DE2750518A1 - Einscheibengasturbine - Google Patents

Description

• EINSCHEIBENGASTURBINE,
• Die gegenständliche Erfindung betrifft eine Gasturbine, die nur aus einer einzigen, mit Radialschaufeln besetzten Rotor = scheibe besteht und deren Hauptmerkmal die wechselweise Be = aufschlagung der Schaufeln mit kalter Frischluft und heißem Gas aus der Brennkammer ist, wodurch die bei Gasturbinen her = kömmlicher Bauart entstehenden Kühlprobleme nicht mehr auftre = ten können.
• Der Zweck der Erfindung ist es, eine Kleingasturbine zu schaf = fen, die so billig und einfach ist in der Herstellung, daß der Einbau einer solchen Turbine in Gartengeräte aller Art, in Kleinfahrzeuge aller Art und auch in kleinere Wasserfahrzeuge ermöglicht wird, wodurch auch in diesen Bereichen die Vorteile von Gasturbinen, wie der sehr leise und erschütterungsfreie Lauf, die ungiftigen Abgase und die Anspruchslosigkeit in der Wahl des verwendeten Treibstoffes genützt werden können.
• Der bisherige Stand der Technik ermöglichte den Bau von klei = neren Gasturbinen, doch stellten sich diese in der herkömmlichen Bauweise derart teuer, daß sie in die erwähnten Kleingeräte, wie z.B. in Rasenmäher, Baumsägen, u.s.w. nicht eingebaut wer = den konnten.
• Der gegenständlichen Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, eine Gasturbine zu schaffen, die infolge ihrer einfachen Bau = weise und den damit geringen Herstellungskosten auch für alle Zwecke verwendet werden kann, für die der Einbau von Gasturbi = nen aus Kostengründen bisher nicht möglich war. Dabei sollten jedoch alle Vorteile der Gasturbinen nun auch für diese Zwecke voll ervlalten bleiben Diese Aufgabe wird nun erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß die Turbine nur mehr aus einer einzigen Radialverdichterscheibe be = steht, die in einem Gehäuse exzentrisch zu dessen Mittelachse rotiert. Dabei übernimmt das Schaufelrad gleichzeitig die Funk = tion eines Verdichters und einer Turbine, indem die Schaufeln dieses Rades, die gerade oder auch gekrümmt sein können, während einer halben Umdrehung als Verdichterschaufeln und während der zweiten Hälfte der Umdrehung als Turbine wirksam sind. Durch diese wechselweise Beaufschlagung der Schaufeln mit kalter Frisch = luft und heißem Gas aus der Brennkammer tritt in gewisser Weise eine Art Wärmeaustauschereffekt ein, der ähnlich auch beim Kol = benmotor durch den Eintritt von kaltem Treibstoff-Luftgemisch in den Zylinder auftritt und damit auch die Herstellung der Kol = ben aus Leichtmetall möglich macht. Eben aus diesem Grund ist es möglich, die Turbine nach der gegenständlichen Erfindung aus billigen Materialien durchzuführen, da Überhitzungsprobleme wie bei herkömmlichen Gasturbinen, wo die Turbinenschaufeln ununter = brochen von: Heißgas angeströmt werden, hier nicht auftreten können. Durch Abgabe von Wärme an den Ansaugluftstrom liegt auch der Gesamtwirkungsgrad der Einscheibengasturbine höher als bei Turbinen herkömmlicher Bauart.
• Die Vorteile, die mit der Einscheibengasturbine erzielt werden können, liegen sicher auf der Hand. Es ist möglich, die Ferti = gung derart zu vereinfachen, daß solche EinscheibengasturbiXnen billiger kommen, als herkömmlich für den gleichen Zweck erzeugte Kolbenmotore.
• Ein Ausführungsbeispiel der gegenständlichen Erfindung ist auf der Patentzeichnung schematisch vereinfacht dargestellt.
• FIG. 1 zeigt einen Querschnitt durch die Rotationsebene. Im Gehäuse 1 ist der Rotor 2 exzentrisch zur Gehäuseachse auf der Welle 3 drehbar gelagert eingebaut. An der Rotorscheibe 2 sind die Schaufeln 4 befestigt. Der bis zur Rotorscheibe 2 reichen = de Abdeckstreifen 5 deckt die Schaufelzwischenräume in Richtung Turbinenseite gegen die Frischluftzufuhr ab und ist nicht mit = drehend am Gehäuseoberteil befestigt oder mit diesem in einem Stück gefertigt. Der Einbau von Leitschaufeln ist infolge der Gesamtbauweise nicht nötig, da durch den sich erweiternden An = saugkanal und den sich wieder verengenden Abgaskanal die ge = wünschte Diffusor- bzw. Düsenwirkung hinlänglich erreicht wird.
• Selbstverständlich können jedoch in beiden Kanälen Leitschaufeln eingebaut werden, ohne daß die Funktion der Turbine dadurch be = einträchtigt wird. Zwischenräume, welche die sichelförmige Brennkammer von der Gehäusewand trennen und von Frischluft durch = strömt werden, verhindern eine Überhitzung des Gehäuses. Pos. 8 ist der Abgasaustritt, dessen Querschnitt beliebig geformt werden kann. Pos. 9 ist die Brennkammer mit eingebautem Brenner und Flammhalter 13, sowie der Brennerdüse 12. Pos. 10 ist die Treib = stoffzuführung und Pos. 11 die Zündeinrichtung. Pos 7 ist die Ummantelung der Brennkammer und zur besseren Gasführung sichel = förmig gestaltet.
• F u n k t i o n s b e E C h r e i b u n g : Funktionsbeuchreibung : Wenn die Turbinenscheibe 2 in Pfeilrichtung durch eine beliebige Anlaßvorrichtung in Drehung versetzt wird, so wird durch die Laufradmitte Frischluft angesaugt und von den Schaufeln 4 nach außen in den sich erweiternden Kanal vor der Brennkammer ge = schleudert. Durch diesen Kanal gelangt die Frischluft mit ab = nehmender Geschwindigkeit und zunehmendem Druck in die Brenn = kammer 9 . In dieser wird die Luft mit Treibstoff gemischt und durch eine beliebige Zündanlage gezündet. Das nun durch die Ver = brennung heiße Gasgemisch tritt nun mit erhöhter Geschwindigkeit infolge Volumenazunahme in die sichelförmige Brennkammerverklei = dung und wird mit zunehmender Geschwindigkeit infolge Verengung des Kanals auf die Schaufeln geleitet, denen dadurch ein Dreh = impuls in Drehrichtung erteilt wird. Der Abdeckstreifen 5 ver = hindert nicht nur einen unerwünschten Frischlufteintritt in die Turbinenseite, sondern er verhindert nun auch ein unerwünschtes Abströmen des Gases nach der Brennkammer in den Ansaugteil.
• Durch die Fliehkraft wird anschließend das Abgas in den Abgas = kanal 8 und über diesen ins Freie geschleudert. Eventuell noch vom Verdichter mitgenommene kleine Heißgasmengen in die Ansaug = zone schaden der Funktion der Turbine in keiner Weise. Dies ist auf den ohnehin hohen Luftüberschuß zurückzuführen.
• Die Einscheibengasturbine kann mit jedem beliebigen Treibstoff betrieben werden und zwar vom Flüssiggas bis zum leichten Heiz = öl, wobei sich lediglich die Art und Form der Brennerdüse än = dert. Die für den Betrieb des mit einer solchen Turbine ausge rüsteten Gerätes nötige Drehzahl ist durch ein beliebiges Ge = triebe zu erreichen.

