DE388297C

DE388297C - Explosion gas turbine with back pressure chambers

Info

Publication number: DE388297C
Application number: DEJ21732D
Authority: DE
Original assignee: ERICH JAKS DR
Current assignee: ERICH JAKS DR
Publication date: 1924-01-11

Description

Explosionsgasturbine mit Rückdruckkammern. Die Erfindung betrifft Rückdruckexplosionsturhinen. Sie besteht darin, Saß die Explosionskammern auf einer Trommel parallel zur Achse sitzen und daß in ihnen räumlich in beliebigen Gruppen und zeitlich in beliebigen Abständen Explosionen hervorgerufen werden können.Explosion gas turbine with back pressure chambers. The invention relates to Back pressure explosion tower. It consists in Sat the explosion chambers on one Drum sit parallel to the axis and that in them spatially in any groups and explosions can be caused at any time.

Die bisherigen Vorschläge für Reaktionsturbinen mit Rückdruckkammern sehen zwei oder mehrere Kammern vor, welche radial am Umfang der Trommeln angeordnet sind, so ((aß parallel zur Trommelachse jeweils nur eine Kammer liegt. Infolgedessen standen zur Betätigung der bisherigen Reaktionsturbinen nur wenige Kammern zur Verfügung; denn bei Vergrößerung der Kammerzahl müßte der Abstand der Kammern von der Trommelachse vergrößert werden. Dieser Vergrößerung des Trommelquerschnittes sind aber unter Berücksichtigung der Wirkung der Fliehkraft enge Grenzen gesteckt. Bei der vorliegenden Anordnung von Kaininerreihen parallel zur Achse kann inan auch bei geringem Querschnitt der Trommel eine große Zahl von Explosionskammern anbringen. Dafür wird die Trommel länger.The previous proposals for reaction turbines with back pressure chambers provide two or more chambers, which are arranged radially on the circumference of the drums are, so ((ate only one chamber parallel to the drum axis. As a result only a few chambers were available to operate the previous reaction turbines; because when the number of chambers is increased, the distance between the chambers and the drum axis would have to be be enlarged. This enlargement of the drum cross-section are under Considering the effect of the centrifugal force, narrow limits are set. With the present Arrangement of Kaininerreihen parallel to the axis is possible even with a small cross-section attach a large number of explosion chambers to the drum. This is what the drum is for longer.

Die bekannten Ausführungen zeigen ferner den Nachteil, daß die Kammern zwangsläufig in bestimmter, unabänderlicher Reihenfolge finit den die Gaszufuhr vermittelnden Teilen in Verbindung treten. Daher erfolgte die Regelung in .der Hauptsache durch Drosselung der Gaszufuhr. Es bestand bisher keine Möglichkeit, ohne Unterbrechung des Betriebes beliebige Kammern nach Zahl und Lage als jeweilige Arbeitsgruppe zusammenzufassen. Dies ist aber erforderlich, damit nian sich jeweils der zu leistenden Arbeit anpassen kann. Es bestand ferner keine .Möglichkeit, unabhängig- von der Drehzahl der Turbine die Häufigkeit der Explosionen und die Zeitdauer zwischen Füllung und Zündung der Kammern zu regeln. Alle diese Erfordernisse sollen durch die vorliegende Lösung erfüllt werden. Diese hat den Vorzug, (laß plan a) infolge der großen Zahl der Kammern jede Kammergruppe erst nach längerem Zeitititerv all zu betätigen braucht (Kühlung), b) daß die zu der jeweils arbeitenden Kammergruppe gehörenden Kammern svnimetrisch zur Achse und zuinlIittelschnittgewählt werden, damit infolge der Hitze entstehende Verwerfungen in der Nähe der Kainniern svinmetrisch auftreten, c) daß die Explosionen der einzelnen Gruppen unabhängig von der jeweiligen Drehzahl der Turbine erfolgen, S) daß Zeitzündung besteht. Um alle diese Vorgänge im Turbinenläufer hervorzurufen, werden die Einlaßventile und Zündkerzen unter Vermittlung von Schleifkontakten auf der Turbinenachse elektrisch gesteuert.The known designs also show the disadvantage that the chambers inevitably come into connection in a certain, unalterable order finitely with the parts which mediate the gas supply. Therefore, the regulation was mainly carried out by throttling the gas supply. So far there has been no possibility of combining any number and location of any number and location of any number of chambers as a respective working group without interrupting operations. However, this is necessary so that nian can adapt to the work to be performed. Furthermore, there was no possibility of regulating the frequency of the explosions and the time between filling and ignition of the chambers independently of the speed of the turbine. All of these requirements are intended to be met by the present solution. This has the advantage (let plan a) due to the large number of chambers, each chamber group only needs to be activated after a long time (cooling), b) that the chambers belonging to the respective working chamber group are selected symmetrically to the axis and in the middle section, thus as a result Faults caused by the heat in the vicinity of the Kainniern occur svinmetrically, c) that the explosions of the individual groups occur independently of the respective speed of the turbine, S) that there is time ignition. In order to bring about all of these processes in the turbine rotor, the inlet valves and spark plugs are electrically controlled by means of sliding contacts on the turbine axis.

