DE284343C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Die Erfindung betrifft eine Explosionsturbine mit besonderer Verbrennungskammer, bei der das Düsenventil durch den in der Verbrennungskammer auftretenden Explosionsdruck selbsttätig geöffnet und das Brennstoffeinlaßventil in derselben Weise selbsttätig geschlossen wird. Es ist bereits bekannt, bei Explosionsturbinen dieser Art das Düsenventil mit dem Einlaßventil durch einen Kettentrieb derart zu

ίο verbinden, daß beim Schließen des Düsenventils, das bei der bekannten Einrichtung durch eine besondere Steuerung erfolgt, das Einlaßventil zwangläufig geöffnet wird, während das Schließen unabhängig vom Düsenventil durch eine besondere, vom Explosionsdruck abhängige Vorrichtung erfolgt.

Demgegenüber besteht das Wesen der vorliegenden Erfindung darin, daß das Einlaßventil sich beim Öffnen des Düsenventils in Abhängigkeit von diesem zwangläufig schließt und beim Schließen des Düsenventils zwangläufig öffnet.

Die Verbindung der beiden Ventile miteinander erfolgt zweckmäßig durch einen doppelarmigen Hebel, an dessen Arme die Spindeln der beiden Ventile unmittelbar angreifen. Zum Zwecke der Verzögerung der Schließbewegung ist das Düsenventil mit einer Flüssigkeitsbremse ausgerüstet, die eine bequeme Regelung der Schließungsdauer des Düsenventils und damit gleichzeitig der. Öffnungsdauer des Einlaßventils ermöglicht. Der Gedanke; die Schließbewegung des Düsenventils bei Explosionsturbinen zu verzögern, ist an sich bekannt.

Die Bedeutung der Verwendung einer Flüssigkeitsbremse für diesen Zweck liegt hauptsächlich in der Möglichkeit einer außerordentlich bequemen Regelung auch während des Ganges der Turbine, die durch bloßes Verstellen einer Drosselschraube erzielt wird.

Auf der Zeichnung ist die Erfindung in einer Ausführungsform veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. ι eine nach dem neuen Verfahren arbeitende Explosionsturbine in senkrechtem Schnitt, der auf der linken Seite der Figur durch die Achse, auf der rechten Seite durch die Verbrennungskammer gelegt ist, während Fig. 2 einen senkrechten Schnitt quer zur Achse darstellt. Hier ist der Schnitt auf der linken Seite der Figur in einer vor der durch die eigentliche Turbine gehenden Schnittebene liegenden Ebene ebenfalls durch die Verbrennungskammer, geführt.

Die Einrichtung setzt sich aus der eigentlichen aus dem Läufer 1 und dem Gehäuse 2 bestehenden Turbine, der Verbrennungskammer 3, dem Ventilator 4, sowie den verschiedenen Ventilen nebst Zubehör zusammen. Der Darstellung ist eine zweistufige Achsialturbine mit teilweiser Beaufschlagung zugrunde gelegt. Die Explosionsgase treten aus der Verbrennungskammer 3 durch eine Düse 5 in die Schaufeln 6 der ersten Stufe ein, strömen dann durch die Leitschaufeln 7 und. treten, nachdem sie im Schaufelkranz 8 nochmals Arbeit geleistet haben, in das Turbinengehäuse aus, von wo sie in den Auspuff gelangen.

An das Turbinenrad 1 schließt sich das

Luftgebläse 4 unmittelbar an. Der Saugraum 9 dieses Gebläses steht mit der Außenluft durch eine Anzahl Kanäle 10 in Verbindung, die das neben der Verbrennungskammer angeordnete Lager für die Turbinen welle durchziehen. Dadurch wird eine ausgiebige Kühlung dieses Lagers gesichert, das sonst wegen der benachbarten Verbrennungskammer weiter herausgerückt werden müßte. Eine entsprechende Einrichtung kann auch für das andere Wellenlager getroffen werden.

