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Brennkraftturbine mit mehreren Brennkammern Die Erfindung bezieht
sich auf eine Brennkrafttnrbine mit mehreren Brennkammern. die im Dauerbetrieb im
Gleichdruck arbeitet, und besteht darin, daß die Brennkammern beim Anlassen der
Turbine mit einem Anlaßverdichter nacheinander, im Dauerbetrieb jedoch nur gleichzeitig
mit einem Hauptverdichter betrieben werden. Hierdurch sollen beim Anfahren in kurzer
Zeit günstige@erliä ltnisse für die Verbrennung in den Brennkammern ei-reicht werden.
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In den Zeichnungen ist der Gegcii:tand der Eifindung in einem Ausführungsbeispiel
veranschaulicht.
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Abb. i ist eine seitliche Ansicht der Brennkraftturbine.
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Abb. 2 ein Längsschnitt durch dieselbe. Abb. 3 ein Schnitt nach der
Linie 3-3 der Abb. 2, Abb. 4 ein Schnitt nach der Linie 4-4 der Abb. 2.
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Ahb. j ein vergrößerter Teilschnitt, der das Stetierliebelgestänge
und das Brennstoffverteilungsventil veranschaulicht.
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Abb.6 eine Ansicht einer Brennkammerniiindung, welche insbesondere
den Austrittsquerschnitt der Düse veranschaulicht, und Abb.7 ein Schnitt durch das
Brennstoffzuführungsventil.
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12 ist das Gehäuse der Einrichtung, das durch Deckel 13 und 14 verschlossen
ist. Der Deckel 14 ist in seinem mittleren "feile schüsselförmig ausgebildet. An
dem Deckel 1.l und ;in der Turbine sind Halter 15 befestigt, die zur Verbindung
beider Teile dienen. Innerhalb des Gehäuses 12 befinden sich mehrere Brennkammern
16. Die Brennkammern sind in bestimmten Abständen voneinander und von der Wand des
Gehäuses 12 angeordnet, und jede ist mit einer Düse 17 (Abb. 6) versehen. Die Düsen
17 ragen durch den Deckel 1.1 des Gehäuses hindurch, ihr Austrittsquerschnitt bildet
je einen Kreisquadranten, der gleichachsig zur Längsachse des Gehäuses 12 verläuft.
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Jede Brennkammer ist mit einer Zündkerze iSausgerüstet, durch die
das brennbare Geinisch gezündet wird. wenn die Turbine mit Hilfe der Anlaßvorrichtung
angelassen wird, die später beschrieben wird.
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Jede Brennkaininer ist finit einer Einspritzdüse ici versehen. Diese
Einspritzdüsen sind durch Röhren 20 mit einem Ventil 21 verbunden, das zur Verteilung
des Brennstoffes auf die einzelnen Brennkammern dient.
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Das Ventil 21 hat ein Gehäuse 22, das bei 2 3 an den Deckel 13 des
Gehäuses 12 befestigt ist. 1n dein Gehäuse 22 befindet sich eine zylindrische drehbare
Walze 24, die bei 23 abgesetzt ist, so daß ein Ringraum entsteht, der durch radiale
Kanäle 26 mit Röhren 2o in Verbindung steht. Der Ringraum steht ferner mit einer
Einspritzdüse 27 durch einen banal 28 in Verbindung. Die Einspritzdüse ist über
eine Röhre 29 an eine Pumpe 30 angeschlossen, die ihrerseits durch eine Röhre
31 mit einer Brennstoffzuführungsleitung in Verbindung steht.
In
dem Ventil ist ein weiterer Kanal 3,2
vorgesehen, der mit dem Ringraum 25
in Verbindung steht und der durch Verschiebung des Ventils in eine Lage gebracht
werden kann, in der sein freies Ende den Mündungen der Kanüle 26 gegenüberliegt.
