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Schwerölbrennkraftturbine Bei bekannten Brennkraftmaschinen handelt
es sich um Kolbenmaschinen, die trotz hohen Treibstoffverbrauchs nur etwa 6o0/0
effektive Energie- abgeben, hohes Eigengewicht aufweisen und einem schnellen Verschleiß
unterworfen sind. Zudem sind die bekannten Brennkraftmaschinen verhältnismäßig hoch
im Anschaffungspreis und den Unterhaltungskosten. Demgegenüber bezweckt die Erfindung
eine Brennkraftinaschine in Form einer Schwerölbrennkraftturbine zu schaffen, die
einfach in ihrer Bauart und Arbeitsweise ist, alle Treibstoffe verarbeiten kann,
geringes Eigengewicht aufweist, wenig Treibstoff verbraucht, dabei hohe Kraft entwickelt,
einem geringen Verschleiß unterliegt und billig in der Anschaffung und Unterhaltung
ist.
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Von vornherein muß darauf hingewiesen werden, daß Brennkraftturbinen
an sich in der Technik bekannt sind. Sie weisen aber Mängel auf, die ihre praktische
Einführung erschweren. Dies liegt zum Teil in .der Treibstoffzuführung, der Anordnung
der Brennkammern und Zündvorrichtung und auch in der Wärmedehnung des Baustoffes
infolge der Explosionshitze, die bei der begrenzten Abmessung zwischen Läufer und
Gehäuse zu Betriebsstörungen führen kann.
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Eine Schwerölbrennkraftmaschine gemäß der Erfindung weist derartige
Mängel nicht auf, unterscheidet sich vielmehr in wesent lichenPunkten der Bauart
von bekanntgewordenen Brennkraftturbinen. Bei einer Schwerölbrennkraftturbine mit
feststehender Brennkammer und mit im Läufer angeordneten Zubringer- und Treibkammern
für das Arbeitsmittel besteht die Erfindung darin, daß eine an jeder Zubringerkammer
vorgesehene Abdeckung im Augenblick der Zündung
einen zur Brennkammer
führenden Kanal schließt, so daß eine Rückwirkung der L'xplosion auf die Zubringerkammer
verhindert wird. - -In der Zeichnung ist eine Maschine gemäß der Erfindung beispielsweise
dargestellt. Die Verbrennungskraftturbine besitzt ein Zwillingsra.da, welches einen
Schaufelkranzb und einen ' Schaufelkranz c aufweist. Die Schaufelkränze sind an
den Seiten d zu Bechern oder Kammern geformt, die nach dem Umfang hin offen sind.
Die Schaufeln c sind an ihrer Oberseite bis etwa über Kam-' inermitte überdacht.
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Der Zweck dieser Anordnung ist der, daß die an jeder Zubringerkammer
c angebrachte Abdeckung im Augenblick der Zündung einen zur Brennkammer führenden
Kanal p schließt und dadurch eine Rückwirkung der Explosion auf die Zubringerkammer
verhindert. Die Schaufeln c sind axial gerichtet und bilden mit den Wandungen d
die Kammern, welche die Ladung der Brennkammer vollziehen. Die Schaufeln b sind
gewölbt und bilden mit den Wandungen d die Kammern des Treibkranzes und des Turbinenrades
a.. Das Turbinenrad dreht sich dabei in Pfeilrichtung. Das Turbinenrad ist zum Zwecke
der'Luftkühlung finit Lüfterflügeln e versehen, deren Anstellwinkel in Drehrichtung
ist. Das Turbinenrad oder der Läufer zeigt bei A wiederum die Kammern des Treibkranzes
und bei B die Kammern des Ladekranzes. Der Läufer sitzt auf der Welle f, welche
bei g gelagert ist.
