DE593158C

DE593158C - Method for operating a back pressure internal combustion turbine

Info

Publication number: DE593158C
Application number: DEJ44528D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1931-06-01
Filing date: 1932-05-26
Publication date: 1934-02-23

Description

Verfahren zum Betriebe einer Rückdruckbrennkraftturbine Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Verfahren zum Betriebe von Rückdruckbrennkraftturbinen mit flachen, im Laufrad befindlichen Explosionskammern und mit Nachverdichtung der Ladung durch aus Abwärme erzeugten Dampf. Jede Explosionskammer ist mit einem in den Hauptverteilungskanal in der Welle mündenden Kanal verbunden.Method for operating a back pressure internal combustion turbine Subject matter The present invention is a method of operating back pressure internal combustion turbines with flat explosion chambers located in the impeller and with recompression of the Charging by steam generated from waste heat. Each explosion chamber is equipped with an in connected to the main distribution duct in the duct opening into the shaft.

Die Erfindung besteht darin, daß nach beendeter Ladung der Brennkammern in die Ladekanäle Dampf geleitet wird, der die in den Kanälen noch vorhandenen Ladungsteile in die Brennkammern schiebt und während der Verbrennung das Eindringen von Verbrennungsgasen in die Ladekanäle verhindert und sodann nach dem Ausströmen der Verbrennungsgase die Kammer spült und kühlt.The invention consists in that after charging of the combustion chambers Steam is passed into the loading channels, which removes the parts of the load that are still present in the channels pushes into the combustion chambers and during combustion the ingress of combustion gases prevented in the loading channels and then after the outflow of the combustion gases the chamber rinses and cools.

Nach der Erfindung soll weiterhin, während in den Brennkammern die Ladung und die Verdichtung erfolgt, durch besondere, quer durch die engsten Querschnitte der Brennkammerauslaßdüsen führende Kanäle gespannter Dampf gleitet werden, der den Brennkammeraustritt versperrt.According to the invention, while in the combustion chambers, the Charging and compression takes place through special, across the narrowest cross-sections the combustion chamber outlet nozzles leading channels of pressurized steam slides, the blocks the combustion chamber outlet.

Es sind bereits Brennkraftturbinen bekannt, bei welchen die Verdichtung des Betriebsstoffes durch Dampf erfolgt, der sich mit der Ladung mischt. Bei dem vorliegenden Verfahren jedoch wirkt der Dampf ähnlich wie ein Kolben, und er schiebt die Ladung aus den Zuführungskanälen in die Brennkammer, ohne sich mit dem Brennkammerinhalt wesentlich zu mischen und die Temperatur der Ladung herabzusetzen. In den beiliegenden Zeichnungen ist eine Turbine zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung beispielsweise dargestellt. Es zeigen Abb. i die Turbine im Längsschnitt A-B der Abb. q., Abb. 2 einen Schnitt nach Linie E-F der Abb. i durch den Ladeverdichter und die Turbinenwelle, Abb: 3 einen Schnitt nach der Linie G-H der Abb. i durch die Pumpe zur Förderung des Wassers, Abb. q. eine Ansicht auf die die Brennkammern enthaltende Scheibe des Läufers.Internal combustion turbines are already known in which the compression of the fuel takes place through steam, which mixes with the charge. In which In the present method, however, the steam acts like a piston and pushes the charge from the supply channels into the combustion chamber without interfering with the combustion chamber contents essential to mix and lower the temperature of the cargo. In the enclosed Drawings is a turbine for carrying out the method according to the invention for example shown. Fig. I shows the turbine in longitudinal section A-B of the Fig. Q., Fig. 2 a section along line E-F of Fig. I through the charge compressor and the turbine shaft, Fig: 3, a section along the line G-H in Fig. i the pump for pumping the water, fig. q. a view of the combustion chambers containing disk of the rotor.

