DE2311566C3 - Rückdruck-Brennkraftturbine - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rückdruck-Brennkraftturbine mit einem Rotor, welcher als Laufring ausgebildet, mit freiliegend angeordneten Zuleitungen für Druckluft u.nd Treibstoff versehen sowie an einem mit dem feststehenden Teil einer Leitungs-Verteilernabe starr verbundenen Ringgehäuse gelagert ist und welcher am Rotorumfang verteilt angeordnete, annähernd tangential mündende Brennkammern aufweist, die einen länglichen, eingeschnürten Innenraum mit Hohlrund-Reaktionskammern haben sowie abwechselnd mit Treibstoffgemisch füllbar und nach dessen Zündung mit Druckluft spülbar sind, wobei die Reaktionskammern mit zur Kammerachse einwärts gerich-

25, teten, stufenförmig abgesetzten Übergangsflächen aneinander anschließen, die vom drehbaren Teil der Verteilernabe kommenden Rohrzuleitungen jeweils an der Stirnseite der inneren Reaktionskammer münden und jeweils die am Rotorumfang mündende äußere Reaktionskammer an feststehenden Zündstellen vorbeiläuft, nach Patent 19 51 134.

Die Anordnung des Hauptpatentes gewährleistet bei einfachem Aufbau, daß die Verbrennung des Treibstoffes in Frischluftumgebung stattfindet, wobei der stufenförmig abgesetzte Innenraum der Brennkammern als Explosionsbremse wirkt und einen langen Flammenweg begünstigt. Verbrennungsdruck und -temperatur können aber höhere Werte annehmen, was die Abgaserzeugung ungünstig beeinflußt, und für den Betrieb sind bestimmte bevorzugte Treibstoffe erforderlich.

Eine ähnliche Rückdruck-Brennkraftmaschine ist in der FR-PS 4 57 182 beschrieben. Dabei erfolgt die Füllung der Brennkammern im Gegensinn zur Austrittsrichtung der Abgase, wodurch eine gute Spülung er- reicht werden soll. Die Anordnung ist jedoch sowohl ir ihrer Konstruktion als auch in ihrem Brennstoffbedar außerordentlich aufwendig. Wenn die Brennkammerr mit dem Rotor fest verbunden sind, ist für die elektri sehe Zündung eine Schleifring-Anordnung erforderlich weil jede einzelne Brennkammer eine Zündkerze trägt so daß die Zündstelle jeweils mitbewegt wird.

In der CHPS 1 47 908 ist eine Rückdruckturbine mi einem Rotor offenbart, der am Umfang diametral ge genüberliegende Brennkammern aufweist, welche nahi

ss ihrem Ausgang jeweils eine Zündkerze haben und an entgegengesetzten Ende über einen gesteuerten Dreh schieber mit Treibstoffgemisch versorgt werden. De Rotor ist jedoch nicht als Laufring, sondern als Scheib ausgebildet, die in einem geschlossenen Gehäuse mi Antriebswellenverbindung gelagert ist. Am Umfang is diese Scheibe von feststehenden Reaktionsteilen urr schlossen, so daß ein freier Verbrennungsvorgang un mithin auch eine Nachverbrennung nicht stattfinde kann.

''s Ferner ist aus der DT-PS 6 32 393 eine Rückdrucl· turbine mit Ventileinrichtung bekannt, die an der radii inneren Seite von Brennkammern angeordnet sind un unter Steuerung durch eine Nockenscheibe die Brent

stoffzufuhr bewirken. Füllung und Entleerung jeder Brennkammer sowie die Zündung sollen unabhängig vom Druck des Gasgemisches und der Verbrennungsgase vor sich gehen. Die Anordnung sieht trommelförrriige Mischbehälter vor, welche im Betrieb verschiede- s ne Temperaturen haben und in welche das Treibstoffgemisch auf langem Wege entsprechend der Nockenbewegung unter Druck eingespeist wird. Die Frischluftzufuhr ist jedoch unzulänglich, so daß auch eine vollständige Verbrennung nicht ohne weiteres möglich ist ι ο

