-
Gasexplosionsturbine mit mehreren Brennkammern und gemeinsamem Sammeldruckraum
Es ist bekannt, bei Gasexplosionsturbinen die Verbrennungsgase mehrerer Brennkammern
in einen gemeinsamen Druckraum zu leiten.
-
Die Erfindung bezweckt, die in den Brennkammern gespannten Gase, deren
Druck bei den verschiedenen Explosionen wechselt, in einen nachgeordneten Sammelraum
zu leiten, um in diesem einen nahezu gleichbleibenden Druck aufrechtzuerhalten.
Die Erfindung besteht darin, dali die in einzelnen Brennkammern verbrannten Gase
in den gemeinsamen Sammelkessel nur bis zum Druck im Sammelkessel nacheinander ausströmen,
während die gespannten Restgase aus den Verbrennungsräumen. nach außen geleitet
werden, ohne die Arbeitsturbine zu erreichen, wobei die Restgase Nebenarbeiten leisten
können.
-
In der Zeichnung ist ein: Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt und zeigt Abb. i einen Längsschnitt durch die Gasexplosionsturbine mach
Linie i-i der Abb.3, während Abb.2 einen Querschnitt nach Linie 2-z, Abb.3 einen
Querschnitt nach Linie 3-3 der Abb.i veranschaulichen.
-
Hiernach besteht der Erfindung gemäß die Gasturbine aus einer Gasgemischkammer
a mit einer Pumpe b, die beispielsweise als anfangs durch einen Anlaßmotor c" während
des Betriebes von einer der Nebenturbinen, z. B. einer besonderen Pumpenturbine
o, angetrieben wird. Die Gasgemischkamm@er a empfängt das Gasgemisch unter einem
bestimmten Druck, der unter der Selbstzündungsgrenze des Brennstoffes liegt. An
die Kammer a - schließt sich eine umlau-.ende Scheibe d, welche einerseits durch
die aus der Gasgemischkammer durch Kanäle dl und anderseits durchaus den Verbrennungsräumen
e durch Kanäle h entweichende gespannte Restgase in Umdrehung versetzt wird.
-
Auf die umlaufende Scheibe d folgen die Brennkammern e, die beispielsweise,
wie in Abb. 2 veranschaulicht, im Kreise angeordnet sind. Es kann eine kleine oder
eine große Zahl Brennkammern angeordnet sein. Die Brennkammern besitzen je einen
Gaseinlaßkanal f mit nach innen sich öffnendem Ventil g und Auspuffkanal h, der
mit dem gemeinsamen Auspuffkanal i durch die Steuerscheibe d in später beschriebener
Weise in Verbindung gebracht wird. Die Zündung der Kerze wird ebenfalls durch die
Scheibe d gesteuert.
-
Die Brennkammern stehen durch ihre Ventile k in. Verbindung mit einem
gemeinsamen großen Sammeldruckraum 1, an den sich die Hauptturbine m und Nebenturbinen
n und o anschließen.
-
Die Kreiselpumpe b soll Brennstoff und Luft unmittelbar aus der Zuführungsleitung
gewünschtenfalls ohne Vergaser in die Gasgemischkammer a pumpen und das Gemisch
in dieser Kammer unter einem bestimmten Druck erhalten. Man kann: den Brennstoff
unmittelbar
durch die Pumpe zerstäuben oder vergasen lassen, aber auch eine besondere Einrichtung
hierzu anordnen.
-
Im Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß der Druck in der Gasgemischkammer
n auf q. Atm. gehalten wird, also unter dem Selbstzündungsdruck. Es können Einrichtungen
getroffen werden, um das Gemisch zu regeln und gleichzeitig fein zu zerstäuben.,
Die Gaskammer a steht in Verbindung mit der Steuerscheibe d, deren Durchgänge dl
zu den Brennkammern e mit der Gaskammer a durch Leitkanäle verbunden sind. Das Gasgemisch
tritt durch die Steuerscheibe d, die Kanäle f und Ventile g in die Brennkammern
e ein, wobei das durchströmende Gemisch die Steuerscheibe d dreht. Die Größe und
Form der Durchgänge d' und diejenigen der von den Kanälen lt nach dem Auspuff
i führenden Kanäle ist so bemessen, daß die der Scheibe d übertragene Drehkraft
genügt, dieselben in Umlauf zu setzen. In besonderen Fällen kann die Steuerscheibe
auch zwangläufig in Drehung versetzt werden.
-
Die Auspuffkanäle h kommen nur dann mit dem gemeinsamen Auspuffkanal
i in Verbindung, wenn die Steuerscheibe die in Abb. r oben gezeigte Lage einnimmt,
während sonst der Auspuffkanal h geschlossen bleibt.
-
Da eine Verdichtung in der Brennkammer wegfällt, kann. der Arbeitsgang
im Dreifakt stattfinden, d. h. im :ersten Takt wird das auf q. Atrn. gedrückte Gasgemisch
aus der Kammer a durch Ventil g einströmen, im zweiten Takt findet "Zündung statt,
während im dritten Takt der Auspuff durch den Kanalh und Kanal- erfolgt. Man könnte
die Maschine auch für Zweitakt einrichten und muß dann Einlaß und Auspuff in der
üblichen Weise zusammenfallen lassen.
