-
Titels P u l s i e r e n d e K r e i s k o l b e n t u r b i n e mit
nachlaufendon Düsen oder ventilgesteurten Druckkanälen Anwendungsgebiet: Dje Erfindung
betrifft eine Verbesserung der des Funktionsprinzip der Pulsierenden Kreiskolbenturbine,
dessen Kennt nis vorausgesetzt wird (Anmeld-Nr. 2105283.5).
-
Zweck der Erfindung: Zweck der Erfindung ist es das Funktionsprinzip
der Pulsierenden Kreiskolbenturbine durch prinzipielle Konstruktionsmerkmale so
zu verbessern, daß Strömungsenergie und Druckenergie über einen größeren Bereich
einer Umdrehung genutzt werden können, Stand der Technik u.Kritik: Der Betrieb der
Pulsierenden Kreiskolbenturbine in der beschriebenen Form erforderte sehr kurze
explosionsartige Gasstöße in Impulsform. Erst die Verwendung der im folgenden beschriebenen
Xolbenschaufeln und nachlaufenden Meisen oder Druckkanäle macht es möglich, längere
Ausatrbmzeiten oder anhaltende Gasdrücke in Drehbewegung umzusetzen, insbesondere
auch deswegen, weil sich bei Verwendung gerader Düsen, deren Achsen durch den Mittelpunkt
der Brennicammer gehen, bei der Drehung der Düsen um die Bronn- oder Dampfdruckkammer,
der Drehrichtung entgegengesetzte Kräft auswirken, die denen entsprechen, die bei
der Ablenkung strömender Gase nach den Strömungsgesetzen entstehen.
-
Aufgabe: Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anwendung des
Funktionsprinzips der Pulsierenden Kreiskolbenturbine auch unter den leicht erzielbaren
Bedingungen anhaltenden Gasdrücke oder längere Ausströmzeiten zu ermöglichen.
-
Lösung: Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelost das 1.) Düssen
oder Druckkanäle am Düsenträger tangential so angesetzt werden, daß die Ausström-
oder Druckrichtung der Gase entgegen dessen Drehrichtung erfolgt und 2n) der Kolben
entsprechend der ICurve geformt wird die das Düsen- bzw. Druckkanalende über dem
sich abdrehenden Drehkörper, bezogen auf diesen, beschreibt0 Dabei ist es günstig
wenn die konstruktive Auslegung so erfolgt, daß der bestrichene Winkel 960 beträgt,
weil dabei während der jeweils 2 Viertelumdrehungen die Strömungs- oder Druckenergie
ip Drehbewegung ungesetzt werden kann und während der übrigen 2 Yierte1uiadrehunon
die Aufladung der Brenn- oder druckkammer erfolgen kann.
-
Weitere Aungestaltung der Erfindun: Die erfindung läßt sich dadurch
variieren, daß die Düsen oder Druckkanäle durch Fenster in der Brenn- oder Druckkammer
wie auch durch Ventile gesteuert werden können, und die kolben schaufel mit Prallflächen
und Standdruckkammern versehen werden kann. (Die entstandene Form der Kolben schaufel
wird deshalb so genannt, weil sie von ihrer Funktion her zugleich Kolben und Turbinenschaufelcharakter
hat.) Durch Hintereinanderschaltung von mehreren (n) solcher Pulsierenden Kreiskolbenturbinen
mit nachlaufenden Düsen die um (180/n)°, bezogen auf die Düsen oder Druckkanäle,
phasenverschoben laufen, ergibt eich ab n3 und einem Nachlaufwinkel von 90° ein
durchgehendes nicht unterbrochenen Drehmoment, das z.B. beim Dampfmotor schon im
Stand einsetzt. Dadurch erhält dieser Motor die Anlauf und Drehmomentcharakteristik
eines Elektromotors.
-
Erzielbare Vorteile: Die bereits mit der Pulsierenden Kreiskolbenturbine
erzielten Vorteile werden weiter verbeafsert.
-
Zusätzliches Drehmoment durch Rückstoßwirkung tangential wirkender
Düsen.
-
Durchgehendes Drehmoment über zusammengenommen jeweils die halbe Umdrehung
der Düsenträger und Drehkörper bei einem Element.
-
- Vollkommen ununterbrochenes Drehmoment bei Hintereinanderschaltung
mindestens 3 phasenverschobener Elemente mit mehr als 60° Nachlauf.