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik eine Rückdruck-Brennkraftturbine der eingangs genannten Art weiter zu verbessern und insbesondere so auszugestalten, daß im Betrieb ein geringer Verbrennungsdruck und niedrige Temperaturen auftreten, wobei trotz der Verwendung verschiedenster Treibstoffe und Treibstoffgemische nur giftarme bzw. giftfreie Abgase entstehen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Maschine der angegebenen Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß von einem Dichtring an dem Ringgehäuse ein Nachverbrennungsraum mit einem Durchbruch an der radial inneren Seite gebildet ist, daß an letzterer jeweils eine an der Brennkammermündung angeordnete Abdichtplatte unter der Spannung einer Abdeckfeder auf 2s einem dem eigentlichen Arbeits- oder Vorschubbereich jeder Arbeitsperiode im wesentlichen entsprechenden Drehwinkel anliegt, und daß die Brennkammern samt Zuleitungen und Füllvorrichtung jeweils in dem radial inneren, an den N ach verbrennungsraum anschließenden freien Raum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abdichtplatten und Abdeckfedern angeordnet sind.

Hierbei sind also Stufenbrennkammern vorhanden, welche ihre Reaktionsteile in Form abgesetzter Übergangsflächen in sich tragen. Der Dichtring an dem Ringgehäuse bildet einen Nachverbrennungsraum mit einer an der Brennkammermündung angeordneten Abdichtplatte, die in Verbindung mit der Abdeckfeder im Arbeits-Drehwinkel mit einem Durchbruch in dem Dichtring zur fortgesetzten Frischluftzufuhr zusammenwirkt. Dieser Aufbau mit Ringläufer und freiem Nachverbrennungsraum ermöglicht außer reichlicher Frischluftzufuhr und entsprechend vollsiändiger Verbrennung vor allem die wärmetechnisch günstige Anordnung von Brennkammern samt Zuleitungen und Füllvorrichtung in dem freien Raum jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abdichtplatten und Abdeckfedern. Die Maschine besteht aus unverhältnismäßig wenigen Bauteilen, ist konstruktiv in vielfältiger Weise abwandelbar und kann für die verschiedensten Anwendungszwecke eingesetzt werden. Das offene Motorsystem arbeitet mit kleinstmöglicher Betriebstemperatur, so daß Stickoxide nicht entstehen und auch der Anteil an Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen im Abgas unterhalb der Meßgrenze bleibt. Die vorgesehene Flammzündung gestattet die Verwendung von bleifreien Treibstoffen, die flüssig und/oder gasförmig sein können und infolge der frischluftgeförderten Nachverbrennung im Abgas praktisch keinerlei Schadstoffe enthalten. In der rotierenden Stufenbrennkammer erfolgt an der inneren Stirnseite die Brennstoffzufuhr, während an der Auspuffseite die Zündung stattfindet und ein Gemisch von Frischluft und Abgas entsteht, das ein schall- und wärmeschluckendes Gaspolster ergibt und das Motorsystem mit niedrigster Temperatur ft.<; verläßt.

Einen besonders ruhigen und wirtschaftlichen Betrieb erzielt man erfindungsgemäß dadurch, daß man bei einer Brennkraftturbine mit Brennkammern in einer Anzahl, die größer ist als die Anzahl der Zündstellen, welche unabhängig arbeiten und jeweils Zündkammern mit Zündkerze und Zuleitung für leicht zündende Stoffe aufweisen, die Bemessung der Brennkammer, der Abdichtplatte, des Durchbruchs im Dichtring und der Abdeckfeder so aufeinander abstimmt, daß sich die Drehwinkel-Erstreckung der gesamten Arbeitsperiode jeweils zu etwa einem Viertel auf die Füllzone und etwa einem Dreißigstel auf die Zündzone, zu etwa zwei Dritteln auf die Vorschub- bzw. Brennzone und zu etwa einem Zwanzigstel auf die Spülzone aufteilt

