-
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.