DE421486C - Brennkraftturbine mit Hilfsfluessigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Brennkraftturbinen, bei welchen eine Hilfsflüssigkeit aus einer Expansions- oder Arbeitszelle (Zylinder) unter Abgabe eines Teils ihrer Energie in eine Gegenzelle getrieben wird, in dieser die Verdichtung neuen Gemisches bewirkt und endlich unter dem Druck der Gase und allenfalls auch unter der Wirkung von Fliehkräften wieder zurückgetrieben wird.

ίο Bei den bisher bekannten Turbinen dieser Art (ein- oder mehrpaarig, mit stehenden oder umlaufenden Zellen) hat man die Arbeitszellen paarweise zusammenarbeiten lassen. Dies hat den Nachteil, daß die Steiggeschwindigkeit in den zu füllenden Zellen zwangläufig gleich der Sinkgeschwindigkeit in den entsprechenden zu entleerenden Zellen sein muß. (Gleichheit der Querschnitte vorausgesetzt.) Dies ist insbesondere bei Zweitaktverfahren für die Gase ungünstig, weil die zu spülenden und neuzuladenden Zellen gerade mit Zellen höchsten Gasdrucks, d. h. besonders schneller Entleerung, verbunden sind, während doch gerade der Wunsch besteht, die zu spülenden und zu ladenden Zellen möglichst langsam zu füllen.

Demgegenüber wird nach vorliegender Erfindung jede Zelle, soweit der Arbeitsvorgang es wünschenswert macht, mit mehr als einer Gegenzelle gekuppelt, damit die Steiggeschwindigkeit der einen Seite in einem beliebigen Verhältnis zur Sinkgeschwindigkeit ! der anderen Seite stehen kann. Hierdurch werden neue Möglichkeiten zur Steigerung der hydraulischen und thermischen Wirkungsgrade gewonnen.

Ein Mittel zur Verwirklichung dieses Erfindungsgedankens besteht darin, daß die Schaufelteilungen am Ein- und Austritt des die verschiedenen Gruppen von Arbeitszellen verbindenden Schaufelringes je nach dem gewünschten Geschwindigkeitsverhältnis entsprechend ungleich ausgeführt werden.

Die Abb. 1 und 2 stellen die bisher bekannte Arbeitsweise und die in vorliegender Erfindung verwirklichte einander gegenüber.

In Abb. ι sind 1, 2, 3 usw. die eine Gruppe von Arbeitszellen, welche durch den Kanalring 13 und 14 mit der anderen Zelliengruppe 1' usw. in Verbindung stehen, und zwar derart, daß jeweils irgendeine Zelle, z. B. 5, dauernd mit einer ent-

sprechenden Zelle 5' während eines vollständigen Gasspieles in Verbindung steht. Der Wasserinhalt ist schraffiert angegeben, die Totlagen sind durch Null bezeichnet und die der Zeit nach stetige Aufeinanderfolge der verschiedenen Füllungs- und Gaszustände durch gestrichelte Linien angedeutet, welche durch die Mittelpunkte des jeweiligen Wasserspiegels gelegt sind und der Zeit nach sich allmählich von rechts nach links über alle Arbeitszylinder hinwegschieben, wie bei solchen mehrzelligen Gasturbinen mit Hilfsflüssigkeit üblich.

Abb. 2 zeigt die Erfindung in schematischer Darstellung. Hier sind z. B. die Kanalteilungen an den beiden Seiten des Kanalringes 13 und 14 derart ungleich ausgeführt, daß z. B. der Inhalt der Zelle 4, sobald die Flüssigkeit kurz nach Eintritt der Zündung sich in Bewegung gesetzt hat, auf die drei Gegenzellen 3', 4', S' verteilt wird, so daß die Steiggeschwindigkeit in diesen ungefähr nur ein Drittel so groß wird als die Sinkgeschwindigkeit in 4. Ähnliches gilt für die Zelle 8', deren Inhalt nach der Explosion auf die drei Gegenzelle» 7, 8, 1 verteilt wird. In ähnlicher Weise, d. h. z. B. durch verschiedene Wahl der Kanalteilungen, läßt sich jede beliebige für den Betrieb mit Gas oder Wasserprozeß erwünschte Verteilung der Flüssigkeit, d. h. Wahl der Geschwindigkeiten, erreichen. Z. B. kann der Inhalt eines Zylinders auf einen, eineinhalb, zwei oder mehr Gegenzylinder geleitet oder umgekehrt aus diesen herausgesammelt werden.