Eine Anordnung besonderer Zündkammern mit Zündkerze und Zuleitung für leicht zündende Treibstoffe ist zwar aus der DT-AS 12 75 837 an sich bekannt. Hierbei ist ein Zündrohr vorhanden, das einen Sekundärluftkanal durchsetzt und eine Zünddüse trägt deren Gestaltung einen genähert tangentialen Verlauf der ""•nspritzströmung an dem in einem Flammrohr strömenden Hauptgemisch erzeugt. Dazu sind zusätzliche Elemente wie Doppelkegel, Dralldüse usw. erforderlich, die einen beachtlichen Aufwand bedeuten. Durch die Einsparung solcher Bauelemente erzielt die Erfindung aber einen wesentlichen technischen Fortschritt.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Brennkammer Außenströmungsprofil hat, mit ihrer gesamten Außenfläche in Kühlluft bewegbar ist und gegebenenfalls zusätzliche, insbesondere längslaufende Kühlrippen aufweist. Diese Maßnahme trägt wesentlich dazu bei, daß jede Brennkammer fortgesetzt gleichmäßig außen gekühlt wird, während in der Spül- und Füllphase zusätzlich eine Innenkühlung dadurch gegeben ist, daß die Versorgungsleitungen für Druckluft, Treibstoff und Treibstoffgemisch freiliegend angeordnet und mithin gleichfalls gekühlt sind, so daß auch der Innenraum der Brennkammern gekühlt wird, und zwar jeweils während etwa eines Siebentels der gesamten Arbeitsperiode.

Noch eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß zur Einstellung einer insbesondere konstanten Gemischlettigkeit mittels der Füllvorrichtung, insbesondere unter Verwendung eines nockengesteuerten Drehschiebers, Fülldruck und Füllzeit jeder Brennkammer regelbar sind. Hierdurch wird die Wirtschaftlichkeit des Betriebs weiter verbessert und außerdem ein sehr gleichmäßiger Lauf der Maschine sichergestellt. Man kann das zur vollständigen Verbrennung nötige, günstigste Mischungsverhältnis einmalig oder veränderbar einstellen, und durch harmonische Abstimmung der Regelung von Fülldruck und Füllzeit kann die Maschinenleistung stufenlos gesteuert werden, so daß sich Schaltgetriebe bzw. -automatik und ähnliche Einrichtungen erübrigen. Wichtig ist, daß das noch unverbrannte Treibstoffgemisch im Inneren der Reaktionskammern zunächst stärker komprimiert, jedoch eine schlagartige Verbrennung verhindert wird. Zusammen mit der Füllungsregelung kann man daher den Flammenweg in der eigentlichen Arbeits- bzw Auspuffzone vergleichmäßigen und verlängern, so daß in der über den Durchbruch des Dichtringes und die Abdeckfeder fortlaufend mit Frischluft versorgten Ringkammer eine vollständige Nachverbrennung erzielt wird.

Eine konstruktive besonders günstige Gestaltung besteht darin, daß zwischen Ringgehäuse bzw. Laufring und Verteilernabe ein den jeweiligen Anwendungen entsprechend groß bemessener freier Raum in der Mitte der Brennkraftturbine vorhanden ist, welcher gegebenenfalls Lüfterflügel, Treibstoffbehälter, Drucklufter-

zeuger, elektrische Versorgungseinrichtungen u.dgl. aufnimmt. Je nach Verwendungszweck kann man den Schub-Ringmotor wahlweise ohne Antriebswelle mit freier Mitte, ohne Antriebswelle mit Außen- oder Innenrotorblättem oder in einer dieser Ausführungsformen auch mit Antriebswelle ausbilden. Es sind sehr große Baudurchmesser von beispielsweise bis über 10 m möglich, wobei das Eigengewicht sehr gering-gehalten werden kann. In jedem PaIIe gestattet es dabei die Verteilereinrichtung, Druckluft, Treibstoff und Treibstoffgemisch gegeneinander abgedichtet vom stehenden zum drehenden Teil des Ringmotors bis zur Füllvorrichtung an der Stufenbrennkammer zu führen

Von besonderer Bedeutung ist, daß bei einer Brennkraftturbine nach der Erfindung mehrere Ringanordnungen gleicher und/oder verschiedener Durchmesser und Bauhöhen übereinander wirkungsverbunden zusammengebaut sein können. Damit lassen sich Aggregate erzielen, die nicht nur außerordentlich hohe Leistungen haben, sondern auch unabhängig steuerbare Drehieile besitzen können. Beispielsweise können die einzelnen Antriebe über konzentrisch zueinander angeordnete Hohlwellen verschiedene Einrichtungen oder Geräte antreiben, und zwar je nach Bedarf gleich- oder gegensinnig und mit einstellbar verschiedenen Drehzahlen und Drehmomenten.

