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Mit Rückstoß arbeitende Kreiselmaschine Gegenstand der Erfindung ist
eine mit Rückstoß arbeitende Kreiselmaschine, die als Treibmittel vorzugsweise Schweröl
oder auch Kohlenstaub verwendet und geeignet ist, als Antriebsmaschine für Kraft-
und Luftfahrzeuge wie als ortsfeste Maschine Verwendung zu finden. Die Vorteile
einer Verbrennungsturbine gegenüber den Vergaser- und Dieselmaschinen sind bekannt,
und es sind auf diesem Gebiete auch Versuche gemacht worden, eine brauchbare Turbine
zu schaffen. Schwierigkeiten baulicher Art im allgemeinen und thermischer Art im
besonderen (Überhitzen der Brennkammern) ließen es bisher nicht zu, die Vorteile
der Turbine für die Praxis verwendbar zu machen. Aus diesen Erwägungen heraus soll
im Erfindungsgegenstand eine Kreiselmaschine geschaffen werden, die alle Vorteile
einer Turbine, wie leichtes Eigengewicht, gleichförmigen Lauf, einfache und billige
Bauart, Verwendung und bessere Ausnützung von billigem und explosionssicherem Treibstoff,
gestattet, aber auch für einen verschleiß- und störungsarmen Dauerbetrieb geschaffen
ist. BesonderQ Aufmerksamkeit ist der Brennkammer gewidmet. Aus der nachfolgenden
Beschreibung über die Arbeite- und Wirkungsweise der Kreiselmaschine ist ersichtlich,
auf welche Art diese für eine Turbine lebenswichtige Frage gelöst ist. Die Erfindung
besteht darin, daß die Füllung und' Entleerung jeder Brennkammer sowie deren Zündzeitpunkt
unabhängig vom Druck des Gasgemisches und der Verbrennungsgase durch mechanisch
wirkende Vorrichtungen steuerbar sind.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel
dargestellt.
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Es zeigen Fig. z einen Längsschnitt durch die Turbine, Fig. a einen
Querschnitt nach A-B der Fig. i, Fig.3 einen Brennkammerverschluß im radialen Schnitt,
Fig. q. einen Brennkammerverschluß mit der Abreißzündung in Draufsicht.
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Auf einer starken, in Kugellagern d, b laufenden Hohlwelle
c sind trommelförmige Gemischbehälter d angeordnet. Auf dem äußeren Umfang der Gemischbehälter
sind mit Kühlrippen versehene Brennkammern e, f, die durch Ventile g und
h mit dem Innern der Gemischbehälter in Verbindung stehen, angebracht. Die Brennkammern
sind, der im Rückstoß wirkenden Arbeitsweise entsprechend, in der Drehrichtung schräg
nach hinten liegend angeordnet. Die sich im Betrieb drehenden Teile, also die Hohlwelle
c, die mit dieser fest verbundenen Gemischbehälter d und die darauf angebrachten
Brennkammern e, f, sind von einem feststehenden Gehäuse i umgeben, welches in einer
Auspuffleitung j ausläuft. Die Hohlwelle c, die gleichzeitig als Treibwelle dient,
treibt auch den in einem
besonderen Gehäuse befindlichen Verdichter
d sowie den im Gehäuse i vorgesehenen Ventilator m an, der zur Kühlung der Brennkammern
sowie zum Herausdrücken der Abgase dient. An dem feststehenden Gehäuse k -des Verdichters
L ist zentrisch das Brennstoffzie: führungsrohr ia befestigt, das sich in seiner
ganzen Länge in der Hohlwelle c befindet und in einem Kugellager o endet. Das Zuführungsrohr
n steht mit den Gemischbehältern d durch Rückschlagventilep in Verbindung. Im Innern
der Gemischbehälter sind feststehend auf dem Brennstoffzuführungsrohr 7a Scheiben
q befestigt, in welchen Nocken r beweglich eingebaut sind, die durch
Gelenke s mit der von außen drehbaren Stange t verbunden .sind und von dieser derart
eingestellt werden, daß sie sich aus dem Durchmesser der runden Scheiben herausheben
können. Auf dem Außenrand der Scheiben q rollen die Ventilhebel zc, welche gemäß