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Bei bekannten Wärmekraft- oder Verbrennungskraftturbinen ist derLäufer
(alsoTreib-oder Turbinenrad) so ausgebildet, daß der Umfang desselben mit aneinandergereihten
Kammern versehen ist, welche die ganze Breite des Radkranzes ausfüllen. In diese
Kammern treten durch mechanische Vorrichtungen verdichtete Gasgemische ein und werden
durch .den Druck der Verdichtung infolge ihrer schräg zur Achse liegenden Anordnung
nach vorwärts geschoben, d. h. in Drehung- versetzt. Hierdurch fallen jeder Kammer
drei- Arbeitsleistungen zu, nämlich die-Aufnahme des verdichteten Gasgemisches,
.die Drehung des Läufers und die Zubringung des Gasgemisches zur Zündung. In vorliegender
Erfindung sind am -Umfang des Radkranzes die Becher oder Kammern zweireihig, und
zwar zueinander versetzt, angeordnet-Durch',diese Anordnung fällt die Abdeckung
der gasgefüllten Kammern im Gehäuse -mit ihren Nachteilen weg,, und es genügt eine
Abdeckung jeweils nur auf einer Zubringer-und Ladekammer, = welche eine im Gehäuse
beweglich angeordnete Brennkammer aufladen. -Hierdurch- kann der Wärmedehnung des
Läufers völlig Rechnung getragen und die Gefahr des durch die Hitze bedingten Festlaufens
am Gehäuse beseitigt werden. Durch die Anordnung der Zündung an jeder Treibkammer
an jedem Punkt des Läuferumfanges kann die volle Arbeitskraft entfaltet werden,
was bei den bekannten Vorschlägen nicht möglich ist, da dort bei jeder Explosion
:des Treibstoffes immer eine ganze Umdrehung -des Läufers erforderlich wird und
sich somit die Kraftauswirkung bis zur nächstfolgenden Explosion vermindert.
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Mit h ist ein weiterer wesentlicher Bestandteil der Turbine, der Zündsatz,
bezeichnet. .Fig: r zeigt den Zündsatz im Längsschnitt und Fig. 2 im Querschnitt.
Der Zündsatz h zeigt die Öffnung i vom Vergaser V, welcher bei Fig. 2 sichtbar
und bei Fig. r durch punktierte Linien kenntlich gemacht ist.. Die Offnung
i vom Vergaser V mündet in eine Brennstoffvorwärmekammer k. Von dort führt
ein Kanal L in eine zweite Vorwärmekaminer na, die durch einen Kanal za
zu den Kammern des Läufers B führt.
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In den Vorwärmekammern k und in sind mantelförmige elektrische Heizkörper
o1 und 02 angebracht, welche den Treibstoff, .der vom Vergaser V zugeführt wird,
an der Innen- und Außenseite vorbeistreichen lassen. Da der Zündsatz h der Rundung
am Läuferumfang genau angepaßt ist, werden die Kammern stellenweise ganz. abgeschlossen,
so daß der in die Kammern B gefüllte Treibstoff nicht entweichen kann.
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Mit der Drehung des Läufers in Pfeilrichtung werden die gefüllten
Kammern unter den Zündkanal p gebracht, der an der Seite ,des Ladekranzes axial
in die Kammern mündet" in in einen Bogen abbiegt und an der Seite des Treibkranzes
A in schräger Richtung, und zwar in Drehrichtung des Läufers, in die Kammern des
Treibkranzes A mündet.
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Durch diese Anordnung ist erreicht, daß der Kanal p die Verbindung
zwischen den Zubringer und Treibkammern im Läufer herstellt. Der Kanal p ist mit
einer ZündkerzeZ ausgerüstet. Er ist an seiner Innenseite ebenfalls etwas über die
Hälfte durch einen Lappen überdeckt, wie dies in Fig. r durch punktierte Linien
kenntlich gemacht ist.
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Der zur Entzündung gebrachte Treibstoff gibt seinen Verpuffungsdruck
auf den Läufer ab, da im Augenblick der Zündung die Überdachung der Ladekammer und
der Verschlußlappen des Zündkanals übereinanderliegen und so die Ladekammern abschließen,
so daß der Vei:puffungsdruck auf beiden Verschlußlappen lastet. Der Verpuffungsdruck
wirkt infolge der Schrägstellung des Zündkanals auf- die Schaufeln b des Treibkranzes
A und bewegt den Läufer in Pfeilrichtung.
Die Kammern des Läufers
sind nun mit verbranntem Gas gefüllt und werden mit der Drehrichtung des Läufers
den beiden Auspuffkanälen q1 und q2 zugeführt, wo sie-in Pfeilrichtung entweichen
können.
