JPS6052294B2 - パルス制御式のガスタ−ビン - Google Patents
パルス制御式のガスタ−ビンInfo
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- JPS6052294B2 JPS6052294B2 JP58200096A JP20009683A JPS6052294B2 JP S6052294 B2 JPS6052294 B2 JP S6052294B2 JP 58200096 A JP58200096 A JP 58200096A JP 20009683 A JP20009683 A JP 20009683A JP S6052294 B2 JPS6052294 B2 JP S6052294B2
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C5/00—Gas-turbine plants characterised by the working fluid being generated by intermittent combustion
- F02C5/12—Gas-turbine plants characterised by the working fluid being generated by intermittent combustion the combustion chambers having inlet or outlet valves, e.g. Holzwarth gas-turbine plants
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
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- A47B2210/00—General construction of drawers, guides and guide devices
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、噴射ノズルを備えた燃焼室を有しているパル
ス制御式のガスタービンであつて、燃焼室において周基
的な間隔をおいて駆動媒体の過給、燃焼及び膨張が相次
いで行われる形式のものに関する。
ス制御式のガスタービンであつて、燃焼室において周基
的な間隔をおいて駆動媒体の過給、燃焼及び膨張が相次
いで行われる形式のものに関する。
このような形式のガスタービンは例えばオーストリア特
許第311735号明細書によつて公知である。
許第311735号明細書によつて公知である。
本発明の課題は、このようなタービンに対して今日望ま
れている高い要求への適合を目的として、公知のガスタ
ービンの機能確実性並びに効率を著しく改善することで
ある。
れている高い要求への適合を目的として、公知のガスタ
ービンの機能確実性並びに効率を著しく改善することで
ある。
ノ この課題を解決するために本発明の構成では、冒頭
に述べた形式のガスタービンにおいて、案内装置・羽根
車コンビネーション及び制御される流入系又はそのいず
れか一方によつてほぼ定容的な燃焼特性が与えられてお
り、流入系の前の圧力とは異なり燃焼室内に負圧が生ぜ
しめられるようになつており、流入系が燃焼室に流入す
る空気のためにスリット制御装置を有しており、スリッ
ト制御のために、スリットを備えた少なくとも1つの回
転可能な円板が設けられていて、該円板が同様にスリッ
トを備えた少なくとも1つステータと協働するようにな
つており、円板が軸及び溝付円板を介して滑りクラッチ
と結合されており、該滑りクラッチが歯車を有していて
、該歯車がピニオンを介してタービン又は調整可能な電
気モータと結合されている。
に述べた形式のガスタービンにおいて、案内装置・羽根
車コンビネーション及び制御される流入系又はそのいず
れか一方によつてほぼ定容的な燃焼特性が与えられてお
り、流入系の前の圧力とは異なり燃焼室内に負圧が生ぜ
しめられるようになつており、流入系が燃焼室に流入す
る空気のためにスリット制御装置を有しており、スリッ
ト制御のために、スリットを備えた少なくとも1つの回
転可能な円板が設けられていて、該円板が同様にスリッ
トを備えた少なくとも1つステータと協働するようにな
つており、円板が軸及び溝付円板を介して滑りクラッチ
と結合されており、該滑りクラッチが歯車を有していて
、該歯車がピニオンを介してタービン又は調整可能な電
気モータと結合されている。
本発明の有利な実施態様によれば、複数の燃焼室と複数
の流入系とが設けられている。
の流入系とが設けられている。
また別の実施態様によれば、空気が流入系にまでもたら
される途中で熱的な前圧縮が行われるように構成されて
いる。