-
Durchgehender Kraftfluß während der Nachlaufphase, da Strömung an
der Schaufel stets anliegt.
-
Ausschaltung von Strömungsverlusten durch gleichbleibenden Ninimalabstand
der Düsen von den Kolbenechaufeln.
-
- Gegenüber Dampf- oder Gasturbinen die mit Strahlab- oder umlenkung
arbeiten vergleichsweise einstufige Bauweise durch Umsetzung der Strömungsenergie
in Staudruck an der Kolbenschaufel oder direkte Druckausnutzung.
-
Weiter vorbesserte Entspannung der durch Düsen beschleu nigten Gaso
und Verteilung des Staudrucks auf gesamte Kolbenschaufel.
-
- Durch Verbesserte Entspannung und Ausnutzung der eingesetzten Gase
noch geringeres Auspuffgeräusch im offenen Auspuffbetrieb und noch verbesserte Kondensationswirkung
bei verdampften Medien.
-
- Die Machlauferscheinung bedingt, eine Art "aerodynamische Untersetzung"
d.h. trotz hoher Ausströmungsgeschwindigkeiten der Gase aus den Düsen hohes Drehmoment
bei niedringen Drehzahlen.
-
- Verbessertes Beschleunigungsvermögen bei niedrigen Drehzahlen.
-
1. Ausfilhrungsbeispiel Puls. Kreiskolbenturbine mit nachlaufenden
Düsen Ausgehend vom prinzipiellen Aufbau der Pulsierenden Kreiskolbenturbine werden
dio Drehkbrper so ausgelegt, daß die bis über deren Achsmitte reichenden Düsenenden
der tangential wirkenden Düsen (5 Fig 1) über ihnen einen Winkel von 90° bestreichen
können, nun wird die Kolbenschaufel (1) auf den sich abdrehenden Drehkörper (2)
so geformt, daß sie genau der Kurve entspricht die das Düsenende über dem Drehkörper
(2) beschreibt, Dadurch erhält man den Effekt, daß die Düse der Kolbenschaufel,
die sich ja insgesamt von der
Brennkammer wegdreht, nachläuft. Zur
Verbresserung des Staueffekts kann die Kolbenschaufel entsprechend der Nachlaufkurve
eingebuchtet und mit PrallClächcn versehen werden die dann Staudruckkammern (3)
bilden und die Strömung auch bei spitzen Anotrömungewinkeln so ableiten, daß der
Staudruck senkrecht zur Drehachse der Drohkörper wirkt. Die Fenater der Brennkammer
müssen dann so groX und so eingestellt sein, daß die Strömung genau während der
Nachlaufzeit anhält.
-
2. Ausführungsbeispiel Puls. Kreiskolbenturbine mit nachlaufenden
ventilgesteuerten Druckkanälen Im Gegensatz zu den bisher beschriebenen Versionen
hat hier der Druckraum ein durchgehendes Fenster bzw. der unten geschlossene Düsenträger
(4) ist oberhalb der Druckkanäle gegenüber einem feststehenden Kern abgedichtet
um den er rotiert und bildet selbst die Brenn- oder Druckkammer. Da die Ventile
(7) die Druckkanäle (6) am Druckkanalauslaß (9) abdichten, herrscht in den Druckkanälen
der gleiche Druck der im Druckraum erzeugt wird und es es entsteht kein Druckabfall
durch Einströmen in die Druckkanäle. Mit Beginn des Eachlaufs werden die Ventile
(7) über ihren Ventilschaft durch ein am feststehenden Kern der Druckkammer angebrachtes,
Kurvenstück (8) geöffnet, dadurch gelangt der Druck in die Druckkanalauslaßöffnüng
(9) die an einer Seite an der glatten Kolbenschaufel (1 Fig 2) anlegt und auf den
anderen drei Seiten ihres rechteckigen Quersohnitta durch eine Abdichtklappe (1o)
mit in Nuten der Kolbenschaufel (t) laufenden Lamellen (11) die Auslaßöffnung (9)
gegenüber der Kolbenschaufel abdichtet, Durch den auf die Kolbenachaufel (1) ausgeübten
Druck und den im Druckkanal in Drehrichtung wirkenden Druck wird die Drehbewegung
erzeugt. Hier hat die Kolbenschaufel eine faet reine Kolbenfunktion.