Die Abb. 3 und 4, 5 und 6 stellen Schemata der baulichen Ausführung mit festen Zylindern dar.

Abb. 3 ist ein Längsschnitt durch eine solche Gasturbine mit zwei Zylinderreihen 1 und 2 von je fünf Zylindern, die im Querschnitt in Abb. 4 dargestellt sind. Die Zylinder können auch als voller Ring rund um den Läufer 15, 16, auf der Welle 17 aufgekeilt, angeordnet sein.

Abb. 5 ist der schematische Querschnitt eines anderen Ausführungsbeispiels, bei welchem jeder Arbeitszylinder 1, 2 usw. je zwei verschiedene Ausmündungen 11 und n^a und 12 und i2^a für den Austritt und Eintritt der Hilfsflüssigkeit besitzt. Dementsprechend ist dann auch der die Zylinder verbindende Kanalring, im vorliegenden Fall zugleich Turbinenläufer, mit zwei Systemen von Durchtrittskanälen, nämlich 13, 14 und 13°, 14^s, versehen, welche nach dem Schema I der Abb. 2 ausgebildet sind. Hierdurch j wird eine noch größere Freiheit für die güni stigste Wahl der Winkel, Querschnitte und Geschwindigkeiten in sämtlichen Zellen und Kanälen und damit die Möglichkeit weiterer Steigerung des Wirkungsgrades gewonnen.

Abb. 6 stellt eine Ausführungsform der Erfindung dar, bei der die gewünschte Verschiedenheit der Steig- und Sinkgeschwindigkeiten auch noch dadurch erreicht oder sogar vermehr werden kann, daß an den Übertrittsweg der Flüssigkeit von einer Zelle zu einer oder mehreren anderen ein windkesselartiger Ausgleichraum 37 geschaltet ist, in welchem ein umlaufender Flüssigkeitsring vom Spiegeldurchmesser I₁ unterhalten wird, welcher teils Flüssigkeit aus manchen Zellen aufnimmt, teils umgekehrt solche in andere Zellen (etwa mit hoher Steiggeschwindigkeit) abgibt. Abb. 6 zeigt auch einen zweiten Windkessel oder Ausgleichraum dieser Art, nämlich 36, vom Spiegeldurchmesser Z₂, welcher in gleicher Weise im Sinne einer Vermittlung oder Ermöglichung der gewünschten Steig- und Sinkgeschwindigkeiten wirkt.

Bei dieser Ausfuhr der Brennkraftturbine kann die Flüssigkeit teilweise oder zeitweise aus dem Läufer auch in solche Arbeitszellen getrieben werden, die im Sinne der Drehung rückwärts liegen. Dies ist insbesondere dann notwendig, wenn die Zylinder, wie in Abb. 4 dargestellt ist, nur einen Teil des Umfanges einnehmen. Sie ist aber auch dann möglich, go wenn die Zylinder um den ganzen Umfang des Turbinengehäuses verteilt sind. Es ergeben sieh dann in gewissen Fällen kürzere Strömungswege und günstigere Übertritte, als wenn die Flüssigkeit mit dem Laufrad herumgeführt werden muß. Eine derartige Zurückführung kann z. B. durch entsprechende Gestaltung der Laufradkanäle erhalten werden.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Brennkraftturbine mit hin und her bewegter Hilfsflüssigkeit und mehrzelligen Rückführungen, dadurch gekennzeichnet, daß zeitweise mehr als zwei Arbeitszellen oder Kammern (Zylinder) derart gegeneinandergeschaltet sind, daß die aus einer Arbeitszelle ausgetriebene Flüssigkeit zu gewissen Zeiten des Arbeitsspiels auf mehr als eine zu füllende Gegenzelle verteilt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.