Abb. i zeigt für ein Ausführungsbeispiel einen Schnitt senkrecht zur Achse der Trommel. Auf der etwa hohlzylindrischen Tromniel 2 sitzen 32 Kammern i in Reihen von j e acht uni 9o = gegeneinander versetzt. Durch die hohle Welle werden von links und rechts unter besonderer, hier nicht gezeichneter Dichtung die beiden sich erst in den Kammern vereinigenden Gemischbestandteile zugeführt. Aus der hohlen Welle gelangt das eine Gas in Röhren 5, welche unterhalb der Explosionskammern parallel zur Trommelachse verlaufen, und das andere Gas oder Luft in vier Röhren 5'.Fig. I shows a section perpendicular to for an embodiment Axis of the drum. On the approximately hollow cylindrical Tromniel 2 sit 32 chambers i in rows of eight uni 9o = offset from one another. Be through the hollow shaft from left and right under a special seal, not shown here, the two only supplied in the chambers unifying mixture constituents. From the hollow In the wave, the gas enters tubes 5, which are parallel below the explosion chambers run to the drum axis, and the other gas or air in four tubes 5 '.

Der Schnitt der AM. i geht durch das vordere Zufuhrrohr 6, welches das Speicherrohr 5 mit dein Explosionsraum 8 verbindet. Die Gaszufuhr zu 8 wird durch den Schwingschieber 7 geregelt. Nach Zündung des Gasgemisches durch Zündkerze i i expandiert das explodierte Gas unter Aufstoßen der Klappe io durch Düse 9 und erteilt dein Turbinenkörper einen Anstoß entgegengesetzt zur Ausströrnungsrichtung.The section of the A M. i goes through the front feed pipe 6, which connects the storage pipe 5 with the explosion chamber 8. The gas supply to 8 is regulated by the swing slide 7. After the gas mixture has been ignited by spark plug ii, the exploded gas expands through nozzle 9, flap io being pushed open, and your turbine body gives a push in the opposite direction to the outflow direction.