Die Verbrennungskammer schließt sich in achsialer Richtung an das Gebläse 4 an und besteht mit dem Turbinengehäuse, dessen Umrißform sie angepaßt ist, aus einem Stück. . Der die Druckseite des Gebläses 4 umschließende Ringkanal 11 steht durch eine Leitung 12 mit einer Vorkammer 13 des Verbrennungsraumes 3 in Verbindung. In die Z wisch en - wand ist ein Rückschlagventil 14 eingebaut, das sich nach'innen öffnet und zur Einführung der Spülluft für die Verbrennungskammer dient. Vor dem Eintritt der Luftleitung 12 in die Vorkammer 13 kann eine Drosselung der Druckluft erfolgen. Von der Druckseite des Gebläses 4 geht eine weitere, in Fig. 1 nicht sichtbare Leitung 15 aus, die dem Einspritzventil 16 die erforderliche Druckluft zuführt. Dieses Ventil ist gleichzeitig als Mischventil ausgebildet, so daß sich eine besondere Vergasung bei Verwendung flüssiger Brennstoffe erübrigt. Es besteht im wesentlichen aus einem Nadelventil 17, das den Eintritt des Brennstoffs überwacht in Verbindung mit einem Kolben schieber 18, durch den die Zuführung der Druckluft geregelt wird. Der Kolbenschieber 18 spielt in einem Zylinder, in den die Druck-. luft durch eine Ringnut 19 eintritt. Von diesem Zylinder aus kann die Luft durch Kanäle 20 zur Eintrittsstelle der Brennstoffdüse gelangen. Die Bohrung der Düse ist hier doppelkegelförmig gestaltet. In den äußeren Hohlkegel ragt die eigentliche Brennstoffdüse mit dem Nadelventil 17 hinein. Die Betätigung des Misch- und Einlaßventils erfolgt selbsttätig von dem die Gasdüse 5 der Turbine überwachenden Auslaßventil 21 aus.

Dieses besteht aus einem Kegelventil 22, dessen Spindel 25 einen Kolben 23 trägt. Der Querschnitt dieses Kolbens übertrifft den des Ventils 22, so daß das Ventil bei steigendem Druck innerhalb der Verbrennungskammer 3 entgegen der Wirkung der Feder 24 angehoben wird. Die Ventilspindel 25 trägt außerdem einen Kolben 26, der in dem die Feder 24 aufnehmenden Zylinder spielt. Dieser Zylinder ist durch drei Kanäle 27, 28 und 29 mit einer Kammer 30 verbunden. Der Kanal 29 kann durch eine Stellschraube 31 mehr oder weniger verengt werden. Diese Einrichtung, deren Hohlräume öl oder eine andere Flüssigkeit enthalten, bildet eine regelbare Flüssigkeitsbremse und bezweckt, das Düsenventil 22 nach erfolgter Explosion so lange offen zu halten, bis die Spüllüft die verbrannten Gase ausgetrieben hat.

