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Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen und Zuführen von Antriebsmitteln
zum Betriebe von Krafterzeugungsanlagen, z. B. von Brennkraftturbinen Die Erfindung
betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum fortlaufenden Erzeugen eines Verbrennungsturbinen
oder ähnlichen Maschinen zuzuführenden Antriebsmittels. Dabei kommt es insbesondere
darauf an, daß das Verfahren sowie die Vorrichtung auf die Möglichkeit eines schnellen
Wechsels in der jeweiligen Druckhöhe, d. h. Menge des Antriebsmittels, zugeschnitten
ist, wodurch die angeschlossenen Turbinen mit rasch wechselnder Umdrehungszahl getrieben
werden Z>
können, so daß sie als selbsttätiger Kraftantrieb für Fahrzeuge,
wie Kraftwagen, Lokomotiven, Flugzeuge, Kraftboote usw., verwendbar werden.
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Es ist bekannt, ein Antriebsmittel zum Betriebe von Turbinen dadurch
zu erzeugen, daß man brennbare Flüssigkeiten oder Gase verbrennt. Es ist auch allgemein
bekannt, ein solches Antriebsmittel durch unterbrochene sowie durch fortlaufende
Verbrennun- herzustellen, und es haben sich diese Verfahren auch für die Fälle als
geeignet erwiesen, bei denen eine gleichbleibende Turbinengeschwindigkeit oder eine
gleichbleibende treibende Kraft erwünscht ist und kein Zwang zu schnellen Geschwindigkeitsänderungen,
z. B. zu Beschleunigungen, besteht. Bei solchen Maschinen ist folglich der Druck,
unter dem das Antriebsmittel steht, ohne Rücksicht auf die Ladung proportional der
Turbinengeschwindigkeit, wird aber eine höhere Geschwindigkeit bei gleicher Ladung
und insbesondere bei höherer Ladung gefordert, so steigt der Druck des Antriebsmittels
an seiner Ouelle schrittweise bis zu dem höheren Wert an, und zwar wiederum proportional
der bei der höheren Ladung vergrößerten Geschwindigkeit. Läuft also die Turbine
leer, so ist der Druck des Antriebsmittels an der Ouelle nur so hoch, wie das zum
Leerlauf der Turbine erforderlich ist; wird die Umlaufgeschwindigkeit der Turbine
aber erhöht, so muß ein ausreichendes Anwachsen des Druckes abgewartet werden, damit
die Turbine bei der gewünschten Geschwindigkeit unter der besonderen Ladung laufen
kann. Überdies handelt es sich immer nur um die Regelung der Turbinengeschwindigkeit
im Sinne der Erzielung einer gleichbleibenden Geschwindigkeit der Turbine über längere
Zeitläufte hinweg, wie das beispielsweise
bei elektrischen Strotnerzeugern
mit mehr oder weniger gleichbleibender Leistung der Fall ist.
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Die Erfindung verfolgt nun ein entgegengesetzt gerichtetes Ziel. Es
handelt sich darum, Turbinen zum Gebrauch als Antrieb tür Kraftfahrzeuge oder andere
Beförderungsmittel verwendbar zu machen, indem die Erhaltung eines ständig gleichbleibenauf
23 z# den Druckes des Antriebsinittels, und zwar unabhängig von einer ständig und
in weiten z3 el Grenzen sich ändernden Geschwindigkeit und Ladung der Turbine
abgestellt wird. Sie besteht zunächst aus einem Verfahren zum Erzeugen und Zuführen
von Antriebsinitteln zum Betriebe von Krafterzeugungsanlagcn, wie Brennkraftturbinen,
bei dein das Antriebsmittel in dein Erzeuger bei.iiinerhalb weiter Grenzen weeliselnder
Abgabe von Antriebsmittel aus diesem Erzeuger dadurch auf gleichbleibendem Druck
erhalten wird, daß dieser Druck des Antriebsinittels im Erzeu-,ger vermittels eines
Druckverlaufprüfers zur selbsttätigen Cberwachung der Zufuhr der Krafterzeugungsstoffe
durch die Abgabeventile der Zuführungspurripen verwendet wird. z5
Dadur,#h
wird die Erzeugung des Antriebsmittels unabhängig von der Geschwindigkeit und, Ladung
der Turbine und zugleich durch die ständige Verfügbarhaltung des gleichen Druckes
die Möglichkeit geboten, eine zur Anwendung für Kraftfahrzeugzwecke nötige Antriebsinittelmenge
in Vorrat zu halten.