Brennkraftmaschinen nach der Erfindung können auf den verschiedensten technischen Gebieten als Antriebe eingesetzt werden. Günstig ist dabei, daß das erzeugte Drehmoment nicht unbedingt an einer Welle abgenommen werden muß — obwohl die Möglichkeit dazu ohne weiteres besteht —, sondern daß der Laufring selbst als »Abtriebswelle« dienen kann, gegebenenfalls als erstes Element einer Kupplung, eines Getriebes o. dgl. Die erfindungsgemäße Maschine besitzt insofern alle Vorteile der Rotationskolbenmotoren, ohne jedoch abgesperrte Arbeitsräume mit entsprechend aufwendiger Steuerung für die Zufuhr von Frischgas und die Abfuhr der Abgase zu benötigen. Auch die Abdichtungsprobleme sind gegenüber den Drehkolbenmaschinen wesentlich vereinfacht.

Der auf überraschend wirtschaftliche Weise fortgesetzt reichlich mit Frischluft versorgte, getrennte Nachverbrennungsraum ermöglicht zuverlässig eine vollständige Verbrennung der Abgase. Innerhalb des Nachverbrennungs-Ringraumes sind die Brennkammern samt Zuleitungen und Füllvorrichtung frei angeordnet, so daß diese Bauteile und damit die zugeführten Gase eine intensive Strömungskühlung erfahren. Zusammen mit der vorteilhaften Anordnung des Dichtringes und der daran unter Federspannung anliegenden Abdichtplatte ergibt sich eine besonders übersichtliche Konstruktion. Sie führt zu beachtlichen Einsparungen auch hinsichtlich Fertigung, Wartung und Instandhaltung.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht teilweise im Schnitt, auf eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine,

F i g. 2 eine Schnittansicht entsprechend der Linie 1-1 in Fig. 1.

F i g. 3 einen Ausschnitt aus einer Draufsicht auf eine abgewandelte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine,

Fig.4 eine Schnittansicht entsprechend der Linie IV-IV in F ig. 3.

F i β. 5 einen Ausschnitt aus einer Draufsicht auf eine

weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine,

Fig.6 eine Schnittansicht entsprechend der Linie Vl-Vl in F ig. 5,

s F i g. 7,9 und 11 je eine Ausschnittansicht einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in verschiedenen Arbeitsstellungen und

F i g. 8, 10 und 12 jeweils eine Schnittansicht entsprechend den Linien VIII-VIII in F i g. 7, X-X in F ig. 9

ic bzw. XlI-XII in F ig. 11.

Die in F i g. 1 dargestellte Rückdruck Brennkraftmaschine hat ein Ringgehäuse 1 aus einem ungleichschenkligen Winkelprofil, das über eine Lagerung bzw. Führung 8 drehbeweglich mit einem Laufring 7 verbun·

