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Langgestreckte Verpuffungskammer Beim Betrieb von Verpuffungskammern.
wie sie bei Brennkraftturbinen Verwendung finden, entsteht die Schwierigkeit, daß
die Verpuffungskammer von dem Feuergasrest aus der letzten Verbrennung nicht v ollkomtnen
gereinigt wird. Hierdurch entstehen zwei schwerwiegende Nachteile. Der erste -Nachteil
besteht in der Gefahr des Auftretens von Frühzündungen, indem hocherhitzte Gasteilchen,
die bei der Reinigung der Verpuffungskammer von den Feuergasen zurückgeblieben sind,
schon `nährend der Einführung der neuen Ladung diese zur Entzündung bringen und
damit nicht nur zu einer schwachen, wirkungslosen Verbrennung führen, sondern auch
in den regelmäßigen Ablauf der Verpuffungsvorgänge störend eingreifen. Der zweite
Nachteil besteht wie bei jeder Verbrennungsmaschine darin. daß der zurückgebliebene
Feuergasrest die vollkomtnene Füllung der Verpuffungskammer mit neuer Ladung hindert
und somit den Füllungsgrad der Verpuffungskammer herabsetzt. Die Beseitigung dieser
Schwierigkeit setzt sich vorliegende Erfindung in erster Linie zum Ziel. Die gemäß
der Erfindung vorgeschlagene, langgestreckte V erpuffungskammer mit einseitig angeordneten
Brennstoff- und Lufteinlaßorganen kennzeichnet sich durch konische 'Verjüngung der
Verpuffungskamrner zum Lufteinlaßorgan hin, so daß die Ladeluft eine stetige Ausbreitung
über den Katnmerqüerschnitt erfährt und die Rückstände aus der vorhergehenden 'rerbrennung
über das am anderen Kammerende angeordnete geöffnete Düsenventil kolbenartig austreibt.
Es wirkt also die Ladeluft als ein an den Wandungen der Verpuffungskammer allseitig
anliegender, in ihrer Achse vorgetriebener Luftpuffer, der alle Feuergasteilchen
vor sich herschiebt und schließlich über das geöffnete Düsenventil austreibt. Selbst
wenn einige Feuergasteilchen in den Luftpuffer hineingeraten, richten sie keine
schädliche Wirkung mehr an, weil der aus kurz vorher expandierter, also verhältnismäßig
kalter Luft bestehende Luftpuffer die Feuergasteilchen schnell abkühlt und ihnen
die Entzündungsfähigkeit nimmt. Eine weitere Ausbildung erhält die gemäß der Erfindung
vorgeschlagene Verpuffungskammer dadurch, daß das Ende der konischen Verjüngung
der Verpuffungskammer den Diffusor einer Venturidüse bildet, die in an sich bekannter
Weise den übergang zwischen Verpuffungskammer und Ladeluftventil herstellt, wobei
der Durchgangsquerschnitt der Einschnürung in der Venturidüse kleiner ist als der
der Luft- bzw. Ge. mischführungsorgane vor der Einschnürung. Infole dieser Einschnürung
besitzt die Lade-2D
Luft gerade an der Mischstelle ihre größte
Geschwindigkeit, und die Relativgeschwindigkeit zwischen Brennstoff und Luft erreicht
ihren Größtwert, so daß die Vorbedingungen für die möglichst vollkommene Spülung
mit denen für die günstigste Zerstäubung des Brennstoffes in einfacher Weise vereinigt
sind.
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Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführung des Erfindungsgedankens.
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Fig. i zeigt einen Längsschnitt durch die Ventilkammer der Einlaßorgane
und den anschließenden Teil der Verpuffungskammer einer Explosionsturbine, während
Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Verpuffungskaminer selbst und durch den sich
anschließenden Radraum der Explosionsturbine zeigt.
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Beide Figuren zeigen zunächst, daß (las Einlaßorgan i für die Zerstäubungs-
bzw. Verbrennungs- oder Ladeluft sowie das Einlaßorgan 2 für den- Brennstoff einseitig
zur Verbrennungskammer 3 liegt. Beide Einlaßorgane sind beim Ausführungsbeispiel
konzentrisch zueinander angeordnet. Dein im 'Tentilkopf i des Lufteinlaßorgans,
in an sich bekannter Weise angeordneten Rückschlagventil 2 wird der Brennstoff von
einer ebenfalls bekannten, daher nicht gezeichneten Brennstoffpumpe aus über Leitung
4 zugedrückt, während die Zerstäubungs- bzw. Verbrennungs-oder Ladeluft in den Ventilkasten
5 durch Luftzufuhrleitung 6 über Verbindungsstutzen ; und die ebenfalls bekannte
Bremsdüsenanordnung 8 gelangt. Das Lufteinlaßorgan i wird durch Wirkung der Ventilfeder
9 ständig auf seinen Sitz io gedrückt und damit geschlossen, wenn nicht Drucköl
über Druckölleitung i i dem Steuerraum 1= zugeführt wird und durch Druckkraftwirkung
auf den Steuerkolben 13 das Einlaßorgan gegen Wirkung der Ventilfeder 9 unter Freilegung
des Luftaustrittsquerschnittes 14, eröffnet. Das Ventil i ist gerade im geöffneten
Zustand gezeichnet, so daß Ladeluft in die V erpuffungskammer eintreten kann. Das
SteuerJl wird der Leitung ii von einem Verteiler zu bestimmten Zeiten zugeführt.
