasansaugrohren 11 und 38 in den Darstellungen der Figuren 2 beziehungsweise 3 entspricht, eine Drosselklappe 54 vorgesehen. Die Klapp« 54 ist um einen Drehzapfen 56 Tar-

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schwenkbar und mit einem Betätigungshebel 57 starr verbunden. Die Klappe 54 und der Betätigungshebel 57 sind mit der Belastungskraft einer geeigneten (nicht dargestellten) Federvorrichtung beaufschlagt, wobei diese Belastungskraft in der Betrachtungsrichtung der Figur in einer Orientierung entgegen dem Uhrzeigersinn angelegt ist. Falls also auf den Hebel 57 keine von der in der Betrachtungsrichtung der Figur rechte angeordneten Vorrichtung zum Abtasten des Flüssigkeitsniveaus ausgehende Zugkraft einwirkt, so wird die Drosselklappe 54 gänzlich in die durch gestrichelte Linien angedeutete Drosselstellung verschwenkt. Die Drosselklappe ist in Figur 2 bei 35 sowie ferner auch in schematisierter Form in Figur 3 durch einige schräg verlaufende Linien in dem Gasansaugrohr 38 dargestellt.Am anderen Ende der Vorrichtung ist ein beweglicher Schwimmer 58 auf einem Drehzapfen 59 gelagert und ein Betätigungshebel 60 ist mit diesem beweglichen Schwimmer 58 starr verbunden. Zwischen den äußersten Enden der Betätigungshebel 57 und 60 erstreckt sich ein dünner Draht oder ein Seilzug 61. Die aus dem Schwimmer 58 und dem Hebel 60 bestehende Vorrichtung zum Abtasten des Flüssigkeitsniveaus ist in Figur 2 in schematisierter Form bei 36» 37 dargestellt. Es sei hierbei angenommen, daß der Flüssigkeitsstand in einem Zentrifugenseparator wie dem in Figur 2dargestellten in Abhängigkeit von dem Durchsatzverhältnis von Gas und Wasser zwischen einem untersten Niveau Ll und einem obersten Niveau L2 schwanke. Der bewegliche Schwimmer ist dann zwischen den beiden Stellungen verschwenkbar, die durch durchgezogene beziehungsweise gestrichelte Linien dargestellt, sind. Erfolgt eine Änderung des Flüssigkeitestendes zum Niveau L2 hin, so werden der Schwimmer 58 Und der Hebel 60 als ein Ganzes in der Betrachtungsrichtung der Figur im Uhrzeigersinn verschwenkt und bewirken daher über den

Draht

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Draht oder Seilzug 61 auch ein gleichsinniges Verschwenken des Hebels 57 und der Drosselklappe 54· Es kann demzufolge eine größere Gasmenge durch das Gasansaugrohr 55 in die kombinierte Gas-Flüssigkeits-Pumpe und den Separator einströmen. Da hierbei der Gasanteil in dem Gas/Flüssigkeits-Verhältnis erhöht wird, kann der Flüssigkeitsstand in dem Separator nicht weiter ansteigen und die vorbestimmte Einstellung des Flüssigkeitsspiegels zwischen den Niveaus Ll und L2 kann beibehalten werden. Erfolgt hingegen eine Änderung des Flüssigkeitsstandes zu dem Niveau Ll hin, so kann der Flüssigkeitsspiegel in entsprechender Weise dadurch wieder angehoben werden, daß der Gasstrom in dem Gasansaugrohr 55 leicht gedrosselt wird, so daß ein vorbestimmter Flüssigkeitsstand eingehalten werden kann. Folglich läßt sich also beim Betrieb dieses !Triebwerks stets ein vorbestimmter Wert des Verhältnisses der Durchflußmengen von Gas und Flüssigkeit aufrechterhalten.

