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Brennkraftturbine Die Erfindung betrifft eine Brennkraftturbine, deren
feststehendes Gehäuse mit mehreren in gleichen Abständen voneinander angeordneten
Brennkammern und mit einer Auspufföffnung zwischen je zwei aufeinanderfolgenden
Brennkammern versehen ist und deren Läufer Arbeitskammern enthält, die durch glatte
Teile der Läuferaußenwandung voneinander getrennt sind. Bisher bekannte Maschinen
dieser Art arbeiten in der Weise, daß sogleich nach erfolgter Verbrennung in einer
der Brennkammern eine Arbeitskammer vor die öffnung der Brennkammer tritt, worauf
die verbrannten Gase, das Laufrad antreibend, in die Arbeitskammer strömen, worauf
die Arbeitskammer nach Weiterdrehung des Laufrades sich einer Auspufföffnung gegenüberstellt
und ihren Inhalt an verbrannten Gasen ausströmen läßt, worauf sich nach weiterer
Drehung derselbe Vorgang mit der nächsten Brennkammer und der nächsten Auspufföffnung
wiederholt.
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Gemäß der Erfindung ist nun die Anzahl der Arbeitskammern des Laufrades
ein Vieh faches der Zahl der Brennkammern im Gehäuse, und jede Arbeitskammer, in
welche die Verbrennungsgase unmittelbar nach ihrer Entstehung geströmt sind und
die ihren Inhalt an verbrannten Gasen an die nächste Auspufföffnung abgegeben hat,
tritt, bevor durch eine neue Verbrennung erzeugte Verbrennungsgase in dieselbe einströmen,
vor mindestens eine Brennkammer, welche unmittelbar nach der in ihr erfolgten Verbrennung
bereits verbrannte Gase in eine andere Arbeitskammer entlassen hat, um in der Brennkammer
noch verbliebene Restgase aufzunehmen und zur darauffolgenden Auspufföffnung zu
führen.
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Es ist nun zwar eine Maschine bekannt, bei welcher der Läufer Arbeitskammern
in doppelter Anzahl der im Gehäuse befindlichen Brennkammern aufweist; aber die
Hälfte der Arbeitskammern hat immer nur hocherhitzte, unter Verbrennungsdruck stehende
Gase aufzunehmen, während die andere Hälfte der Arbeitskammern lediglich zur Aufnahme
bereits entspannter Gase dient. Die Folge ist eine ungleichmäßige Wärmeverteilung
im Laufrad. Demgegenüber haben beim Erfindungsgegenstand sämtliche Radkammern genau
die gleiche Aufgabe, erwärmen sich daher auch gleichmäßig, was bei dem schwierig
zu kühlenden Laufrad besonders wichtig ist. Die Maschine nach der Erfindung ist
daher bei sonst gleichen Abmessungen leistungsfähiger als eine Maschine bekannter
Art.
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Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel einer Brennkraftturbine
nach der Erfindung dar.
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Fig. i zeigt einen axialen Schnitt durch die Turbine: Fig. 2@ und
3 stellen einen Schnitt durch die Turbine in Richtung der Geraden II-II bzw. III-III
der Abb. i dar.
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Die Achse i der Turbine trägt das Antriebsrad-2 und das -Laufrad 3,
welches sich
in dem Gehäuse 3o dreht. Die Welle r treibt eine einfach
gekröpfte Kurbelwelle q. mittels einer Zahnradübersetzung 5 an, die die Geschwindigkeit
der Kurbelwelle q. in bezug auf die Turbinenwelle i verdoppelt. Der Maschinenrahmen
6 trägt drei Zylinder 7a, 7b, 7c (Fig. 3). In diesen Zylindern sind Kolben 8a, 8b,
8r angeordnet und mittels Kurbelstangen 9a, 9b, 9` mit der Kurbelwelle q. verbunden.
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Jeder Zylinder ist mit einem Zylinderkopf r o versehen, in welchem
eine das Einlaßventil 12 und ein Kolbenventil 13 steuernde Nockenwelle i
i angeordnet ist. Das Kolbenventil 13 bewegt sich in einer im Gehäuse 30
befindlichen Brennkammer 18. Eine Zwischenwelle i q. überträgt die Bewegung der
Welle i 'derart auf die Steuerwelle i i, daß sich diese mit doppelter Geschwindigkeit
dreht.
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Das Gehäuse enthält drei Verbrennungsräume 18, die durch Schlitze
A, B, C gegen das Laufrad hin ausmünden.
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über den Umfang des Laufrades sind sechs Schaufelräume D,
E, F, G, H, 1 gleichmäßig verteilt, die bei der Drehung des Laufrades
die verbrannten Gase aus den Verbrennungsräumen 18 aufnehmen und dann durch
die drei gegenüber den letzteren versetzt im Gehäuse angeordneten Auspuffkanäle
K1,1(2, 1(3 ausströmen lassen.
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Das Gas wird in jedem der drei Zylinder 7a, 7b, 7c' verdichtet und
in den Verbrennungsraum gedrückt, und zwar folgendermaßen: Beim Abwärtshub (Fig.3)
saugt der Kolben 8a durch das Ventil 12 frisches brennbares Gas in den Zylinder
7a. Das Ventil 12 wird dabei von dem Nocken i ja der Steuerwelle i i unter Anspannung
einer Feder geöffnet. Beim Aufwärtshub verdichtet der Kolben das Gas und befördert
es in den Verbrennungsraum 18, da das Kolbenventil 13 durch seine Feder geöffnet,
das Ventil 12 dagegen geschlossen ist. Sobald das Gas in den Raum i 8 .gedrückt
ist, schiebt der Nocken i ib der Nockenwelle i i das Kolbenventil i3 herunter und
schließt den Raum i 8 ab, so daß das verbrennbare Gas aus diesem nicht entweichen
kann, worauf die Zündung erfolgt.
