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Gasturbine. Die Erfindung betrifft radial innen beaufschlagte Gasturbinen,
bei denen die Leiträder mit am äußeren Umfang offenen Verbrennungsräumen versehen
sind, die zeitweise zwan"l,'itifig durch das Laufrad abgedeckt wer-den.
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Die Erfindung bezweckt, die Druckäußerung der Verbrennungsgase so
zu regeln, daß eine tunlichst ausgeglichene und gleichförmige Beaufschlagurig der
einzelnen Schaufelgruppen erreicht «erden kann.
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Nach der Erfindung soll das dadurch erreicht werden, daß die mit den
Steuerkanten der Schaufelgruppen des Laufrades zusainmemvirkenden Kanten der Verbrennungsräume
iiri Winkel zur Achsialebene des Leitra(ies stehen.
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Die Vorteile gegenüber bekannten Turhinea l.estehen gemäß der Erfindung
in einer durch die Schrägstellung ermöglichten Regelung des Gasstrahles zu einer
gleichförmigen Druckäuläcru-ig und anhaltenden Beaufschlagung der Laufradschaufelgruppen.
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Ferner ist der Gegenstand der Erfindung gekennzeichnet dadurch, daß
die zwischen den L aufradschaufelgruppen vorgesehenen Schie-I:erplatten des Laufrades
an ihrer vorderen Steuerkante einen Sicherheitsauslaß für Gasreste besitzen.
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Diese Aussparung stellt die Explosionsfähigkeit einer jeden Ladung
sicher; sie erfüllt den Zweck, das Vorhandensein von Spannungsresten bei Eintritt
des neuen Gasgemisches dadurch zu vermeiden, daß nach fast völliger Abdeckung des
Verbrennungsraumes das neu eintretende Gasgemisch die Gasreste vor sich her durch
die Aussparung aus dem Verbrennungsraum austreiben kann, so daß der Verbrennungsraum
stets gereinigt ist.
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Nach der Erfindung wird (las dadurch erreicht, daß die hintere Steuerkante
der Schaufelgruppenräume sich nicht über die ganze Breite des Laufrades hin erstreckt,
sondern der Verbrennungsraum ül:er die Ausdehnung einer schmalen Aussparung hin
erst später ganz abgedeckt wird.
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Auf der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Gasturbine nach der
Erfindung dargestellt.
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Abb. i ist ein Querschnitt durch die Turbine, Atb. 2 eire abgewickelte
schematische Draufsicht auf den Innenkranz des Laufrades.
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Das festgelagerte Leitrad i ist mit einem oder mehreren seginentförmigen
Verdichtungszylindern 2 versehen, in welchen ein von der Gasturbine gesteuerter
Kolben 3 schwingt. An die radialen Zylinderwände schliefen sich die Verbrennungsräume
:I an, die durch gesteuerte Ventile 5 zeitweise mit dem Zylinder 2 in Verbindung
gesetzt werden. Die Ventile 5 sind in Ventilkammern 6 gelagert und schließen al:-wechselnd
die im Boden des Verbrennungsraumes 5 vorgesehene Öffnung 7 und eine Öffnung 8 ab,
durch welche der Zylinder 2 an die Zuleitung für (las Explosionsgemisch angeschlossen
wird.
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Die Verbrennungsräume, in welche die Zündkerzen 9 hineinragen, bilden
im Querschnitt taschenförmige Kammern, die nach <lern äußeren Umfang des Leitrades
i zu offen sind und sich über die ganze Breite des Rades erstrecken. Die Längsachse
der Verbrennungsräume .I steht im Winkel zur Achse des Leitrades (Abb. 2), so daß
die Draufsicht auf die offene Seite dieser Räume einen Rhombus bildet.
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Gleichachsig mit dem Leitrad i ist das Laufrad io angeordnet, das
auf der Welle 12 befestigt ist. Das Schaufelrad hat bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
zwei Gruppen von Schaufeln 13, zwischen denen am inneren Umfang SchieLerplatten
1d. vorgesehen sind. Diese Platten, die eine vordere Steuerkante a und eine hintere
Steuerkante b haben, sind so lang bemessen und in bezug auf die Bewegung des Kolbens
3 so angeordnet, daß sie den Verbrennungsraum q. während des Verdichtungshubes des
Kolbens abdecken und nach der Zündung freigeben. Vorteilhaft werden die Platten
14 durch entsprechende Bemessung ihrer Stärke zur Schaffung der Schwunginassen ausgenutzt,
die zur Erzielung eines gleichförmigen Ganges der Turbine benötigt werden.