In Figur 5 ist ein in seiner Bauweise auf den unterschiedlichen spezifischen Gewichten beruhender Separator dargestellt, in dem eine Vorrichtung zum Abtasten des Flüssigkeitsstandes vorgesehen ist. Wie weiter oben schon dargelegt, wird das durch einen Zuführkanal 63 und ein nach oben gerichtetes Führungsrohr 64 in eine Separatorkammer 62 eingeleitete,- aus dem Gas und der Flüssigkeit bestehende Gemisch mit Hilfe des unterschiedlichen spezifischen Gewichts von Gas und Flüssigkeit getrennt, wonach das Gas durch ein Gasauslaßrohr 65 und die Flüssigkeit durch einen Flüssigkeitsauslaß 66 abströmt. Zur Überwachung des Durchsatzverhältnisses von Gas zu Flüssigkeit, das heißt also zum Abtasten des Flüssigkeitsniveaus 67 ist ein beweglicher Schwimmer 68 vorgesehen, der aus einem den Änderungen des Niveaus 67 der Flüssigkeit folgenden Schwimmerkopf 69

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und einem bei 71 schwenkbar gelagerten Betätigungshebel 70 besteht. Das äußerste Ende des Hebels 70 ist mit einem dünnen Draht oder Seilzug 72 verbunden, der zu einem Betätigungshebel einer Drosselklappe wie der in Figur 4 gezeigten geführt ist. Ein Schutzrohr 73 umgibt den Schwimmerkopf 69, um eine durch ein Aufwallen der Flüssigkeit sob erf lache hervorgerufene Bewegung des beweglichen Schwimmers zu verhindern. Aus der obigen Beschreibung dieses Aufbaus geht hervor, daß die in Figur 5 dargestellte Vorrichtung 68, 69, 70, 71, 72, 75 zum Abtasten des FlüssigkeitsStandes von einer ganz ähnlichen Wirkweise ist wie die Abtastvorrichtung 58, 59» 60, 6l in Figur 4» falls man das durch einen Pfeil bezeichnete Ende des Drahtseilzuges 72 mit dem Betätigungshebel der in Figur 4 wiedergegebenen, in dem Gasansaugrohr angeordneten Drosselklappe verbindet. Der Flüssigkeitsstand 67 in der Separatorkammer 62 kann demnach auf einem festgelegten Niveau gehalten werden, so daß ein vorbestimmter Wert im Verhältnis des Gas- und des Flüssigkeitsdurchsatzes eingehalten werden kann.

In Figur 6 wird noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt» die hinsichtlich des Verfahrens zur Ausnutzung der dem erhitzten Gas inhärenten Energie der in Figur Ic dargestellten Ausführungsform entspricht. Wie dies auch in der Darstellung der Figur Ic der Fall ist, sind hierbei die Strömungswege des Gases (Luft) und der Flüssigkeit (Wasser) in diesem Triebwerk durch dünn auegezogene Pfeile beziehungsweise durch dick ausgezogene Pfeile wiedergegeben. Bei dem mit der Bezugszahl 74 bezeichneten Teil handelt es sieh um eine bekannte Vorpumpe (nash pump), die einen von einer gemeinsamen Antriebswelle 76 getragenen Rotor, einen Luftzuführungskanal 77» einen Wasserzuführungtkanal 78, einen Luftauslaß-

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•kanal 79 ^un-d einen Wasserauslaßkanal 80 aufweist. Diese Torpumpe (nash pump) 74 ist zum Durchmischen und zur gemeinsamen Druckbeaufschlagung von Gas und Flüssigkeit sowie zu deren gesondertem Einspeisen in die entsprechenden Auslaßkanäle unter Ausnutzung der Zentrifugalkraft betätigbar. Die Torpumpe (nash pump) vereint daher im wesentlichen die Wirkweise einer kombinierten Gas-Plüssigkeits-Pumpe mit der eines Zentrifugenseparators. Die gemeinsame Antriebswelle 76 trägt außerdem noch einen Kühl ventil at or 81 für das Wasserumlaufsystem und eine Wasserturbine 82. An das freie Ende 8 3 der Welle 76 kann ein beliebiger erwünschter Leistungsverbraucher angeschlossen sein.