Fig. 2 von den Nokken r gehoben werden und somit die Ventile g und h öffnen. Entsprechend
der Einstellung der Stange t gelangt mehr oder weniger Gasgemisch in die Brennkammern,
so daß hierdurch die Füllung der Brennkammern geregelt werden kann. Aus Fig. 2 ist
die Art des Antriebes der Turbine erkenntlich. Fig. 2 zeigt weiterhin, daß die Brennkammern
e, f
mit Verschlüssen v versehen sind, welche während der Aufladung dieselben
verschließen und nach erfolgter Füllung und mit Einsetzen der Verbrennung des Gemisches
dieselben öffnen. Das Öffnen der Brennkammerschieberverschlüsse leitet gleichzeitig
mittels einer Ahreißzündvorrichtung 7 und 8 (Fig. q.) die Verbrennung der Gasgemischfüllung
ein. Die Schieberverschlüsse v werden vorzugsweise an einer aus U-Profil hergestellten,
dem Gehäuse i angepaßten Steuerschiene w
.geführt. Die Schi eberverschlüsse
bestehen, wie Fig.3 zeigt, aus einer unmittelbar auf die Brennkammer aufschraubbaren
Grundplatte v", auf welcher sich die Schieber v2 und v3- befinden. Oberhalb der
Schieber befindet sich eine Abdeckplatte x. Die °" Schieber selbst weisen, wie Fig.
q. zeigt, Anschlagarme auf, die auf Führungsstangen y laufen und durch Federn z
normalerweise auseinandergedrückt werden. Tritt das Schieberventil gemäß Fig. q.
-beim Umlauf in die Eingangsöffnung der Führungsschiene w, so werden die Schieber
v2 und v3 zusammengedrückt und die Brennkammern geschlossen. Um die Reibung zwischen
den Schiebern und der Führungsschiene-herabzumindern, sind die Schieber mit Gleitrollen
z und 2 ausgestattet. Den Anschlag beim Öffnen der Schieber bilden Bügelteile 3
und q.. An den Schiebern befintien sich seitlich angebrachte Federn 5 und 6, die
zur Kontaktgabe für die mit 7 und 8 gekennzeichnete Abreißzündung dienen und den
Stromkreis kurz vor dem Verlassen der Füh-.rungsschiene w durch hier angebrachte,
heraasragende, jedoch nicht näher dargestellte -Köntaktteile herstellen. Die beiden
Schieber `.weiden nach Verlassen der Führungsschiene w :"üürch den Druck der Federn
z auseinandergedrückt und die obenerwähnte Entzündung durch den entstehenden Kurzschluß
eingeleitet. Erwähnt sei noch, daß die Federn z auch wie Haarnadelfedern ausgebildet
sein können wie auch anstelle derFührungsschienew z. B. Kurvenschienen Verwendung
finden können. Um die sich entspannenden heißen Gase nicht unmittelbar gegen die
Metallteile des Gehäuses 'wirken zu lassen, ist im Anschluß an die Führungsschiene
w eine feuerfeste Masse g vorgesehen (s. Fig. z und 2).
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Die Wirkungsweise des Motors ist folgende.
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Hat der Verdichter l durch das Zubringerohr n und die Rückschlagventile
p ein zündfähiges Gasgemisch in die Gemischbehälter d gedrückt und ist die Rolle
des Ventilhebels is auf den aasgeschobenen Nocken r angelangt, so wird das Ventil
g geöffnet und ein Teil des in dem Gemischbehälter d befindlichen Gasgemisches an
die Brennkammer abgegeben. Während dieser Zeit durchläuft der Brennkammerschieberverschluß
die Führungsschiene w, so daß ein Entweichen des Gasgemisches aus der Brennkammer
nicht möglich ist. Nach Beendigung der Füllung, etwa einem Viertel des Umfangs entsprechend,
gleitet der Ventilhebel u von dem Nockenschieber r, .und das Ventil g schließt sich.
In diesem Augenblick hat der Schieberverschluß die Führungsschiene w verlassen,
die Schieberteile v2, v3 schnellen auseinander, rufen so einen Abreißfunken hervor,
und das Gasgemisch entzündet sich. Durch das Ausströmen der verbrannten Gase und
den hierdurch hervorgerufenen Rückstoß wird die Turbine in bekannter Weise in Umdrehung
gebracht.
