DE805827C - Verpuffungsturbine mit geschlossener Brennkammer - Google Patents

Verpuffungsturbine mit geschlossener Brennkammer

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DE805827C
DE805827C DEP23470A DEP0023470A DE805827C DE 805827 C DE805827 C DE 805827C DE P23470 A DEP23470 A DE P23470A DE P0023470 A DEP0023470 A DE P0023470A DE 805827 C DE805827 C DE 805827C
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DE
Germany
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cells
combustion chamber
turbine according
turbine
compressor
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Expired
Application number
DEP23470A
Other languages
English (en)
Inventor
Anton Schacht
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ANTON SCHACHT
Original Assignee
ANTON SCHACHT
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Publication date
Application filed by ANTON SCHACHT filed Critical ANTON SCHACHT
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C5/00Gas-turbine plants characterised by the working fluid being generated by intermittent combustion
    • F02C5/06Gas-turbine plants characterised by the working fluid being generated by intermittent combustion the working fluid being generated in an internal-combustion gas generated of the positive-displacement type having essentially no mechanical power output

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Description

  • Verpuffungsturbine mit geschlossener Brennkammer Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verpuftungsturl» nen mit geschlossener Brennkaininer und mit überwiegend tangential beaufschlagtein. am Umfange mit Zellen versehenen Laufrad, (las sich in einem mit Gegenzellen versehenen feststehenden Kranze dreht und dem die Verbrennungskammer unmittelbar vorgebaut ist. Gegenstand der Erfindung ist eine Turbine dieser Art, die für alle gängigen Bremistofte verwendbar ist und dennoch in jedem Falle einen sehr hohen Wirkungsgrad gewährleistet. Ein weiterer Vorteil des Erfindungsgegenstandes ist darin zu sehen, daß er notfalls auch mit unwesentlichen zusätzlichen -Mitteln als Dampfturbine verwendbar ist.
  • Ihrem Wesen nach kennzeichnet sich die neue Turbine dadurch. daß die zweckmäl:)i#rerweise gleichachsig gegenübergestellten Zellen von Läufer-und Leitkranz entsprechend dem zeitlich kurzen E=xplosionsdrucke der Verbrennungskammer auf einen Bruchteil des Umfanges zusammengerückt sind und der Verbrennungskammer ein Verdichter vorgebaut ist, der das Verbrennungsgemisch (Kraftstoff und Luft) unter starker Verdichtung in die Kammer überführt, aus der es bei der Zündung den dicht nebeneinandergerückten Zellen und Gegenzellen zugeführt wird. Dadurch ist eine nahezu restlose Energieausnutzung bei fast geräuschloser =;tlsströinung- der Abgase erreicht, die an einer der E:inströrnung etwa diametral gegenüberliegenden Gehäusestelle erfolgen kann. Die Zusammenrückung der Zellen auf einen verhältnismäßig kleinen Bruchteil des Umfanges von Läufer- und Leitkranz ermöglicht deren sichere Abdichtung gegeneinander bei wirksamster Schmierung. In der Hauptsache aber gewährleistet diese: Zusammenrücken der Zellen bei Turbinen mit in mehreren Ebenen nebeneinander angeordneten Zellenkränzen deren Versetzung gegeneinander in jedem gewünschten Winkel, also z. 13. so, daß die Zellen aller Ebenen entweder gleichzeitig oder einzeln oder gruppenweise nacheinander arbeiten, oder so, daß die Zellen einer Ebene oder mehrerer Ebenen vorübergehend oder dauernd ausgeschaltet werden können.
  • Eine lediglich als Beispiel anzusehende Ausführung der Erfindung ist in der Zeichnung in den Fig. i und 2 in senkrechtem Querschnitt und waagerechtem Achsenschnitt durch eine Turbine mit beispielsweise vier Zellenreihen auf dem Läufer schematisch dargestellt. Die Fig.3 zeigt dazu im senkrechten Teilschnitt einen Verdichter und seinen Antrieb.
