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Anordnung zur Regelung von Abgasturbinen Die Erfindung betrifft eine
Anordnung an Brennkraftmaschinenanlagen, die mit einer oder mehreren einer Brennkraftkolbenmaschine
nachgeschalteten Turbinen zur Verwertung der Energie der Auspuffgase der Kolbenmaschine
versehen sind. Diese Energie kann beispielsweise dadurch verwertet werden, daß die
Turbine oder die Turbinen Gebläse treiben, die zur Einführung der Verbrennungsluft
in die Zylinder der Brennkraftmaschine dienen, indem die Einführung entweder unter
gewöhnlichem Druck oder unter einem erhöhten Druck (Überladung) geschehen kann.
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Es sind Anordnungen von Brennkraftmaschinenanlagen mit solchen Turbinen
bekannt, bei welchen die Auspuffrohre der einzelnen Zylinder gesondert zu mehreren
Turbineneinströmöffnungen führen.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt, die Auspuffgase von den einzelnen
Auspuffrohren durch einfache Mittel entweder zur Turbine oder in eine Auspuffleitung
leiten zu können, um die Belastung der Turbine durch Ausschalten einer beliebigen,
gewünschten Anzahl der Auspüffe regeln zu können.
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Die Erfindung besteht darin, daß die Turbine oder die Turbinen mit
Vorkammern versehen sind, die Regelungsventile oder Wechselschieber besitzen und
mit je einem Maschinenzylinder durch ein gesondertes Auspuffrohr verbunden sind,
so daß die Auspuffgase eines jeden Maschinenzylinders durch Einstellung des betreffenden
Ventiles entweder auf das Laufrad der Turbine oder in ein allen Kammern gemeinsames
Auspuffsammelrohr geleitet werden können.
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Die einzelnen Auspuffrohre sind an einem Ende unmittelbar an die Auspuffflansche
der Maschinenzylinder, am anderen Ende an Einströmungsflansche der Vorkammern angeschlossen,
wobei sie übrigens in an sich bekannter Weise ohne plötzliche Änderungen von Richtung
und Querschnitt (lichter Weite) verlaufen.
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Die Anzahl der Vorkammern ist gewöhnlich dieselbe wie die Anzahl der
Zylinder der Brennkraftmaschinen, so daß für jeden Zylinder eine entsprechende Vorkammer
vorhanden ist.
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Die Vorkammern sind zweckmäßig durch je eine Öffnung mit der Turbineneinströmungsöffnung
und mit einem ringförmigen oder ähnlich geformten Auspuffsammelrohr verbunden. Die
beiden genannten öffnungen werden von Ventilen gesteuert, wobei die Anordnung zweckmäßig
derart getroffen ist, daß die beiden Steuervorrichtungen derart zusammengebaut oder
aus einem Stück gearbeitet sind, daß die Schließung einer öffnung die Aufdeckung
der anderen bewirkt, und umgekehrt.
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Die Erfindung ist auf der Zeichnung veranschaulicht, und zwar zeigt
Abb. r einen Längsschnitt durch eine für eine sechszylindrige Brennkraftmaschine
bestimmte
Ausführungsform einer Turbine gemäß der Erfindung, Abb.
2 einen Schnitt nach der Linie A-A in Abb. r und Abb.3 schematisch eine andere Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes im Grundriß, ebenfalls für eine sechszylindrige Maschine.
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Nach Abb. r und 2 sind um die Turbinenwelle g sechs Vorkammern a mit
Flanschen b
für den Anschluß von gesonderten Auspuffrohren von den Zylindern
der Brennkraftmaschine angeordnet; die Rohre sind nicht auf der Zeichnung dargestellt.
Jede Vorkammer a steht durch eine Öffnung c mit einer Einströmungsdüse oder -öffnung
d des Turbinengehäuses e in Verbindung. Das Laufrad der Turbine ist mit f bezeichnet,
und die Turbinenwelle g ist mittels Stopfbüchsen h luftdicht durch das Turbinengehäuse
e geführt. An der Mündung der Öffnungen c hat jede Vorkammer a einen Ventilsitz
i, der einem Ventilteller eines mit Spindel q und Handrad r versehenen Ventiles
k entspricht. Der öffnung c gegenüber hat jede Vorkammer eine Ausströmungsöffnung
m mit Ventilsitz 1. Die Öffnungen m münden in ein ringförmiges Auspuffsammelrohr
n, das unten einen Anschlußflansch o für ein Auspuffrohr besitzt, durch welches
die Auspuffgase an die Außenluft, einen Schalldämpfer, einen Kessel zur Verwertung
der Wärme der Auspuffgase o. dgl. geleitet werden können. Das Auspuffrohr ist nicht
auf der Zeichnung dargestellt. Außer dem obengenannten Ventilteller besitzt das
Ventil k noch einen dem Sitz 1 entsprechenden Ventilteller. Die beiden Ventilsitze
i,1 können zweckmäßig gleich groß sein, so daß dem Ventil k die Form eines
Doppelkegelventils gegeben werden kann.
