DE609272C

DE609272C - Nozzles, especially for explosion turbines

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Publication number: DE609272C
Application number: DEP64190D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1931-11-02
Filing date: 1931-11-03
Publication date: 1935-02-11

Description

Düse, insbesondere für Explosionsturbinen Bei Explosionsturbinen wird bekanntlich Gasgemisch in einen allseitig geschlossenen Raum eingeführt und dort gezündet, worauf die verbrannten Gase über eine Düse (Entladungskanal) gegen das Schaufelrad geführt werden; die Maschine arbeitet also absatzweise. Der Druck der Gase nimmt bei jedem Arbeitsspiel von einem Höchstwert, dem Verbrennungsdruck an, ständig ab. Die Gasgeschwindigkeit sowie deren am Düsenaustritt verfügbare kinetische Leistung sind demnach stark veränderlich, was einem günstigen Wirkungsgrad schädlich ist.Nozzle, especially for explosion turbines In explosion turbines, as is known, gas mixture introduced into a space closed on all sides and there ignited, whereupon the burned gases against the Paddle wheel are guided; the machine works intermittently. The pressure of Gas assumes with each work cycle from a maximum value, the combustion pressure, constantly from. The gas velocity and its kinetic available at the nozzle outlet Power are therefore highly variable, which is detrimental to a favorable degree of efficiency is.

Es ist nun schon vorgeschlagen worden, um die Gasgeschwindigkeit bei solchen Turbinen ,gleichförmiger zu machen, den Gasausströmungsquerschnitt dem Druckabfall der Gase entsprechend zu vergrößern. Vorrichtungen hierzu bestehen unter anderem darin, daß die Düse an irgendeiner Stelle, vorzugsweise an der engsten Stelle, abgedrosselt oder verengt werden kann, z. B. durch eine verschiebbare Nadel oder durch ein hahnkükenartiges drehbares Organ. Bei den so ausgerüsteten Düsen bleibt aber der größte Teil des Düsenkanalquerschnittes unverändert, so daß die Anpassung des Düsenquerschnittes an den Druckabfall der Gase unvollkommen ist.It has now been proposed to help reduce gas velocity such turbines to make the gas outlet area more uniform to the pressure drop to enlarge the gases accordingly. Devices for this exist among other things in that the nozzle is throttled at some point, preferably at the narrowest point or can be narrowed, e.g. B. by a sliding needle or by a cock plug-like rotatable organ. With the nozzles equipped in this way, however, most of the Nozzle channel cross-section unchanged, so that the nozzle cross-section can be adapted to the pressure drop of the gases is imperfect.

Erfindungsgemäß soll der Querschnitt der Düse durch Bewegung wenigstens einer ihrer Wände bei jedem Arbeitsprozeß mit zunehmendem Druckabfall in der Zündkammer vergrößert werden. Hierdurch ist es möglich, die kinetische Energie der aus der Düse strömenden Verbrennungsgase in der Zeiteinheit annähernd gleichbleibend zu halten, trotzdem der Druck in der Brennkammer sich stark ändert.According to the invention, the cross section of the nozzle should at least be moved by movement one of its walls in each work process with increasing pressure drop in the ignition chamber be enlarged. This makes it possible to reduce the kinetic energy of the Nozzle flowing combustion gases in the unit of time almost constant hold, despite the fact that the pressure in the combustion chamber changes significantly.

Durch Bewegen einer ganzen Düsenwand bietet sich die Möglichkeit, bei jedem Arbeitsspiel den gesamten Düsenquerschnitt zu ändern.By moving an entire nozzle wall, it is possible to to change the entire nozzle cross-section with each work cycle.

In der Zeichnung ist eine Beispielsweise Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Fig. i zeigt einen Schnitt nach Linie I-I der Fig.2 durch Brennkammer und bewegliche Düsenwand.In the drawing is an exemplary embodiment of the invention shown. FIG. I shows a section along line I-I of FIG. 2 through the combustion chamber and movable nozzle wall.

Die Fig. 2 ist ein Schnitt nach Linie II-II der Fig. i, parallel zur Turbinenwelle.Fig. 2 is a section along line II-II of Fig. I, parallel to Turbine shaft.

Die Fig. 3 ist ein Schnitt nach Linie III-III der Fig. x und zeigt die die Düsenwandbewegung beeinflussenden Organe.Fig. 3 is a section along line III-III of Fig. X and shows the organs influencing the movement of the nozzle wall.

Gemäß Fig.2 liegt unterhalb des- Gehäuses i das Schaufelrad mit den Schaufeln 2, gegen welche die Verbrennungsgase aus der Brennkammer 3 durch die Düse q. geführt werden, wodurch das Laufrad in Richtung des Pfeiles g angetrieben wird.According to Figure 2 is below the housing i, the paddle wheel with the Blades 2 against which the combustion gases from the combustion chamber 3 through the nozzle q. are performed, whereby the impeller is driven in the direction of arrow g.