is den ist, an dem außen in Umfangsabständen mehrere Brennkammern 6 angebracht sind. Im gezeichneten Ausführungsbeispiel sind drei Brennkammern 6 vorhanden, die an zwei im Gehäusering 1 angebrachten Zündstellen 3a. 3b vorbeilaufen. Vom Gehäusering 1 führen Verstrebungen 4 radial nach innen. Die Streben 4 haltern Versorgungsleitungen 4', 4" bzw. 4'" für Druckluft, Treibgas und flüssigen Treibstoff. Diese Versorgungsleitungen stehen in fester Verbindung mit Kammern 5', 5", 5'" in dem feststehenden Teil 5 einer Verteilernabe (F i g. 2). Der Drehteil 15 dieser Verleilemabe ist am Laufring 7 befestigt und enthält Kammern 15'. 15", 15'", von denen aus sich mitdrehende Versorgungsleitungen 14', 14" bzw. 14'" zu einer Füllvorrichtung 14 führen. Diese kann einen nockengesiouerten Drehschieber 20 aufweisen, der beispielsweise mit einem (nicht gezeichneten) Nockentaster versehen ist, welcher von einem mechanisch, hydraulisch oder elektromagnetisch bewegbaren (nicht dargestellten) Versenknocken betätigt wird. Ein (gleichfalls nicht gezeichneter) feststehender Nocken kann für die Steuerung der Druckluftspülung der Brennkammer 6 vorhanden sein. Letztere besitzt ein strömungsgünstiges Profil, hat gegebenenfalls zusätzliche, längsverlaufende Kühlrippen und ist mit der gesamten Außenfläche frei in der Umgebungsluft bewegbar, die daher eine Kühlwirkung ausübt. Im Inneren hat die Brennkammer 6 abgestufte Reaktionskammern 6', 6", 6'", welche durch radial einwärts gerichtete Vorsprünge oder Übergangsflächer 11 voneinander getrennt sind. Die innere Reaktions kammer 6' schließt an die Füllvorrichtung 14 an, während die äußere Reaktionskammer 6'" am Umfang des Gehäuserings 1 ins Freie mündet Eine an der äußerer Reaktionskammer 6'" vorgesehene Abdichtplatte IC und ein an die in Laufrichtung vorangehende Brenn kammer 6 anschließender Dichtring 23 wirken mit den-Gehäusering 1 zusammen und sind von dem kurzer Schenkel seines Winkelprofils radial überdeckt wäh rend der Innenraum als freie Mitte 16 ausgestaltet ist Der längere senkrechte Schenkel des Gehäusering

S5 Winkelprofils schließt die Brennkraftmaschine nacl außen ab und kann zu ihrer starrren oder schwenkba ren Befestigung verwendet werdea Das Ringgehäuse 1 nimmt den Dichtring 23 in sich auf und bildet so eil nach unten offenes Ringgehäuse, das im Bedarfsfall mi

Ao Rohrabschlüssen 27 (F i g. 6 und 8) und/oder mit Abga sanschlüssen versehen werden kann. Zwischen den Ringgehäuse 1 und dem Dichtring 23 ist ein Nachver brennungsraum 24 gebildet An zwei Umfangsstellei des Ringgehäuses 1 bzw. des Nachverbrennungsraume

''S 24 sind Zündstellen 3a, 36 vorgesehen, welche Zünd kammern 21 aufweisen und Ober eine gesonderte Zulei tung 22 leichtentzündliches Gemisch erhalten, sobali die Abdichtplatte 10 der Brennkammer 6 eine Zündöff