In Abb. g ist die Einrichtung zum Abriegeln des Brennkammerauslasses dargestellt. Betriebsstoff ist eine Mischung von Benzingasen mit Luft. Der Dampf wird im Auspuffraume im Turbinengehäuse durch die Wärme der Abgase erzeugt.In Fig. G is the device for locking off the combustion chamber outlet shown. Operating fluid is a mixture of gasoline gases with air. The steam is generated in the exhaust chamber in the turbine housing by the heat of the exhaust gases.

Nach dem Verdampfen in i kommt das Brennstoffgemisch durch die Verbindungsröhre 2 in den Kolbenrotationskompressor q., welcher durch ein Zahnrad von der Welle der Turbine betrieben wird.After vaporizing in i, the fuel mixture comes through the connecting pipe 2 in the reciprocating rotary compressor q., Which is driven by a gear from the shaft of the Turbine is operated.

Zum Andrehen der Turbine und zur Komprimierung des Brennstoffes wird der Dampf, welcher bei Stillstand der Turbine z. B. durch eine besondere Wärmequelle erzeugt wird, verwendet. Der Dampf wird in die Turbine mittels des Hahnes 29, welcher an der Zuleitungsröhre für Dampf 28 angebracht ist, eingelassen. Diese Röhre mündet in eine zweiteilige Kammer 6 ein, und der Dampf strömt während eines Teiles der Umdrehung der Welle durch zwei Zuleitungen 7 und 8 in die Explosionskammern ein und dreht die Turbine an.To start the turbine and to compress the fuel the steam which, when the turbine is at a standstill, for. B. by a special heat source is used. The steam is in the turbine by means of the cock 29, which is attached to the supply pipe for steam 28. This tube opens into a two-part chamber 6 on and the steam flows during one Part of the revolution of the shaft through two feed lines 7 and 8 into the explosion chambers and turns on the turbine.

Nach dem Andrehen der Turbine wird der Mischungshahn 3 geöffnet, und die komprimierte Ladung dringt durch die Druckleitung 5 in die zweiteilige Kammer 6, welche die Welle umspannt, ein. Die Kammer 6 ist an beiden Enden mit Labyrinthdichtungen versehen, um das Entweichen der Mischung bzw. des Dampfes zu verhindern. Durch den Kanal ?, welcher sich in der Welle der Turbine befindet, dringt die Mischung in drei Verteilungskanäle io ein. Diese Kanäle verzweigen sich strahlenförmig aus der Mitte des Turbinenrotors und münden in drei Explosionskammern ii. Die Kanäle 1o und die Explosionskammern ii sind im Läufer 12 angeordnet. Die flachen, retortenartigen Explosionskammern haben tangential gerichtete Austrittsdüsen, die die Verbrennungsgase auf Schaufeln 16 im Gehäuse leiten. Hinter den Schaufeln 16 befinden sich am Läufer 3 weitere Schaufelsätze 15. Der Läufer besteht aus zwei Scheiben 12 und 13, die mittels Schrauben 14 verbunden sind.After the turbine has started, the mixing valve 3 is opened, and the compressed charge penetrates through the pressure line 5 into the two-part chamber 6, which spans the shaft. The chamber 6 is provided with labyrinth seals at both ends to prevent the mixture or steam from escaping. Through the Channel?, Which is located in the shaft of the turbine, the mixture penetrates three distribution channels io one. These channels branch out radially from the Middle of the turbine rotor and open into three explosion chambers ii. The channels 1o and the explosion chambers ii are arranged in the rotor 12. The flat, retort-like Explosion chambers have tangentially directed outlet nozzles that carry the combustion gases guide on blades 16 in the housing. Behind the blades 16 are located on the rotor 3 more blade sets 15. The rotor consists of two disks 12 and 13, the are connected by means of screws 14.