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Die Stellung des Laufrades - in bezug auf diejenige der Steuer- und
Zündorgane ist so gewählt, daß die Verbrennung immer dann erfolgt, wenn eine der
Radkammern D, E, F,
G, H, 1 im Begriff ist, sich vor die öffnung einer
Brennkammer 18 zu stellen. Wie aus Fig.3 hervorgeht, sind die Stellungen der Kolben
8a, 8b, 8c voneinander verschieden; entsprechend sind natürlich auch die Ventilsteuerungen
und Zündeinrichtungen gegeneinander verstellt, so daß die Verbrennungen in den drei
Räumen 18 nicht gleichzeitig, sondern nacheinander erfolgen, und zwar finden während
einer Umdrehung des Laufrades sechs Verbrennungen statt, da ja die Drehzahl der
Kurbelwelle q. und der Steuerwellen i i doppelt so groß ist wie diejenige des Laufrades
3.
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Es sei angenommen, daß bei der Laufradstellung gemäß Fig. z soeben
eine Verbrennung in der Brennkammer 18 vor dem Schlitz A stattgefunden habe
und daß nun die Radkammer D mit verbrannten Gasen gefüllt sei. Bei ihrem Austritt
aus dem Schlitz A sind die Gase gegen die linke Wand der Radkammer D gestoßen und
haben so dem Laufrad einen Impuls erteilt, so daß das Laufrad nun von selbst entgegengesetzt
dem Sinne des Uhrzeigers umläuft. Nach einer Sechsteldrehung des Laufrades hat eine
Verbrennung soeben in der Brennkammer vor Schlitz B stattgefunden, während nun die
Radkammer L vor dem Schlitz B liegt und mit den heißen Gasen gefüllt wird. Die Radkammer
D liegt vor dem Auspuffkanal K1 und gibt die in ihr enthaltenen Verbrennungsgase
ab; der auf die Auspuffräume wirkende Ventilator 17 (Fig. i) unterstützt
dabei saugend die Entfernung der Gase. Nach einer weiteren Sechsteldrehung des Laufrades
ist eine auf die Radkammer F wirkende Verbrennung in der Brennkammer mit dem Schlitz
C erfolgt, während die Radkammer D vor B liegt und die Restgase aus
der zu B gehörenden Brennkammer aufnimmt. Nach einer dritten Sechsteldrehung ist
die Radkammer D zu unterst und gibt die bei B aufgenommenen Gase an den Kana1X2
ab; die Radkammer G befindet sich zu oberst, vor A, wo soeben eine Verbrennung stattgefunden
hat, und führt nun während des Restes der Drehung genau dasselbe aus -wie die Radkammer
D während der ersten Hälfte der Laufraddrehung. Die Radkammer D gelangt weiter vor
den Schlitz C und füllt sich mit Gasen, die nach dort erfolgter Verbrennung weder
in die Radkammer F noch in E haben eintreten können; sie ist also die dritte Radkammer,
die von den Verbrennungsgasen ein und derselben Verbrennung aufnimmt und nach weiterer
Drehung an 1(3 abgibt. Nach vollendeter Umdrehung befindet sich die Maschine wieder
im Zustand gemäß Fig. 2.
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Man bemerkt, daß die Radkammer D und ebenso jede andere Radkammer
während einer Umdrehung dreimal Gase aus einer Brennkammer aufnimmt, und zwar einmal
soeben verbrannte Gase, sodann solche, die sich bereits etwas entspannt haben, und
schließlich die Restgase. Dementsprechend haben auch alle Brennkammern 18 Gelegenheit,
dreimal
Verbrennungsgase an vorübergleitende Radkammern abzugeben,
wodurch eine gründliche Entfernung der Verbrennungsgase gesichert ist. Bei jedem
Einströmen der Verbrennungsgase in die Radkammern wird in der bereits beschriebenen
Art Arbeit geleistet, wodurch die Maschine in Gang gehalten wird. Da sämtliche Radkammern
in derselben Weise beaufschlagt werden, ist eine gleichmäßige Beanspruchung des
Laufrades gewährleistet.
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Die Kühlung der Turbine und insbesondere des Schaufelrades 3 erfolgt
mittels einer Zahnradpumpe 2o, welche frisches Öl aus einem Behälter 21 saugt und
es unter Druck durch die am Ende hohl ausgebildete Turbinenwelle t bis ins Innere
des Laufrades fördert. Die Zentrifugalkraft schleudert das Öl in großen Mengen durch
Kanäle 23 in am Umfang des Laufrades befindliche Räume 22, die zwischen den Radkammern
liegen. Diese Räume sind seitlich nicht durch die Wandungen des Laufrades, sondern
durch ringförmige Scheiben 2¢, 25 verschlossen, welche am Gehäuse befestigt sind.
Eine der Scheiben besitzt einen über dem Behälter 2 r liegenden Schlitz 26, so daß
das warme Öl aus den Räumen 22 in den Behälter nach Durchströmen eines Filters 28
zurückgelangt. Das Öl wird durch im Innern des Behälters 21 befindliche Kühlrohre
29 gekühlt. Durch die Kühlrohre wird Wasser gedrückt. Die Ringe 24 und 25 dienen
auch zur seitlichen Führung des Laufrades.