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Die Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens besteht ail-; inindestens
einer Druckbrennkaminer, die mit steuerbaren Gliedern zur Regelung der Luft- und
Brennstofizufuhr (Benzin, Ül, Alkohol, Gas oder andere Brennstofie# die in Brennkraftmaschinen
verwendet ,.verden können) versehen und an wenigstens eine Brennkraftturbine unter
Zwischenschaltung eines einstvIlbaren, die Speisung der Turbine regelnden Ventils
angeschlossen ist. Weiterhin ist die Brennkaminer init einer Kontrollvorrichtung
versehen, die unter dein Einfluß des in der Brennkammer herrschenden Druckes steht
und jeweils bei Druckiiiiderung selbsttätig die Glieder steuert, die dio, Luft-
und Brennstoffzufuhr regeln.
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Das Luft-Brentistoff-Geinisch kann an einem Lichtbogen. an Zündkerzen
oder infolge der hohen Temperatur, die in der llrennkaiiiiiier herrscht, entflammen.
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Iiii weiteren kann man Mittel für eine regelbare, und zwar unmittelbare
oder mittelbare Wasserzufuhr in die Breiink-aiiiiiier vorsehen. Dieses Wasser dient
dann nicht nur Verhinderung eines allzu großen Steigens zur 2-1 der Temperatur,
sondern es wirkt auch an der Bildung des Antriebsmittels init. Die Wasserzufuhr
in die Brennkaiiiiner kann bis zu einer sehr wesentlichen Brennstoffersparnis gesteigert
werden, andererseits wird damit gleichzeitig eine Temperatur des der Turbine zuzuführenden
Antriebsgases erzielt, die unterhalb der Grenze bleibt, an der eine nachteilige
Beeinflussung der Turbine beginnen würde. Die Wasserzufuhr in die Brennkammer kann
durch die unter dem Einfluß des in der Brennkammer herrschenden Druckes stehende
Vorrichtung selbsttätig geregelt werden, in gleicher Weise wie die Luft- und Brennstoffzufuhr.
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Erfindungsgemäß kann ferner eine Druckspeisekammer vorgesehen sein,
die mit der Brentikammer in oiffener Verbindung steht und aus der heraus das Antriebsmittel
durch ein regelbares Speiseventil in die Turbine gelangt.
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Auch die Druckspeisekammer kann mit einer Überwachungsvorrichtung
versehen sein, die dann unter dem Einfluß des in ihr herrschenden Druckes steht
und in gleicher Weise wie die entsprechende, für die Brennkammer vorgesehene \'orrichtung
je nach eingetretener Druckveränderung ihrerseits die Luft- und Brennstoffzufuhr
regelt. Gewünschtenfalls kann die Überwachungsvorrichtung sowohl an die Brennkammer
als auch an die Druckspeisekammer angeschlossen sein.
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Um eine Kühlung des aus der Brennkaminer austretenden Antriebsmittels
herbeizuführen, sind Brennkami-ner und Druckspeisekammer vorteilhaft voneinander
getrennt angeordnet. Der Raum zwischen ihnen kann dann einen Teil des Unischlußgehäuses
darstellen. Die Verbindung beider Kammern miteinander läßt sieh dann ani besten
an den einander zugewendeten Seiten durch Rohre herbeiführen, die entweder gerippt
oder spiralig gebogen sind oder in anderer Weise ausgebildet sein können.