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In der gezeichneten Lage liegen die Ventile gegen die Ventilsitze
1 an, während der Durchgang von dem Innern der Vorkammern zu den Öffnungen c frei
ist. Die von den verschiedenen Zylindern durch die gesonderten Auspuffrohre zu den
Vorkammern a geleiteten Auspuffgase strömen daher durch die Öffnungen c und die
Düsen d mit großer Geschwindigkeit gegen die Schaufeln des Laufrades f, worauf sie
durch eine Öffnung s des Turbinengehäuses e zu einer nicht dargestellten Auspuffleitung
abströmen, durch die sie entweder unmittelbar oder durch einen Schalldämpfer, Kessel
o. dgl. ins Freie geleitet werden können. Durch die Handräder r der Spindeln q (die
mit Gewinde versehen sein können) kann man ein oder mehrere Ventile k zur
Anlage gegen die Ventilsitze i
bringen, wodurch es den Auspuffgasen der betreffenden
Vorkammer oder Vorkammern ermöglicht wird, in das ringförmige Auspuffsammelrohr
za und durch die Ausströmungsöffnung dieses Rohres zu der an den Flansch o angeschlossenen
Auspuffleitung zu strömen.
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Auf diese Weise kann man also die in die Turbine geleitete Menge von
Auspuffgasen wunschgemäß bestimmen, z. B. näch der Belastung eines von der Turbine
getriebenen Gebläses.
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In Abb. 3 sind die Zylinder mit i, 2, 3 4, 5, 6, die von jedem Zylinder
führenden gesonderten Auspuffrohre mit y1 bis y° bezeichnet. Im Gegensatz zur Ausführungsform
nach Abb. r und 2 werden hier zwei Turbinen angewendet. Die Auspuffrohre y1, y2,
y4 sind mit Flanschen bi, 62, b1 dreier Vorkammern verbunden, die über 36o°
gleichmäßig verteilt sein können (was an und für sich nicht aus der schematischen
Zeichnung hervorgeht, wo die drei Flänsche nur der Einfachheit halber alle als nach
oben gekehrt angegeben sind). Die drei Vorkammern sind übrigens in entsprechender
Weise wie in Abb. r und 2 eingerichtet, indem ihre Verbindung mit einem Auspuffsammelrohr
n' und einer Turbine t' durch Ventilkörper mit Spindeln q und Handrädern
r gesteuert ist. Die Turbine t' isst unmittelbar mit einem Schleudergebläse
u' gekupppelt, mittels welches Verbrennungsluft durch nicht dargestellte Rohrleitungen
in die Zylinder der Brennkraftmaschine eingeführt werden kann.
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Die Auspuffrohre yl, y', y° sind mit Flanschen bs, b5, b13 verbunden,
die mit einer gegenseitigen Entfernung von z2o° angebracht sein können, ferner sind
Auspuffsammelrohr sa", Turbine t" und Gebläse ii' ähnlich wie oben angeordnet.
Von den Auspuff sammelrohren n', W", führen Verbindungsrohre vl, v' zu einem
gemeinsamen Auspuffrohr x, ebenso von den Turbinen t', t"
Rohre v2,
v4. Das gemeinsame Auspuffrohr x
leitet die Auspuffgase entweder unmittelbar
oder durch einen Schalldämpfer, Kessel o. dgl. ins Freie.
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Die Erfindung ist nicht an die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen
gebunden, sondern kann anders ausgeführt werden. Anstatt durch Wechselventile k
können die Öffnungen c, in auch durch Schieber, Hähne o. dgl. gesteuert werden.
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Bei Brennkraftmaschinen mit großer Zylinderanzahl können, wenn mehr
als zwei Turbinen angewendet werden, die Zylinder in eine der Zahl der Turbinen
entsprechende Anzahl von Gruppen eingeteilt sein, so daß die Zylinder in jeder Gruppe
durch gesonderte Auspuffrohre für jeden Zylinder mit den gesonderten Vorkammern
der dazugehörenden Turbine verbunden sind. Solche Ausführungsformen, die als eine
weitereAusbildung der Anlage gemäß der Abb.3 be-