DE897634C

DE897634C - Abgasturbinenanlage fuer Brennkraftmaschinen mit Teilbeaufschlagung der Turbinenschaufeln

Info

Publication number: DE897634C
Application number: DEL5654D
Authority: DE
Inventors: Karl Dr-Ing Leist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1942-06-23
Filing date: 1942-06-23
Publication date: 1953-11-23

Description

Abgasturbinenanlage für Brennkraftmaschinen mit Teilbeaufschlügung der Turbinenschaufeln Die Erfindung betrifft eine Abgasturbinen.anlege für Brennkraftmaschinen, bei der das Treibgas nur einen Teil der Turbinenibeschaufelung beaufschlagt und Luft zwecks Kühlung durch den Rest der Beschaufelung unter Ausnutzung von Abgasenergie hindurchgesaugt wird. Bei bekannten Anlagen dieser Art werden die Auspuffgase erst nach ihrem Durchtritt durch die von ihnen beaufschlagten Turbinenschaufeln zur Förderung der Kühlluft benutzt. Die ihnen innewohnende Energie ist daher nur gering und reicht allein nicht aus, um einen genügend starken Kühlluftstrom zu erzeugen. Vielmehr handelt es sich hier lediglich darum, den beispielsweise durch die Fahrtwin.denenergie erzeugten Kühlluftstrom zu verstärken. Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß zur Förderung der Kühlluft die volle Auspuffenergie von einem Zylinder oder mehreren Zylindern benutzt wird. Dabei kann das Auspuffgas von einem Zylinder oder mehreren Zylindern zweckmäßig derart mit dem Raum, durch den die Kühlluft hinter dem Turbinenrad abströmt, in Verbindung stehen, daß das abströmende Auspuffgas die Kühlluft ejektorartig durch die Beschaufelung hindurchsaugt. Dabei kann die Anlage so ausgebildet sein, daß ein Teil der Auspuffgase eines ,Teiles der Zylinder oder aller Zylinder zur Förderung der Kühlluft benutzt wird, während der übrige Teil zur Beaufschlagung der Turbinenschaufeln dient. Infolge der hohen Entspannungsgeschwindigkeit des auspuffenden Gases vom Druck im Zylinder im Augenblick der Eröffnung der Auslaßventile auf den Druck hinter der Turbine besitzt das Gras eine beträchtliche Energie, die zur Förderung der Kühlströmung ausgenutzt werden kann. Eine solche Anordnung ist insbesondere sowohl für Flugzeuge oder sonstige Fahrzeuge als auch bei ortsfesten Maschinenanlagen von Vorteil, da sie von dem Vorhandensein eines Fahrtwindes unabhängig arbeitet.
Besonders vorteilhaft ist die Erfindung z. B: bei Motoren mit Abgasturbinenaufladung anwendbar, bei .denen ein Teil der Ladeleistung vom Motor übernommen wird, weil in .diesem Falle ein Teil des Auspuffgases für den genannten Zweck gut entbehrt werden kann.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Mit I bis VI sind die Auspuffstutzen von sechs Zylindern einer Brenukmftmas.chine angedeutet. Die Auslaßstutzen für die Zylinder I bis IV sind hierbei an eine Auslaßleitung a, die Auslaßstutzen für die Zylinder V und VI an eine Auslaßleitung b angeschlossen. Die in der Auslaßleitung a gestammelten Abgase gelangen in ein Einlaßgehäuse c, welches sich über einen bestimmten Teil des Umfanges ,der Turbine d erstreckt und aus welchem die Abgase die Turbinenschaufeln e beaufschlagen. Hinter der Turbine sammeln sich die Abgase in einem Auslaßgehäuse f, aus welchem sie über die Auslaßleitung g ins Freie gelangen.
Soweit die Schaufeln der Turbine d nicht von dem Abgas beaufschlagt werden:, ist eine Be@aufschlagung durch Kühlluft vorgesehen. Letztere wird beispielsweise durch eine Leitung h der Außenatmosphäre entnommen, tritt in das. Einlaßgehäuse i ein, welches sich über den vom Einlaßgehäuse c nicht in Anspruch genommenen Umfang der Turbine erstreckt, beaufschlagt die Schaufeln e und wird über den Auslaßsammelraum k und eine Leittang l nach außen abgeführt. Um hierbei die Luft durch .die Beschaufelung hindurchzusaugen, ist die Auspuffleitung b für die Zylinder V und VI nach Art einer Düse m ausgebildet und mit der Ableitung l für die Kühlluft derart zusammengeführt, da,ß die in Pfeilrichtung x aus der Düse m austretenden Auspuffgase eine Ejektor- oder Sangwirkung auf die zur kühlenden Beaufschlagung der Turbine dienende Kühlluft ausüben und bei Fahrzeugen noch Rückstoß erzeugen können.