Die Brennkammer 3 ist in bekannter Weise als Drehschieber ausgebildet und wird von einer Welle 6 aus angetrieben. In 7 sind einander gegenüberliegende Eintrittskanäle des Gasgemisches und in 8 ist eine öffnung für ein Zündorgan, wie z. B. eine Zündkerze, vorgesehen. Mit 9 ist ein Spülventil bezeichnet.The combustion chamber 3 is designed in a known manner as a rotary valve and is driven by a shaft 6. In Fig. 7 are opposite one another Inlet channels of the gas mixture and in 8 is an opening for a Ignition element, such as B. a spark plug is provided. 9 with a flush valve is designated.

Eine Wand des Düsenkanals 4 wird nur durch das schwenkbare Segment i i gebildet, das die bewegliche Düsenwand nach der Erfindung darstellt. Das Segment i i wird durcb die Welle 12 bewegt, auf der es verkeilt ist. Die Welle ist hohl und dient zugleich als Leitung für das das Schwingsegment kühlende Wasser.A wall of the nozzle channel 4 is only through the pivotable segment i i formed which represents the movable nozzle wall according to the invention. The segment i i is moved by shaft 12 on which it is keyed. The shaft is hollow and at the same time serves as a conduit for the water that cools the vibrating segment.

Das Segment ist zu diesem letzteren Zweck in zwei Kammern 13,14 unterteilt mit einem Durchlaß 15 und Ein- und Austrittsöffnungen 16 bzw. 17. Das Kühlwasser wird über eine biegsame Leitung 18 in die Hohlwelle eingeführt und, da diese letztere zwischen den Öffnungen 16 und 17 abgeschlossen ist, fließt es zuerst durch die Öffnungen 16 in die Kammer 13, von da durch den Durchlaß 15 in die Kammer 14 und endlich durch die Öffnung 17 in die Hohlreelle bis zum Austritt i g derselben.For this latter purpose, the segment is divided into two chambers 13, 14 with a passage 15 and inlet and outlet openings 16 and 17. The cooling water is inserted into the hollow shaft via a flexible line 18 and, since the latter, the latter is closed between openings 16 and 17, it first flows through the openings 16 into the chamber 13, from there through the passage 15 into the chamber 14 and finally through the opening 17 in the hollow reelle up to the exit i g of the same.

In der Fig. 2 ist das Schwingsegment i i bei geschlossener Düse dargestellt: Das Segment ist in den Düsenkanal 4 eingeschwenkt. Die aus der Kammer 3 tretenden Gase wirken in Richtung des Pfeiles 2o. Der Druck der Gase auf das Segment wird nicht durch die Hohlwelle 12 aufgenommen, sondern durch das im Turbinengehäuse befindliche, dem Segment genau angepaßte Widerlager 21. Es wird somit jede Gefahr einer Biegung der Welle beseitigt.In Fig. 2, the oscillating segment i i is shown with the nozzle closed: The segment is swiveled into the nozzle channel 4. The emerging from chamber 3 Gases act in the direction of arrow 2o. The pressure of the gases on the segment will be not received by the hollow shaft 12, but by the turbine housing located the segment exactly matched abutments 21. There is thus any risk of bending the wave eliminated.

Das Öffnen der Düse geschieht durch Verschwenken des Segments in Richtung des Pfeiles 22, wobei die diese Bewegung steuernde Hohlwelle 12 dann unter dem Druck der Gase auf das Segment auf Torsion beansprucht wird. In der Hauptsache wird der auf das Segment wirkende Gasdruck aber von dem in der Aussparung io befindlichen Luftkissen aufgenommen und auf das Gehäuse übertragen. Der Druck der Luft im Raum io kann durch Verstellen der Regulierschraube 23 verändert werden.The nozzle is opened by pivoting the segment in the direction of arrow 22, the hollow shaft 12 controlling this movement then under the pressure of the gases on the segment is subjected to torsion. In the main the but the gas pressure acting on the segment differs from that in the recess io Air cushion added and transferred to the housing. The pressure of the air in the room io can be changed by adjusting the regulating screw 23.

Die Schwingungen des Segments i i müssen gesetzmäßig ausgeführt werden, und zwar in Abhängigkeit von den Vorgängen in der Brennkammer 3. Bei jeder Zündung muß die Düse geschlossen sein und bei zunehmender Ausdehnung der Gase immer schneller geöffnet werden.The vibrations of the segment i i must be carried out in accordance with the law, depending on the processes in the combustion chamber 3. With every ignition the nozzle must be closed and faster and faster with increasing expansion of the gases be opened.

