DE605003C - Brennkraftturbine mit zwei gleichachsigen Wellen - Google Patents

Description

• Brennkraftturbine mit zwei gleichachsigen Wellen Die Erfindung bezieht sich auf Brennkraftturbinen mit zwei gleichachsigen Wellen, die durch radial beaufschlagte Laufräder gegenläufig -angetrieben werden und nur an der einen Stirnseite der beiden Laufräder herausragen; während sich auf der anderen Stirnseite in der axialen Verlängerung der Wellen die zum Turbinenbetrieb dienenden Verbrennungsbestandteile, wie Brennluft, Erstluft und Zweitluft, befinden.
• Bei derartigen Turbinen bereitet die Einführung des Gasgemisches sowie seine genügende Durchwirbelung zur Erzielung eines einwandfreien Ablaufs des Verbrennungsvorganges gewisse technische Schwierigkeiten. Es ist bereits bekannt, im Innern eines hohl ausgebildeten Laufrades einer Gasdampfturbine, und zwar zentral eine Brennkammer anzuordnen und in dieser feststehende Prallkörper vorzusehen, die zur Verteilung und Durchmischung der . Verbrennungsbestandteile und des Dampfes dienen. Derartige feststehende Prallkörper können aber ihre Aufgabe nur in begrenztem Umfange erfüllen, zumal wenn sie glatte Oberflächen besitzen.
• Gemäß der Erfindung wird nun in erster Linie eine weitgehende Verbesserung der Durchwirbelung und Verteilung der Verbrennungsbestandteile bei einer Brennkraftturbine der vorstehend angegebenen Art dadurch erreicht, daß die beiden Laufräder mit ihren Naben- eine Brennkammer einschließen, die an dem an der Innenwelle sitzenden Laufrad als umlaufender Wirbelkopf mit Wirbelflügeln oder Wirbelansätzen für die gegen ihn anprallenden Verbrennungsbestandteile ausgebildet ist.
• . Dabei soll die Erfindung angesichts der obenerwähnten Gasdampfturbine nicht in der Brennkammer ;als solcher, sondern nur in der mit einem Wirbelkopf versehenen zweiteiligen Brennkammer gesehen werden.
• Gemäß eines weiteren Erfindungsschrittes endet das auf der Außenwelle sitzende Laufrad mit seiner fliegend angeordneten Nabe in einem nach außen ständig offenen Doppeltrichter, der sich, von außen betrachtet, erst verengt und nach der Brennkammer hin dem Wirbelkopf gegenüber erweitert. Dieser Doppeltrichter hilft die als Zweitverbrennungskammer dienende Brennkammer einerseits mit halb verbrannten, in einer Erstverbrennungskammer erzeugten Gasen, anderseits mit Zweitluft speisen.
• In den Rahmen der Gesamterfindung fallen weiterhin eine Reihe von Einzelheiten, die. einen Flammenschutz am Doppeltrichter, die Gasausflußdüse der Erstverbrennungskammer und die Brennstoffzuleitung in diese endlich eine aus der Erstverbrennungskarnmer abgezweigte, zur Speisung der Erstverbrennungskarnmer benutzte Gasumführung betreffen. In den beiliegenden Zeichnungen sind die Gegenstände der Erfindung beispielsweise dargestellt.
• Fig. i ist ein Längsschnitt durch die gesamt Turbine nach der Erfindung.
• Fig. 2 zeigt eine Oberansicht des Wirbelkopfes des an der Innenwelle sitzenden Laufrades.