Abb.2 stellt einen Schnitt durch eine Explosionskammer dar durch die geometrische Achse der Turbinentrommel und den Kammereinlaßschieber. Letzterer ist hier geschlossen dargestellt. Die Röhren 6 sind aus weichem Eisen, der Schieber 7 von näherungsweise zylindrischer Form mit seitlichem Halten aus diamagnetischem Stoff bis auf die Anker 12, welche aus weichem Eisen bestehen. Gegenüber dein Schieber sind die Röhreil0 finit einem diamagnetischen .Mantel 13 umkleidet. Uni die eisernen Röhren 6 sind isolierte Drahtwicklungen 1.4 geführt, (,l,erliall) deren die Ankerplatte 15 und der Aufschlagring 16 aus weichem Eisen für die Schieberanker sitzen. Oberhalb des Aufschlagringes 16 befindet sich der Raum 17, welcher nach oben durch die diamagnetische Platte 18 abgeschlossen wird. Oberhalb dieser Platte liegt die aus Hartporzellan oder ähnlichem feuerfestem Stoff bestehende Explosionskammer z9, welche ebenso wie die übrigen Teile mit einem Panzer 2o umgeben ist.Fig.2 shows a section through an explosion chamber through the geometric axis of the turbine drum and the chamber inlet slide. The latter is shown here closed. The tubes 6 are made of soft iron, the slide 7 of approximately cylindrical shape with lateral holding made of diamagnetic Fabric except for the anchor 12, which are made of soft iron. Opposite your slider The Röhreil0 are finitely encased in a diamagnetic .Mantel 13. Uni the iron Tubes 6 are insulated wire windings 1.4 out, (, l, erliall) of which the anchor plate 15 and the impact ring 16 made of soft iron for the slide anchors sit. Above of the impact ring 16 is the space 17, which is up through the diamagnetic Plate 18 is completed. Above this plate is the hard-paste porcelain plate or similar fireproof material existing explosion chamber z9, which, like the other parts, is surrounded by a tank 2o.

In Abb. 3 ist die Kammer z senkrecht zu ihrer Achse in Höhe des Schiebers 7 geschnitten. Um die Ausströmung von Gasen zu verhindern, den Röhren 6 innerhalb des Hohlraumes Unterstützung zu gewähren und die magnetische Einwirkung der Rohrteile oberhalb der Platte 15 auf die Anker 12 zu verringern, ist der diamagnetische Einsatzkörper 21 vorgesehen. Der Hohlraum 22 kann mit Öl gefüllt werden, welches bei Erwärmung durch Kanal 23 (s. Abb. r) nach einem gemeinsamen Ölbehälter an der Turbine abgeleitet werden kann. Dieser Hohlraum kann jedoch auch mit dem Außenraum in - Verbindung stehen und zur Kühlung der Kammern beitragen.In Fig. 3, the chamber z is cut perpendicular to its axis at the level of the slide 7. In order to prevent the outflow of gases, to provide support to the tubes 6 within the cavity and to reduce the magnetic effect of the tube parts above the plate 15 on the armature 12, the diamagnetic insert body 21 is provided. The cavity 22 can be filled with oil which, when heated , can be discharged through channel 23 (see Fig. R) to a common oil container on the turbine. However, this cavity can also be connected to the outside space and contribute to cooling the chambers.

