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Explosionsturbine mit kreisförmig um die Turbinenwelle angeordneten
Brennkammern Man kennt bereits Explosionsturbinen mit kreisförmig um die Turbinenwelle
angeordneten Brennkammern und von diesen Brennkammern gespeisten @ Ausströmdüsen,
die an feststehenden Ableitschaufeln des Turbinengehäuses vorbeistreichen und durch
Ventile geöffnet werden, die im Augenblick der Explosion von in den Brennkammern
gleitbeweglich angeordneten, durch die Explosionsgase beaufschlagten Rundschiebern
mitgenommen werden. Bei diesen bekannten Explosionsturbinen wird das Brenngemisch
in den Brennkammern selbst hergestellt, so daß der Arbeitsvorgang sich in der gleichen
Weise abspielt wie im Zylinder einer Brennkraftmaschine. Es müssen deshalb außer
den Mitteln zum Einlassen des Brennstoffes auch noch Vorkehrungen für das Ansaugen
und Verdichten der Verbrennungsluft getroffen sein, was den Aufbau -der Turbine
verumständlicht und zur Anwendung großräumiger Brennkammern zwingt, die in Laufrädern
von mittelgroßem Durchmesser nur in kleiner Zahl unterbringbar sind und den weiteren
Nachteil haben, daß sie sich nicht tangential anordnen lassen.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Explosionsturbine der in Frage
stehenden Art, bei der zur Beseitigung der vorgenannten Nachteile die Brennkammer
als kleinräumige Explosionskammer ausgebildet ist, der das verdichtete Brennstoffgemisch
über einen von dem in der Explosionskammer angeordneten Rundschieber gesteuerten
Kanal zugeführt wird. Die Kleinräumigkeit der Brennkammer ermöglicht die einzelnen
Explosionskammern tangential, also wirklich an den Stellen anzubringen, wo bei den
üblichen Turbinenbauarten die Laufschaufeln sitzen, und zwar in verhältnismäßig
großer Zahl, so daß eine hohe spezifische Leistung erzielbar ist. Die Anordnung
der Brennkammern tangential zum Laufrade beseitigt andererseits die Notwendigkeit
der Anwendung gekrümmter Ausströmdüsen.
Die Reaktionskraft wirkt
sich vielmehr in ganz gerader tangentialer Richtung aus, so daß Leistungsverluste
infolge gekrümmter Düsen nicht eintreten. Da die Gemischbildung außerhalb der Explosionskammer
stattfindet, ist es möglich, in diese Kammer ein vollkommenes Gemisch eiti7uführen,
so daß im Verbrennungsraum im Augenblick der Einleitung der Explosion an allen Stellen
gleichmäßig jedem Brennstoffteilchen die zur vollständigen Verbrennung nötige Luftmenge
zugeteilt ist.
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Die Zeichnungen veranschaulichen rein schematisch ein Ausführungsbeispiel
des Erfindungsgegenstandes.
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Abb. i zeigt einen Teil der Gasturbine im Querschnitt, Abb.2 im Längsschnitt.
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Abb.3 ist ein Schnitt durch das Ventil für die Ausspülung der Brennkammern
mit Frischluft.
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Am äußeren Rand der einzelnen Lauf- oder Triebräder i, wo sonst die
Laufschaufeln sitzen, sind tangential die Explosions- oder Brennkammern 2 angeordnet.
Aus diesen Brennkammern 2 werden die Explosionsgase durch Düsen 3 ausgestoßen, welche
durch Ventilkegel q. absperrbar sind. Hierbei treffen sie auf im feststehenden Turbinengehäuse
angeordnete Ableitschaufeln 5 und gelangen von hier aus durch besondere Kanäle 6
nach außen. In besonderen Innenräumen 7 des Turbinengehäuses befindet sich der Brennstoff-,
natürlich getrennt von den Ableitschaufeln 5 und den Ableitkanälen 6, für die verbrannten
Gase. Dadurch, daß die heißen verbrannten Gase beim Durchströmen des Turbinengehäuses
den in den Innenräumen ; befindlichen Brennstoff umspülen, wird dieser vergast und
auf eine hohe, durch besondere Mittel regelbare Spannung hinaufgebracht. Die in
dieser Weise verdichteten Gase werden mit Frischluft vermischt und in inniger Mischung
mit dieser den Explosionskammern 2 in der an weiterer Stelle beschriebenen Weise
zugeführt. Das ganze Turbinengehäuse spielt also die Rolle eines Brennstoffvergasers.
Den hochgespannten Gasen wird die Frischluft zugeführt,' sobald sie das Turbinengehäuse
verlassen haben. Diese Zuführung kann auf verschiedene Arten und regelbar geschehen,
z. B. durch einen in die Gasleitung eingebauten Injektor, durch eine an die Turbinenwelle
angekuppelte Luftpumpe usw.
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Zur Kühlung der Turbinenläufers sind an der vorderen und an der hinteren
Stirnwand des Turbinengehäuses trichterförmige Löcher S (Abb. 2) vorgesehen. Durch
diese Löcher S der Gehäusevorderwand tritt die Kühlluft ein. Diese durchstreicht
die gelochten Laufräder und entweicht hernach durch die Löcher der Hinterwand wieder
nach außen. Die Ableitschaufeln 5 sind hohl. ausgebildet, so daß durch die Hohlräume
Wasser, ähnlich wie bei einem Oberflächenkondensator, durchgetrieben iverden kann.
