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Explosionsturbine. Die Erfindung bezieht sich auf eine Explosionsturbine,
.bei . der die Explosionsgase ein gleichzeitig zur Steuerung dienendes tangenti.al
Ibeaufschlagtes Laufrad antreiben, ,das einen vollen und einen mit Zellen besetzten
Kranzteil besitzt. Die Erfindung liegt darin, daß zur Erzielung eines die Luftspülung
der Explosionskammer und der arbeitenden Teile der Maschine ermöglichenden Dreitakts
das Laufrad außer dem vollen und dem Schaufelteil' noch einen leeren Kranzteil besitzt,
der zeitweise den Durchgang von der
Verbrennungskammer zur Auspuffleitung
ohne Behinderung des Laufrades freigiebt. Die Ventile der Explosionskammer werden
bei der Drehung des Laufrades derart gesteuert, daß sich das Lufteinlaßventil öffnet,
sobald der treibende Teil des Laufrades, nämlich das mit den Schaufeln versehene
Stück, an der Mündung der Düse vorbeigegangen ist, und das Lufteinlaßventil bleibt
so lange geöffnet, .bis die von dem leeren Teile des Laufrades hergestellte Verbindung
zwischen der Verbrennungskammer und der Auspuffleitung durch :len vollen Kranzteil
des Laufrades unterbrochen wird. Zach der Schließung des Lufteinlaßventils erfolgt
dann die Verdichtung: Um während der Verdichtung ein Entweiclien des Gasge;ni:sches
längs des Umfanges des Laufrades zu verhindern, wird vorteilhafterweise die das
Triebrad umschließende Mantelfläche des Gehäuses mit sich erweiternden druckabschwächenden
Zellen versehen, die ein nutzloses Entweichen unverbrannter Gasteile verhindern,
indem der Druck der aus der Arbeitskammer austretender, Gasteile in den Zellen allmählich
vermindert wird.
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Die Dichtungszellen sollen außerdem das schädliche Nachknallen der
Rückstände verhindern, und die in den Zellen .bei der Verdichtung aufgespeicherten
Gasteilchen) werden überdies nach der Explosion durch dien vorbeiziehenden Feuerstrahl.
der explodierenden Gase ebenfalls zur Entzündung gebracht und hierdurch zur Mitarbeit
herangezogen, wodurch der Verlust an: unverbrannten Gasen wiederum vermindert wird.
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Eine besonders günstige Ausführungsform einer Explosionsturbine nach
der Erfindung erhält man dadurch, daß entsprechend dem erzielten Dreitakt der Maschine
und der dreifachen Unterteilung jedes Laufrades: drei Laufräder regelmäßig versetzt
so auf der gleichen Arbeitswelle angeordnet -werden, daß ihre vollen mit Zellen
besetzten und leeren Kranzteile wechselweise zur Wirkung gelangen, wodurch ein gleichmäßiger
Antrieb der Arbeitswelle erfolgt.
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Auf der Zeichnung ist eine Ausführungsform einer Explosionsturbine
nach der Erfindung dargestellt.
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Abb. i zeigt die Gesamtansicht einer sich aus drei Aggregaten zusammensetzenden
Maschine.
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Abb. 2, 3 und 4, und zwar letztere in etwas abgeänderter Ausführungsform,
zeigen scheinatisch die einzelnen Arbeitstakte der Maschine, während Abb.5 die Seitendichtung
.des Laufrades im Schnitt zeigt.
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Die dargestellte Maschine besteht aus den drei je um i2o° gegeneinander
versetzt angeordneten, auf der gemeinsamen Welle a sitzenden Laufrädern b, die vollkommen
gleich ausgebildet sind. Jedes Rad b läuft in einem Gehäuse c, oberhalb dessen eine
annähernd kugelförmige Verbrennungskammer d angeordnet ist, -die durch eine Düse
e derart an das Gehäuse c angeschlossen ist, daß die aus der Verbrennungskammer
d abströmenden Gase :twa tangential gegen das Triebrad b strömen. Die drei Gehäuse
c der Räder sind an eine gemeinsame, sich erweiternde Auspuffleitung f angeschlossen.
Jede Verbrennungskammer d ist mit einem Brennstoffeinlaßventil g und einem Lufteinlaßventil
1a versehen und besitzt eine Zündkerze i. Die beiden Ventile g und 1a sind
entsprechend der Abb. i derart zu beiden Seiten jeder Verbrennungskammer angeordnet,
daß sie, oberhalb der Welle c zu liegen kommen, so claß die Ventilstangen lz,
L von auf der Welle a sitzenden. Nocken m, n angehoben werden können,
wodurch die Ventile geöffnet werden, während der Schluß der Ventile durch Federn
erfolgt. Zu, den Kammern o der drei Brennstoffeinlaßventile g sowie zu den Kammern
p -ler drei Lufteinlaßventile 1a lführen Leitungen q, r, die von einem der
Verdichter s, t ausgehen. Die .beiden Verdichter s und t sitzen ebenfalls auf der
Welle a, und der Verdichter s verdichtet den Brennstoff, während der Verdichter
t Luft verdichtet. Wenn eine Maschine nach der Erfindung mit flüssigem Brennstoff,
wie Benzin oder Benzol., Spiritus, Petroleum, betrieben werden soll, so entnimmt
der Verdichter s einem in üblicher Weise ausgebildeten. Vergaser zs ein Brennstoff-Luft-Gemisch
und drückt es in die Verbrennungskammer d. Von der Welle a wird schließlich noch
ein Magnetapparat v zur Erzeugung des Zündstromes für die Zündkerzen i in üblicher
Weise angetrieben. Zur Regelung der Gaszufuhr dient ein Regler j, von dem aus die
Gestänge der Brennstoffzuführungsventile g derart beeinflußt -werden., daß bei Überschreitung
einer bestimmten Drehzahl der Welle a entweder die- Größe des Ventilhubes oder die
Dauer des Ventilhubes verringert wird.