Die Bewegung des Schiebers 7, die sonst infolge Schleuderwirkung oder durch - besondere Feder geschlossen gehalten werden kann, erfolgt elektromagnetisch. Um die zu einer Kammergruppe gehörigen Ventile gleichzeitig betätigen zu können, so daß die zu einer Gruppe gehörigen Kammern symmetrisch zur Achse und zur senkrechten Mittelebene dieser Achse liegen, gehen von jeder Kammer eine Magnetleitung und eine Zündleitung durch Vermittlung von Schleifkontakten auf der Turbinenachse nach einer Schalttafel. Vermittels der Schalttafel ist man in bekannter Weise in der Lage, die von verschiedenen Kammern kommenden Leitungen zu einer Gruppenleitung zusammenzuschließen. Hierdurch wird die jeweils arbeitende Kammergruppe nach Kammerzahl und Lage bestimmt. _ .Von der Schalttafel gehen die Gruppenleitungen für die Schiebersteuerung (Magnetleitungen) je in einen der gegeneinander isolierten Schleifkontakte 28 ( Abb. 4.) auf der Achse der Schaltungstrommel33, entsprechend die Gruppenzündleitungen in die Schleifkontakte 42. Jeder der Schleifkontakte 28 ist mit einem Kontaktplättchen 30 und jeder der Schleifkontakte ,42 ist mit einem Kontaktplättchen 43 auf der Schaltungstrommel verbunden. Die Kontaktplättchen 30, :1 .3 liegen je auf einem Isolierring, welcher auf der Schaltungstrommel drehbar ist. Die Isolierringe sind also gegeneinander verschiebbar. Die Kontaktplättchen schleifen bei Drehung der Schaltungstrommel je an einer Bürste (in der Abbildung nicht gezeichnet), von der die Leitung zur Stromquelle zurückgeht.The movement of the slide 7, which can otherwise be kept closed as a result of the centrifugal effect or by a special spring, takes place electromagnetically. In order to be able to operate the valves belonging to a group of chambers at the same time, so that the chambers belonging to a group are symmetrical to the axis and to the vertical center plane of this axis, a solenoid line and an ignition line go from each chamber through sliding contacts on the turbine axis to a control panel . By means of the switchboard it is possible in a known manner to combine the lines coming from different chambers to form a group line. This determines the chamber group working in each case according to the number of chambers and their location. From the control panel, the group lines for the slide control (magnetic lines) go into one of the mutually insulated sliding contacts 28 (Fig. 4.) on the axis of the switching drum33, and the group ignition lines go into the sliding contacts 42. Each of the sliding contacts 28 has a contact plate 30 and j Eder the sliding contacts 42 is connected to a contact pad 43 on the circuit drum. The contact plates 30: 1 .3 each lie on an insulating ring which can be rotated on the circuit drum. The insulating rings can therefore be moved relative to one another. When the circuit drum rotates, the contact plates each rub against a brush (not shown in the figure), from which the line goes back to the power source.

Solange Berührung zwischen einem Kontaktplättchen 30, 4.3 mit der zugehörigen Bürste eintritt, ist die entsprechende Magnet-oder Zündleitung geschlossen.As long as contact between a contact plate 30, 4.3 with the associated brush occurs, the corresponding magnet or ignition line is closed.

Je nach der Stellung der Schaltungstrommel 33 wird - durch ein Plättchen der Gruppe 3o die zugehörige Kammergruppe mit elektrischem Strom versehen. Solange in dieser Kammergruppe der elektrische Strom für die Magnetwicklungen geschlossen ist, wird der Schieber 7 geöffnet. Von der Umdrehungsgeschwindigkeit der Schaltungstrommel hängt also die Füllungszeit der Kammergruppen ab. Bei großer Drehzahl :der Turbine würde die Kontaktdauer, da die Schaltungstrommel sich dann auch schneller drehen muß, möglicherweise zu klein werden. Daher wird man entweder mehrere Plättchengruppen 30 von verschieden langen Plättchen auf der Trommel 33 anbringen und die zugehörige Bürste je nach der Drehzahl verschieben, oder man wird den Plättchen die Form eines Trapezes geben. Die Verschiebung der Bürste wird man zweckmäßig durch einen Regler von der Drehzahl der Turbine abhängig machen. Man kann aber auch eine selbsttätige Verstärkung der Gaszuführung durch Weiteröffnung der Zufuhrorgane vor Eintritt der Gase in die hohle Welle vorsehen. Zweckmäßig dürfte auch die Einführung mehrerer nach Bedarf einzuschaltender Schaltungstrommeln sein, um allen Anforderungen für die Freiheit der Gruppenwahl und die entsprechende Regelung zu genügen.Depending on the position of the circuit drum 33, the associated group of chambers is provided with electrical current by a plate from group 3o. As long as the electric current for the magnet windings is closed in this chamber group, the slide 7 is opened. The filling time of the chamber groups depends on the speed of rotation of the switching drum. At high speed: the turbine would have too little contact time, since the gearshift drum then also has to rotate faster. Therefore, you will either attach several groups of small plates 30 of different lengths on the drum 33 and move the associated brush depending on the speed, or you will give the plate the shape of a trapezoid. The shifting of the brush is expediently made dependent on the speed of the turbine by means of a controller. However, it is also possible to provide for an automatic amplification of the gas supply by opening the supply organs further before the gases enter the hollow shaft. The introduction of several switching drums, which can be switched on as required, should also be expedient in order to meet all requirements for freedom of group selection and the corresponding regulation.