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Der Zündsatz lt ist im Raum I<h wasser-! gekühlt, während sich
bei L nur Luft befindet, um die Vorwärmung des Treibstoffes nicht zu beeinträchtigen.
Der Zündsatz k selbst ist :durch die im Gehäuse eingepaßte Auflage nur lose auf
den Läufer aufgesetzt, um der Dehnung- des Läufers infolge der Erwärmung nachgeben
zu können. -Um nun zwischen dem Läufer und den beiden Enden des in der Auflage angeordneten
Kanals p eine dichte Verbindung herstellen zu können, wird das eingepaßte Gehäuse
mittels Hebelarmen durch regelbare Zugfedern in seiner Lage gehalten, d. h. die
Spannvorrichtung r schließt den Läufer ab. Mit den Stellschrauben s kann der Auflagedruck
geregelt werden. Das Gehäuse t der Turbine besteht aus zwei Hälften, welche die
Lagerung g aufnehmen und dichtet den Zündsatz h, welcher das Gehäuse nach oben abschließt,
bei tt mit Lederscheiben ab. Bei v sind im Gehäuse Öffnungen gezeigt, durch die
in Pfeilrichtung die Kühlluft für den Läufer, welche durch den Lüfter des Läufers
angesaugt und ausgeblasen wird, streicht.
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Da der Zündsatz zum Zwecke der guten Abdichtung der Auflage auf den
Läufer mit Rillen w versehen ist, die voll Fett gepreßt werden, ist eine Fettpresse
x erforderlich. Dieselbe wird am besten 'mechanisch durch die Turbine angetrieben,
ist aber auf der Zeichnung der Einfachheit halber für Handbetrieb gezeigt.
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Fig.3 zeigt den Zündsatz im Schnitt von oben. Tl ist der Vergaser,
durch welchen in Pfeilrichtung Luft und Treibstoffgemisch durch die Öffnung i in
die Vorwärmekamniei-n la eingesaugt wird, von dort durch den Kanal l in die Kammer
m gelangt; die Kammer m ist in punktierten Linien gezeigt, von welcher wieder der
Kanal n in den Läufer, mündet. Bei o1 und- o@ sind die mantelförmigen elektrischen
Heizkörper sichtbar. Der Läufer a ist in punktierten 'Linien in seiner Oberfläche
kenntlich gemacht. p zeigt einen waagerechten Schnitt vom Ziiedkanal, wobei der
Schenkel B radial in die Kammern üe`s Ladekranzes mündet, - während der Schenkel
A schräg in die Kammern des Treibkranzes mündet. q2 zeigt den Auspuff für die Ladekammern
und q1 für die Kammern des Treibkranzes. x ist die Schmierpresse, r die Aufspannvorrichtung
für den. Zündsatz, und s sind die Stellschrauben für die Federspannung.
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Fig. 4 zeigt den Läufer von der Seite, wovon bei A die Schaufeln des
Treibkranzes und bei B die Schaufelform des Ladekranzes gezeigt ist. Fig.5 zeigt
den Läufer von oben, wobei: deutlich erkennbar ist, daß die Kammern -der beiden
Kammerkränze zueinander versetzt sind. A Treibkranz, B Ladekranz.. f zeigt die Welle..
In Fig. 6 ist der Läufer im Querschnitt dargestellt. Mit e ist der Lüfter gekennzeichnet.
- A bezeichnet- die Treibkammer, B die Ladekammer. Bei y sieht man eine Nut im Läuferumfang,
welche bezweckt, daß Sumpföl von dem in-die Nut gepreßten Fett herangeholt wird.
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Fig. 7 zeigt. den. Zündsatz -allein im Längsschnitt. p ist der Zündkanal,
k die erste Vorwärmekammer, i die Öffnung zum Vergaser., l der Kanal zur
zweiten Vorwärmekammer in und 7t, durch punktierte Linien gezeigt, - die Mündung
zur Laelekammer, qa und q2 die beiden Auspuffleitungen. Bei W ist der Zündsatz wassergekühlt,
und bei L: ist ein Luftraum.