• Fig. 3 ist eine Endansicht der Brennstoffleitung mit ihren schraubenförmigen Rippen. Eine eiförmige Erstverbrennungskammer i mit feuerfesten Wandungen dient gleichzeitig zur Speisung der Erst- und der Zweitverbrennungskammer mit den. Verbrennungsbestandteilen. Die in ihr erzeugten Gase sichern einerseits durch den Giffard-Effekt (Strahlwirkung) die Speisung dieser Kammer mit Luft und Brennstoff, und zwar in der Weise, daß mittels einer gebogenen Umführungsleitung q., die von der Kammer i hinter einem sich erst verengenden und dann erweiternden Ansaugetrichter 5 abgezweigt ist, ein Teil der Verbrennungsgase an der Ringmündung einer Brennstoffzuleitung vorbeigeleitet und nach der Vermischung mit Brennstoff durch eine zweite Ringdüse in den sich verengenden Teil des für die Erstluftzufuhr bestimmten Ansaugetrichters 5 eingeführt wird. Andererseits dienen die Verbrennungsgase dazu, durch Strahlwirkung die Zweitluft und weiteren Brennstoff in die von den hohlen Naben der beiden gegenläufigen Turbinenräder 1q., 15 gebildete Zweitverbrennungskammer 12 einzuleiten. Die Zweitluft nimmt dabei ihren Weg durch einen Doppeltrichter io, der innen mit schraubenförmig verlaufenden Rippen 28 besetzt ist, wodurch ein Rückschlag der Flammen aus der Kammer 12 nach außen verhindert werden soll. Der Brennstoff fließt durch eine außen mit schraubenförmigen Rippen -besetzte Rohrleitung i i (vgl. hierzu auch Fig. 3), die gleichachsig zur Ausflußdüse 8 der Kammer i liegt, zu und wird von den Treibgasen, die einen Teil ihrer Wärme an die Rippen und damit an den Brennstoff abgeben, in die Kammer 12 fort- . gerissen.
• Die Erstluftmenge kann durch einen Stellring 3 vor dem Eintritt in die Erstverbrennungskammer i, die Zufuhr der Zweitluft zur Brennkammer i2 durch einen weiteren Stellring 9 vor der Kammer 12, geregelt werden. Die Regelung der Brennstoffzufuhren erfolgt durch zwei Ventile 29, 30.
• Das in die Kammer i2 eingeführte Gemisch wird nach Maßgabe seiner Zuleitung gegen den von der Nabe des Laufrades 1d. gebildeten Wirbelkopf 13 getrieben und umgewirbelt. An diesem sind zur Unterstützung der Durchwirbelung Wirbelflügel- oder -ansätze 27 in Gestalt einer Fischblase vorgesehen, wie aus Fig.2 ersichtlich ist. Die Verbrennung findet in beiden Kammern fortlaufend statt, und die bei der zweiten Verbrennung erststehenden Gase strömen von der Kammer 12, durch aufeinanderfolgende Schaufelkränze 16 und 17 der beiden Laufräder 1q. und 15 nach außen in die Auspuffschnecke 22, die mit. dem Gehäuse 23 ein Stück bildet. Die in die Auspuffschnecke entweichenden Gase mischen sich dort mit der durch die Kühl- und Ventilationsrippen 2q., 2¢' und 25 der beiden Laufräder 1q. und 15 geförderten Kühlluft. Diese Rippen sind ebenso wie die Schaufeln 16,17 aus dem Körper der Laufräder herausgearbeitet, damit der Übergang und die Ableitung der Wärme erleichtert wird, und sie sind wie die Flügel radial wirkender Schleudergebläse ausgebildet, die die Luft in der Nähe der Welle ansaugen und nach außen fördern. Die innere Welle 2i ist auf ihrer ganzen Länge hohl und dient zum Ansaugen von Frischluft, die den Wirbelkopf 13 und weiterhin die Scheibe sowie die Flügelrippen 24 des inneren Laufrades 1q. kühlen hilft. Die Frischluft, die zur Kühlung des äußeren Laufrades 15 bestimmt ist, tritt von links durch einen Kranz von Öffnungen im Turbinengehäuse nahe der Gehäusemitte und von rechts durch einen den Doppeltrichter io einschließenden Gehäusestutzen mit ringförmiger Eintrittsöffnung ein und strömt -auf dem Weg zur Auspuffschnecke an -den beiden Scheiben i9, i9' sowie den Flügelrippen 25 und 2q. des Laurades 15 entlang. Zwischen den beiden Wellen 2o und 2i befinden sich konische Rollenlager 26, welche die beiden Wellen in richtigem Abstand halten und außerdem den axialen Druck aufnehmen.