Gleichzeitig mit der sich drehenden Verteilungszuleitung 7 für die Mischung öffnet sich die zweite, kleinere Verteilungszuleitung 8 in der Welle für Dampf, die aus der Dampfzuleitungsröhre 28 gespeist wird. Aus diesem Kanal 8, welcher aus der Welle der Turbine mittels dreier Kanäle in die Turbinenscheibe führt, strömt der Dampf über Öffnung 9 während der Ladung der Explosionskammern in den engsten Querschnitt der Brennkammeraustrittsdüsen ein.Simultaneously with the rotating distribution line 7 for the The second, smaller distribution feed line 8 in the shaft opens for the mixture Steam fed from the steam supply pipe 28. For this channel 8, which flows from the shaft of the turbine through three channels into the turbine disk the steam through opening 9 during the charge of the explosion chambers in the narrowest Cross-section of the combustion chamber outlet nozzles.

Der unter Druck einströmende Dampf, der durch die Düse auf die Schaufeln strömt, bildet ein Dampfpolster, welches das Entweichen der Mischung aus der Brennkammer verhindert, und zwar während der ganzen Dauer der Füllung und der Kompression. Gleichzeitig kühlt der Dampf die Düse und die Schaufeln der Turbine ab.The pressurized steam flowing through the nozzle onto the blades flows, forms a cushion of vapor, which allows the mixture to escape from the combustion chamber prevented during the entire period of filling and compression. Simultaneously the steam cools the nozzle and the blades of the turbine.

Abb. 5 stellt eine zweite Art der Absperrung des Brennstoffes durch Dampfstrom in der Explosionskammer vor der Entzündung dar, im Falle, daß nach der ersten Konstruktion der Dampf in einer unzulässigen Menge in die Explosionskammer strömen und sich mit der Ladung vermischen sollte. Bei dieser zweiten Art der Absperrung der Explosionskammer strömt der Dampf unter Druck aus der Öffnung g quer durch die Düse in einen gegenüberliegenden Kanal, welcher sich zur Düse 37 erweitert, die zu den Schaufeln führt.Fig. 5 shows a second type of fuel shut-off Steam flow in the explosion chamber before ignition, in the event that after first construction of the steam in an unacceptable amount in the explosion chamber should flow and mix with the charge. With this second type of barrier The vapor flows under pressure from the opening g across the explosion chamber Nozzle in an opposite channel, which widens to the nozzle 37, the leads to the shovels.

Das Füllen der Brennkammern dauert ungefähr während eines Drittels einer Umdrehung an. Sobald bei der Drehung der Welle der Kanal 7 an der Öffnung für die Zuleitung der Mischung vorbeigekommen ist, ist die Füllung beendet. Gleich darauf gelangt der Kanal 7 -zu der Öffnung für Dampf, welcher durch die Röhre 28 kommt und nun in den Kanal ? dringt, die Mischung in den Kanal io und weiter in die Explosionskammern ii drückt, wodurch die Mischung zusätzlich komprimiert wird und im Kanal 7 und teilweise in den drei Kanälen io sich ein Dampfpolster bildet, welches die Verteilungskanäle vor der schädlichen Erhitzung zur Zeit der Explosion schützt. Nach Absperrung des Kanals 8 wird die Mischung mittels einer elektrischen Kerze entzündet. Der Strom wird von der Dynamomaschine 32 erzeugt, welche durch ein Zahnradgetriebe von der Welle aus betrieben wird. Durch die Leitung 33 in Verbindung mit dem Unterbrecher und dem Kontakt 34 wird der Funken in der Kerze 36 erzeugt.It takes about a third to fill the combustion chambers one turn. As soon as the rotation of the shaft of the channel 7 at the opening came by for the feed of the mixture, the filling is finished. Same The channel 7 then arrives at the opening for steam which passes through the tube 28 come and now in the canal? penetrates, the mixture into the channel io and further in the explosion chambers ii presses, whereby the mixture is additionally compressed and in channel 7 and partially in the three channels io a cushion of steam forms, which the distribution channels from the harmful heating at the time of the explosion protects. After blocking the channel 8, the mixture is by means of an electrical Candle lit. The current is generated by the dynamo machine 32, which by a gear drive is operated from the shaft. Connected by line 33 with the interrupter and the contact 34, the spark in the plug 36 is generated.