Wie durch die dünn ausgezogenen Pfeile angedeutet, wird die aus dem Auslaßkanal 79 der Torpumpe (nash pump) 74 austretende Luft durch ein Rückschlagventil 84 hindurch in einen' Wärmeaustauscher 85 eingeleitet. Nach Torerwärmung in dem Wärmeaustauscher durchströmt die Luft eine Heizkamin er 86, in der sie mittels eines außerhalb der Kammer angeordneten Brenners Sj auf eine erhöhte Temperatur erhitzt wird. Die Luft, der in dieser Weise Energie zugeführt worden ist, strömt dann durch eine Umsetzungskammer 88, in der sie ihre Energie an das Wasser abgibt, mit dem sie hier zusammentrifft und das durch den Wasserauslaßkanal 80 der Torpumpe (nash pump) 74 nach Durchströmen eines Rückschlagventils 84 zugeführt wurde, so daß das Wasser zwischen den Rückschlagventilen 84, 84' eine weitere Druckbeaufschlagung erfährt. Die Luft wird aus der Umsetzungskammer 88 nach Abgabe ihrer Energie durch ein Abluftrohr 89 und über den Wärmeaustausche? 65 wi@d@r in den Luft ein! aßkanal 77 eingeleitet, wie dies durch die dünn ausgezogenen Pfeile dargestellt ist. Das an einer mittleren Stelle des Kreislaufsystems in

der Umsetzungskammer 88 mit einem Druck, beaufschlagte Wasser beaufschlagt seinerseits die -Wasserturbine 92» so daß durch die Energie des druckbeaufschlagten Wassers an der Antriebswelle 76 eine Drehleistung erzeugt wird. Danach wird das Wasser über einen Kühler 90, in dem es mittels des von der Antriebswelle J6 getragenen Kühlventilators 81 abgekühlt wird, in den Wassereinlaß 78 der Vorpumpe (nash pump) 74 zurückgespeist. Wenngleich das vorbeschriebene Triebwerk hinsichtlich des Luftdurchgangssystems in geschlossener Bauweise ausgebildet ist, so läßt es sich doch leicht zu einem endseitig offenen System abändern, indem man das Abluftrohr 85 und den Lüftzuführungskanal mit einer an die Außenluft führenden Öffnung ausbildet. Bei einem derart modifizierten Aufbau kann anstelle der Aufheizkammer 86 eine Brennkammer vorgesehen sein, die eine Brennstoffeinspritzdüse aufweist. Betrachtet man die in Figur 6 dargestellte Ausführungsform hinsichtlich des Energiedurchgangs, so ergibt sich, daß diese Ausführungsform der in Figur Ic gezeigten entspricht. Es zeigt sich dabei auch, daß die Vorpumpe (nash pump) 74 die Wirkweise der kombinierten Gas-Flüssigkeits-Pumpvorrichtung 1 und der Separatorvorrichtung 2 in Figur Ic in sich vereint. Die Separatorvorrichtung ist hierbei als eine solche in Zentrifugenbauweise zu betrachten.

Wenngleich der Erfindungsgedanke im obigen anhand von bestimmten Vorrichtungsanordnungen und deren Modifikationen erläutert worden ist, so ist doch zu bemerken, daß sämtliche in der Beschreibung und in den Zeichnungen dargelegten baulichen Einzelheiten lediglich beispielhaft gegeben werden und nicht in einem einschränkenden Sinn aufzufassen sind.

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Me vorerwähnte schnell umlaufende Schneckenpumpe findet insbesondere für Wasserstrahltriebwerke Verwendung, wobei diese Pumpe mit einer weit höheren Drehzahl betrieben werden kann als üblicherweise .jede andere Sehneckenpumpe. Dies ist nicht nur auf die Tatsache der Luftbeimischung zurückzuführen, sondern auch darauf, daß das Wasser infolge der durch die .Druckbeaufschlagung oder durch den Schiffsvortrieb hervorgerufenen Strömungsgeschwindigkeit völlig ungehemmt in die Pumpe einströmt und nicht erst angesaugt werden muE, wie dies üblicherweise bei Pumpen der Fall ist. TIm das Eintreten des Wassers in die Pumpe noch zu erleichtern, ist die Wassereinlaßöffnung mit einer hinreichenden Weite und außerdem schneckenförmig ausgebildet. Da die Luft durch Erzeugung eines tTnterdrucks in die Pumpe eingesaugt wird, soll die Wassereinlaßöffnung natürlich andererseits nicht mit einer zu großen Weite ausgebildet sein, um eine Beeinträchtigung der Betriebsvorgänge im Lufteinlaßteil zu vermeiden.