  • In einem zylindrischen Gehäuse 6, das zweckmäßigerweise aus zwei oder mehr miteinander verschraubbaren Teilen besteht, ist auf einer Achse i vermittels Armkreuz 26 o. dgl. eine Läufertrommel 2 gelagert, die am Umfange mit Zellen 3 besetzt ist. Zwischen Gehäusemantel 6 und Läufertrommel 2 ist ein feststehender Zylinder 4 eingeschaltet, der an seiner Innenfläche den Zellen 3 gleichachsige und wesensgleich geformte Gegenzellen 5 trägt. An das Gehäuse 6 ist die mit der nötigen Armatur, wie Zündkerze i9 und Einlaßventil 2o, ausgestattete Verbrennungskammer 13 angebaut, z. B. mit ihm abnehmbar durch Schrauben verbunden. Von dieser Kammer 13 führt zu den Zellen 3 ein kurzer Kanal (Düse 7) mit Beaufschlagungsrichtung mit überwiegend tangentialer Komponente zum Laufrad 2.
  • Erfindungsgemäß sind die Zellen 3 und 5 von Läufer 2 und Leitkranz 4 auf einen Bruchteil des Umfanges ihrer zylinderförmigen Träger zusammengerückt, und der Verbrennungskammer 13 ist ein Verdichter vorgebaut, der das zugeführte oder eingesaugte Brennstoff-Luft-Gemisch unter starker Verdichtung in die Kammer überführt, aus der es im Augenblick der Zündung in die dicht aneinandergerückten Zellen übertritt. Der gesamte Druckabfall ergibt sich aus dem Expansionsverhältnis, d. h. dem Verhältnis des Rauminhaltes der Brennkammer 13 zur Summe der Rauminhalte von Brennkammer 13 plus aller Zellen 3 plus aller Gegenzellen 5. Und der Wirkungsgrad der Maschine ist begrenzt erstens durch das Expansionsverhältnis und zweitens durch das Verhältnis der tangentialen zur radialen Komponente der Beaufschlagungsrichtung. Im gezeichneten Beispiel bedecken die Zellen 3 und 5 nur etwa den halben Umfang ihrer Träger 2 und 4, die auf dem übrigen Teil des Umfanges glatte Berührungsflächen aufweisen, die für die Abdichtung beider gegeneinander besonders vorteilhaft sind. Die Zellen 3 des Läufers 2 sind, wie Fig.2 andeutet, in beispielsweise vier Ebenen nebeneinander angeordnet und von Ebene zu Ebene in der Umfangsrichtung gegeneinander versetzt, so daß sie zeitlich verschieden wirken. Dementsprechend sind auch vier Verdichter mit je einer Verbrennungskammer 13 vorgesehen, die ebenfalls zeitlich verschieden wirken und deren Gestalt und .lnordnung namentlich in Fig. i angedeutet ist. Danach besteht jeder Verdichter mit zugehöriger \'erbrellnungskammer 13 aus einem stehenden zylindrischen Gehäuse 16, in dessen Unterteil durch eine Zwischenwand mit Rückschlagventil 2o die Verbrennungskammer 13 abgeteilt ist und in dessen mit gesteuertem Einlaß 17 für den Brennstoff und Luft versehenen Oberteil ein Verdichterkolben io gleitet. Dieser Kolben stützt sich auf einer Schraubenfeder 12 ab, die beim Verdichten, wenn der Kolben io z. B. durch einen Hubnocken 14 in den Zylinder 16 hineingepreßt wird, zusammengedrückt wird, wie das Fig. 3 in einem Falle andeutet. Nach dem Abgleiten des Hubnockens 14 von seinem Kolben oder Kolbenansatz (Rolle 18) schnellt die zusammengedrückte Feder 12 den Kolben io in seine Hochlage zurück, wobei er neues Brennstoff-Luft-Gemisch durch das entsprechend gesteuerte Ventil 17 einsaugt. Die Gehäuse 16 aller vier Verdichter können, wie das Fig. 2 zeigt, einen Block bilden, der mit dem Turbinengehäuse 6 aus einem Stück bestehen oder, noch besser, mit ihm verschraubt sein kann. Die Steuerung aller Ventile 17 kann durch eine gemeinsame Welle 27 erfolgen, die z. B. .von der Nockenwelle 15 aller Nocken 14 bewegt wird.
  • Wie Fig. 2 andeutet, ist jede Verbrennungskammer 13 durch einen eigenen Düsenkanal 7 mit der zugehörigen Zellengruppe 3 des Läufers 2 verbunden, und die Zellengruppen sind von Stufe zu Stufe um etwa 9o° gegeneinander in Umfangsrichtung versetzt. Demgemäß müssen auch die Nocken 14 auf ihrer Antriebswelle 15 versetzt sein, wie das Fig.3 andeutet. Um nach Bedarf die eine oder andere Stufe aus- und einschalten zu können, um beispielsweise die Leistung der Turbine zu verändern, können Mittel vorgesehen sein, durch die z. B die Nocken 14 von ihrer Welle 15 abgeschaltet oder' die Kolben io in ihrer Tieflage festgehalten werden. Hierzu genügen beispielsweise Keile oder Riegel, die von Hand oder vermittels Hebelgestänge verschoben werden. Zum Antreiben der Nockenwelle 15 von der Turbinenwelle i aus mit dem erforderlichen Übersetzungsverhältnis kann jedes geeignete Mittel dienen, z. B. ein Stirnzahnradgetriebe 23, 24, 25, das auch die Bewegung auf die Ventilwelle 27 übertragen könnte.