t,

nung 13 am Umfang des Dichtringes 7 verschließt Die Zündstellen "ia und 36 arbeiten voneinander unabhängig. Zusammen mit der Abdichtplatte 10 der Brennkammer β bewirkt der Dichtring 23 die Abdichtung des Nachverbrennungsraums 24 in der Füllzone 2 sowie an der Zündstelle 3a bzw. 36. Diese abgedichtete Zone erstreckt sich über einen Drehwinkel von etwa 50° bis 60°, der sich in beispielsweise 45° bis 50° für die Füllung und 5° bis 10° für die Zündung aufteilt. Dementsprechend erstreckt sich die Arbeits- und Auspuffzone 12 während jedes Halbumlaufs über etwa 110° bis 120°, woran sich noch ein Drehwinkel von etwa 10° für die Druckluftspülung der Brennkammer 6 anschließt. Man erkennt, daß die von den gut gekühlten und frei liegenden Versorgungsleitungen 14', 14", 14'" über die Füllvorrichtung 14 jeweils mit Druckluft bzw. Treibstoffgemisch versorgte Brennkammer 6 während eines Drehwinkels von etwa 55° bis 60° von innen gekühlt wird, nämlich während der Druckluftspülung und der nachfolgenden Füllung mit vorgekühltem Gemisch. Anfang und Ende der betreffenden Drehwinkel 2 bzw. 12 sind in den F i g. 1, 3 und 5 jeweils mit Pfeilen gekennzeichnet. Für die Verbrennungs- und Spülphasen (120° und 10°) ist der Dichtring 23 durchbrochen. Die zur Nachverbrennung in dem Raum 24 benötigte Frischluft wird von einer Abdeckfeder 25 eingeschoben, so daß das Ringgehäuse 1 frischluftdurchflutet ist. Hinter der Abdichtplatte 10 entsteht daher ein Frischluftdruck, der die aus der äußeren Reaktionskammer 6'" austretende Verbrennungsflamme beeinflußt und die sich bildende Abgasströmung zur Rückseite des Gehäuses 1 verlagert (F i g. 7 und 8). Die Innenabstufung der Brennkammer 6 zu drei aneinander anschließenden Reaktionskammern 6', 6". 6'" verlängert den Flammenweg in der Auspuff- und Arbeitszone 12, so daß eine Nachverbrennung des Kraftstoffes bzw. Gemisches stattfindet Infolgedessen besteht eine große Freiheit in der Kombination verschiedenartiger Treibstoffe bzw. Gemische, und es können auch explosionsartig verbrennende Kraftstoffe Verwendung finden. Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine ist jedoch auch für trägzündendeTreibstoffe oder Gemische geeignet da in der Zündkammer 21 der Zündstellen 3a 36 eine Flammzündung in einer vollen Front erfolgt. Es ist weder ein Zündzeitversteller noch ein Zündstromverteiler notwendig, da der Zündzeitpunkt in bezug auf die Fiammentwicklungszeit so vorverlegt ist daß die Zündflamme beim Vorbeilauf der Brennkammermündung diese voll bestreicht und infolgedessen an der Zünd- bzw. Ausströmzone der äußeren Reaktionskammer 6'" eine kompakte Flammenfront entsteht

Eine von der Brennkraftmaschine nach F i g. 1 und 2 abweichende Ausführungsform ist in F i g. 3 und 4 dargestellt Hierbei ist der Rotor als Außenläufer 7 ausgebildet wobei die Versorgungsleitungen 4', 4", 4'" durch Verstrebungen 4 an der Unterseite zum feststehenden Teil 5 der Verteilernabe geführt sind. Die am Innenring 17 des Rotors 7 befestigten Streben 19 rotieren zusammen mit dem Außenläufer.

Noch eine andere Bauform ist in F i g. 5 und 6 dargestellt, wobei eine Antriebswelle 9 vorgesehen ist, die sich innerhalb eines Lagers 26 drehen kann, das mit den feststehenden Haltestreben 18 des Ringgehäuses 1 verbunden ist

Man erkennt aus den Fi g. 7, 9 und 11, daß der Innenring 17 den Verteiler U-förmig umschließt zugleich dessen feststehenden Ted 5 bildet der oben und unten die drehbaren Ringkammem 15', 15", 15'" des Drehteils 15 radial überdeckt, und außerdem eine vorteilhafte Befestigungsmöglichkeit für die Streben 4 bietet Diese Teile sind auch in den F i g. 3 bis 6 und insbesondere in den Schnittansichten F i g. 4 und 6 gut zu erkennen. F i g. 7 zeigt eine Ansicht schräg von oben, aus der die Ringhöhe und der Durchbruch des Dichtringes 23 in der Arbeitszone 12 zu ersehen ist.

Aus F i g. 7 und 8 ist einerseits die Gestaltung und Anordnung des Nachverbrennungsraums 24 und andererseits die Wirkungsweise einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine während des Verbrennungs- und Vorschubtaktes ersichtlich. Man sieht, daß die Abdeckfeder 25 durch den an den Umfangsstellen der Arbeitszone 12 durchbrochenen Dichtring 23 hindurch Frisch- luft in den Nachverbrennungsraum 24 einschiebt Das aus der Brennkammer 6 durch die Mündung der Reaktionskammer 6'" hindurch austretende, infolge der Abstufung innerhalb der Brennkammer 6 verzögert oder gebremst brennende Gemisch wird in dem Ringraum 24 nachverbrannt.