Die nötige mechanische Verbindung zwischen Segment- und Brennkammersteuerung wird in der Weise hergestellt, daß die Antriebswelle der Brennkammer einen Nocken 24 besitzt, der über einen Stößel 25 auf die Segmentwelle 12 einwirkt, und zwar in folgender Weise: Auf den Nocken stützt sich eine Hülse 26 mit einer schalenförmigen Vertiefung 27, in welcher das eine Ende des Stößels 25 liegt, während dessen anderes Ende auf einen auf der Welle 12 festgeschraubten Hebelarm 28 einwirkt. Eine gefederte Hülse 29 sichert das Aufliegen. Der Nocken 24 bewirkt über Stößel 25 das Schließen des Düsenkanals und die mit Feder 3o belastete Hülse 29 dessen Öffnen.The necessary mechanical connection between the segment and combustion chamber control is established in such a way that the drive shaft of the combustion chamber has a cam 24 which acts on the segment shaft 12 via a tappet 25, in the following way: A sleeve 26 is supported on the cam with a bowl-shaped recess 27, in which one end of the plunger 25 lies, while the other end acts on a lever arm 28 screwed tightly onto the shaft 12. A spring-loaded sleeve 29 ensures that it is supported. The cam 24 closes the nozzle channel via the plunger 25 and the sleeve 29 loaded with the spring 3o opens it.

Segment i i und Hebel 28 müssen aus widerstandsfähigem Leichtmetall hergestellt werden, um bei eintretendem sehr raschem Betrieb mit kleinen Maßen rechnen zu können. Aus diesem Grunde ist der Hebel 28 mit Bohrungen wie 31 versehen.Segment ii and lever 28 have to be made of durable light metal in order to be able to count on small dimensions in the event of very rapid operation. For this reason, the lever 28 is provided with bores like 31.

Der Stößel 25 wird durch eine um die Schraube 32 schwenkbar angeordnete Einstellvorrichtung geführt, welche durch Verstellen der diese Führung tragenden Stange 34 seitlich in Richtung dieser Stange versetzt werden kann. Somit kann der Stößel 25 in der schalenförmigen Vertiefung 27 seitlich verschwenkt werden zum Zweck, seinen Angriffspunkt längs der Arbeitsfläche 3 5 des Hebels 28 zu verschieben. In der Weise kann der wirksame Hebelarm vergrößert bzw. verkleinert werden, d. h. der Winkel, um welchen das Segment verschwenkt wird, kann entsprechend größer bzw. kleiner gehalten werden. Diese Regulierung kann man im Betrieb vornehmen durch einfaches Drehen der Schraubenmuttern 36 und 37. Sie wird nur selten vorgenommen, vor allem beim Aufstellen der Turbine, dann z. B. bei vorkommenden Änderungen in den Eigenschaften des verwendeten Brennstoffes.The plunger 25 is guided by an adjusting device which is arranged pivotably about the screw 32 and which can be displaced laterally in the direction of this rod by adjusting the rod 34 carrying this guide. The plunger 25 can thus be pivoted laterally in the shell-shaped recess 27 for the purpose of shifting its point of application along the working surface 35 of the lever 28. In this way, the effective lever arm can be enlarged or reduced, ie the angle through which the segment is pivoted can be kept correspondingly larger or smaller. This regulation can be made during operation by simply turning the nuts 36 and 37. It is only rarely done, especially when setting up the turbine, then z. B. in the event of changes in the properties of the fuel used.

Aus dem dargestellten Beispiel geht ohne weiteres hervor, daß bei zweimaliger Zündung pro Zündkammerumdrehung zugleich ein zweimaliges Verschwenken des Segments i i stattfinden muß.From the example shown it is readily apparent that in double ignition per ignition chamber rotation at the same time swiveling twice of the segment i i must take place.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Nozzle, especially for explosion. turbines, thereby characterized in that its cross-section is caused by movement of at least one of its walls (i i) is increased in each working process with increasing pressure drop.

2. nozzle according to claim i, characterized by a pivotable segment (i i) which is coupled to the control device of the combustion chamber and one side thereof forms the movable nozzle wall.

3. Nozzle according to claims i and 2, characterized in that that the segment (i i) is hollow and divided into two Kalrunern (13, 14), which connected in series via the hollow shaft (12) of the segment with cooling water to be fed which hollow shaft carries a lever arm (28) which from a cam (24) on the combustion chamber control shaft via the tappet (25) against the Effect of a spring (30) is pivoted.

4. Nozzle according to claims i to 3, characterized by a displaceable guide (33) for the plunger (25) for the purpose of determining the position of the To be able to change the point of application of the plunger on the lever arm (28).

5. Nozzle after Claims i and 2, characterized by a recess precisely matched to the segment (11) (io) in the turbine housing for an air cushion supporting the segment.

6. Nozzle after Claim 5, characterized by a bore opening into the recess (io) an adjustable screw (23), through which the pressure of the air in the room (i o) can be changed.