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An der vorderen Steuerkante a ist in der Platte 1d. noch eine Aussparung
15 vorgesehen. Die sich über die Breite des Laufrades i erstreckenden Wände der
Verbrennungsräume a sind nicht radial gerichtet, sondern stehen gemäß der Erfindung
im Winkel zur Richtung des Halbmesser ihrer Fußpunkte. Durch parallel
dazu
gerichtete Leitwände 16 ist der V eibrennungsraum 4 unterteilt, um den Explosionsgasen
auf der ganzen Ausdehnung der Austrittsfläche .des Verbrennungsraumes 4 die günstigste
Richtung zu geben. Die Wände 16 sind jedoch ebenso wie die Schaufeln 13 achsial
gerichtet.
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Infolge der taschenförmigen Ausgestaltung der am Umfang des Rades
angebrachten Verbrennungsräume 4 befindet sich unterhalb dieser ein freier Raum
17. Vor diesem Raum 17 sind am Laufrad io Flügel 18 angebracht (Abb. i), die als
Lüfterflügel wirken, indem sie Luft durch das Leitrad hindurch an den Verbrennungsräumen
vorbeisaugen.
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Das Laufradio ist durch einen Mantel icg abgedeckt, an den sich die
Auspuffleitung 20 anschließt.
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Die Wirkungsweise der Gasturbine ist folgende: Hat der Kolben 3 bei
seinem Hube nach rechts das Explosionsgemisch durch die Öffnungen 8 angesaugt und
beginnt er seinen Verdichtungshub nach links, so wird die Öffnung 8 durch das Ventil
5 geschlossen und die Öffnung 7 freigegeben, so daß die Verdichtung des Explosionsgemisches
im Zylinder 2 und im linken Verbrennungsraum 4 stattfindet. Bei Beginn des Verdichtungshubes
hat die vordere Steuerkante a der einen Schieberplatte 14 zwar schon eine Stellung
erreicht, bei welcher der Verbrennungsraum4abgeschlossen ist, jedoch können noch
die Verbrennungsrückstände der vorangegangenen Zündung durch die Öffnung 15 entweichen.
Der Verbrennungsraum wird dann durch die Schieberplatte 14 völlig abgeschlossen,
so daß bei der linken Totlage des Kolbens 3 die ganze angesaugte Ladung im Verbrennungsraum
4 verdichtet ist.
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Beginnt der Kolben 3 seinen Hub nach rechts, so wird durch das Ventil
s die Öffnung 7 geschlossen und dadurch der Verbrennungsraum 4 vom Zylinder 2 abgesperrt.
Erfolgt jetzt die Zündung mittels der Kerze 9, so geht die Explosion allein im Verbrennungsraum
4 vor sich. Die Steuerkante b der Schieberplatte 14 hat dann infolge des Umlaufes
des Laufrades io eine Stellung erreicht, bei der sie den Verbrennungsraum freizulegen
beginnt. Es entsteht zunächst ein enger Schlitz für den Austritt der Explosionsgase,
dessen Länge wegen der Schräglage der Längsachse des Verbrennungsraumes noch größer
als die Baubreite des Laufrades ist. Die Explosionsgase, durch die schrägen Leitwände
16 in Schichten bestimmter Richtung unterteilt, beaufschlagen. die ersten Schaufeln
13 der auf die Schieberplatten 14 folgenden Schaufelgruppe in tunlichst günstiger
Weise. Der Schlitz erweitert sich schnell, und es werden die folgenden Schaufeln
beaufschlagt, bis der Druck der Explosionsgase bei der letzten Schaufel der Gruppe
auf das gewünschte Maß gesunken ist.
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Der Kolben 3 hat inzwischen seinen Rechtshub vollendet und beginnt
seinen Linkshub, wenn die Steuerkante d der folgenden Schieberplatte 14 den Verbrennungsraum
4 völlig abgedeckt hat bis auf die Aussparung 15, durch welche die Verbrennungsrückstände
beim Beginn des Verdichtungshubes entweichen.
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Da der Kolben 3 doppelt wirkt, erfolgt die Ladung des rechten Verbrennungsraumes
5 mit verdichtetem Explosionsgemisch während der Beäufschlagung des Laufrades io
am linken Verbrennungsraum, so daß das Laufrad abwechselnd am einen und am anderen
Verbrennungsraum angetrieben wird. Durch Anordnung einer größeren Anzahl von Verbrennungsräumen
4 am Umfang des Leitrades i Lind entsprechende Schaufelgruppen kann der Gleichförmigkeitsgrad
der Gasturbine erhöht werden.
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Die Verbrennungsräume 4 und insbesondere die Ventilkammern 6 werden
dabei ständig durch den Luftstrom gekühlt, der durch die Lüfterflügel 18 des Laufrades
io an ihren Wandungen vorbei gesaugt wird.
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Die Art der Steuerung des schwingenden Kolbens und der Absperrorgane
für die Zuführung des Explosionsgemisches ist beliebig.