^; Das freie Ende der Ventilspindel 25 steht durch einen zweiarmigen Hebel 32 mit der Spindel des Misch- und Einlaßventils 16 in Verbindung. Bei 33 ist ein Stutzen zum Einschrauben einer Zündkerze angedeutet, die bei Inbetriebsetzung der ■ Gasturbine in Tätigkeit tritt; während des normalen Betriebes erfolgt die Zündung selbsttätig, da die Verbrennungskammer dauernd unter entsprechend hoher Temperatur steht.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende : Es sei angenommen, die Turbine befinde sich in Betrieb und es sei gerade eine Ladung Brennstoff durch das Ventil 16 in die Verbrennungskammer 3 eingeblasen. Der Brennstoff wird durch die Düse in feinster Verteilung unter, inniger Mischung mit der Verbrennungsluft eingeführt, so daß an den heißen Innenwandungen der Kammer eine sofortige und vollständige Verbrennung stattfindet. . Infolge der dabei auftretenden Druckerhöhung wird das Düsenventil 22, das bis dahin durch die Feder 24 geschlossen gehalten wurde, geöffnet, da der auf den Kolben 23 wirkende Druck den auf die wirksame Fläche des Ventilkegels wirkenden überwiegt. Die hochgespannten Verbrennungsgase treten durch die Düse 5 aus und wirken arbeitsleistend auf die Turbine. Das sofortige Wiederschließen des Düsenventils 22 wird durch die Flüssigkeitsbremse verhindert, die dem Ventil nur einen allmählichen Rückgang gestattet. Während dieser Zeit nimmt der Druck in der Verbrennungskammer ab, bis der auf die Außenseite des Ventils wirkende Luftdruck der Vorkammer 13 das Übergewicht erhält und das Ventil nach innen öffnet. Die Feder des Ventils ist so bemessen, daß sie das Ventil für gewöhnlich dem etwa 1 Atm. betragenden Drucke der Spülluft gegenüber geschlossen hält. Durch das Ventil tritt die vom Gebläse 4 gelieferte Spülluft in die Verbrennungskammer ein und durch das immer noch offene Ventil der Düse wieder aus, wobei eine gründliche Spülung der Explosionskammer stattfindet, die sämtliche Verbrennungsrückstände beseitigt. Ist dies geschehen, so schließt sich das Düsenventil 22 wieder unter der Wirkung der Feder 24. Die Zeitdauer der Rückbewegung des Ventils kann durch Einstellen der Stellschraube 31 der Flüssigkeitsbremse geregelt werden.

Die Spülluft wird der Vorkammer 13, wie bereits erwähnt, durch das Gebläse 4 zugeführt, das sie durch die Kanäle 10 ansaugt. Auch die bei 15 in das Brennstoffventil 16 eintretende Druckluft wird durch das Gebläse 4 geliefert.

Die Steuerung des Einlaßventils erfolgt in Abhängigkeit von der des Auslaßventils 22 derart, daß beim Anheben des letztgenannten Ventils, d. h. während die hochgespannten Verbrennungsgäse durch die Düse 5 austreten, sowohl der Zutritt der Druckluft durch den Kolbenschieber 18 als auch der des Brennstoffs durch das Nadelventil 17 abgesperrt ist, während bei geschlossenem Düsenventil der Kolbenschieber sowie das Nadelventil geöffnet sind, so daß der Brennstoff in die Kammer 3 eingespritzt wird. Da die Bewegungen des Einlaßventils von denjenigen des Auslaßventils und damit von der Flüssigkeitsbremse dieses Ventils abhängig sind, läßt sich die Zeitfolge der Explosion und damit der Gang der Turbine durch Einstellen der Drosselschraube 31 regeln.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Explosionsturbine mit besonderer Verbrennungskammer, bei der durch den in der Verbrennungskammer auftretenden Explosionsdruck das Düsenventil selbsttätig geöffnet und das Brennstoffeinlaßventil selbsttätig geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenventil mit dem Einlaßventil derartig zwangläufig verbunden ist, daß sich das Einlaßventil beim Öffnen des Düsenventils unter der Einwirkung der Explosionsgase schließt und beim Nachlassen des in der Verbrennungskammer herrschenden Drucks unter der Einwirkung einer Feder 0. dgl. selbsttätig wieder öffnet, wobei das Düsenventil sich wieder schließt.
2. 2. Explosionsturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenventil mit einer durch Stellschraube regelbaren Flüssigkeitsbremse ausgerüstet ist, zum Zwecke, das Schließen des Ventils bis zur' vollständigen Ausspülung der Verbrennungskammer willkürlich verzögern zu können.
3. 3. Explosionsturbine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung des Düsenventils mit dem Einlaßventil durch einen doppelarmigen Hebel, erfolgt; dessen Arme unmittelbar ari die Ventilspindeln angreifen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.