DE276406C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

— M 276406 KLASSE 46 d. GRUPPE- M 276406 CLASS 46 d. GROUP

EDUARD LANGWIELER in HÖVEL b. HAMM i.W.EDUARD LANGWIELER in HÖVEL b. HAMM i.W.

Explosionskammern unterteilt.Divided explosion chambers.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 15. Februar 1913 ab.Patented in the German Empire on February 15, 1913.

Die Erfindung betrifft Explosionskammern für Gasturbinen, welche ein Freiflugkolben in raumveränderliche Kammern unterteilt. Sie besteht darin, daß in die eine Kammer unter Druck eingeführtes Explosionsgemisch den Kolben verschiebt, so daß dieser die Explosionsgase aus der anderen Kammer herausdrängt. Hierzu dient auch eine besondere Steuerung mittels eines frei fliegenden Kolben-Schiebers. The invention relates to explosion chambers for gas turbines, which have a free-flight piston in spatially variable chambers divided. It consists in the one chamber below Pressure introduced explosive mixture moves the piston, so that this the explosion gases pushes out of the other chamber. A special control by means of a free-flying piston slide is also used for this purpose.

Die Explosionskammer (Fig. i) besteht aus dem Gehäuse B mit den daran anschließenden Düsen q, dem Steuerkolben i und dem Freiflugkolben m. Der Vorgang des Betriebes bzw. die Wirkungsweise ist nun folgendermaßen : Gas und Luft werden wie bei Gasmotoren in bekannter Weise durch einen Kompressor angesaugt und verdichtet und in ebenfalls bekannter Weise, wie z. ß. in der in Fig. 2 der beiliegenden Zeichnung dargestellten Art, durch das Mischungsventil A in dem erforderlichen Verhältnis gemischt. Es tritt z. B. bei 3 Gas und bei a¹ Luft ein, und das Gemisch nimmt seinen weiteren Weg durch die Leitung g zur Explosionskammer (Fig. 1).The explosion chamber (Fig. I) consists of the housing B with the adjoining nozzles q, the control piston i and the free-flight piston m. The process of operation or the mode of action is now as follows: Gas and air are passed through in a known manner, as in gas engines sucked in a compressor and compressed and in a known manner, such as. ß. in the manner shown in Fig. 2 of the accompanying drawings, mixed by the mixing valve A in the required ratio. It occurs z. B. at 3 gas and at a ¹ air, and the mixture continues its way through the line g to the explosion chamber (Fig. 1).

Das Gemisch tritt durch die Eintrittsöff-The mixture passes through the inlet

nungen h und h¹ mit einem gewissen Druck (3 bis 4 Atm.) ein. Auf die beiden inneren, einander zugekehrten Flächen des Steuerkolbens i wird dann ein gleicher Druck ausgeübt. Die äußeren, einander abgekehrten kleineren Flächen des Steuerkolbens i stehen durch die Kanäle r und r¹ unter dem jeweiligen Druck der Explosionskammer k und ä¹. In der gezeichneten Stellung des Steuerkolbens i tritt das Gemisch durch die Eintrittsöffnung h und den Kanal I in die Explosionskammer k. openings h and h ¹ with a certain pressure (3 to 4 atm.). The same pressure is then exerted on the two inner, mutually facing surfaces of the control piston i. The outer, mutually remote smaller areas of the control piston stand r i through the channels and r k ¹ under the respective pressure of the explosion chamber and the like. ¹ In the position shown of the control piston i , the mixture passes through the inlet opening h and the channel I into the explosion chamber k.

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Der Kolben m wird in die Richtung des Pfeiles verdrängt, also nach rechts. Ist derselbe in seiner rechten Endlage angekommen, so steigt der Druck in der Kammer k, teilt sich durch den Kanal r dem Steuerkolben i mit und verdrängt auch diesen nach rechts. Sobald der Steuerkolben i bei dieser Bewegung den Kanal I abgeschlossen hat, erfolgt in der Kammer k die Zündung beispielsweise dadurch, daß durch die Bewegung des Zahnsegments 0, welches mit der Steuerkolbenstange kämmt, die Zündkerze I unter Strom gesetzt wird.. Der Steuerkolben i geht nun vollends in seine rechte Endlage, öffnet den Kanal I wieder und das hochgespannte Explosionsprodukt tritt durch die Kanäle I und p und durch die Düsen q und beaufschlagt das Schaufelrad n. The piston m is displaced in the direction of the arrow, i.e. to the right. If it has reached its right end position, the pressure in chamber k rises, communicates with control piston i through channel r and also displaces it to the right. As soon as the control piston i has closed the channel I during this movement, the ignition takes place in the chamber k, for example, that the spark plug I is energized by the movement of the tooth segment 0, which meshes with the control piston rod. The control piston i goes now fully in its right end position, the channel I opens again and the highly stressed explosion product passes through the channels I and p and through the nozzles q and acts on the paddle wheel n.