F i g. 9 und 10 zeigen eine solche Brennkraftmaschine in der Stellung, in welcher nicht nur die Brennkammer 6 stirnseitig durch die Füllvorrichtung 14 gefüllt wird, sondern gleichzeitig auch die Zündkammer 21 der Zündstelle 3a. Der Rotor befindet sich dabei in der Füllzone 2, in welcher der Dichtring 23 zusammen mit der Abdichtplatte 10 für den Abschluß des Nachverbrennungsraumes 24 sorgt.
Aus F i g. 11 und 12 ist die Zündanordnung ersichtlieh, die an der Zündstelle 3a mit der Zündkammer 21 und der Zuleitung 22 für leichtentzündliches Gemisch eine Zündkerze 28 vorsieht An der Zündordnung 13 im Dichtring 23 tritt eine Falmmenfront in die gemischgefüllte Brennkammer 6 ein, so daß der Arbeits- bzw. Vorschubtakt eingeleitet wird.

Wesentliche Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß die gegebenenfalls mit zusätzlichen Mühlrippen versehene Brennkammer 6 sich mit ihrer gesamten Außenfläche in Kühlluft bewegt. Die voneinander getrennten und gut gekühlten Versorgungsleitungen 4', 4", 4'" bzw. 14', 14", 14'" bewirken zusammen mit der nockengesteuerten Füllvorrichtung 18 die Innenkühlung der Brennkammer 6 während ihrer Spülung mit Druckluft und der nachfolgenden Füllung. Dadurch und wegen des offenen Motorsystems ist eine niedrige Betriebstemperatur gewährleistet Mittels der Füllvorrichtung 14 sind Fülldruck und Füllzeit regelbar. Dies ermöglicht zusammen mit den jeweils für Druckluft Treibgas und flüssigen Treibstoff getrennten Versorgungsleitungen 4', 4", 4'" bzw. 14', 14", 14'" die Einstellung einer für die geforderte Leistung günstigsten Gemischfettigkeit die auch konstant eingeregelt werden kann. In der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine können die verschiedensten gasförmigen und flüssigen Treibstoffe sowie deren Gemische verwendet werden, wobei die Auswahl insbesondere so getroffen wird, daß giftärmste Abgase entstehen. Die Innenform der Brennkammer 6, wetche zu beispielsweise drei Reaktionskammern 6', 6", 6'" abgestuft ist dient dabei als Explosionsbremse auch für bleifreie, explosionsartig verbrennende Kraftstoffe. Zugleich stellen die Stufenbrennkammern 6 einen niedrigen Verbrennungsdruck mit frei austretender Verbrennungsflamme sicher, die in dem Nachverbrennungsraum 24 in vorteilhafter Wei se nachverbrannt wird. Die frei austretende Verbren- nungsflamme wird dabei mit der Frischluft, welche laufend von der Abdeckfeder 25 über den Durchbruch des Dichtringes 23 in den Nachverbrenrningsraum 24 ein-

709609/360

geschoben wird, hinter der Abdichtplatte 10 der Brennkammer 6 direkt zusammengeführt. Wegen der Abstufung der Reaktionskammern 6', 6", 6'" findet eine Explosionsbremsung statt, die den Flammenweg insgesamt verlängert und auf diese Weise zu einem größeren Vorschub-Drehwinkel bzw. einem längeren Arbeitstakt führt Dazu trägt die Flammzündung an den Zündkammern 21 bei, welche zusätzlich die Verwendung auch trägzündender Treibstoffe ermöglicht. Alle diese Maßnahmen wirken zusammen, um die Entstehung von