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In Fig. & sieht- man. die Untersicht des Zündsatzes, und zwar
an der dem Läufer angepaßten Rundung. Bei n sieht man die an der Auflage angebrachten
Rillen, die das Dichtungsfett aufnehmen. In. punktierten Linien sieht man bei i
den Zugang zur Vorwärmekammer k sowie den Kanal. l,. der.. zur zweiten
Vorwärmekammer m führt, und die Mündung yt, die auf die Kammern des Lade= kranzes
spaßt. p zeigt in punktierten. Linien den Zündkanal mit dem Schenkel zu den Kammern
B und den Schenkeln zu den Kammern A. q1 und q2 zeigen die Auspuffe für die beiden
Kammerkränze: Fig.g zeigt den Zündsatz- im Querschnitt. p ist der . Zündkanal mit,dem
Schenkel in die Kammer B des Läufers und. dem Schenkel (Schräg) in die Kammern A
des Läufers. -q1 und q2 sind die beiden Auspuffe, w die Fettrillen und
x der Kanal zur Fettzuführung in die Fettrillen.w von .der Fettpresse. -Die
Arbeitsweise der Verbrennungskraftturbine Durch den Vergaser V wird Treibstoff und
Luft, welches Gemisch durch die Schieber im Vergaser geregelt werden kann, durch
den Kanal i in die Vorwärmekammer k gesaugt,. wird dort durch den elektrischen
Heizkörper o1 vorgewärmt, gelangt dusch den Kanal l in die zweite Vorwärmekammer
m und wird dort durch den zweiten Heizkörper o2 weiter erhitzt und dann durch. den
Mündungskanal n in die Kammern des Läuferkranzes B eingesaugt. Das Einsaugen des
Treibstoffes geschieht durch den bei der Drehung des Läufers erzeugten Sog. Der
Treibstoff, der sich durch die Erhitzung stark ausdehnt, wind durch die Versetzung
der Vorwärmekammern am Austreten durch den
Vergaser verhindert und
kann so einen starken Verdichtungsdruck auf die Ladekammern ausüben, Elektrische
Heizkörper werden verwendet, um jeden Treibstoff nach Belieben zu erhitzen, ihn
restlos zu vergasen und verbrennungsreif zu machen. Mit der Drehung des Läufers
werden die mit erhitztem und verdichtetem Gas gefüllten Ladekammern unter den Zündkanal
p. geführt, in welchen die Zündkerze Z mündet. Das erhitzte Gasgemisch wird dort
zur Entzündung gebracht. Da der Zündkanal einerseits radial in die axial gerichteten
Ladekammern mündet, würde an der Seite B ein Achsdruck ausgeübt, der aber in Folge
der beiden Überdachungen der Ladekammern und des Zündkanals an der Seite 13 sich
nur auf den Zündsatz auswirken kann und daher die Drehung -des Läufers nicht beeinflußt.
Mit der Drehung des Läufers werden die mit verbranntem Treibstoff gefüllten Kammern
des Läufers, also die Ladekammern, in welche unter Umständen verbranntes Gas gelangen
kann, und die Treibkammern den beiden Auspuffen q1 und q2 zugeführt, wodurch der
verbrannte Treibstoff ins Freie gelangt. Das in die Fettrillen w gepreßte Fett dichtet
Läufer und Zündsatz gut ab und gewährleistet so eine gute Leistung der Turbine.
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Schwellen Läufer und Zündsatz infolge Erhitzung an, so regelt -die
Spannvorrichtungr die genaue Auflage des Zündsatzes auf dem Läufer. Da sich im Gehäuse
der Turbine Sumpföl befindet, wird der Läufer fortwährend gut geschmiert. Das in
den Fett-. rillen befindliche Fett kann nicht auslaufen, weil es durch die Fliehkraft
des Sumpföles, welches der Läufer stets zuführt, daran gehindert wird. Durch den
Lüfter e wird durch die Öffnungen v Frischluft geblasen, welche den Läufer einerseits
kühlt, andererseits von Verbrennungsrückständen reinigt. Der Zündsatz ist bei W
wassergekühlt, um eine zu große Hitze zu vermeiden, und weist bei L einen Luftraum
auf, :der die Vorwärmung des Treibstoffes fördert. Leistung und Drehzahl werden
durch den Vergaser geregelt.