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Explosionsturbine Die Erfindung betrifft eine Explosionsturbine. Man
kennt bereits Explosionsturbinen, bei denen vor die Turbine eine Verdichteranlage
geschaltet ist. Man hat bei derartigen bekannten Anlagen den Verdichter entweder
aus einem einzigen Kolben gebildet oder auch die Verdichteranlage aus zwei einzelnen
Verdichtern verschiedenen Durchmessers hergestellt, um damit durch ein Übersetzungsverhältnis
bestimmte höhere Drücke erreichen zu können. Bei den bekännten Einrichtungen dieser
Art sind die beiden Kolben hintereinander angeordnet. Damit wird einmal die ganze
Gruppe in der Bauart lang, weiterhin sind aber unnütze lange übergangskanäle von
dem einen Arbeitsraum zum anderen notwendig. Man hat dabei sogar die Anordnung derart
getroffen, daß zwecks Vermeidung außenliegender Kanäle die Übergangskanäle in die
Kolbenstange selbst eingebaut werden. Die bekannten Einrichtungen haben zudem den
Nachteil, daß besondere Ventile und Steuerungsorgane notwendig sind. Diese führen
bei den auftretenden Drücken und Geschwindigkeiten zu Störungen im Betrieb.
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Demgegenüber kennzeichnet sich die Erfindung darin, daß die beiden
Verdichter nebeneinanderliegen und die Überströmöffnung vom ersten Verdichter zum
zweiten am Boden des ersten Verdichters liegt. Die beiden Kolben arbeiten dabei
derart versetzt zueinander, daß der zweite Verdichterkolben die überströmöffnung
freigibt, sobald der erste Kolben die höchste Verdichtung erzielt hat. Darauf schließt
der zweite Kolben den Überströmkanal, und bei seinem weiteren Vorgehen wird das
vorverdichtete Gemisch weiter verdichtet. Vom Augenblick der Zündung an wird dann
das hochverdichtete Gemisch über eine sich öffnende, besonders gesteuerte Düse in
die Turbine gedrückt. Durch die Nebeneinanderlagerung der beiden Verdichter ist
der Vorteil gegeben, daß die beiden Zylinderwandungen der Verdichter unmittelbar
aneinanderanliegen. Damit werden besondere Vorteile in der Kühlung erreicht. Ferner
wird die ganze Gruppe im Bau standfest. Es besteht nun die Möglichkeit, mehrere
solcher Verdichteranlagen auf eine gemeinsame Turbine arbeiten zu lassen. Dabei
kennt man bereits die Anordnung, daß mehrere Verdichteranlagen versetzt zueinander
arbeitend vorgesehen sind. Bei den bekannten Einrichtungen sitzen diese Verdichteranlagen
aber auf einer gemeinsamen durchgehenden Welle. Es sind dann nur zwei Verdichteranlagen
nebeneinander möglich. Erfindungsgemäß sind die beiden Kolben einer jeden Verdichtergruppe
j e auf einer besonderen Verdichterwelle gemeinsam versetzt zueinander angeordnet.
Damit besteht die Möglichkeit, beliebig viele Verdichteranlagen vorzugsweise in
Kreisform anzuordnen, die alle auf die gemeinsame Turbine arbeiten.
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Die erwähnte Düse für den Austritt des entzündeten Gemisches aus der
Zündkammer nach der Turbine wird vorzugsweise über ein
Gestänge
von dem ersten Verdichterkolben gesteuert. Das Gestänge läuft außerhalb des Verdichterzylinders.
Es hat sich bei Versuchen gezeigt, daß beim Laufen der Maschine" dieser besondere
Antrieb zum Wegfall kote," tuen kann, da dann durch die Explosion des Gemisches
die Düse bei entsprechender Ausgestaltung selbsttätig zum öffnen gebracht werden
kann.
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Der Erfindungsgedanke ist in einem Ausführungsbeispiel in der Zeichnung
dargestellt. Die Zeichnung zeigt eine Seitenansicht, wobei die rechte Turbinenhälfte
aufgeschnitten ist.
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In dem Gehäuse i der Turbine lagert die Turbinenwelle 2. Auf dieser
sitzt fest aufgekeilt der Drehkörper 3 mit den Schaufelsätzen q., 5, 6, 7. Wie die
Größe der Schaufelradsätze erkennen läßt, handelt es sich um eine mehrstufige Turbine.