Wenn das Ventil sich in der Lage nach Abb. 5 befindet, geht die Brennstoffzuführung
dauernd durch alle Kanäle 26. Dieser Zustand besteht, wenn die Turbine sich im fortlaufenden
Betriebe befindet. Beim Anlassen der Turbine wird das Ventil 24 in axialer Richtung
nach links verschoben, wodurch die freie Mündung des Kanals 32 in eine Lage gegenüber
den Kanälen 26 gelangt. Bei dieser Stellung werden die Brennkammern der Reihe nach
durch die Einspritzdüsen i9 mit Brennstoff versorgt.
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Den Brennkammern wird Druckluft nach Maßgabe der Brennstoffzuführung
zugeleitet, so daß mit . Hilfe des Verdichters i i eine hochexplosible Mischung
erzeugt wird, wenn die Turbine in fortlaufendem Betrieb ist. Außerdem ist eine Hilfsluftzuführungsvorrichtung
vorgesehen, die zum Anlassen der Turbine benutzt wird. Die Hilfsvorrichtung besteht
im wesentlichen in einem Gebläse 33, das durch eine Röhre 34 an die Röhre i i' angeschlossen
ist, die den Verdichter ii mit dem Gehäuse 12 verbindet.
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Im Gehäuse 12 tritt die verdichtete Luft in Richtung der Pfeile in
die Brennkammern i6 durch ein Ventilgehäuse 35 ein, das in der Achse des Gehäuses
12 angeordnet ist und durch Röhren 36 mit dem Ventil 37 in Verbindung steht.
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Das Ventilgehäuse 35 ist an seinem Ende offen und. nimmt das Drehventil
37 auf, das mit dem Ventil 24 verbunden ist, so daß es sich zusammen mit
demselben dreht. Das Ventil 37 ist an den stangenartigen Fortsatz 37' des Ventils
24 angeschlossen. Das Ventil 37 hat einen Durchgang 38, der die Verbindung zwischen
dem Gehäuse i2 und einer der Brennkammern 16 herstellt, wenn das Brennstoffventil
24 sich in der Lage befindet, in der der Brennstoff von der Pumpleitung aus durch
die betreffende Röhre 2o und die zugehörige Einspritzdüse in die betreffende Brennkammer
gelangt.
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Während der Drehung des Ventils 37 wird jede Brennkammer sowohl mit
verdichteter Luft als auch mit Brennstoff versorgt, und zwar eine nach der andern.
Die verdichtete Luft wird durch die Brennkammern erhitzt, so daß der flüssige Brennstoff
beim Einspritzen verdampft und die Verbrennungsteniperatur erhöht wird. Die eintretende
Luft ist ein Mittel zum Kühlen der Brennkammern.
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Uni eine rasche Spülung der Brennkaminern zu ermöglichen, mündet eine
Röhre 39 in ein Ventilgehäuse 4o des Gehäuses 12. Das Ventilgehäuse durchdringt
den Deckel 14 des Gehäuses i2, und dieser Deckel schließt zwischen sich und der
Turbine io einen durch Röhren 41 mit der Außenluft in Verbindung stehenden Raum
ein, der auch mit dem Ventilgehäuse 4o in Verbindung steht.
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Die Ventilstange 37' ist in das Ventilgehäuse 4o hineingeführt und
trägt ein Ventil 42 mit einem Durchgang 43, der die Verbindung mit dem Luftraum
außerhalb des Deckels 14 und einer der Brennkammern herstellt, wenn das Lufteinlaßventil37
für dieselbe Kammer die Verbindung zwischen dem Preßluftkanal im Gehäuse i2 und
dem Innern der betreffenden Brennkammer herstellt. Die eintretende Ladung von Preßluft
treibt die bereits verbrannte Ladung aus und spült die Brennkammer.
