DE460190C - Vereinigtes Duesen- und Auspuffventil fuer Explosionsturbinen - Google Patents

Description

• Vereinigtes Düsen- und Auspuffventil für Explosionsturbinen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Explosionsturbinen, bei denen durch Entzündung einer Mischung von Luft und brennbaren Gasen in einer Explosionskammer ein hochgespanntes gasförmiges Treibmittel erzeugt und durch ein Düsenventil und eine Expansionsdüse auf das Turbinenrad geleitet wird, worauf durch Hindurchtreiben von Spülluft sowohl eine Kühlung der Kammer, der Düse und des Turbinenrades bewirkt als auch die Explosionskammer mit frischer Luft zwecks Einleitung einer neuen Verbrennung gefüllt wird.
• Bei solchen Explosionsturbinen ist der engste Düsenquerschnitt für die höchsten Drücke bemessen, um eine Umsetzung der Druckenergie in Bewegungsenergie unter günstigstem Wirkungsgrad und unter möglichster Herabziehung der Temperatur hervorzubringen. Dieser Querschnitt erweist sich aber für die der Expansion folgende Spülzeit als zu eng, wenn man mit niedrigem Spüldruck und geringer Spülzeit arbeiten will. Eine Verkürzung der Spülzeit ist deshalb erwünscht, weil dann in der Zeiteinheit mehr Arbeitsspiele durchgeführt und dadurch in demselben Verhältnis ohne Vergrößerung der Maschine die Leistung gesteigert werden kann. Man hat nun bereits, um diesen Vorteil erreichen zu können, vorgeschlagen, ein weiteres Ventil, als Auspuffventil wirkend, einzubauen, das unmittelbar nach der Expansion geöffnet und vor erneuter Zündung zu schließen ist. Ein solches Auspuffventil, neben dem Düsenventil angebracht und besonders gesteuert, bedingt aber eine verwickelte Bauart der Maschine und beeinflußt die Formgebung und Bemessung der für den Arbeitsgang wichtigsten Teile in störendem Maße.
• Die Erfindung will die Aufgabe der Freigabe eines erweiterten Querschnittes für die Spülzeit durch ein vereinigtes Düsen- und Auspuffventil lösen. Sie besteht darin, daß das Düsenventil mit einem auf der gleichen Achse angeordneten Auspufforgan für die restlichen Auspuffgase und die Spülluft in demselben Ventilgehäuse vereinigt ist.
• In der Zeichnung stellt Abb. i einen Teilschnitt durch Düsenventil, Düse, Turbinenrad und Auspuffkammer einer Explosionsturbine dar, Abb. z einen tangentialen Schnitt durch die Schaufeln und die Düse nach Linie II-II, Abb. 3 und .I verschiedene Stellungen der Steuerorgane. Abb. 5 zeigt eine andere Ausführungsform.
• Das Düsenventilgehäuse a ist an die (nicht gezeichnete) Explosionskammer angeschlossen und enthält das Düsenventil b, das mit einem Auspuffkolben c und einem Steuerkolben d verbunden ist. An das Düsenventil schließt sich die Düse e, die, wie Abb. a erkennen läßt, sich vom Düsenventilquerschnitt auf einen engsten Querschnitt verengt und dann allmählich sich erweitert. Sie paßt sich dem Schaufelrad mit den Laufschaufeln f und h an, zwischen «-elchen die Umkehrschaufeln g fest gelagert sind. Diese sind im wassergekühlten Auspuffgehäuse i befestigt. Das Düsenventil kann drei Stellungen einnehmen, von denen die unterste in der Zeichnung ausgezogen, die beiden anderen durch Strichelung angedeutet sind. Und zwar bedeuten t., t2, t3 die drei Stellungen der Unterkante des Ventils, k., k2, h3 die drei Stellungen der Unterkante des Auspuffkolbens, s1, s2, s3 die drei Stellungen der Oberkante des Steuerkolbens.
• Das Ventil wird zunächst unmittelbar nach der Explosion aus der tiefsten Stellung t1 in die mittlere Stellung t2 gehoben, wo nur die Düse freigelegt ist, da der Auspuffkolben dann noch die Auspufföffnung L verschließt. Unmittelbar nach beendeter Expansion wird das Ventil in die höchste Stellung t, gehoben, in welcher die Unterkante des Kolbens in der Stellung k3 den Auspuffkanal l freilegt. Die Auspuffgase und die nachfolgende Spülluft entweichen dann außer durch die Düse auch noch durch den Auspuffkanal l und den Verbindungskanal k in das Auspuffgehäuse der Turbine.