Desgleichen sind in dem Gehäuse i entsprechend große Leitschaufelsätze 8, 9, 1o,
i i vorgesehen. An der Einlaßseite der Turbine sitzen fest an dein Gehäuse i die
Verdichteranlagen gemäß der Erfindung.
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Die Turbinenwelle 2 ragt aus dem Gehäuse i heraus und ist in dem Lager
12 nochmals besonders gelagert. Auf der Außenseite des Lagers 12 sitzt auf der Welle
Y ein Kegelrad 13, welches finit Kegelrädern 14 in Eingriff steht. Die Räder 14
sitzen auf den Verdichterwellen 15, die in den Lagern 16 laufen und je einer Verdichteranlage
zugehören.
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Die Ver dichteranlagen bestehen im wesentlichen jeweils aus einem
Gehäuse 17. In diesem ist ein Arbeitszylinder 18 für den ersten Kolben 19 und ein
Arbeitszylinder 2o für den zweiten, gleichzeitig als Kolbenschieber ausgebildeten
Kolben vorgesehen.
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Der Antrieb des ersten Kolbens ig erfolgt über die Kolbenstange 22,
die sich auf einem auf der zugehörigen Welle 15 sitzenden Steuerexzenter 23 führt.
Desgleichen ist ein Steuerexzenter 24 für die Bewegung des zweiten Kolbens 21 vorgesehen.
25 ist die Kolbenstange des Kolbens 21.
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Nach oben hin wird der Zylinderraum 18 des Arbeitskolbens ig durch
einen Kolbenboden 26 begrenzt. Gleichzeitig sitzt in dem oberen Teil des Zylinders
18 das mit einem Einlaßventil 27 versehene Brennstoffeinlaßrohr 28. Gegenüber dem
Einlaß ist in der Wandung des Arbeitszylinders 18 eine Durchbrechung 29 vorgesehen,
die nach dem Arbeitszylinder 2o des Kolbens 21 führt. Oberhalb des Kolbens 21 ist
ein Verdichtungsraum 3o ausgebildet, in welchen eine Zündkerze 31 eingesetzt ist.
Gleichzeitig stellt dieser Raum 3o die Zündkammer dar, die eine nach der Seite hin
verlaufende Ableitung 32 besitzt. In der vorderen Abschlußw and des Gehäuses i der
Turbine ist ein Einlaßstutzen 33 vorgesehen, der in Höhe der Schaufelkränze lagert
und in die Zuführung 32 übergeht. Die Einführungsstelle wird durch ein Einlaßv entil
'.34 gesteuert. Die Steuerung des Ventils 34. -erfolgt von dem Kolben ig aus über
ein nicht mit dargestelltes Gestänge. Der Einlaßstutzen 33 bildet gleichzeitig eine
Düse, durch die die sich entspannenden Gase in den Arbeitsraum der Schaufelkränze
einströmen.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende Beim Niedergehen des
Kolbens ig wird das Einlaßventil27 geöffnet und durch die Zufuhrleitung 28 ein Brennstoff-Luft-Geinisch
in den Arbeitszylinder 18 eingesaugt. Beien Hochgehen des Kolbens ig erfolgt das
Schließen des Ventils 27 und die Verdichtung der eingesaugten Brennstoffluftmenge.
Dadurch, daß die Steuerexzenter 23, 2.I vom Arbeitskolben ig und Kolbenschieber
21 versetzt zueinander angeordnet sind, gibt der Kolbenschieber 21 den Durchlaß
29 in dem Augenblick frei, wenn der Arbeitskolben ig seine höchste Stellung erreicht
hat, so daß die verdichteten Gase in die Zündkammer 30 einströmen und hier
nochmals von dem Kolben 21 zusammengepreßt werden. Im Augenblick der höchsten Verdichtung
erfolgt die Zündung durch die Zündkerze 3i. Gleichzeitig öffnet sich das Ventil
34., so daß die bei der Zündung explodierenden Gase durch den Kanal 32 und die Düse
33 in den Arbeitsrauen der Turbine eintreten können, wobei das Laufrad 3 mit der
Turbinenwelle 2 in Umdrehung versetzt wird.
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Es können für den Betrieb die verschiedenartigsten Betriebsstoffe
verwendet «-erden. Ebenso ist auch die Verwendung der beliebigen Turbinen möglich.