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Die Drehung des Brennstoffventils, des Preßluftventils und des Spülventils
erfolgt von einem Elektromotor 44 aus, der an einem Halter 45 des Gehäuses 12- befestigt
ist. Die Welle 4.6 des Motors treibt das Gebläse 33 an und ist durch- ein Gehäuse
47 geführt, das bei 48 an. dem Ventilgehäuse 22 befestigt ist. Auf der Welle 46
sitzt ein Zahnrad 49, das mit einem bei 5 i auf der Welle 52 des Ventils :.4. aufgekeilten
Zahnrad 5o in Eingriff steht. Die Welle 52 ist gegenüber dem Zahnrad 50 in ihrer
Längsrichtung verschiebbar.
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Um das Brennstoffventil 24 verschieben zu können, ist ein Stellhebel
53 auf einer Welle 54 befestigt, die in dem Gehäuse 47 gelagert ist. Der Stellhebel
greift an einen lösen Ring 55 an, der in axialer Richtung durch feste Riiil;L- 56
an der Welle 52 festgehalten wird.
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A.n der Welle 54 ist ein Handhebel 57 befestigt, der durch eine Feder
58 in seiner senkrechten Stellung gehalten wird. Wenn der Handhebel in die in Abb.
5 in gestrichelten Linien veranschaulichte Stellung gebracht wird: bewegt der Stellhebel
53 die Welle 52 so weit nach links, bis der Kanal 32 in die Stellung gebracht wird,
in der die Brennkammern nacheinander mit Brennstoff versorgt werden, solange das
Ventil durch das Zahnrad 5o, das Zahnrad 49, die Welle 46 und den Motor 44 in Drehung
versetzt wird.
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In. den Brennkammern erfolgt beim Anlassen die Zündung der Reihe nach.
Am Gehäuse 47 ist ein Verteiler 59 gelagert, der durch ein mit dem Zahnrad
50 in Eingriff stehendes Zahnrad 6o angetrieben wird. Ein an einem Halter
62 angebrachter Schalter 61 wird durch das untere Ende des Hebels 57 geschlossen.
Der Schalter schließt den primären Zündungsstromkreis, welcher die Zündkerzen i8
der Reihe nach unter Strom setzt. Wenn der Verdichter i i eine solche Geschwindigkeit
erlangt hat, daß die Luft mit
ausreichendem Druck und Volumen in
die Brennkammern gelangt zum fortlaufenden Betrieb derselben, wird die Hilfsanlaßvorrichtung
durch eine Ventilklappe 63 in der Luftleitung i i' ausgeschaltet. Diese Ventilklappe
steht durch eine Verbindungsstange 64. mit einer an dem Halter 62 drehbar gelagerten
Rast 65 in Verbindung. Die Rast greift an dem unteren Ende des Hebels 57 an und
hält den Hebel entgegen der Spannung der Feder 58 fest. Wenn der Druck der Luft
in der Leitung i i' ausreichend hoch gestiegen ist, so daß die Ventilklappe 63 geöffnet
wird, bewegt die Stange 6.4 die Rast 65, die dann den Hebel 57 freigibt,
so daß derselbe durch seine Feder in die senkrechte Steliung zurückgebracht wird,
wobei das Brennstoffventil in die Stellung gelangt, in der der Brennstoff allen
Brennkammern gleichzeitig zugeführt wird. Durch die Bewegung des Hebels 57 wird
auch der Schalter 61 geöffnet und der Motor .LI wird stillgesetzt, ebenso das Gebläse
33 und die Zündung.
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Durch die Steigerung des Druckes in der Röhre i i' wird ferner ein
in der Röhre 33 vorgesehenes Ventil 66 geschlossen, wodurch verhindert wird,
daß die Preßluft ihren Weg zu denn Hilfsgebläse nimmt.
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Die Turbine io ist mit einem Leitring 67 versehen, der Injektoröffnungen
68 aufweist, die in ihrer Form dem Austrittsquerschnitt der Düsen 17 entsprechen.
