DE506895C

DE506895C - Device for accelerated purging and loading of a deflagration internal combustion turbine

Info

Publication number: DE506895C
Application number: DEH112711D
Authority: DE
Inventors: Friedrich Hofmann
Original assignee: E H HANS HOLZWARTH DR ING
Current assignee: E H HANS HOLZWARTH DR ING
Priority date: 1927-08-16
Filing date: 1927-08-16
Publication date: 1930-09-10

Description

Einrichtung zum beschleunigten Spülen und Laden einer Verpuffungsbrennkraftturbine Nach den bisher angewandten Betriebsverfahren für Verpuffungsbrennkraftturbinen erfolgte die Ladung der zweckmäßig langgestreckten, walzen- oder birnenförmigen Brennkammern durch Luft und Brennstoff auf der einen Seite, der sogenannten Einströmseite, die Entladung durch Öffnung eines Düsenabschlußventils auf der anderen Seite der Brennkamrner. Hierbei ergab sich die Schwierigkeit, daß nach beendeter Ausdehnung der in der Kammer verbliebene Rest der Verbrennungsgase durch den aus bestimmten, hier nicht näher zu erörternden Gründen in seiner Größe begrenzten Durchgangsquerschnitt des Düsenventils ausgetrieben werden mußte, so daß die Zeitdauer der Verdrängung der Gasreste eine bestimmte, nicht weiter herabzusetzende wurde. Auf der anderen Seite tritt aber gerade das Bestreben auf, die Verdrängungszeiten zu verkürzen, um die Verpuffungen schneller aufeinanderfolgen lassen zu können und hierdurch die Leistung in der Zeiteinheit zu erhöhen oder umgekehrt das Maschinengewicht für eine bestimmte Leistung herabzuziehen.Device for accelerated purging and loading of a deflagration internal combustion turbine According to the previously used operating procedures for detonation combustion turbines the suitably elongated, cylindrical or pear-shaped ones were charged Combustion chambers through air and fuel on one side, the so-called inflow side, discharge by opening a nozzle shut-off valve on the other side of the Combustion chamber. The problem arose here that after the expansion was completed the remainder of the combustion gases remaining in the chamber through the The size of the passage cross-section is limited here for reasons not to be discussed in more detail of the nozzle valve had to be driven out, so that the duration of the displacement the gas residues became a definite one that could not be further reduced. On the other On the other hand, there is an effort to shorten the repression times, to allow the deflagrations to follow one another more quickly and thereby the To increase performance in the unit of time or, conversely, the weight of the machine for a pulling down certain performance.

Vorliegende Erfindung soll eine Verkürzung der Verdrängungszeit ermöglichen. Die Erfindung besteht darin, daß die Spül- oder Ladeluft den Rest der Verbrennungsgase über ein besonderes, auf der Einströmseite der Brennkammer angeordnetes Entleerungsventil austreibt, dessen Durchgangsquerschnitt größer ist als der des Düsenventils. Der Durchgangsquerschnitt kann größer sein, weil er nicht die Bindungen an andere Einflußgrößen aufweist, wie der vom Düsenventil zu eröffnende Querschnitt. Offengelassen werden kann es, ob der von dem besonderen Entleerungsventil auf der Einströmseite eröffnete Querschnitt gleichzeitig oder nicht gleichzeitig mit dem Düsenventilquerschnitt freigegeben wird. Wird zunächst nach Beendigung der Ausdehnung das Düsenventil bei geschlossenem besonderem Entleerungsventil geöffnet gehalten und erst geschlossen, wenn die die Verbrennungsgase verdrängende Spül- oder Ladeluft das Düsenventil erreicht hat, so spült die Spül- oder Ladeluft die noch in der Brennkammer befindlichen Gase zunächst zum Teil durch das Düsenventil aus, kehrt dann um und treibt, wenn gleichzeitig die Eröffnung des besonderen Entleerungsventils auf der Einströmseite erfolgte, an den Brennkammerwandungen entlang strömend die Gasreste über das besondere Entleerungsventil im Gegenstrom aus. Ebenso kann es offenbleiben, ob durch den auf der Einströmseite freigelegten Querschnitt des besonderen Entleerungsventils nur die entspannten Verbrennungsrückstände ausgetrieben werden oder ob ein Nachströmen von Spül- oder Ladeluft erfolgt. Es ist schon bekannt geworden, bei Brennkraftturbinen außer der die Verbrennungsgase zum Turbinenlaufrad führenden Düse ein besonderes Entleerungsventil vorzusehen. In diesem Falle fehlte jedoch ein Düsenabschlußventil, und das Entleerungsventil lag entgegengesetzt zur Einströmseite, so daß die gemäß vorliegender Erfindung erreichte sichere Austreibung auch der äußeren Schichten der Verbrennungsgase nicht gewährleistet war. Schließlich ist es bei Zweitaktkolbenbrennkraftmaschinen schon bekannt geworden, die Spül- oder Ladeluft im Gegenstrom durch im Kolben angeordnete Ventile in den Verbrennungsraum einzuführen. Bei diesem Verfahren fehlte jedoch ein dem Düsenventil entsprechendes, dem Einströmventil gegenüberliegendes Entleerungsventil, so daß die Austreibung der Verbrennungsrückstände nur über in ihrer Größe normal bemessene Auslaßquerschnitte erfolgte. Eine Beschleunigung des Spül- oder Ladevorganges trat durch die Anordnung des Lufteinlaßventils im Kolben nicht ein.The present invention is intended to enable the displacement time to be shortened. The invention consists in that the purge or charge air the rest of the combustion gases Via a special drain valve located on the inflow side of the combustion chamber drives out whose passage cross-section is larger than that of the nozzle valve. Of the The passage cross-section can be larger because it does not have the ties to other influencing variables has, like the cross section to be opened by the nozzle valve. To be left open it can be whether the one opened by the special drain valve on the inflow side Cross-section at the same time or not at the same time as the nozzle valve cross-section is released. When the expansion is complete, the nozzle valve is initially at closed special drain valve kept open and only closed, when the purge or charge air displacing the combustion gases reaches the nozzle valve the purge or charge air flushes the gases still in the combustion chamber first partially through the nozzle valve, then reverses and drifts, if at the same time the special drain valve was opened on the inflow side, The gas residues flowing along the combustion chamber walls over the special drain valve in countercurrent. It can also remain open whether through the on the inflow side exposed cross-section of the special drain valve only the relaxed combustion residues be driven out or whether there is a subsequent flow of scavenging or charge air. It has already become known, in addition to the combustion gases in internal combustion turbines A special drain valve must be provided for the nozzle leading to the turbine runner. In this case, however, a nozzle shut-off valve and the drain valve were missing was opposite to the inflow side, so that achieved according to the present invention safe expulsion of the outer layers of the combustion gases is not guaranteed was. After all, it has already become known in two-stroke piston internal combustion engines the scavenging or charge air in countercurrent through valves arranged in the piston into the Introduce combustion chamber. In this method, however, one was missing from the nozzle valve corresponding drain valve opposite the inflow valve, so that the expulsion of the combustion residues only over normal dimensions Outlet cross-sections took place. The flushing or loading process accelerated due to the arrangement of the air inlet valve in the piston.