Unter Umständen kann auch Frischluft als Kühlmittel Verwendung finden.
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Die Speisung der Innenräume ; des Turbinengehäuses mit Brennstoff
geschieht durch eine an die Turbinenwelle angeschlossene Druckpumpe, «-elche so
arbeitet, daß stets und automatisch nur so viel Brennstoff zugeführt wird, als zur
Erhaltung des normalen Hochstandes des Brennstofspiegels im Turbineninnern, d. h.
zur Konstanthaltung des Literinhalts, erforderlich ist.
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Die Brenn- oder Explosionskammern 2 sind folgendermaßen ausgestaltet.
Im Kammerinnern befindet sich ein Rundschieber 9, der mit einem die Ausströmdüse
3 schließenden und öffnenden Ventilkegel. q. verbunden ist. Die Spindel i o dieses
Ventilkegels 4. ist mit einem Führungsstift i i versehen, der in eine Schlaufe 12
des Rundschiebers 9 eingreift, so daß der Rundschieber g in bezug auf die Spindel
io eine der Länge der Schlaufe 12 entsprechende Strecke zurücklegen kann. ohne die
Spindel i o mitzunehmen. Der Rundschieber 9 ist auf der der Spindel i o entgegengesetzten
Seite mit einem Führungsbolzen 13 versehen und steht unter Einwirkung einer um diesen
Führungsbolzen 13 angeordneten Stahlfeder 1 4. (Abb. i und 3#I. Der Rundschieber
9 ist mit Durchbohrungen 15 versehen (Abb. 3 ), durch die das Gas in den Explosionsraum
der Brennkammer einströmt, wenn der Rundschieber g die aus Abb. i ersichtliche Lage
einnimmt. In dieser Lage steht der Gaszuführungskanal 16 mit den Durchbohrungen
15 in Verbindung. Am hinteren Ende der Brennkammer sind in der Kammerwand Nuten
l i eingearbeitet, mit welchen die Durchbohrungen 15 zeitweise in Verbindung gelangen.
Durch diese Nuten 1; wird über die Rohrleitung-is Preßluft zum Ausspülen der Explosionskammer
zugeführt, wenn nach erfolgter Explosion durch den Rundschieber 9 der federbelastete
Ventilkegel 19 entgegen der Spannung der Feder 2o geöffnet wird.
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Der Arbeitsvorgang in den Brennkammern ist folgender: Das verdichtete
Brennstoffgemisch strömt durch die im Schieber g befindlichen Löcher 15 in den Explosionsraum
der Brennkammer, drückt, wenn ein bestimmter Druck erreicht ist, gegen den Schieber
und bewegt diesen ohne Mitnahme des Ventilkegels 4. vorwärts. Der Gaszuführungskana1.16
wird infolgedessen abgesperrt, und bei weiterem Vorwärtsgleiten des Schiebers g
kommt dessen hinterer Führungsbolzen 13 mit einem außerhalb der
Brennkammer
angeordneten Kontaktstück 2 i in Berührung, wodurch die an der Kammer angebrachte
Zündkerze 22 im Innern des Explosionsraumes einen elektrischen Funken zum Überspringen
bringt, durch den das Brennstoffgemisch entzündet wird. Die Explosion bewirkt ein
weiteres Vorwärtsschnellen des Schiebers unter Mitnahme der Spindel i o und infolgedessen
unter gleichzeitigem öffnen der Ausströmdüse 3. Die ausströmenden Verbrennungsgase
treffen auf die Ableitschaufeln 5, und durch die entstehenden Reaktionskräfte werden
die Laufräder in Umdrehung versetzt. Das Schließen und öffnen sowohl der Gaszuführungen
16 als auch der Ausströmdüsen 3 geht mithin ganz selbsttätig vor sich. Am Ende des
Explosionsvorganges gelangen die öffnungen 15 des Schiebers mit den Nuten 17 in
Verbindung, wobei durch den Schieber das Ventil i9 der Preßluftzuleitung geöffnet
wird. In den Explosionsraum strömt dann Frischluft, welche diesen gründlich ausspült
und durch die Ausströmdüse nach außen entweicht.
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Die Mittel zum Durchblasen von Frischluft nach erfolgter Explosion
können auch in anderer Weise als eben beschrieben beschaffen sein. So z. B. könnten
am Führungsbolzen 13 des Schiebers vier im Querschnitt kreuzförmige Einfräsungen
vorgesehen sein, durch welche in der hinteren Stellung des Schiebers von außen Frischluft
einströmen und über die Nuten 17 und die Schieberöffnungen 15 in den Explosionsraum
und von hier aus über die Ausströmdüse in die Ableitkanäle 6 gelangen könnte.
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Der elektrische Strom zum Zünden der Kerzen 22 wird durch eine kleine,
an die Turbinenwelle angeschlossene Dynamomaschine erzeugt, beim Anfahren durch
eine Batterie ergänzt. Es steht jedoch auch die Möglichkeit offen, eine Betriebsweise
ohne elektrische Zündung vorzusehen, ähnlich der beim Dieselmotor üblichen.
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Das Anlassen der Turbine kann durch einen besonderen Apparat stattfinden,
durch den hochgespanntes Brennstoffgemisch über die Gaszuführungsleitüng den Brennkammern
zugeführt wird.