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Ist die arbeitende Brennkammer über die feuerfeste Masse, etwa wieder
ein Viertel des Umfangs, gelaufen, so kreist die Kammer im Innern des Gehäuses i.
Dabei gibt die Brennkammer, unterstützt durch die Kühlrippen und dem Lüfter m, ihre
überflüssige Wärme an die Umgebung ab, und die Temperaturen der Kammer bleiben stets
in normalen Grenzen. Kurz bevor die Schieberventile wieder in die Führungsschiene
w gleiten, öffnet sich mittels Nocken und Ventilhebel wieder das Ventil g; die Reste
der verbrannten Gase werden durch die einströmenden Frischgase ausgespült; die Schieberteile
verschließen nun wieder die Ausstoßöffnung der Brennkammer, und die Füllung beginnt
von neuem. Zweckmäßig sind die Brennkammern der einzelnen
Gemischbehälter
zueinander versetzt anzuordnen, damit eine Ausströmdauer die andere überdeckt, was
der Turbine einen gleichförmigen Lauf gibt.
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Soll der Motor im Leerlauf gehen, sind Sie Nocken r in Ruhestellung
zu bringen. Bei Stillstand der Maschine und dem damit verbundenen Nachlassen des
Druckes aus dem Verdichter Z schließen sich die Rückschlagventile p, so daß stets
einiges Gasgemisch in den Gemischbehältern als Vorrat zum Anlassen verbleibt.
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Für den normalen Betrieb der Turbine ist folgendes beachtlich.
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Die Verbrennung des Gasgemisches setzt, durch die Abreißzündung eingeleitet,
an der Ausstoßöffnung der Brennkammer ein und bildet hier eine Arbeit leistende
Druckzone, also zwischen den Teilen der Masse 9 und der Deckplatte der Brennkammer.
Die Teile der Masse 9 sind schaufel- oder löffelartige Einzelteile aus feuerfestem
Baustoff, die zugleich ein Abströmen der entspannten Gase gestatten. Da nun die
Brennkammern in schneller, kreisender Bewegung sind, strömt das noch unverbrannte
Gasgemisch unter dem Einfluß der Fliehkraft dem Ausgang der Brennkammer zu und gelangt
dort zur Entzündung. Dieser Vorgang ergibt, daß einmal die Verbrennung eine schnelle
ist, dann aber auch, daß dadurch eine schädliche Wärmestauung in der Brennkammer
selbst vermieden wird.
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Die günstigste Betriebstemperatur der Brennkammer soll rund 300° C
betragen. Diese Temperatur ermöglicht eine Verwendung fast aller Schweröle als Treibstoffe.
Wenn nun die Verbrennungswärme rund i8oo° beträgt, die der Brennkammerwandung jedoch
300, so ergibt dies ein Verhältnis i : 6. Nimmt man nun beispielsweise den Weg der
Brennkammer mit i,6o m pro Umdrehung an, so ergibt sich für die Verbrennungserwärmung
der Brennkammer etwa eine Weglänge von 4o cm. Die restlichen i2o cm hat die Brennkammer
Gelegenheit zur Abkühlung, wobei dieselbe im letzten Drittel noch durch das Einströmen
des Frischgases unterstützt wird. Durch Leitbleche läßt sich auch noch der erzeugte
Luftstrom des Lüfters in die Bahn der kreisenden Brennkammern leiten und dadurch
noch die Kühlwirkung verbessern. Eine Überhitzung der Brennkammern, auch im langen
Dauerbetrieb, kann demnach nicht eintreten. Die Innenwandungen der Brennkammern
sind glatt und ohne jedeWinkel und Kanten. Dies läßt eine Rückstandbildung nicht
zu. Da auch die Brennkammern drei Viertel ihres Weges offen sind, kann Glühzündung
oder schädliches Nachbrennen nicht auftreten. Die Arbeitsweise der Turbine wie die
Art der Brennkammern läßt nach entsprechender Gestaltung der Masse 9 auch den Betrieb
mit Kohlenstaub zu, ohne die bisher gemachten schädlichen Auswirkungen auftreten
zu lassen.