Ist bei dem kombinierten Gas- und Flüssigkeitsdruck-Triebwerk an sich schon eine gegen den Einlaß des kegel stumpfförmigen Separators gerichtete Strömung oder ein Ansaugdruck an diesem Einlaß vorhanden, so ist eine Pumpe.der vorbezeichneten Art überflüssig.

So strömt beispielsweise bei einem mit hoher Geschwindigkeit betriebenen Boot Wasser mit hoher Strömungsgeschwindigkeit in diese Wassereinlaßöffnung ein, oder falls die aus dem kegel stumpfförmigen Separator ausgestoßene Flüssigkeit in dessen Einlaßöffnung zurückgespeist wird, so wird durch die Zentrifugalkraft ein Ansau gdruck erzeugt.

• Patentansprüche

10 9 8 13/0301 ⁸^D Oriqi_Nal

Claims

Patentansprüche: ,

'1. Kombiniertes Gas- und Flüssigkeitsdruck-Triebwerk, gekennzeichnet durch eine zum gesonderten Ansaugen und zur gemeinsamen Druckbeaufschlagung von Gas und Flüssigkeit betätigbare kombinierte Gas- Flussigkeits-Pumpvorrichtung (1 bzw.14), eine zum Abscheiden des von der kombinierten Gas-Flüssigkeit s-Pumpvorr ich tung (1 bzw.14) zugeführten druckbeaufschlagten Gases und der von der kombinierten Gas-Flüssigkeits-Pumpvorrichtung (1 bzw.14) zugeführten druckbeaufschlagten Flüssigkeit betätigbare Vorrichtung (2bzw.15) und eine zum Erhitzen des druckbeaufschlagten und abgeschiedenen Gases betätigbare Vorrichtung (3 bzw. 30,31,32), wobei die Energie des erhitzten Gases in einer Zwischenstufe der abgeschiedenen Flüssigkeit zuführbar ist«,

2. Kombiniertes Gas- und Flüssigkeitsdruck-Triebwerk, gekennzeichnet durch eine zum gesonderten Ansaugen und zur gemeinsamen Druckbeaufschlagung von Gas und Flüssigkeit betätigbare kombinierte Gas-Flüssigkeits-Pumpvorrichtung (1 bzw.14), eine unter Anwendung einer Zentrifugalkraft zum Abscheiden des von der kombinierten Gas-Flüssigkeits-Pumpvorrichtung (1bzw.14) zugeführten druokbeaufschlagten Gases und der von der kombi-

' - 2 BAD ORIGINAL

Skit

nierten Gas-Flüssigkeits-Pumpvorrichtung ("1 bzw. 14) züge- führten druckbeaufschlagten Flüssigkeit betätigbare Vorrichtung (2 bzw. 15) und eine zum Erhitzen des druckbeaufschlagten und abgeschiedenen Gases betätigbare Vorrichtung (3 bzw. 30,31,32), wobei die Energie des erhitzten Gases in einer Zwischenstufe der abgeschiedenen Flüssigkeit zuführbar ist.

