DE533541C - Gasturbine mit pendelnder Hilfsfluessigkeit - Google Patents

Gasturbine mit pendelnder Hilfsfluessigkeit

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DE533541C
DE533541C DE1930533541D DE533541DA DE533541C DE 533541 C DE533541 C DE 533541C DE 1930533541 D DE1930533541 D DE 1930533541D DE 533541D A DE533541D A DE 533541DA DE 533541 C DE533541 C DE 533541C
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gas turbine
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C1/00Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/04Feeding by means of driven pumps
    • F02M37/08Feeding by means of driven pumps electrically driven
    • F02M37/10Feeding by means of driven pumps electrically driven submerged in fuel, e.g. in reservoir

Description

  • Gasturbine mit pendelnder Hilfsflüssigkeit Bei Gastürbinen mit pendelnder Hilfsflüssigkeit, bei welchen die Hilfsflüssigkeit während der Energieabgabe an die Welle in der Form zusammenarbeitender Doppelkolben von unveränderlicher Gesamtmasse unter dem Einfluß beiderseitiger Gasdrücke zwischen zwei Zellenrädern durch einen dazwischenliegenden gemeinsamen Leitring hin und zurück pendelt, ist es insbesondere für das Anlassen vorteilhaft, das Einschwingen der Flüssigkeit in die umlaufenden Verbrennungsräume durch ein fertiges Betriebsmittel, wie etwa Druckluft, zu bewirken, und es ist außerdem vorteilhaft, das Ausschwingender Flüssigkeit aus den Verbrennungsräumen bis zu deren völliger Entleerung von Flüssigkeit auszudehnen. Nach vorliegender Erfindung soll dieses doppelte Ziel erreicht werden.
  • Dem in den Abbildungen dargestellten Beispiel ist .eine im Zweitakt arbeitende Verpuffungsturbine zugrunde gelegt. Die Abb. i, 2 und 3 zeigen axiale Schnitte durch die Turbine; die Abb.4 ist eine schematische Abwicklung .der Zellenräder und des zwischen ihnen liegenden festen Leitrings; die Abb, 5 zeigt einen Querschnitt durch die Turbine für eine Sonderart der Pendelbeweg r u ng der Hilfsflüssigkeit.
  • Die hohle Turbinenwelle i trägt fliegend das Treibrad, welches aus. den Teilen 2 und 3 besteht. Der zwischen den Teilen 2 und 3 liegende Leitring 4 ist am feststehenden Gehäuse 5 befestigt. Im Treibrad 2, 3 wirken einerseits die treibenden Verbrennungsgase in einzelnen Radzellen 6, die gegenseitig voneinander und auch nach außen abgeschlossen sind, anderseits wirkt ein - Druckmittel, wiel' z. B. Druckluft, in einem für alle Radzellen gemeinsamen Ringraum 7. In der oberen Hälfte der Abb. z ist einer der pendelnden Doppelkolben 8, 9 in Zündstellung vor der festliegenden Zündstromzuführung 1o dargestellt, in der unteren Hälfte derselben Abbildung liegt eine Radzelle 6 in Auspuffstellung vor der Auspufföffnung i i des Leitrings. . Die Auspufföffnung i i ist in die Innenfläche des zylindrischen Leitrings 4 = gelegt, und das gleiche gilt, wie aus den Abb. 2 und 3 hervorgeht, auch für die übrigen zur Durchführung eines Zweitaktverfahrens nötigen Steueröffnungen, an denen die Verbrennungsräume 6 des Radteiles 2 vorüberstreichen. Durch Schlitze oder Löcher z2 (Abb. z) strömt, gegebenenfalls unterstützt durch die Ejektorwirkung der Auspuffgase, die nötige Spülluft durch die Verbrennungsräume 6 hindurch zur Auspuffleitung, und durch die Schlitze oder Löcher 13 (Abb.3) folgt ihr der eingeblasene Brennstoff allein oder in Mischung mit Luft, gegebenenfalls bei völligem Abschluß der Verbrennungsräume gegenüber der Auspuffleitung.
  • Durch die Anordnung der Steueröffnungen auf der Innenseite des Leitrings 4 wird erreicht, daß die Verbrennungsräume 6 des Radteiles :2 unter allen Umständen in Abwesenheit von Hilfsflüssigkeit gespült und geladen werden können, denn beim Erreichen der Auspufföffnung i i, - wenn nicht schon früher, ist die pendelnde Hilfsflüssigkeit aus dem Radteil 2 völlig ausgetreten, nachdem sie bis zuletzt mit derjenigen im Radteil 3 in der Form von Doppelkolben zusammengearbeitet hat. Die Spülung und Ladung der Verbrennungsräume 6 in Abwesenheit von Flüssigkeit ist von größter Bedeutung für die Erzielung .eines trockenen Gemisches und für die sichere Wirkung der Zündeinrichtung.