In der Zeichnung ist die Leitung l von innen her in die düsenförmige Leitung m eingeführt. Natürlich könnte die Anordnung auch umgekehrt derart getroffen werden, daß .die Auspuffleitung von innen her in die Kühlluftleitung eingeführt wird. Ferner ist es möglich, statt die gesamten Auspuffgase eines Zylinders oder mehrerer Zylinder zur Saugwirkung auf die Kühlluft heranzuziehen, die Auspuffgase eines Teiles der Zylinder oder aller Zylinder zugleich einesteils zur Beaufschlagurng der Turbinenschaufeln und andernteils mittels einer die Turbine umgehenden Parallelleitung zur Förderung .der Kühlluft mittels Ejektorwirkung zu benutzen.
Für Flugmotoren mit Abgasturbinenladern ist eine besonders günstige Eigenschaft der erfindungsgemäß ausgebildeten Kühlluftförderurng, daß die Ejektorwirkung bei großen Höhen oder hohen Leistungen, bei denen die Kühlung am notwendigsten ist, durch größte Ausströmgeschwindigkeit oder Gasmenge am stärksten ist.
Ferner ist es unter Umständen auch zweckmäßig, die Förderung der Kühlluft mittels Ejektorwirkung weiterhin dadurch zu unterstützen, daß gleichzeitig andere Fördervorrichtungen, beispielsweise ein Sauggebläse, vorgesehen sind, die mit dem durch die Auspuffgase betriebenen Ejektor wirkungsmäßig in Reihe geschaltet sind.
Ferner können auch die die Turbine beaufschlagenden Gase sowie die die Turbine beaufschla,gende Kühlluft in ein gemeinsames Gehäuse geleitet werden. Hierbei ist es jedoch zweckmäßig, das Gehäuse derart zu unterteilen, daß der Raum, durch den die Kühlluft hinter dem Turbinenrad abströmt, von dem Raum, durch den das das Turbinenrad antreibende Abgas abströmt, durch eine Wand getrennt ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Abgasturbinenanlage für Brennkraftmaschinen, bei der das Treibgas nur einen Teil der Turbinenbesehaufelung beaufschlagt und Luft zwecks Kühlung durch den Rest der Beschaufelung unter Ausnutzung von Abgasenergie hindurchgesaugt wind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Förderung der Kühlluft die volle Auspuffenergie von einem Zylinder oder mehreren Zylindern der Brennkraftmaschine benutzt wird.
2. Abgasturbinenanlage nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß das Auspuffgas von einem Zylinder oder mehreren Zylindern derart mit dem Raum, durch den die Kühlluft hinter dem Turbinenrad abströmt, in Verbindung steht, daß das abströmende Auspuffgas die Kühlluft ejektorartig .durch die Beschaufelung hindurchsaugt.
3. Abgasturbinenanlage nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Auspuffgase eines Teiles der Zylinder oder aller Zylinder zur Förderung der Kühlluft mittels Ejektorwirkung benutzt wird, während der übrige Teil zur Beaufschlagung der Turbinenschaufeln dient.
4. Abgasturbinenanlage nach Anspruch z bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum, durch den die Kühlluft hinter dem Turbinenrad abströmt, von dem Raum, durch den das das Turbinenrad antreibende Abgas abströmt, durch Wände getrennt ist.
5. Abgasturbinenanlage nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ejektordüse, mittels derer die Kühlluft durch das Rad hindurchgesaugt wird, mit anderen Einrichtungen zur Förderung ,der Kühlluft hintereinandergeschaltet ist.
6. Abgasturbinenanlage nach Anspruch 1 bis 5, .dadurch gekennzeichnet, .daß bei Betrieb auf Fahrzeugen die Ejektoren (m) so angeordnet sind, daß sie hinter der Turbine durch Rückstoßerzeugung den Vortrieb vergrößern. Angezogene Drucl-:schr@ften: Französische Patentschrift Nr. 825 1!6q..