Eine weitere Ausbildung kann eine erfindungsgemäß ausgebildete Brennkraftturbine dadurch erhalten, daß außer dem besonderen Entleerungsventil an der Einströmseite ein in der Nähe des Düsenventils angeordnetes Hilfsauspuffventil vorgesehen ist.A further embodiment can be an internal combustion turbine designed according to the invention obtained by the fact that in addition to the special drain valve on the inflow side an auxiliary exhaust valve is provided in the vicinity of the nozzle valve.

Eine beispielsweise Ausführung des Erfindungsgedankens gibt die Zeichnung am schematisch gehaltenen Längsschnitt durch eine Brennkammer wieder.An example of the implementation of the inventive concept is given in the drawing again on the schematic longitudinal section through a combustion chamber.

Abb. i zeigt die Stellung des Düsenventils und des besonderen Entleerungsventils auf der Einströmseite während der Ladung, Abb. a die Stellung der gleichen Ventile während der arbeitsleistenden Ausdehnung und Abb. 3 in der Stellung, in der die gespannten Rückstände durch die in die Brennkammer eingeführte Ladeluft verdrängt werden.Fig. I shows the position of the nozzle valve and the special drain valve on the inflow side during the charge, Fig. a the position of the same valves during the work-performing expansion and Fig. 3 in the position in which the tense residues are displaced by the charge air introduced into the combustion chamber will.

Es bedeutet a die Brennkammer, b das Ladeluftventil und c das Brennstoffventil. Die Ladeluft wird durch die Rohrleitung e, der Brennstoff über Rohrleitung g zugeführt. Es bedeutet ferner h das Düsenventil, i die Düse und k den Schaufelkranz des Turbinenrades.It means a the combustion chamber, b the charge air valve and c the fuel valve. The charge air is supplied through pipe e, the fuel via pipe g. It also means h the nozzle valve, i the nozzle and k the blade ring of the turbine wheel.