  • Durch die Füllung des Ringraumes 7 im Radteil 3 mit einem fertigen Betriebsmittel, wie Druckluft, wird erreicht, daß sich nach erfolgter Spülung und Ladung mit Sicherheit in den beiden Radteilen :2 und 3 wiederum zusammenhängende Doppelkolben von Hilfsflüssigkeit ausbilden, .deren Gesamtmasse während des Eindringens der Flüssigkeit in den Radteil e unverändert bleibt, und deren Relativbewegung deshalb eindeutig bestimmt ist, weil diese Doppelkolben während der Verdichtung des Gemisches im Radteil z unter dem bekannten Druck der Luft im Ringraum 7 des Radteiles 3 stehen. Die erforderliche Verdichtung des Gemisches in den Verbrennungsräumen 6 des. Radteiles :2 ist dadurch gesichert und ein insbesondere für das Anlässen der Turbine wesentlicher Vorteil erreicht.
  • Nach ihrem Austritt -aus dem Radteil 2 umströmt die Hilfsflüssigkeit, nunmehr mit allen Teilen allein im Radtei13 liegend, die Außenfläche desjenigen Leitringteils, auf dessen Innenfläche die Steueröffnungen für Auspuff, Spülung und Ladung liegen. Überschüssige, noch im Verbrennungsraum 6 befindliche Flüssigkeit wird an .der Auspufföffnung-abgestreift und gelangt in die Auspuffleitung. Verbrennungsgase, die in den Radteil 3 mit übertreten, sammeln sich in der Ringnut 14 auf der Außenfläche des Leitrings 4 und treten durch die besondere Entlüftizngsöffnung 15 (Abb.3) des Leitrings aus. Naturgemäß kann im Radteil 3 -auch eine Entlüftung der U-förmigen Zellenräume zum Ringraum ? hin vorgesehen sein. - Der Wasserersatz geschieht entweder durch _ die hohle Turbinenwelle oder mit Hilfe besonderer Zuführungen im Leitring.
  • Die Mittellagen der Flüssigkeitsspiegel in den Radteilen 2 und 3 können, wie in der Abb, i beispielsweise dargestellt, im Beharrungszustand der Turbine in verschiedenen Abständen von der Welle liegen, und zwar richtet sich die etwaige gegenseitige Überhöhung nach der Größe der Gasarbeiten in den Verbrennungsräumen 6 des Radteiles 2 und nach der jeweils eingestellten Höhe des Luftdrucks im Ringraum 7 des Radteiles 3. Beim Anlassen ,der Turbine setzt das Einschwingen der Hilfsflüssigkeit in den Radteil :2 erst nach erfolgtem Anschluß des Ringraums 7 an einen Druckluftbehälter mit Hilfe der Luftleitung 16 ein, wonach die Verdichtung und Zündung des in den Verbrennungsräumen 6 gebildeten Gemisches erfolgt. Wenn dabei auch weiterhin die Luftpressung im Radteil 3 unverändert belassen wird, so vergrößert sich durch den Zulauf von der Welle her die Masse der pendelnden Flüssigkeit selbsttätig bis zur Erreichung eines Gleichgewichtszustands und unter allmählicher Ausbildung einer Spiegelüberhöhung zwischen den Radteilen 2 und 3. Diese Spiegelüberhöhung wird naturgemäß dann am größten, wenn etwa im Ringraum 7 mit .atmosphärischem Druck gearbeitet wird.
  • Radteil 3 enthält gemäß der Abb. z einen für alle seine Flüssigkeitsspiegel gemeinsamen Druckraum 7, demzufolge das Hinundherpendeln dieser Spiegel unter Volldruck erfolgt. In diesem einfachsten Fall ist für die Lufträume des Radteiles 3 keine besondere Steuerung erforderlich, und die einzelnen Flüssigkeitsspiegel im Radteil 3 können deshalb sogar ineinander übergehen, wenn nur die -Zellenwände im Radteil 3 entsprechend äusgeAsgart sind. -Es ist indessen auch möglich, diese einzelnen-Lufträume über den- Spiegeln des' Radteils 3 in bekannter Weise zu steuern, etwa so, daß sie ganz oder teilweise als Windkessel mit veränderlichen Drücken arbeiten. -In Abb. 4 ist gezeigt, daß in der vorliegenden Turbine die Bildung von zusammenarbeitenden Doppelkolben besteht, die während der Verdichtung und Entspannung der Gase in den Verbrennungsräumen 6 durch aufeinanderfolgen-de Leitkanäle 17 zu unver-# änderlicher Gesamtmasse miteinander gekuppelt sind und dabei Energie an die Welle .abführen. Es ist jedoch bei der vorliegenden Bauart nicht unbedingt erforderlich, daß, wie beispielsweise dargestellt, der im Radteil 2 pendelnde Flüssigkeitsteil mit einer auf Null gesunkenen Relativgeschwindigkeit an die Innenfläche des Leitrings 4 herantritt und den einzelnen Verbrennungsraum 6 eben dann verläßt, wenn dieser über der Auspufföffnung i i angelangt ist. Vielmehr ist es auch denkbar und bei Belastungsänderungen der Turbine