Durch die Bewegung des Kolbens m in seine rechte Endlage wird der Kanal l^l durch diesen abgeschlossen. Durch den Explosionsdruck in der Kammer k wird aber der Kolben m noch weiter bewegt. Es entsteht dann in der Kammer k¹ ein dem Explosionsdruck der Kammer k entsprechender Kompressionsdruck. Hierdurch wird ein Schlagen des Kolbens m gegen die Zylinderdeckel vermieden. Sinkt nun der Explosionsdruck in der Kammer k dadurch, daß das Explosionsprodukt in die Turbine entweicht, so wird durch den Kompressionsdruck der Kammer k^l der Kolben m wieder zurückbewegt und der Kanal l^l wird wieder geöffnet.By moving the piston m into its right end position, the channel l ^l is closed by this. Due to the explosion pressure in the chamber k , however, the piston m is moved even further. A compression pressure corresponding to the explosion pressure of chamber k then arises in chamber k ^1. This prevents the piston m from hitting the cylinder cover. If the explosion pressure in the chamber k now falls because the explosion product escapes into the turbine, the piston m is moved back again by the compression pressure of the chamber k ^l and the channel l ^l is opened again.

Der Steuerkolben i, welcher sich jetzt in der rechten Endlage befindet, gestattet den Eintritt des Gemisches durch die Eintrittsöffnung h¹ und den Kanal I¹ in die Explo-The control piston i, which now is located in the right end position, permitting entry of the mixture through the inlet opening ¹ and the channel h I ¹ in the exploration

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sionskammer A¹. Hier wird durch den Eintrittsdruck des Gemisches der Kolben m «wieder verdrängt, und zwar nach links, sobald die Druckdifferenz zwischen den Kammern έ und k¹ genügend groß geworden ist. Dann erfolgt der Vorgang, genau wie oben beschrieben, von der entgegengesetzten Seite. Der Gemischdruck steigt in der Kammer k^l, tritt durch den Kanal r¹ hinter den Steuerkolben i¹ und verdrängt diesen nach links; durch Stromzuführung zur Zündkerze t¹ erfolgt Zündung in der Kammer k¹. Oer Steuerkolben i hat sich dann so weit nach links bewegt, daß das Explosionsprodukt durch die Kanäle I¹ und ft¹ und die Düsen q das Schaufelrad η beaufschlagen kann. Der Kanal ft ist in dieser Stellung durch den Steuerkolben i abgeschlossen, so daß ein Rückdruck nicht erfolgen kann. Der Kanal I ist bei der Bewegung des Kolbens m nach links durch diesen abgeschlossen worden und in der Kammer k entsteht ein dem Explosionsdruck der Kammer k¹ entsprechender Kompressionsdruck, welcher seinerseits den Kolben m wieder zurückbewegt, wenn das Explosionsprodukt aus der Kammer k¹ entweicht.sion chamber A ¹ . Here, the piston m «is displaced again by the inlet pressure of the mixture, namely to the left, as soon as the pressure difference between the chambers έ and k ¹ has become sufficiently large. Then the process is carried out exactly as described above from the opposite side. The mixture pressure rises in the chamber k ^l , passes through the channel r ¹ behind the control piston i ¹ and displaces it to the left; when power is supplied to the spark plug t ¹ , ignition takes place in the chamber k ¹ . Oer control piston i has then moved so far to the left that the explosion product can act on the impeller η through the channels I ¹ and ft ¹ and the nozzles q. In this position, the channel ft is closed by the control piston i , so that back pressure cannot take place. The channel I is m in the movement of the piston has been completed to the left by that after and k is produced in the chamber to the explosion pressure of the chamber k ¹ corresponding compression pressure which, in turn, the piston m moved back when the explosion products from the chamber k ¹ escapes.

Jetzt steht das Organ wieder in der gezeichneten Lage und der ganze Vorgang spielt sich von neuem ab, also der Freifiugkolben m bewegt sich mit dem Steuerkolben i wechsel-. seitig hin und her, und in den Kammern k und k¹ erfolgt abwechselnd eine Explosion.Now the organ is back in the position shown and the whole process takes place all over again, so the Freifiugkolben m moves with the control piston i alternately. side to and fro, and an explosion takes place alternately in chambers k and k ^1.