Der Zündplättchenring 4.3 auf der Schaltungstrommel ist gegen den Magnetschaltring 30 verschiebbar, so daß man :die zwischen Füllung und Zündung einer Kammergruppe liegende Zeit bis zu rund "t/" der Umlaufszeit der Schaltungstrommel bei einer Umdrehung im vorliegenden Beispiele verändern kann. Um eine Sicherung gegen vorzeitige Zündung bei etwa offenstehendem Kammerschieber zu geben, kann man die Zündleitung über den Kammerschieber derart führen, daß bei offenem Schieber eine Unterbrechung der Zündleitung erfolgt, während sie bei geschlossenem Kammerschieber geschlossen ist.The ignition plate ring 4.3 on the switching drum can be moved against the magnetic switching ring 30 , so that you can change the time between filling and ignition of a group of chambers up to around "t /" of the cycle time of the switching drum with one revolution in the present example. In order to provide a safeguard against premature ignition when the chamber slide is open, the ignition line can be guided over the chamber slide in such a way that the ignition line is interrupted when the slide is open, while it is closed when the chamber slide is closed.

Je nach der Zeit, in welcher die Schaltungstrommel gedreht wird, erfolgen die Explosionen. Um. die Aufeinanderfolge der Kammerexplosionen willkürlich und selbsttätig zu regeln, geht die Leitung 5i von 3,lotor 50 (s. Abb. q.) zum Minuspol der Stromquelle über die Bürste 52 in den@Kontaktring 53 des mit der Turbinenachse in Verbindung stehenden Reglers 5¢, in die Bürste 58, in den von dieser berührten isolierten Metallring des feststehenden Zylinders 55, in den Widerstand 56 und über den Schalter 57. Je schneller die Turbine sich dreht, um so höher wird die umlaufende Bürste 58 im Zylinder 55 gehoben (s. Abb. 4) und um so mehr Widerstand wird bei 56 für den Motor 5ö dadurch eingeschaltet. Da der oberste Metallring des Zylinders 55 ohne Stromzufuhr ist, wird die Überschreitung einer vorgegebenen Höchstgeschwindigkeit der Turbine verhindert. Von Hand wird die Geschwindigkeit des Motors durch Schalter 57 geregelt. Um je nach Bedarf die Höchstgeschwindigkeit der Turbine festsetzen zii können, sitzt auf dein Zylinder 55 eine Magnetspule 59, die über dem Schalter 6o unter Strom gesetzt wird. Das mit dein Kegler 54 verlaufende Eisenrohr 61, welches zur Bürste 58 führt, wird je nach der Stärke des eingeschalteten Stromes in die Spule 59 hineingezogen; es beeinflußt so die Hubhöhe des Reglers.Depending on the time in which the circuit drum is rotated, take place the explosions. Around. the sequence of the chamber explosions is arbitrary and To regulate automatically, the line 5i goes from 3, lotor 50 (see Fig. q.) to the negative pole the power source via the brush 52 in the contact ring 53 of the with the turbine axis related controller 5 ¢, in the brush 58, in the touched by this insulated metal ring of the fixed cylinder 55, into the resistor 56 and above the switch 57. The faster the turbine rotates, the higher the rotating one Brush 58 lifted in cylinder 55 (see Fig. 4) and the more resistance there is 56 for the motor 5ö thereby switched on. There the top metal ring of the cylinder 55 is without power supply, the exceedance of a predetermined Maximum speed of the turbine prevented. The speed is set by hand of the motor controlled by switch 57. To the top speed as needed the turbine can fix zii, sits on your cylinder 55 a magnet coil 59, which is energized via the switch 6o. The one running with your bowler 54 Iron pipe 61, which leads to the brush 58, is switched on depending on the strength of the Current drawn into coil 59; it thus influences the height of lift of the regulator.