• Die Steuerung des Düsenventils und des Auspuffkolbens können in verschiedener Weise geschehen. Vorteilhaft wird hierfür eine Steuerung durch ein unelastisches Druckmittel, insbesondere Drucköl, benutzt. Zu diesem Zweck hat das Ventilgehäuse drei Anschlüsse in, it, o, welche mit einer Öldrucksteuervorrichtung durch Leitungen verbunden sind. Der Einfachheit wegen sind die inneren Steuerorgane der Steuervorrichtung als Einzelhähne 3, 4, 5 in Gehäuse i, a, 3 dargestellt, die außer mit dem Anschlußstutzen nt, it, o teils mit der öldruckleitung 6, teils mit Ölabflußöffnungen 7 verbunden sind. Die Stellung der Abb. i entspricht der tiefsten Lage des Ventils. Anschluß o ist mit der Druckleitung 6 verbunden, Anschluß m mit dem Abfluß 7; der Steuerkolben ist daher nach abwärts gedrückt. Nach einer Drehung der Hähne um einen` Winkel in der Richtung des Uhrzeigers wird die Stellung der Abb. 3 erreicht. Nun ist Anschluß nt mit der Druckleitung 6, Anschluß n mit dem Abfluß 7 verbunden; der Steuerkolben bewegt sich in die Lage s2; er kann aber nicht höher .getrieben werden, da Anschluß o gesperrt ist. Nach einer abermaligen Drehung um einen Winkel wird die Stellung der Abb.4 erreicht. Anschluß in ist noch immer mit der Druckleitung 6, Anschluß o mit dem Abfluß 7 verbunden. Der Steuerkolben kann daher in seine höchste Stellung vordringen. Da die drei Hähne sich stets um die gleichen Winkel gedreht haben, können sie in bekannter Weise auf einer Achse als Drehschieber einer Steuereinrichtung vereinigt sein. Und zwar sind sie vorteilhafterweise in derselben Steuervorrichtung eingebaut, durch die auch die anderen Organe der Turbine, nämlich Luft-und Brennstoffventil und gegebenenfalls die Zündungsvorrichtungen, beeinflußt werden. Abb. 5 zeigt eine andere Ausführungsform, bei welcher der Auspuff aus dem Kanal l durch ein gesondertes Auspuffrohr p getrennt vom Auspuffgehäuse i der Turbine abgeleitet wird. Dieses hat den Vorteil, daß keine Spülluft in das Ausströmgehäuse strömt, da diese an den schnellumlaufenden Schaufeln einen größeren Widerstand findet als im Auspuffkanal und Auspuffrohr. Dadurch werden die entspannten Feuergase im Ausströmgehäuse eine höhere Temperatur behalten, was für die Ausnutzung der Abwärme durch Verkleinerung der wärmeübertragenden Fläche Vorteile bietet. Auch ist bei einer so durchgeführten Trennung der Spülluft von den reinen Auspuffgasen die Gewinnung von salpetriger Säure aus den letzteren mit besserem Nutzen zu erzielen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Düsenventilanordnung für Explosionsturbinen, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenventil (b) mit einem auf gleicher Achse angeordneten Auspufforgan (c) für die restlichen Auspuffgase und die Spülluft in demselben Ventilgehäuse vereinigt ist. -z. Anordnung 'nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenventil (b) mit dem als Kolbenschieber ausgebildeten Auspufforgan (c) für die restlichen Auspuffgase und die Spülluft starr verbunden ist und gemeinsam mit ihm derart gesteuert wird, daß das Auspufforgan erst nach einem gewissen Hub des Düsenventils geöffnet wird. 3. Anordnung nach Anspruch i und z, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenventil (b) nach einem gewissen Hub durch eine Druckflüssigkeit vor Öffnung des Auspufforganes (c) festgehalten wird, deren Steuerzylinder mit zwei Entleerungsöffnungen (n und o) versehen ist, von denen die obere gesondert von der unteren geschlossen gehalten werden kann.