3. Kombiniertes Gas- und Flüssigkeitsdruck-Triebwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der unter Anwendung einer Zentrifugalkraft zum Abscheiden des druckbeaufschlagten Gases und der druckbeaufschlagten Flüssigkeit betätigbare Vorrichtung (2 bzw. 15) um einen kegeistumpfförmig ausgebildeten Zentrifugensepärator (15) handelt, der aus einem unverrückbar befestigten kegeistumpfförmigen äußeren Gehäuse- (21) und einem in diesem Gehäuse (21) angeordneten und zu einer Rotationsbewegung um die Mittelachse des kegeistumpfförmigen äußeren Gehäuse (21) betätigbaren Rotor (23) besteht, wobei das druckbeaufschlagte Gas und die druckbeaufschlagte Flüssigkeit von der kombinierten Gas-Flüssigkeits-Pumpvorrichtung (1 bzw.14) dem einen, offenen, einen geringeren Durchmesser aufweisenden Ende des Zentrifugenseparators (15) zuführ sind und wobei das Gas und die Flüssigkeit an dem anderen, offenen, einen

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größeren Durchmesser aufweisenden Ende des Zentrifugenseparators (15) an dessen mittlerem T_eil beziehungsweise an dessen Umfangsteil getrennt entnehmbar sind«

4. Kombiniertes Gfas- und Flüssigiieitsdruck-Triebwerk,

gekennzeichnet durch eine zum gesonderten Ansaugen und zur gemeinsamen Druafcbeaufschlagung von Gas und.Flüssigkeit betätigbare kombinierte Gas-Flüssigkeits-Pumpvorrichtung (1 bzw.40), eine unter Ausnutzung des unterschiedlichen spezifischen Gewichts von Gas und Flüssigkeit zum Abscheiden des von der kombinierten Gas-Flüssigkeits-Pumpvorrichtung (1 bzw.40) zugeführten druckbeaufschlagten Gases und der von der kombinierten Gas-Flüssigkeits-Pumpvorricntung (1 bzw.40) zugeführten .druckbeaufschlagten Flüssigkeit uetätigbare Vorrichtung (2 bzw.41) und eine zum Erhitzen des druckbeaufschlagten und abgeschiedenen Gases betätigaare Vorrichtung O bzw.45,46,53), wobei die Energie des erhitzten Gases in einer Zwischenstufe der abgeschiedenen Flüssigkeit zuführbar ist,

5. Kombiniertes Gas- und Flüssigkeitsdruck-Triebwerk nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Vorrichtung (35,36,37;35,68) zum Regulieren des Durchsatzverhältnisses von Gas zu Flüssigkeit vorgesehen ist«.

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60 Kombiniertes Gas- und Flüssigkeitsdruck-Triebwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich in einem Gasansaugrohr (11, 38, 55) der kombinierten Gas-Flüssigkeits-Pumpvorrichtung (14» 40) eine zum Variieren des Durchsatzes in dem Gasansaugrohr (11,38,55) in Richtung der Gas-Flüssigkeits-Pumpvorrichtung (14₉40) betätigbare Drosselvorrichtung (35₉54) eine zum Abtasten des Niveaus der Flüssigkeitsoberfläche in der zum Abscheiden betätigbaren Vorrichtung (15, 41) betätigbare Vorrichtung (36, 58, 69) und eine auf die zum Abtasten betätigbare Vorrichtung (36, 58, 69) ansprechende, unter Regulierung des Gasdurchsatzes durch die Gas-Flüssigkeits-Pumpvorrichtung (14_f 40) und durch die zum Abscheiden betätigbare Vorrichtung (15» 41) im Verhältnis zum Flüssigkeitsdurchsatz im Sinne der Aufrechterhaltung eines vorbestimmten Wertes zur Steuerung der Drosselvorrichtung (35, 54) betätigbare Vorrichtung (61, 72) vorgesehen sind,

7. Kombiniertes Gas- und Flüssigkeitsdruck-Triebwerk nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie des erhitzten Gases der kombinierten Gas-Flüssigkeits-Pumpvorrichtung (14) antriebsmäßig zuführbar ist und die druckbeaufschlagte und durch die zum

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Abscheiden betätigbare Vorrichtung (15) abgeschiedene Flüssigkeit der zum Abgeben seiner Energie an jeden erwünschten Verbraucher betätigbare Träger der Ausgangsleistung des Triebwerks is te

8o Kombiniertes Gas- und Flüssigkeitsdruck-Triebwerk nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie des erhitzten Gases der kombinierten Gas-Flüssigkeits-Pumpvorriehtung (40) antriebsmäßig zuführbar und gleichzeitig auch der aus der zur Abscheidung betätigbaren Vorrichtung (41) austretenden druckbeaufschlagten und abgeschiedenen Flüssigkeit zur zusätzlichen Druckbeaufschlagung dieser Flüssigkeit zuführbar ist, wobei diese zusätzlich druckbeaufschlagte Flüssigkeit der zum Abgeben seiner Energie an jeden erwünschten Verbraucher betätigbare Träger der Ausgangsleistung des Triebwerks ist.