Zwangsläufig kann man es ferner so einrichten, daß bei langsamerer Schaltungsfolge auch die Gaszufuhr aus dem feststehenden Zufuhrrohr vor Eintritt in die hohle Welle gedrosselt wird. Im allgemeinen treten die Gase unter starkem Druck in die Turbinenwelle ein, wobei eine besondere Dichtungsanordnung vorgesehen ist (nicht gezeichnet). In der Turbine «erden die Gase infolge der Schleuderwirkung noch weiter verdichtet. C'ber die Dichtungsanordnung sei hier nur bemerkt, daß sie etwaige Gasausströmungen anzeigt und ohne Gefahr für den Außenraum nach einem Gasometer fortleiten muß und daß sie sich schließlich selbsttätig wieder Sichtstellen muß.Inevitably, it can also be arranged so that at slower speeds Circuit sequence also the gas supply from the fixed supply pipe before entry is throttled into the hollow shaft. In general, the gases occur under strong Pressure into the turbine shaft, a special sealing arrangement being provided is (not shown). In the turbine, the gases are grounded as a result of the centrifugal effect condensed even further. With regard to the sealing arrangement, it should only be noted here that it indicates any gas leakage and without danger for the outside space after a gasometer must pass on and that it must finally automatically point itself again.

Bei der gekennzeichneten Art der Schieberbewegung ist der elektrische Strom von einer Kraftquelle genommen, welche in keinem unmittelbaren Zusammenhang mit der Turbine steht. Die Turbine kann jedoch auch eine Dynamomaschine treiben, welche, zunächst als -Iotor geschaltet, die Turbine andreht, wobei durch den Netzstrom vorläufig die Ventile, Zündkerzen und Schaltungstrommel betätigt «-erden. Nach einer -:wissen Zeit wird dann dieser Motor als Dynamomaschine geschaltet. Diese Dynamomaschine liefert dann den nötigen Strom für die Schaltungstrommel selbst.The marked type of slide movement is electrical Electricity taken from a source of power which has no immediate connection with the turbine. However, the turbine can also drive a dynamo machine, which, initially connected as an -Iotor, turns on the turbine, whereby by the mains current temporarily actuated the valves, spark plugs and gearshift drum «-earth. After a -: know the time then this motor is switched as a dynamo machine. This dynamo machine then supplies the necessary power for the circuit drum itself.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Explosion gas turbine with back pressure chambers, characterized in that explosions are caused in the explosion chambers by means of electrical circuitry in any spatial group and temporally at any desired intervals. a. Explosion gas turbine according to Claim i, characterized in that the explosion chambers are arranged on a drum parallel to the axis. 3. Explosive gas turbine according to claim i, characterized in that the inlet organs and spark plugs are controlled alternately in groups and periodically by means of sliding contacts on the turbine axis. Explosive gas turbine according to claim i, characterized in that the chamber inlet organs carry anchors which, in the event of a current connection, are attracted to the insulated wire windings led around the iron feed pipes (6) so that the organs are opened. 5. Explosion gas turbine according to claim i, characterized in that the power supply for the magnet windings of the inlet valves and for the spark plug lines of a chamber group is controlled by a switching drum (33), the contact plates of which sit on mutually displaceable insulating rings. 6. Explosion gas turbine according to claim i, characterized in that the speed of the switching drum and thus the chronological sequence of the explosions in the chamber groups is regulated by a control device for the switching drum (33) moving electric motor by means of switching resistance on and off. 7. Explosive gas turbine according to claim i, characterized in that the drive motor for the circuit drum, for example by switching resistance on and off, is controlled by a centrifugal governor driven by the turbine. B. explosion gas turbine according to claim i, characterized in that a dynamo is moved through the turbine, which generates electric current according to the turbine speed, which flows through the magnetic winding of an ammeter, so that by means of the ammeter, more or less resistance for the electric motor moving the switching drum is switched on depending on the number of revolutions of the turbine is higher or lower. 9. explosion gas turbine according to claim i, characterized in that the sling regulator carries an iron armature, so that you can influence the height of lift of the regulator.