Die letzteren treten in die Injektoröffnungen 68 ein. Die Anordnung hat den Zweck,
die Mitnahme von atino;:phärischer Luft mit den aus den Brenitkamniern strömenden
Verbrennungsgasen zu ermöglichen, um die Temperatur und die Geschwindigkeit der
letzteren zu verringern. Der Ring 67 ist mit Leitschaufeln 69 versehen, die die
Verbrennungsgase zusammen finit der mitgenommenen Luft den Schaufeln 70 des
Turbinenrades zuführen.
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Idas Anlassen der Turbine erfolgt finit Benzin. und zu diesem Zwecke
ist in der Punipleitung 31 ein Ventil 71 vorgesehen, dessen Durchgang 72 wahlweise
in Stellungen gebracht werden kann, entsprechend denen die Verbindung mit einer
Röhre 73 und dem Benzinbehälter oder mit einer Röhre 74. und dem Schwerö ibehälter
hergestellt wird. Das Ventil tr:@gt einen Hebel 15 mit einer Gabel
76,
die ait einen Stift 77 der Verbindungsstange 6.4 angreift. Wenn das Ventil
63 geöffnet wird, bewegt die Verbindungsstange das Ventil71 so weit, daß
die Zufuhr von Benzin unterbrochen und Schweröl zugeführt wird.
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Beim Anlassen der Turbine wird der Hebel 57 zurückbewegt, so daß der
Schalter 61 geschlossen und das Drehventil : 2 in axialer Richtung bewegt wird,
wobei das Einlaßventil 37 und das Spülventil 4.2 so eingestellt «-erden, daß die
Luft durch das F-inlaßventil eingelassen wird und die Verbrennungsgase, soweit sie
nicht auf die Turbine abgeströmt sind, durch das Ventil _t2 ausgespült werden. Durch
das Einschalten des Schalters wird der Elektromotor .La. in Betrieb gesetzt, der
die Ventilwelle 52 in Drehung versetzt, die die Ventile 24., 37 und 4.2 trägt, und
zu gleicher Zeit treibt der Elektromotor das Gebläse 33 an. Die Preßluft nimmt ihren
Weg durch das Gehäuse, 12 nacheinander in die Brennkammern durch das Einlaßventil37,
und der Brennstoff gelangt ebenfalls durch die Einspritzdüsen ig der Reihe nach
in die verschiedenen Brennkammern und mischt sich mit der Preßiuft.
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Wenn eine Brennkammer mit dem Brennstoff-Luft-Geniisch angefüllt ist,
befinden sich d:e Ventile in geschlossener Stellung. Der Verteiler 59 bringt
die betreffende Zündkerze 18 zum Glühen, wodurch die Ladung entzündet wird, worauf
die Verbrennungsgase durch die Düse 17 in die Injektoröffnung 68 treten und gegen
die Schaufeln der Turbine geleitet werden.
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Die Brennkammern werden mit Brennstoff versorgt und der Reihe nach
betrieben, bis die Turbine eine so hohe Geschwindigkeit erlangt hat, daß der Verdichter
i i einen Druck erzeugt, der ausreicht, um das Ventil 63 zu öffnen. Wenn
das Ventil 63 sich öffnet, wird die Stange 64 bewegt und die Rast 65 verstellt,
so daß der Hebel 57 durch die Feder 58 in seine senkrechte Stellung gebracht wird.
wodurch die Ventile 24, 37 und .I2 in Richtung nach dem Turbinenlaufrad verschoben
werden. Das Ventil 42 hält nunmehr alle Röhren 39 der Brennkammern geschlossen,
wogegen das Ventil 37 die Lufteinlaßröhren aller Brennkammern offen hält,
so daß Luft und Brennstoff fortlaufend in die Brennkaminern eintreten und die Verbrennung
in allen hainmern gleichzeitig und fortlaufend erfolgt.
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Die Verbrennungsgase nehmen ihren Weg durch die Düsen 17, wobei sie
so viel atmosphärische Luft mitnehmen, daß eine Senkung der Temperatur stattfindet,
so daß eine Beschädigung der mechanischen Teile der Turbine ausgeschlossen wird.