Claims (4)

1. PATENTANSPRCHE: 1.) Einscheibengasturbine, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Gehäuse exzentrisch zu dessen Mittelachse eine einzige, mit Radialschaufeln versehene Scheibe dreh = bar gelagert eingebaut ist, deren Schaufeln während einer halben Umdrehung als Verdichterschaufeln und wäh = rend einer halben Umdrehung als Turbinenschaufeln in Funktion sind und daher wechselweise mit Kaltluft und mit Heißgas beaufschlagt werden.
2. 2.) Einscheibengasturbine nach Patentanspruch 1.), dadurch gekennzeichnet, daß durch einen, in die Mitte des An = saugkanals ragenden, nicht mitdrehenden Halbring ein unerwünschtes Einströmen von Frischluft in den Turbi = nenteil, sowie gleichzeitig ein unerwünschtes Einströ = men von Heißgas in den Ansaugteil verhindert wird.

   (Pos. 5).
3. 3.) Einscheibengasturbine nach den Patentansprüchen 1.) und 2.), dadurch gekennzeichnet, daß sowohl verdichtersei = tig, als auch turbinenseitig beliebig geformte Leit = schaufeln angebracht werden können, um den Wirkungs = grad der Turbine zu erhöhen.
4. 4.) Einscheibengasturbine nach den Patentansprüchen 1.) und 2.), dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln hohl aus = geführt werden können, womit die ohnehin schon in dieser Bauweise integrierte Wärmeaustauscherwirkung verstärkt werden kann.