Die Verbrennungsgase strömen dann aus den Brennkammern aus, dabei durch Rückdruck -das Laufrad antreibend, und sodann nach Beaufschlagen der Schaufeln in den Auspuffraum, wo sie die Dampfleitungen 26 heizen.The combustion gases then flow out of the combustion chambers, thereby by back pressure - driving the impeller, and then after pressing the blades into the exhaust chamber, where they heat the steam lines 26.

Zur Zeit der Explosion ist der Dampf in den Kanälen io bis 7 komprimiert. Beim Fallen des Druckes in den Explosionskammern strömt der Dampf in dieselben, drückt die Reste der Auspuffgase aus und kühlt gleichzeitig die Explosionskammern und die Schaufeln der Turbine ab. Bei der nächsten Umdrehung wiederholt sich der Vorgang. Die Zirkulation des Wassers zum Kühlen der Turbine und gleichzeitig zur Bildung von Dampf wird durch die Zahnradpumpe 17 besorgt. Diese Pumpe saugt das Wasser aus dem Vorratsbehälter 31 durch die Röhre 30 und drückt das Wasser durch die Öffnung im Deckel und durch die durchbohrte Welle der Pumpe in den Kanal 18 in der Welle der Turbine. Durch Kanal ig gelangt das `Vasser in die konzentrische Aushöhlung 2o in der Scheibe i2, die durch Öffnung 21 mit einem gleichartigen Raume 22 in der Scheibe 13 verbunden ist.At the time of the explosion, the steam in channels 10 to 7 is compressed. When the pressure in the explosion chambers falls, the steam flows into them, pushes out the remains of the exhaust gases and at the same time cools the explosion chambers and the blades of the turbine. The process is repeated with the next rotation. The circulation of the water for cooling the turbine and at the same time for the formation of steam is provided by the gear pump 17. This pump sucks the water from the reservoir 31 through the tube 30 and pushes the water through the opening in the cover and through the pierced shaft of the pump into the channel 18 in the shaft of the turbine. The water enters the concentric cavity 2o in the disk i2 through the channel ig, which is connected through the opening 21 to a similar space 22 in the disk 13.

Aus dem letzteren geht das Wasser durch den Kanal 23 in die zweiteilige Sammelkammer 2q., welche durch Labyrinthdichtungen abgedichtet ist. Wasser bzw. Dampf gelangt aus der Kammer 24 durch die Röhre a5 in die Dampfrohre 26, die in dem Gehäuse 27 gelagert sind. Der untere Teil der Leitungen bildet einen `Wasserbehälter, der obere Teil einen Dampfbehälter. Der überhitzte Dampf gelangt durch die Leitung 28 nach Bedarf in die Kammer 6.From the latter, the water goes through the channel 23 into the two-part Collection chamber 2q., Which is sealed by labyrinth seals. Water or Steam passes from the chamber 24 through the tube a5 into the steam tubes 26, which in the housing 27 are mounted. The lower part of the pipes forms a `water tank, the upper part a steam container. The superheated steam passes through the pipe 28 into chamber 6 as required.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Method for operating a back pressure internal combustion turbine with combustion chambers in the impeller and recompression of the charge from the waste heat generated steam, characterized in that after charging of the combustion chambers in the loading channels (7, zo) steam is passed, which is in the channels pushes any parts of the charge still present into the combustion chambers and during the combustion in the combustion chambers prevents the combustion gases from penetrating into the loading channels and then, after the combustion gases have escaped, the chamber is flushed and cooled.

2. A method for operating a back pressure internal combustion engine according to claim z, characterized characterized in that pressurized steam during the charge and compression in the Combustion chambers through special, in the impeller across the narrowest cross-sections of the ducts leading to the exhaust nozzles connected to the combustion chambers are passed, whereby the combustion chamber outlet opening is blocked.