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Brennkraftturbine mit in einem Gehäuse gleichachsig ineinanderliegenden
Laufkränzen Die Erfindung betrifft eine Brennkraftturbine mit in einem Gehäuse gleichachsig
ineinanderliegenden Laufkränzen, die gegeneinander geneigte Durchlässe für die Brenngase
besitzen und durch eine oder mehrere Düsen im Gehäusemantel auf einem Teil ihres
Umfanges beaufschlagt werden.
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Das Wesen der Erfindung ist darin zu erblicken, daß die Durchlässe
des inneren Laufkranzes in einen mittleren Sammelraum münden und der Brenngasauslaß
im Gehäusemantel angeordnet ist, wobei die Anordnung der Durchlässe in den ineinanderliegenden
und gegensinnig umlaufenden Laufkränzen derart getroffen ist, daß während der Beaufschlagung
des außen liegenden Laufkranzes der Brenngasauslaß abgeschlossen und für die Dauer
der Unterbrechung der Beaufschlagung offen ist. Vorteilhaft ist der Maschine ein
Satz weiterer Laufkränze nachgeschaltet, die eine zweite Arbeitsstufe bilden, von
dem Sammelraum der ersten Arbeitsstufe aus radial beaufschlagt werden und mit den
entsprechenden, in gleicher Richtung umlaufenden Kränzen der ersten, von den Düsen
beaufschlagten Stufe zu einem Ganzen vereinigt sind. In gleicher Weise können weitere
Arbeitsstufen angeschlossen werden, wobei die verschiedenen Laufkranzpaare als einheitliche
Körper ausgebildet sind, deren die einzelnen Stufen bildende Durchlässe nacheinander
radial in sich umkehrender Richtung beaufschlagt werden.
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Durch die neue Ausbildung und Anordnung der Einzelteile, insbesondere
des mittleren Sammelraumes mit Steuerung des Auslasses durch die Laufkränze, wird
der Aufbau der Brennkraftmaschine äußerst einfach und sehr betriebssicher.
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Drei Ausführungsbeispiele der neuen Brennkraftmaschine, und zwar je
als ein-, zwei- und dreistufige Maschine, sind in der Zeichnung in den Fig. i bis
3 im Längsschnitt dargestellt. Fig. 4 ist ein Querschnitt nach Linie a-a durch die
Ausführungsform nach Fig. i.
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In ihrer einfachsten Ausbildung ist die Verbrennungskraftturbine als
einstufig arbeitende Maschine gestaltet (Fig. i und 4).
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Der vergaste Brennstoff wird unter Druck durch den Einlaß i des Turbinengehäuses
5 in eine Verbrennungs- oder Zündkammer 2 eingeführt, in der er durch eine Zündkerze
3 in üblicher Weise entzündet und verbrannt wird. Die Verbrennungsgase strömen durch
Düsen 4 des Gehäuses und treffen auf gegengeneigte Schlitze 6 eines äußeren Laufkranzes
7, strömen von diesen durch ihnen gegenüber entgegengesetzt gerichtete Schlitze
8 eines inneren Laufkranzes 9, gelangen: in einen von dem Laufkranz 9 umschlossenen
Sammelraum a9 und von diesem durch die
Schlitze 8, 6 zu dem an beliebiger
Stelle des Gehäuses 5 befindlichen Auslaß 1o.
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In der zweistufigen Maschine gemäß Fig. 2 sind die im Gehäuse 13 umlaufenden
Kränze 11, 12 im Durchmesser und in der Länge gegenüber den entsprechenden Teilen
der einstufigen Maschine vergrößert. Die Verbrennungsgase strömen hierbei nach Durchgang
durch die Schlitze 1q., 1 S von dem Sammelraum 29 durch Öffnungen in einer die beiden
Stufen trennenden Wand 16 in einen zweiten Ringraum 17, an dessen Verlassen sie
durch eine Festscheibe 18 gehindert werden. Infolgedessen wird das Treibmittel gegen
die Schlitze 18a, 1g abgelenkt, durch diese hindurchgedrängt und tritt durch den
an beliebiger Stelle des Gehäuses vorgesehenen Auslaß 2o ins Freie. -Bei der in
Fig.3 veranschaulichten Ausführungsform handelt es sich um eine dreistufige Verbrennungskraftturbine,
die durch Hinzufügung eines dritten Kranzpaares zu der Maschine nach Fig. 2 entsteht,
indem das Gehäuse dieser Maschine entsprechend verlängert wird.
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Das Kranzpaar der dritten Stufe hat Schlitze 21, 22, die unter sich
gegengeneigt, paarweise aber die gleichen Neigungen haben wie die Schlitze der ersten
Stufe. Die Verbrennungsgase strömen, statt nach dem Auslaß gemäß Fig. 2, zu einem
Kanal q.o durch die gegengeneigten Schlitze 21, 22 und dann zur Austrittsöffnung
23 (Fig. 3).