-
Der Explosionsdruck öffnet das Ventil k zum Sammelraum l und läßt,
während der Auspuff geschlossen ist, so viel Gas eintreten, bis der Überdruck ausgeglichen
und in der Kammer"- nahezu der Druck des Raumes l herrscht. -.
-
Im Ausführungsbeispiel (Abb. g) sind die Hilfsorgane der Steuerscheibe
nur an den jeder dritten Kammerentsprechenden Stellen vorgesehen. An denn Auspuffstellen
können auch Sicherheitsventile angebracht werden, die durch Nocken der Steuerscheibe
geöffnet werden.
-
Zu Beginn des ersten Taktes strömt durch die Steuerscheibe d und das
durch den Druckunterschied geöffnete Sicherheitsventil g Gasgemisch in die Verbrennungskammer
e ein. Der in der Brennkammer infolge des äußeren Atmosphärendruckes zurückgebliebene
Rest verbrannter Gase mischt sich mit dem eingeströmten Frischgas. Es besteht in
der Brennkammer alsdann ein Druck von etwa q. Atm., etwa wie bei einer Kolbenmaschine.
-
Bei Beginn des zweiten Taktes sind die Verbindungen von der Gasgemischkammer
a zu der Brennkammer e und von dieser zum Auspuffkanal i durch die weitergerückte
Steuerscheibe d abgeschlossen. Das Sicherheitsventilg ist ebenfalls geschlossen.
Der Kontakt veranlaßt die Zündung, und das Gasgemisch kommt zur Explosion, die sich
beispielsweise bis zu einer Spannung von 16 Atm. in der geschlossenen Brennkammer
vollziehen kann.
-
Durch den Überdruck wird das Ventil k zum gemeinsamen Kessell geöffnet,
und die Verbrennungsgase treten in den gemeinsamen Kessell, um dort die Spannung
zu erhöhen und im fortlaufenden Arbeitsgang zur Aufrechterhaltung einer möglichst
gleichmäßigen Spannung beizutragen. Nach dem Druckausgleich schließt sich das Ventil
k wieder, und es bleibt in der Brennkammer ein. Druck von etwas über Kesseldruck,
z. B. 6 Atm., erhalten, bis der Auslaßkanal A mit dem Auspuff i
durch
die Steuerscheibe d verbunden wird, -wodurch die Verbindung mit der Außenluft hergestellt'
und das auf 6 Atm. Druck steheride verbrannte Gas 'die Möglichkeit erhält, bis auf
Atmosphärendruck zu entweichen und dadurch die Brennkammer unter- den. Druck des
Gasgemisches in dem Raum a zu bringen. Infolge des Überdrucks in der Kammera tritt
nach Freigabe der Einlaßöffnung f wieder Frischgas aus der Kammera in die Brennkanimer
e ein.
-
Dieser Arbeitsgang wiederholt sich für jede Brennkammer. oder für
jede Gruppe nasch jedem dritten-Takt.
-
Man kann den Druck im Sammeldruckraum l auf einer normalen Höhe halten
und ihn durch Hilfsorgane sowie Beeinflussen der Pumpenturbine regeln.
-
Gewünschtenfalls können auch die Brennkammern fortlaufend hintereinander
oder in Gruppen Frischgas erhalten, worauf gezündet wird.
-
Wenn die Gasturbine im Zweitakt arbeiten soll, ändern sich Anordnung
und Arbeitsgang nur wenig.
-
Die Arbeitsleistung wird ,nicht nur durch den Druck, sondern auch
durch die Menge der in der Zeiteinheit einströmenden Gase bedingt. Infolge Drosselung
oder langsamen Arbeitsganges zurückgehaltene Gase werden sich im Kessen aufspeichern,
so daß Energieverluste nicht zu befürchten sind. Durch .Änderung der Drehzahl der
Steuerscheibe d und damit der Zahl der Explosionen sowie durch Änderung der Düsenöffnungen
der Kraftturbine kann die Arbeitsleistung geändert werden.- Infolge der -R-e:
g.elungsmöglichkeiten
und der Unabhängigkeit der Steuerscheibe von der Arbeitswelle kann :ein Getriebe
wegfallen. Auch ein Auspufftopf kann wegfallen, da der Hauptteil der Auspuffgase
entspannt wird und nur ein kleiner Teil, und auch dieser nur durch Druckausgleich,
nicht durch Auspressung in den als Auspufftopf wirkenden Ringkanal ausgetrieben
wird und mit dem Hauptstrom aus der Turbine m gemischt werden kann.
-
Das einströmende Gasgemisch wird durch die Steuerscheibe erwärmt,
wobei diese umgekehrt gekühlt wird. Wenn von Fall zu Fall Mehrleistungen eintreten,
so kann vorübergehend der Anlaßmotor eingeschaltet werden.. Bei der Anwendung, beispielsweise
für Kraftwagen, kann eine Druckluft-Vierradbremse ohne Pumpe und Vorratskessel unmittelbar
an den Hauptkessel angeschlossen werden.