Sämtliche Teile der Einlaßorgane sind in einem rahmenartigen Ventilring 15 angeordnet,
an den sich die Verbrennungskammer 3 über ein Verbindungsstück 16 anschließt.
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Gemäß der Erfindung ist nun folgende Ausbildung der Verbrennungskammer
getroffen. Wie beide Figuren zeigen, ist der Übergang 17 von dein konzentrisch zur
Achse der Verbrennungskammer angeordneten Ladeluftventil i bzw. Brennstoffventil
2 zu den zylindrischen Wandungen 18 der Verpuffungskammer konisch ausgestaltet,
so daß die Ladeluft infolge der Diffusorwirkung des konischen Übergangsteiles 17
eine stetige Ausbreitung über die Kammerbreite erfährt und die Rückstände aus einer
vorhergehenden Verbrennung über das am anderen Kammerende angeordnete geöffnete
Düsenventil i9 kolbenartig austreibt. Das Betriebsverfahren wird dabei vorteilhaft,
wie bereits früher vorgeschlagen, so gehandhabt, daß die Entspannung der Verbrennungsgase
nur bis oder nahezu bis zu einem Diuck getrieben wird, der dem Druck der Ladeluft
entspricht, worauf diese über das geöffnete Ladeluftventil i in die Verpuffungskammer
3 eingeführt und die kolbenartige Verdrängung der Feuergase in dem Zeitpunkt beendet
wird, in dem die letzten Feuergasreste soeben durch Eintritt in den Düsenkanal 2o
die Verpuffungskammer verlassen haben. In demselben Zeitpunkt schließt sich das
Düsenventil i9, worauf die eigentliche Ladung der Verpuffungskammer erfolgt. Noch
während dieser Ladung wird der Brennstoff zugeführt und auf folgende Weise die Verteilung
im Ladeluftstrom erreicht, die das Gemisch mit Sicherheit zündfähig macht. I?s ist
nämlich in der Verbindung zwischen Verpuffungskaminer 3 und Brennstoff- und Lufteinlaßorgan
i bzw. 2 eine Einschnürung 21 angeordnet, deren Durchgangsquerschnitt kleiner ist
als der größte Öffnungsquerschnitt 14. des Lufteinlaßorgans, und des vor diesem
liegenden Leitungsweges 5, 8, 2a, 7 und 6 der Zerstäubungs- bzw. Verbrennungs- oder
Ladeluft. Die Einschnürung bewirkt, daß geradean der Mischstelle zwischen Brennstoff
und Luft die größte Luft- und damit die größte Relativgeschwindigkeit zwischen Luft
und Brennstoff auftritt, so daß eine sehr gute Zerstäubung gewährleistet wird. In
beiden Ausführungen der Erfindung schließt sich an die Einschnürung 2 i die bereits
erwähnte stetige Erweiterung 17 an, so daß diese als Diffusor der Venturidüse 14.,
21, 17 wirkt. Auf diese Weise wird der bezüglich der Geschwindigkeitsgröße in der
Einschnürung 2i herrschende Druck unabhängig von dem .Druck in der Verpuffungskammer
3. Die Venturidüse 14., 21, 17 bildet ein besonderes Einsatzstück 23 des Ventilringes
15 bzw. des Übergangsstückes 16 bzw. des Maschinenrahmens 2.4 überhaupt, so daß
die Verhältnisse der Ouerschnitte 21, 17 ohne Änderungen der Brennkraftturbine selbst
an veränderliche Größen des Turbinenbetriebes angepaßt werden können.
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Fig. 2 zeigt die allgemeine Ausführung der mit der erfindungsgemäßen
Einrichtung ausgerüsteten und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betriebenen Verpuffungsbrennkraftturbine.
Das auf die obenbeschriebene Art und Weise in der Verpuffungskaminer 3 gebildete
zündfähige Gemisch wird durch Zünder beliebiger und bekannter Bauart, die beispielsweise
bei 31 angeordnet werden, entzündet.
Die gebildeten Feuergase strömen
nach Üffnung des Düsenventils i9 über Düsenkanal 2o und Düse 25 zum Radraum 26 der
Brennkraftturbine und beaufschlagen dort die erste Schaufelreihe 27 des Laufrades
28. -Nach Bewegungsumlenkung in den Umkehrschaufeln 29 beaufschlagen die Feuergase
die zweite Laufradreihe 30 und werden dann in an sich bekannter Weise in
die Atmosphäre entlassen oder unter Zwischenschaltung von Ausgleichräumen in nachgeschalteten
Dauerstrointurbinen «-eiter abgearbeitet.