ίο

Kohlenmonoxid- und Kohlenwasserstoff-Anteilen im Abgas von vornherein zu vermeiden. Damit ist ein vielseitig verwendbarer Verbrennungsmotor geschaffen, dessen Konstruktion den verschiedensten Bedürfnissen angepaßt werden kann, wobei der große freie Innenraum 16 zur anderweitigen Nutzung zur Verfügung steht, beispielsweise für die Treibstoffversorgung oder zur Unterbringung eines Gebläses, indem mit dem Rotor 7 geeignete Blätter, Flügel o. dgl. verbunden sind.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Rückdruck-Brennkraftturbine mit einem Rotor, welcher als Laufring ausgebildet, mit freiliegend angeordneten Zuleitungen für Druckluft und Treibstoff versehen sowie an einem mit dem feststehenden Teil einer Leitungs-Verteilernabe starr verbundenen Ringgehäuse gelagert ist und welcher am Rotorumfang verteilt angeordnete, annähernd tangential mündende Brennkammern aufweist, die einen länglichen, eingeschnürten Innenraum mit Hohlrund-Reaktionskammern haben sowie abwechselnd mit Treibstoffgemisch füllbar und nach dessen Zündung mit Druckluft spülbar sind, wobei die Reaktionskammern mit zur Kammerachse einwärts gerichteten, stufenförmig abgesetzten Übergangsflächen aneinander anschließen, die vom drehbaren Teil der Verteilernabe kommenden Rohrzuleitungen jeweils an der Stirnseite der inneren Reaktionskammer münden und jeweils die am Rotorumfang mündende äußere Reaktionskammer an feststehenden Zündstellen vorbeiläuft, nach Patent 19 51 134, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Dichtring (23) an dem Ringgehäuse (1) ein Nachverbrennungsraum (24) mit einem Durchbruch an der radial inneren Seite gebildet ist, daß an letztere jeweils eine an der Brennkammermündung angeordnete Abdichtplatte (10) unter der Spannung einer Abdeckfeder (25) auf einem dem eigentlichen Arbeits- oder Vorschubbereich jeder Arbeitsperiode im wesentlichen entsprechenden Drehwinkel anliegt, und daß die Brennkammern (6) samt Zuleitungen (14', 14", 14'") und Füllvorrichtung (14, 20) jeweils in dem radial innen an den Nachverbrennungsraum (24) anschließenden freien Raum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abdichtplatten (10) und Abdeckfedern (25) angeordnet sind.

2. Brennkraftturbine nach Anspruch 1, mit Brennkammern in einer Anzahl, die größer ist als die Anzahl der Zündstellen, welche unabhängig arbeiten und jeweils Zündkammern mit Zündkerze und Zuleitung für leichtzündende Stoffe aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Bemessung der Brennkammer (6), der Abdichtplatte (10), des Durchbruchs im Dichtring (23) und der Abdeckfeder (24) so aufeinander abgestimmt sind, daß sich die Drehwinkel-Erstreckung der gesamten Arbeitsperiode jeweils zu etwa einem Viertel auf die Füllzone und etwa einem Dreißigstel auf die Zündzone (2), zu etwa zwei Dritteln auf die Vorschub- bzw. Brennzone (12) und zu etwa einem Zwanzigstel auf die Spülzone aufteilt.

3. Brennkraftturbine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (6) außen Strömungsprofil hat, mit ihrer gesamten Außenfläche in Kühlluft bewegbar ist und gegebenenfalls zusätzliche, insbesondere längslaufende Kühlrippen aufweist.

4. Brennkraftturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung einer insbesondere konstanten Gemischfettigkeit mittels der Füllvorrichtung (14), insbesondere unter Verwendung eines nockengesteuerten Drehschiebers (20), Fülldruck und Füllzeit jeder Brennkammer (6) regelbar sind.

5. Brennkraftturbine nach wenigstens einem der Ansnrüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Ringgehäuse (1) bzw. Laufring (7) und Verteilernabe (5,15) ein den jeweiligen Anwendungen entsprechend groß bemessener freier Raum (16) in der Mitte der Brennkraftturbine vorhanden ist, welcher gegebenenfalls Lüfterflügel, Treibstoffbehälter, Drucklufterzeuger, elektrische Versorgungseinrichtungen u. dgl. aufnimmt.