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Die Verteilung der Schlitze in den Drehkränzen und der Auslaß im Gehäuse
einer jeden der drei geschilderten Ausführungsforinen der Maschine erfolgt rund
um die beiden Kränze und im Gehäuse derart, daß niemals die Einlaßschlitze des Außenkranzes
bei Beaufschlagung von der Verbrennungskammer :z her in Verbindung mit dem Auslaß
stehen.
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Bei jeder der drei Ausführungsformen der Maschine ist das Gehäuse
5 auf beiden Seiten durch Deckel 2q., 15 (Fig. i bis 3) abgeschlossen. Die
Deckel haben mittlere Bohrungen und Naben zur Lagerung der Hauptwelle 26, auf der
der Innenkranz, vorzugsweise starr, befestigt ist. Hierzu dient eine Vollscheibe
27 (Fig. 1), während ein Armstern 28 zum gleichachsigen Tragen des Außenkranzes
bestimmt ist.
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Da der Druck des Treibmittels auf sämtliche Stufen der Kränze in Umfangrichtung
erfolgt, kann eine Beanspruchung derselben in Richtung auf die Enden derselben nicht
auftreten. Immerhin wird jeglicher Verschleiß der Drehkränze dadurch vermieden,
daß die trommelförmigen Kränze eine Neigung in Längsrichtung erhalten, also Hohlkegelform
haben, so daß sie tiefer in das Gehäuse hinein axial verschoben werden können, sollte
sich dennoch einmal eine Abnutzung derselben einstellen.
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Für diesen Fall sind die Tragscheiben für die Kränze statt fest, gegebenenfalls
in Keilen, gleitend auf der Welle aufgebracht.
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Jeder Kranz bei der zwei- und dreistufigen Turbine kann als einheitlicher
Körper hergestellt sein. Bei besonders großen Abmessungen der Maschine können indessen
die Kränze mehrteilig und die Teile derart untereinander verbunden sein, daß sie
sich als geschlossene Einheit darbieten.
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Damit der Außenkranz mit der gleichen Geschwindigkeit umläuft wie
der Innenkranz und daher ebenfalls auf die Maschinenwelle 26 treibend wirken kann,
ist ein Getriebe eingeschaltet. In einer besonderen Ausführungsform trägt der Außenkranz
ein Kegel= rad 36, das mit einem oder mehreren am Gehäuse 5 angebrachten Kegelrädern
37 in Eingriff steht. Die Kegelräder 37 kämmen mit einem auf der Welle 26 aufgekeilten
Kegelrad 38.
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Durch die gegensinnige Drehung der Kränze wird das Aggregat zu einer
Doppelantriebsmaschine und kinematisch einer Einzelantriebsmaschine mit doppelter
Winkelgeschwindigkeit gleichwertig.
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Die Düsen q. führen aus der Zündkammer :2 unmittelbar heraus und der
Außenkranz 7 schließt diese ab, es sei denn, daß die Schlitze in diesem gerade mit
den Düsen in Deckung treten. Ebenso schließt der Innenkranz g die Schlitze im Außenkranz
7 ab, die erst dann freigegeben werden, wenn sich die Schlitze 8 mit den Schlitzen
6 decken. Die Abstimmung der Kränze ist derart gehandhabt, daß jedesmal dann eine
Düse q. mit sich deckenden Schlitzen in den Kränzen in offener Verbindung steht,
wenn gerade eine Zündung erfolgt ist. Sind gleichzeitig -mehrere Einlaßdüsen q.
vorhanden, die das Treibmittel aus der Verbrennungskammer herausführen, dann ist
die Abstimmung der Kränze so getroffen, daß die Gase in ununterbrochenem Strome
durch diese treten, indem dafür gesorgt ist, daß jeweils sich deckende Schlitze
in beiden Kränzen bereits mit einer nächsten Düsenmündung zusammentreffen, bevor
noch die vorhergehende Düse geschlossen wird.
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Wie aus Fig. q. ersichtlich ist, können zwei Drehschieber 42- die
Zuführung zur Verbrennungskammer beherrschen, wobei diese um 18o° zueinander versetzt
in Arbeitsstellung gehen.
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Schließlich können mehrere Verbrennungskammern 2 vorhanden und auf
dem Umfange des Gehäuses verteilt sein, so daß die Arbeitsleistung an mehreren Stellen
der Maschine auf die Kränze übertragen wird. Die Kränze können aus Teilstücken zusammengesetzt
sein,
die die gekrümmten Kanäle oder Schlitze zwischen sich lassen und von Endscheiben
mittels durch diese und die Teilstücke hindurchgehenden Ankern getragen werden.
Die von den Brenngasen bestrichenen Maschinenteile werden zweckmäßig durch Luft
oder Flüssigkeit gekühlt.