  • Nach Fig. i sind der Leitkranz 4 und der Sockel des Gehäuses 6 ausgespart, und in diese zu einem Ölbad ausgebildete Aussparung 28 ist eine Filz-oder Bürstenwalze 29 eingelagert, die mit ihrem unteren Teil in das Ölbad eintaucht und mit dem Oberteil den Läufer 3 berührt, von dem sie in Umdrehung versetzt wird. Auf diese Weise ist für eine gründliche sichere Schmierung des Läufers 2 in dem Leitkranz 4 gesorgt.
  • In dem Gehäuse 6, das mit einem gemeinsamen Auslaß 9 für alle vier Zellengruppen und deren zugehörige Auspüffe 8 versehen sein kann, werden zweckmäßigerweise Hohlräume 22 für Kühlzwecke ausgespart, wie das Fig. i andeutet.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verpuffungsturbine mit geschlossener Brennkammer und mit überwiegend tangential beaufschlagtem, am Umfange mit Zellen versehenen Laufrad, das sich in einem mit Gegenzellen versebenen feststehenden Leitkranze dreht und dem die Verbrennungskammer unmittelbar vorgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen (3, 5) vom Laufrad (2) und Leitkranz (4) auf einen Bruchteil des Umfanges zusammengerückt sind und der Verbrennungskammer (13) ein Verdichter (io, 16) vorgeschaltet ist, der das Verbrennungsgemisch unter starker Verdichtung in die Kammer (13) überführt, aus der es bei der Zündung den dicht nebeneinandergerückten Zellen (3) und ihren Gegenzellen (5) zugeführt wird.
  2. 2. Turbine nach Anspruch i mit auf mehrere Ebenen verteilten Reihen von Zellen (3, 5), dadurch gekennzeichnet, daß die Zellenreihen in der Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind und dementsprechend auch die Verdichter (io, 16) hinsichtlich des Verdichtungszeitpunktes unterschiedlich arbeiten.
  3. 3. Turbine nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkranz (,4), in dem sich der Läufer (2) dreht, an einer Stelle, zweckmäßigerweise an der tiefsten Stelle, unterbrochen und daß in die dadurch geschaffene Aussparung (28) eine in ein Ölbad tauchende Schmierwalze (29) eingelagert ist, die den Läufer (2) am äußeren Umfange berührt.
  4. 4. Turbine nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der für jede Zellengruppe (3, 5) vorgesehene Verdichter aus einem mit gesteuertem Ventil (17) für Kraftstoff-Luft-Gemisch versehenen Zylinder (16) besteht, in dem durch eine mit Rückschlag- oder gesteuertem Ventil (20) versehene Zwischenwand die Verbrennungskammer (13) abgeteilt ist und in dem ein durch einen Steuernocken (14) o. dgl. betätigter Verdichterkolben (io) gleitet.
  5. 5. Turbine nach Anspruch .4, .dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichterkolben (io) auf einer ihn in die Totlage zurückführenden und dabei die Gemischansaugung bewirkenden Schraubenfeder (12) abgestützt ist.
  6. 6. Turbine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle Verdichterkolben (io) und Ventile (17) für Kraftstoff-Luft-Gemisch von je einer Steuer- oder Nockenwelle (15 bzw. 27) bewegt werden, mit denen sie einzeln oder gruppenweise ausrückbar verbunden sind.
  7. 7. Turbine nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Verdichtergehäuse (16) einen Block bilden, der mit dem Turbinengehäuse (6) aus einem Stück bestehen oder mit ihm leicht lösbar (durch Schrauben) verbunden sein kann. B. Turbine nach einem der Ansprüche i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmöffnungen (8) sämtlicher Zellengruppen (3, 5) in einen gemeinsamen Auspuff (9) einmünden, der etwa diametral gegenüber den Einströmdüsen (Kanälen 7) am Gehäuse (6) angeordnet ist, das seinerseits mit Aussparungen (22) zur Luft- oder Wasserkühlung versehen sein kann.
DEP23470A 1948-12-03 1948-12-03 Verpuffungsturbine mit geschlossener Brennkammer Expired DE805827C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023104225A1 (en) * 2021-12-09 2023-06-15 Jan Novotny Rotary combustion engine

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