9· Kombiniertes Gas- und Flüssigkeitsdruck-Triebwerk nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie des erhitzten Gases der aus der ZUB Abscheiden betätigbaren Vorrichtung (74) austretenden, druckbeaufschlagten und abgeschiedenen Flüssigkeit zur zusätzlichen Druckbeaufschlagung dieser Flüssigkeit zuführbar ist und die Energie dieser zusätzlich druckbeaufschlagten Flüssigkeit teilweise der kombinierten Gas-Flüssigkeits-Puipvorrichtung (75) antriebsiäflig zuführbar ist, wobei

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die zusätzlich druckbeaufschlagte Flüssigkeit der zum Abgeben seiner Energie an jeden erwünschten Verbraucher betätigbare Träger der Ausgangsleistung des Triebwerks ist»

10. Kombiniertes Gas- und Flüssigkeitsdruck-Triebwerk nach einem der Ansprüche 7,8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die als Träger der Triebwerksausgangsleistung dienende druckbeaufschlagte Flüssigkeit zur Beaufschlagung des Verbrauchers in Form eines Flüssigkeitsstrahls betätigbar ist.

11· Kombiniertes Gras- und Flüssigkeitsdruck-Triebwerk nach einem der Ansprüche 7»8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die als Träger der Triebwerksausgangsleistung dienende druckbeaufschlagte Flüssigkeit zur Beaufschlagung des Verbrauchers im Sinne der Erzeugung einer Drehleistung betätigbar ist·

12o Kombiniertes Gras- und Flüssigkeitsdruck-Triebwerk nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erhitzte Gas nach Abgabe seiner Energie an die Außenluft ausstoßbar ist.

13o Kombiniertes Gas- und Flüssigkeitsdruck-Triebwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das erhitzte Gas nach Abgabe seiner Energie in das Gasansaugrohr (11,38, 77) der kombinierten Gas-Flüssigkeits-PumpTorrichtung (14, 40, 75) suiüskführbar ist,

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Η.- KomMoi^rtes ¹GaS- und Flüssigkeitsdruck-Triebwerk nach einemideis vörausgegange-nen Ansprüche', dadurch gekennzeichnet, -Saß die^: ■als Träger der Triebwerksausgangsleistung dienende druckbeaufschlagt« -Flüssigkeit nach Abgabe ihrer Energie an den Verbraucher "nach'-außen ausstoßbar ist.· ■ *■ ..."..

'15. Kombiniertes Gas- und Flüssigkeitsdruck-Triebwerk nach einem der"Ansprüche 1 'bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die als* "Träger der TrieWerksausgahgsieistuhg dienende druckbeaufschlagte'Flüssigkeit nach Abgabe ihrer''Energie' an den Verbraucher in die Flüssigkeitsansaugvorrichtüng'(12,39,70) der kombinierten Gas-Flüssigkeits-Fumpvorrichtung (14,40*,75) zurückfuhrIdär' isto'

16. Kombiniertes Gas- und Flüssigkeitsdruck-Triebwerk nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Gas um Luft und bei der Flüssigkeit um ¥/asser handelt.

17. Kombiniertes Gas- und Flüssigkeitsdruck-Triebwerk nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der kegeistumpfförmigen, zum Abscheiden betätigbaren Vorrichtung (15) ausgestoßene Flüssigkeit ohne Abgabe ihrer Energie an den Verbraucher unter wirkungsmäßiger Ersetzung der Luft-Wasser-Pumpvorrichtung (14) in die Einlaßöffnung der zum Abscheiden betätigbaren Vorrichtung (15) zurückführbar isto

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