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Außerdem ist noch ein Luftbehälter oder ein Druckluftgefiß init einem
die Druckhöhe regelnden Ventil vorgesehen. das für einengleichbleibenden Druck in
der Luftzuführungsleitung sorgt. Dieser Druckluftbehä1-ter kann auch als Anlasser
für die Gesamtvorrichtung dienen. Der Druckl)eliält(-r weist dann schließlich noch
ein Eiltlasttings,.entil auf, das den Druck- in ihm selbst regelt inals es sein
Anwachsen über eine gewünschte Höhe hinaus verhindert.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand 7weier Ausführungsformeii
beispielsweise dargestellt.
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Gemäß der Ausführung nach Fig. i sind drei Brennkammern 1, 2 und
3 vorgesehen. Diese befinden sieh in einem gemeinschaftlichen Gehäuse4, durch
das der Brennstoff auf seinem Wege zu den Brennkammern unter gleichzeitiger Vorwärrnung
hindurchlaufen
kann. In der Zeichnung ist nur der Einlauf und der
Auslauf des Brennstoffes bei 5 und 6 angedeutet. Die Brennkammern
i, 2 und 3 stehen an einem Ende mit Leitungen in Verbindung, die zu der Turbine
führen. Am anderen Ende befinden sich mit Düsenauslässen 7', 8, g' versehene
Rohre 7, 8, 9,
von denen sich jeweils eines in eine der Kammern hinein erstreckt,
während sie andererseits alle an eine gemeinschaftliche Zuleitung io anschließen.
Diese letztere steht Über ein mit nicht dargestelltem Absperrventil- versehenes
Rohr i i mit einer Luftp#umpe 12 SO-wie über ein ebenfalls mit nicht dargestelltem
Absperrventil versehenes Rohr 13 mit einer Brennstoffpumpe 14 in Verbindung. Diese
Pumpen treiben daher in die Zuleitung io Luft und Brennstoff hinein, die dann als
Treibgasgemisch über die Dii senrohre 7, 8, 9
in die Brerinkammern 1, 2 Und
3 gelangen. Dabei ist das Verhältnis Luft zu Brennstoff so eingestellt, daß
in der Brennkammer eine zündfähige Mischung entsteht. Ein gleichbleidender Druck
in den Brennkammern wird erzielt mit Hilfe von überwachungsvorrichtungen ig, 20,
21, die unter dem Einfluß des in den Brennkaminern herrschenden Druckes stehen.
Sie steuern dann entsprechend den auftretenden Druckveränderungen z. B. über eine
in der Zeichnung durch Strichelung angedeutete Übertragungsanlage einen Regler 22,
der die Luftzufuhr und einen Regler 23,
der die Brennstoffzufuhr steuert.
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In den Brennkammern 1, -2, 3 sind Zündkerzen 15, 16,
17 angeordnet, die an eine Stromquelle angeschlossen sind.
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Bei der Ausführung nach Fig.:2 ist lediglich eine Brennkammer 18 vorgesehen.
In ihr befinden sich Düsen ig und 20 jeweils für den Eintritt von Luft und Brennstoff.
Der letztere wird von einer Pumpe 2 1 durch eine mit Absperrventil 122 versehene
Leitung:22 in ein Gehäuse 23 geführt, das die Verbrennungskammer r8 umgibt.
Aus dem Gehäuse 23 gelangt der Brennstoff durch ein die Düse tragendes Rohr
24 in die Brennkammer ig. Durch eine mit Absperrventil 126 versehene Leitung
26 wird von einer Pumpe 25 her Druckluft in ein weiteres Gehäuse
27 eingeführt, welches das schon erwähnte Gehäuse23 unischließt. Die Druckluft
gelangt dann durch ein die Düse ig haltendes Rohr 28 in die Brennkammer.
Das' Gehäuse 27 schließt auch eine Druckspeisekammer 29 ein, die einerseits
durch bogig geführte el Rohre 30, 3 1, 32, 33 mit der Brennkammer
in offener Verbindung, steht, andererseits durch ein Rohr 34 an die Turbine angeschlossen
ist.