ohnehin der Fall, daß der im Radteil :2 pendelnde Flüssigkeitsteil mit einer bestimmten Größe von Relativgeschwindigkeit die Verbrennungsräume 6 verläßt. Das gleiche gilt auch für den Wiedereintritt der Flüssigkeit- in Radteil 2; er kann mit einer anfänglichen Relativgeschwindigkeit Null erfolgen, aber auch mit einem größeren Betrag. In allen diesen Fällen bleibt jedoch die Eigenart der Pendelringturbine bestehen, daß die Leitringschaufeln, deren Ein- und Austrittskanten am Umfang durchweg um die gleichen Beträge auseinanderliegen, zusammenarbeitende Flüssigkeitskolben von unveränderlicher Gesamtmasse kuppeln. Die eben geschilderte Betriebsart ist in der Abb. 5 dargestellt. In diesem Fall kann die Entlüftungsöffnung 15 an eine besondere Spülluftzuführung auf der Außenfläche des zylindrischen Leitrings q. angeschlossen werden, um die in Radteil 3 übertretenden Verbrennungsgase zu beseitigen. Der Flüssigkeitsinhalt der Turbine kann auch in diesem Fall vom Leitring aus eingestellt werden.
  • Die völlige Entfernung der Hilfsflüssigkeit aus den umlaufenden Radzellen von Gasturbinen ist an sich bekannt, jedoch nur bei solchen Bauarten, bei welchen -die Hilfsflüssigkeit einen Kreislauf in der Ebene des Laufrades ausführt. Diesen Bauarten bringt die völlige Entfernung der Hilfsflüssigkeit aus den Radzellen die Gefahr einer Rückkehr von mitgerissenen .Auspuffgasen in die mit neuem Gemisch gefüllten Brennkammern. Andrerseits ist die Anordnung der Steueröffnungen von umlaufenden Brennkammern zwischen den Leitkanälen eines zylindrischen Leitrings bereits bei Gasturbinen ohne Hilfsflüssigkeit benutzt worden; diesen Bauarten fehlt die zuverlässige Verdichtung und Kühlung durch Hilfsflüssigkeit. Die Benutzung dieser Anordnung bei Gasturbinen mit pendelnder Hilfsflüssigkeit gestattet es, die Kühlung der Brennräume durch Hilfsflüssigkeit und die Trockenlegung der Brennräume vor -ihrer Spülung und Ladung zu vereinigen mit der Vermeidung einer Rückkehr mitgerissener Auspuffgase und mit der sicheren Verdichtung des Gemisches durch die Einwirkung eines fertigen Betriebsmittels. Die Turbine kann mit ständiger Abführung erwärmter Flüssigkeit oder auch mit Heißkühlung arbeiten.
  • Die Leitschaufeln können zu Regelzwecken verstellt werden.
  • An Stelle von Druckluft kann im Radteil 3 auch Dampf verwendet werden.
  • An Stelle eines Verpuffungsvorgangs- kann auch eine Gleichdruckverbrennung in oder vor den Gasräumen des Radteiles 2 durchgeführt werden.
  • Der Erfindungsgegenstand eignet sich auch für die Benutzung von Dämpfen irgendwelcher Herkunft und Spannung.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Gasturbine mit pendelnder Hilfsflüssigkeit, bei welcher die Hilfsflüssigkeit während der Energieabgabe an die Welle in der Form von zusammenarbeitenden Doppelkolben mit unveränderlicher Gesamtmasse zwischen zwei Zellen des Treibrades durch einen einzigen Leitring hin und zurück pendelt, dadurch gekennzeichnet, daß die pendelnden Flüssigkeitskolben in dem einen Radteil (2) von Verbrennungsgasen, im andern Radteil (3) von Druckluft oder durch Flüssigkeitsüberdruck infolge Fliehkraft oder durch beide zugleich beschleunigt werden, wobei die Mittellage der Flüssigkeitsspiegel im zweiten Radteil (3) sich selbsttätig an die von beiden Seiten auf die Flüssigkeit wirkenden Drucke anpaßt.
  2. 2. Gasturbine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueröffnungen für die umlaufenden Verbrennungsräume zwischen den von der Flüssigkeit durchströmten Kanälen eines zylindrischen Leitrings untergebracht sind.
DE1930533541D 1930-07-15 1930-07-15 Gasturbine mit pendelnder Hilfsfluessigkeit Expired DE533541C (de)

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ID=6556075

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DE (1) DE533541C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE744042C (de) * 1939-01-05 1944-01-07 Hans Rohrbach Dipl Ing Brennkraftmaschine mit Fluessigkeitskolben

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE744042C (de) * 1939-01-05 1944-01-07 Hans Rohrbach Dipl Ing Brennkraftmaschine mit Fluessigkeitskolben

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