Erfindungsgemäß ist nun außer dem Düsenventil la ein besonderes Entleerungsventil d vorgesehen. Dieses Ventil ist bei der in Abb. i gezeichneten Lage der Steuerungsventile während der Ladung der Kammer mit zündfähigem Gemisch geschlossen. Das Luftventil b und das Brennstoffventil c sind geöffnet, während das Düsenventil geschlossen ist. Sobald die Kammer a mit zündfähigem Gemisch gefüllt ist, schließen sich die Zuführungsventile b und c, und die Ladung wird entzündet. Unmittelbar nach der Zündung öffnet sich das Düsenventil 1z (4bb. z), und die hochgespannten Verbrennungsgase strömen arbeitsleistend über die Düse i ab und beaufschlagen die Schaufel k des Turbinenlaufrades. Nach beendeter Ausdehnung wird das Luftventil b geöffnet. Die austretende Spül- oder Ladeluft treibt teilweise die die Brennkammer a noch erfüllenden Verbrennungsgase vor sich her und über das noch geöffnete Düsenventil da aus. In dem Zeitpunkt, in dem die Spül- oder Ladeluft das Düsenventil 1e erreicht, schließt sich dieses unter gleichzeitiger Eröffnung des besonderen Entleerungsventils (s. Abb. 3). Hierdurch kehrt die Spül- und Ladeluft unmittelbar vor dem Düsenventilk um und treibt nun, an den Wandungen der Brennkammer entlang strömend, den Rest der Verbrennungsgase im Gegenstrom zur frisch einströmenden Ladeluft über das geöffnete besondere Entleerungsventil d an der Einlaßseite aus. Die verdrängten Gasreste strömen über Leitung f ab. Sobald die Luft das Entleerungsventil d erreicht hat, schließt sich dieses, und es beginnt die Aufladung der Brennkammer mit zündfähigem Gemisch. According to the invention, a special drain valve d is now provided in addition to the nozzle valve la. In the position of the control valves shown in Fig. I, this valve is closed while the chamber is being charged with an ignitable mixture. The air valve b and the fuel valve c are open while the nozzle valve is closed. As soon as chamber a is filled with ignitable mixture, supply valves b and c close and the charge is ignited. Immediately after the ignition, the nozzle valve 1z (4bb. Z) opens and the high-tension combustion gases flow through the nozzle i to perform work and act on the blade k of the turbine impeller. When the expansion is complete, the air valve b is opened. The exiting scavenging or charge air partially drives out the combustion gases still filling the combustion chamber a in front of it and via the still open nozzle valve there. At the point in time at which the scavenging or charge air reaches the nozzle valve 1e, it closes and the special drain valve opens at the same time (see Fig. 3). As a result, the scavenging and charge air reverses immediately in front of the nozzle valve and now, flowing along the walls of the combustion chamber, drives the rest of the combustion gases out in countercurrent to the freshly inflowing charge air via the open special drain valve d on the inlet side. The displaced gas residues flow off via line f. As soon as the air has reached the evacuation valve d, it closes and the combustion chamber begins to be charged with an ignitable mixture.

In an sich bekannter Weise kann die Steuerung des Entleerungsventils gegen Wirkung der Feder o durch eine kolbenartige Einflußfläche bewirkt werden, auf die über Leitung in. Drucköl zur Wirkung gebracht wird. In der gleichen Weise wird das Luftventil b gegen Wirkung der Feder ab durch über Leitung l zugeführtes Drucköl gesteuert.In a manner known per se, the control of the drain valve against the action of the spring o are caused by a piston-like influence surface, on which via line in. Pressure oil is brought into effect. In the same way the air valve b counteracts the action of the spring by supplied via line l Pressure oil controlled.

Der Einfachheit halber ist angenommen, daß die vielfach bei Verpuffungsbrennkraftturbinen vorgenommene Trennung in niedriggespannte Spülluft und höher gespannte Ladeluft beim Ausführungsbeispiel fehlt. Der Anwendung dieses bekannten Verfahrens steht jedoch nichts im Wege, so daß also etwa durch das Ventil b nur die Spülluft eingeleitet wird, während durch das entsprechend ausgestaltete Ventil c höher gespannte Ladeluft und Brennstoff eingeführt wird.For the sake of simplicity, it is assumed that in many cases in deflagration internal combustion turbines Separation made into low-tension scavenging air and higher-tension charge air in the embodiment is absent. The application of this known method is available but nothing in the way, so that only the scavenging air is introduced through valve b is, while by the appropriately designed valve c higher tensioned charge air and fuel is introduced.

Die Ausführung sämtlicher Steuerungsventile ist nicht auf die Ventilform beschränkt; ebenso können Schieber oder Drehhähne an ihre Stelle treten.The design of all control valves is not limited to the valve shape limited; slides or taps can also take their place.

Claims

PATENT CLAIMS. ' i. Device for accelerated flushing and loading a deflagration combustion turbine, in which the high-tension combustion gases Via a nozzle valve, which is opposite the inlet valves, to the impeller Work output are dismissed, characterized in that the purge or charge air the rest of the combustion gases via one special, on the inflow side the combustion chamber arranged evacuation valve drives out whose passage cross-section is larger than that of the nozzle valve.

2. Device according to claim i, characterized in that that the purge or charge air with the nozzle open and the drain valve closed after the expansion is complete, the gases still in the combustion chamber partially pushes out through the nozzle valve and then with the nozzle valve closed and open special drain valve reverses and, on the combustion chamber walls Flowing along, the rest of the combustion gases through the special drain valve drives out.

3. Device according to claim i, characterized in that the flushing or charge air simultaneously removes the residues through the air on the inflow side Drain valve as well as through the nozzle valve and one arranged in its vicinity Auxiliary exhaust valve drives out.