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Jedes Ras b besitzt auf einem Drittel seiner Umfangsfläche Schaufeln
w. An die Schaufeln w schließt sich ein vollbleibender Teil .x des Radkranzes an
und an diesen gemäß der Erfindung ein ausgesparter Teil y, wie dies die Abb. 2 bis
4 erkennen lassen.
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Die Arbeitsweise der Turbine nach der Erfindung ist die folgende:
Wenn das Rad b die aus Abb. 2 ersichtliche Stellung in- seinem Gehäuse c einnimmt,
;wird durch den: Nocken in das Gaseinströinventil g geöffnet und infolgedessen von,
dem Verdichter s aus Gas oder Brennstoff-Luft-Gemisch in die Verbrennungskammer
d gedrückt. Es
findet dann in der Verbrennungskammer d eine verhältnismäßig
geringe Komprimierung des Brennstoff-Luft-Gemisches statt, da der volle Teil i des
Triebrades ein Entweichen des Brennstoffgases aus der Kammer d in die Auspuffleitung
f hindert. Nach Abschluß des Gaseins.trömventils g erfolgt die Zündung des Brennstoff-Luft-Gemisches
in. der Verbrennungskammer d, die Explosionsgase arbeiten gegen die Schaufeln w
und treiben das Rad b in Richtung des Pfeiles z an. Nachdem jedoch das Triebrad
aus der Lage nach Abb. 3 sich um etwa i2o° weiter in die Lage nach Abb. 4 gedreht
hat, können die Abgase, die jetzt so gut wie vollständig expandiert sind, aus der
Kammer d nach dem Auspuff f entweichen, indem der ausgesparte Teil
y des Rades b jetzt in eine derartige Stellung gelangt ist, daß er die Verbindung
zwischen der Zuleitung e und der Auspufflditung f herstellt.
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Während dieser Zeit wird .auch das Lufteinlaßventilla geöffnet, und
die somit von dem Verdichter t in .die Verbrennungskammer d
ged'riickte
Luft bewirkt eine Ausspülung der Verbrennungskammer d von den Verbrennungsgasen.
Nachdem das Rad b sich alsdann wieder in die Stellung nach Abb. 2 weitergedreht
hat, kann das Spiel von neuem. beginnen.
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Um die Seitenflächen 8 des Triebrades b gegen die Seitenwandungen
9 des Triebradgehäuses c abzudichten, ist eine Labyrintd'ichtung vorgesehen, die
aus an den Rädseitenflächen 8 und den Innenwandungen 9 des Gehäuses angeordneten
Ringen io, m besteht (Abt. S). Um. aber auch ein Entweichen von Gas, insbesondere
während der Verdichtung, aus der Verbrennungskammer d in den Auspluff f !zu verhindern,
ist die innere Umfangsfläche -des Gehäuses c mit einem Kranz von sich nach innen
erweiternden Zellen i2 versehen (Ab b. 3"4). Der geringe Teil der Gase, der während
der Verdichtung zwischen der äußeren Umfangsfläche des vollen Radteiles x und der
inneren Umfangsfläche des Gehäuses zu entweichen sucht, wird durch das Rad b nach
außen und hierdurch in .die Zellen 12 der inneren Gehäusewandung hineingeschleudert.
In diesen Zellen geraten die Gase in eine wirbelnde Bewegung, die sich von Zelle
zu Zelle in Drehrichtung des Laufrades fortsetzt. Die Gasteilchen verlieren hierbei
und infolge der Ausdehnung in den Zellen allmählich ihren Druck und die Zellen verhindern
so, daß irgendwie in Betracht kommende Gasmengen während der Verdichtung in den
Auspuff gelangen, wodurch Nachexplosionen im Auspuff ' entstehen, können.
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Während der Expansionsperiode hindern die Zellen 12 das richtige Arbeiten
des Triebrades nicht, da sie nicht innerhalb des Einfallwinkels des aus der düsenartigen,
Zuleitung e ströinenden explodierenden Gases liegen, so daß letzteres auf dem gefächerten
Teil ges Lauf-! rad'es voll zur Wirkung kommt. Dis Ausbildung der Zellendichtung
12 hat auch zur Folge, daß es bei der beschriebenen E@;p@osionsturbine keinesfalls
nötig ist, die Düse e zu dein. Radgehäuse zeitweise durch ein Ventil oder eine Klappe
abzusperren, wodurch die Steuerung und Regelung der Maschine verwickelter werden
und ein erheblicher Teil der gewonnenen Kraft in unvorteilhafter Weise in Anspruch
genommen werden würde.