Um nun zu verhindern, daß durch den Eintrittsdruck des Gemisches der Steuerkolben i mit dem Kolben m zugleich bewegt wird, wodurch die Zündung zu früh erfolgen würde, sondern sich vielmehr erst in Bewegung setzt, nachdem der Kolben m seine Endlage erreicht hat und in der Kammer k bzw. k¹ der volle Eintrittsdruck vorhanden ist, ist an dem Zahnsegment 0 eine Feder s derart angebracht, daß in der Endlage des Steuerkolbens i die Federspannung durch den Gemischdruck jedesmal mit überwunden werden muß. Der Steuerkolben i kann sich also immer erst. dann in Bewegung setzen, wenn in der Explosionskammer, welche mit Explosionsgemisch gefüllt ist, ein Überdruck gegen den Druck der andern Kammer besteht, weleher die Spannung der Feder s überwindet. ■ Der Steuerkolben i erhält also eine gewisse Nacheilung.In order to prevent the inlet pressure of the mixture from moving the control piston i with the piston m at the same time, whereby the ignition would take place too early, but rather only starts moving after the piston m has reached its end position and is in the chamber k or k ^1, the full inlet pressure is present, a spring s is attached to the toothed segment 0 in such a way that in the end position of the control piston i the spring tension must be overcome by the mixture pressure every time. The control piston i can therefore always only start moving when there is an overpressure against the pressure of the other chamber in the explosion chamber, which is filled with the explosion mixture, which overcomes the tension of the spring s. ■ The control piston i thus receives a certain lag.

Der Eintrittsdruck des Gemisches kommt hierdurch immer voll und ganz zur Wirkung.The inlet pressure of the mixture is always fully effective.

Die Feder s verfolgt in ihrer Anordnung aber auch noch einen anderen Zweck. Wenn z. B. das in der Fig. 2 dargestellte Mischventil A geschlossen wird und Gemischeintritt nicht mehr erfolgt, das Organ (Fig. 1) also außer Tätigkeit tritt, so kann der Steuerschieber i niemals in einer andern als einer der beiden Endlagen stehen bleiben, was bedingt, daß das Organ stets wieder in Tätigkeit tritt, wenn Gemischeintritt erfolgt.The arrangement of the spring s also has another purpose. If z. B. the mixing valve A shown in Fig. 2 is closed and the mixture no longer occurs, so the organ (Fig. 1) is out of action, the spool i can never remain in any other than one of the two end positions, which is a condition that the organ always comes into operation again when a mixture occurs.

Diese Explosionskammer kann im Anschluß an bekannte Steuerungen, wie sie beispielsweise in der Fig. 2 dargestellt sind, zur Anwendung kommen. Auf dem Umfange des Schaufelrades würden dann zahlreiche Explosionskammern verteilt angeordnet sein, welche je. mit einem Mischventil A in Verbindung stehen. Jedes Ventil würde nun beispielsweise durch eine Leitung 1, 2, 3, 4, 5 . . . mit einem Zylinder c verbunden sein. Durch die Leitungen d und d¹, welche mit der Saug- bzw. Druckleitung einer Pumpe ft in Verbindung stehen, ist im Zylinder c ein Saug- und ein Druckräum gebildet, die durch den Kolben b voneinander getrennt sind. Je nach Stellung des Kolbens b, welche von der Stellung des Regulators abhängig ist, stehen also die Leitungen 1, 2, 3, 4, 5 ... mit dem Saugoder Druckraum in Verbindung, und wird demzufolge durch Saug- oder Druckwirkung durch den Kolben e des Mischventils A letzteres geöffnet oder geschlossen und so die Explosionskammer in oder außer Tätigkeit gesetzt.This explosion chamber can be used in connection with known controls, such as those shown in FIG. 2, for example. Numerous explosion chambers would then be distributed around the circumference of the paddle wheel, each of which. communicate with a mixing valve A. Each valve would now be, for example, through a line 1, 2, 3, 4, 5. . . be connected to a cylinder c. The lines d and d ¹ , which are connected to the suction and pressure lines of a pump ft , form a suction and pressure space in the cylinder c, which are separated from one another by the piston b. Depending on the position of the piston b, which is dependent on the position of the regulator, the lines 1, 2, 3, 4, 5 ... are connected to the suction or pressure chamber and are consequently activated by suction or pressure from the piston e of the mixing valve A, the latter is opened or closed and the explosion chamber is in or out of action.

Als Vorteil der Erfindung ergibt sich, daß das Explosionsprodukt auch zum Schluß der Expansion noch unter einem dem Eintrittsdruck des Gemisches entsprechenden Druck steht und daß in der Explosionskammer nur wenig verbrannte Gase zurückbleiben.An advantage of the invention is that the explosion product also at the end of the Expansion still under a pressure corresponding to the inlet pressure of the mixture and that only a small amount of burned gases remain in the explosion chamber.

Claims

95 patent claims:

1. Explosion chamber for gas turbines, which divides a free-flight piston into space-variable explosion chambers, characterized in that a free-flight piston (m) caused by the inlet pressure of the gas-air mixture, reciprocal movement with a control piston (i) forms space-variable explosion chambers, in such a way that the i ° 5 fresh mixture flowing into one chamber displaces the explosion gases from the other chamber.

2. explosion chamber according to claim 1, characterized in that a meshing with the control piston rod toothed segment (0) in conjunction with a spring (s) causes a lag of the control piston (i) , whereby the charge of the explosion chambers {k and k ¹ ) with the full ^U 5 inlet pressure is ensured.

1 sheet of drawings.