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An Stelle von Zündkerzen, wie sie im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. i erwähnt worden sind, ist die 2
Brennkammer 1,9 in Fig.:2 mit
Elektroden 35,
36 versehen, die unter hoher Spannung stehen und einen
ständigen Lichtbogen erzeugen. Durch diesen gelangt dann das in der Brennkammer
durch Zusammenführen von Luft aus der Düse ig und von Brennstoff aus der Düse 20
sich bildende Gemisch zur Zündung. Der Brennstoff wird in dem Gehäuse
23 und die Luft in dem Gehäuse 2;7 vorgewärmt. Von einer Pumpe49 her
kann durch eine Leitung 5o Wasser in der jeweils erforderlichen Menge der Brennkammer
zugeführt werden. Das Wasser kann unmittelbar oder mittelbar in das Gehäuse
23 oder 27 durch die Leitun-,gen 5 1 oder 5:2 geleitet
werden. Man kann auch Wasser durch Leitung 53 unmittelbar dern-Brennstoff
zusetzen.
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In die Leitung 34 ist ein Ventil 37 eingeschaltet, das die
Zufuhr des aus der Brennkammer iS durch die Rohre 30, 3 1, 32 und
33 in die Kammer 29 hinein gelangenden An-23 triebsmittels zur Turbine regelt.
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Um nun bei verstärkter oder verrigigerter Zufuhr des Antriebsinittels
durch das'Ventil 37 in den Kammern 18 und 29 einen gleichbleibenden Druck
aufrechtzuerhalten, ist zwecks Herbeiführung eines Ausgleiches der durch die Arbeit
des Ventils ausgelösten Schwankungen eine Einrichtung zur selbstel el tätigen Erhöhung
oder Verringerung der Luft- und Brennstoffzufuhr vorgesehen. Diese besteht aus Steuergliedern
38 und 39, die in die Druckleitung 26 der Luftpumpe
25 und in die Druckleitung2:2 der Brennstoffpurnpe2i eingeschaltet sind.
Die Kammer.29 ihrerseits ist mit einer Überwachungsvorrichtung 4o versehen, die
unter dem Einfluß des in der Kammer 29 und der Brenlikammer 18 herrschenden Druckes
steht. Veränderungen an ihr werden z. B. über eine in der Zeichnung gestrichelt
dargestellte Übertragungsanlage auf die Steuerglieder 38 und 39 überführt,
die dann entsprechend die Luft- und Brennb-tofizufuhr regeln.
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Die Überwachungsvorrichtung kann ge-2n ,viinschtenfalls so eingerichtet
sein, daß sie sowohl von der Brennkaminer 18 als auch von der Kammer 29 her beeinflußbar
ist.
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Weiterhin ist ein Druckluftbehälter 41 vorgesehen, der durch Leitungen42
und 48 an die Leitung 26 angeschlossen ist. Schließt man ein Sperrventil
55 und öffnet die Sperrventile 43 und 54, so gelangt der Druckluftbehälter
in die Arbeitsstellung. Er ist noch mit einem den in ihm herrschenden Druck regelnden
Entlastungsventil 46 sowie mit einer Rücklaufleitung 45 versehen, die an die Saugleitung
47 der Luftpumpe 25 anschließt.
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Will man Druckluft ansammeln, um sie später zum Anlassen der Maschinen
zu verwenden, so schließt man die Ventile 43 und 54.
Die vorstehend
nur beispielslialber näher beschriebene Anordnung ist, wie ohne \veiteres ersichtlich,
geeignet, ein Arbeitsmittel zu erzeugen und dieses dann in Kraftmaschinen,
7.B. Brennkraftturbinen, so zu überführen, daß es ermöglicht wird, solche
Krafterzeiigungsanlagen mit schnell wechselnden Um-II el laufsgeschwindigkeiten
laufen zu lassen. wodurch sie zum Antrieb von Fahrzeugen, wie Kraftfahrzeugen, Lokomotiven,
Flugzeugen. Kraftbooten usw., geeignet werden.
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Natürlichenveise ist die Erfindung sowohl hinsichtlich de-; Aufbaues
ihrer einzelnen Ausführungsioriiien als auch hinsichtlich deren Betrieb vielfacher
weiterer Anwandhingen fällig.
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