• Zum Anfahren kann ein Gasgemisch durch einen Hahn 7 in die Kammer i eingeleitet werden. Die Zündung erfolgt dann elektrisch durch eine Kerze 6 oder einen anderen Glühkörper.
• Die Kühlung der Turbine und die Anfahr- j einrichtung gehören nicht zu den Gegenständen der Erfindung.

Claims (5)

1. PATENT ÄNSI'ltii(i11Is: i. Brennkraftturbine mit zwei gleichachsigen Wellen, die durch radial beaufschlagte Laufräder gegenläufig angetrieben werden und nur an der einen Stirnseite der beiden Laufräder herausragen, während sich auf der anderen Stirnseite in der axialen Verlängerung der Wellen die Eintrittsöffnungen für die zum Turbinenbetrieb dienenden Verbrennungsbestandteile befinden, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Laufräder (i4, 15) mit ihren Naben eine Brennkammer (12) einschließen, die an dem an der Innenwelle sitzenden Laufrad (14) als umlaufender Wirbelkopf (i3) mit Wirbelflügeln oder Wirbelansätzen (27) für die gegen ihn anprallenden Verbrennungsbestandteile ausgebildet ist.
2. 2. Turbine nach=-Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das auf der Außenwelle (2o) sitzende Laufrad (i5) mit seiner fliegend angeordneten Nabe in einem nach außen ständig offenen Doppeltrichter (io) endigt, der sich, von außen betrachtet, erst verengt und nach der Brennkammer (i2) hin dem Wirbelkopf (i3) gegenüber erweitert und der die als Zweitverbrennungskammer dienende Brennkammer (12) einerseits mit halb verbrannten, in einer Erstverbrennungskammer (i) erzeugten Gasen, anderseits mit Zweitluft speisen hilft.
3. 3. Turbine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Doppeltrichter (io) an seiner Innenwand schraubenförmig verlaufende Rippen (28) aufweist, die einen Rückschlag der Flammen aus der Zweitverbrennungskammer (i2) nach außen verhindern. q:.
4. Turbine nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erstverbrennungskammer (i) eine in den Doppeltrichter (io) hineinragende Ausflußdüse' (8) besitzt, die in axialer Richtung von einer zur Brennstoffzuführung in die Zweitverbrennungskammer (i2) dienenden Leitung (i i) durchzogen ist, wodurch zwischen der Düse und dem Trichter einerseits, der Düse und dem Rohr anderseits zwei Ringräume entstehen, durch welche die Zweitluft und die auf die Zweitluft saugend wirkenden, in der Erstverbrennungskammer (i) erzeugten Gase der Zweitverbrennungskammer (i2) zugeführt werden.
5. 5. Turbine nach Anspruch 2 bis q., dadurch gekennzeichnet, daß das zur Brennstoffzuführung in die Zweitverbrennungskammer dienende Rohr (i i) auf seiner Außenfläche in Schraubenlinien verlaufende Rippen besitzt, die den durch die Ausflüßdüse (8) der Erstverbrennungskammer strömenden halb verbrannten Gasen eine Drehbewegung erteilen. -6. Turbine nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Eigenspeisung der Erstverbrennungskammer (i) eine von ihr abgezweigte Gasumführungs-Leitung (q.) vorgesehen ist, welche an die Brennstoffzuleitung (2) und einen sie gleichachsig umgebenden Ansaugetrichter (5) für Erstluft derart angeschlossen ist, daß Brennstoff und Erstluft in die Erstverbrennungskammer (i) durch die abgezweigten Gase angesaugt werden.