される途中で熱的な前圧縮が行われるように構成されて
いる。
またこの場合熱的な前圧縮が2段階に行われ、つまりま
す初め、流入する過給送風機空気と流出する排気との間
て向流式にないしは並流式に行われ、次いでタービンに
内蔵された後燃焼室の擦過によつて行われると有利であ
る。「熱的な前圧縮」というのは、例えば過給送風機の
ような送風系によつて送り込まれた駆動媒体(空気)が
、送風系と流入系との間において行われる熱交換によつ
て加熱されて、燃焼室への流入前にあらかじめ膨張・圧
縮されるということをいう。また特許請求の範囲第5項
〜第9項には案内装置・羽根車コンビネーションの有利
な構成が記載されている。
す初め、流入する過給送風機空気と流出する排気との間
て向流式にないしは並流式に行われ、次いでタービンに
内蔵された後燃焼室の擦過によつて行われると有利であ
る。「熱的な前圧縮」というのは、例えば過給送風機の
ような送風系によつて送り込まれた駆動媒体(空気)が
、送風系と流入系との間において行われる熱交換によつ
て加熱されて、燃焼室への流入前にあらかじめ膨張・圧
縮されるということをいう。また特許請求の範囲第5項
〜第9項には案内装置・羽根車コンビネーションの有利
な構成が記載されている。
さらにまた、ガスタービンのパルス制御を行うには種々
様々な形式が可能であるが、このパルス制御が、タービ
ン回転数に関連して発せられるパルスを処理しかつ噴射
時期、噴射時間及び点火時期を制御する電子回路を介し
て無接触式に行われるようになつていると有利である。
様々な形式が可能であるが、このパルス制御が、タービ
ン回転数に関連して発せられるパルスを処理しかつ噴射
時期、噴射時間及び点火時期を制御する電子回路を介し
て無接触式に行われるようになつていると有利である。
次に図面につき本発明の実施例を説明する。本発明の理
解を容易にするために、以下においてはまず初め第1図
を参照しながら有利な実施例を説明する。燃焼室1のケ
ーシングは成形された中空円筒形の外周壁2から成つて
おり、この外周壁2は羽根車室3と結合されている。
解を容易にするために、以下においてはまず初め第1図
を参照しながら有利な実施例を説明する。燃焼室1のケ
ーシングは成形された中空円筒形の外周壁2から成つて
おり、この外周壁2は羽根車室3と結合されている。
燃焼室1の内周壁は外周壁2に対して鏡面対称な形状を
有している。
有している。
案内羽根環を有する案内装置4は外周壁2に固定されて
いる。燃焼室1の端壁には、スリット6を備えたステー
タ5がねじ締結されている。
いる。燃焼室1の端壁には、スリット6を備えたステー
タ5がねじ締結されている。
ステータ5の前にはつまり燃焼室1内には、同様にスリ
ット7を備えた回転ないしは揺動する弁円板8が軸方向
で昇降可能に取り付けられている。この弁円板8は、シ
ールされて熱交換器から延びている軸9に固定されてい
る。この軸9の他方の端部には、摩擦ライニング13を
備えた歯車12と押圧ばね11とから成る滑りクラッチ
10が配設されている。
ット7を備えた回転ないしは揺動する弁円板8が軸方向
で昇降可能に取り付けられている。この弁円板8は、シ
ールされて熱交換器から延びている軸9に固定されてい
る。この軸9の他方の端部には、摩擦ライニング13を
備えた歯車12と押圧ばね11とから成る滑りクラッチ
10が配設されている。
この滑りクラッチ10の前には、電子制御のために必要
な溝付円板14が支承されている。滑りクラッチ10は
、回転数を調整可能な直流モータ軸16に設けられたピ
ニオン15と伝動結合されている。電気モータ17は滑
りクラッチ10の外側のケーシング21に固定されてい
る。ステータ5の端面側には、冷却媒体によつて冷却さ
れる電子制御式の4つの噴射ノズル18が取り付けられ
ている。
な溝付円板14が支承されている。滑りクラッチ10は
、回転数を調整可能な直流モータ軸16に設けられたピ
ニオン15と伝動結合されている。電気モータ17は滑
りクラッチ10の外側のケーシング21に固定されてい
る。ステータ5の端面側には、冷却媒体によつて冷却さ
れる電子制御式の4つの噴射ノズル18が取り付けられ
ている。
,燃焼室1の外周壁2には、燃焼室1の内部に突入して
いる予熱プラグないしは点火プラグ19が固定されてい
る。
いる予熱プラグないしは点火プラグ19が固定されてい
る。
案内装置4の後ろには羽根車20が配設されている。排
気ガスは羽根車20から、羽根車室3に設けられた半径
方向の開口22を介して後燃焼室23に流入する。
気ガスは羽根車20から、羽根車室3に設けられた半径
方向の開口22を介して後燃焼室23に流入する。
羽根車20はピニオン軸25の前端部に配設されており
、ピニオン軸25自体は、伝動装置ケーシング26の前
端面にフランジ結合されたピニオン支承フランジ24に
支承されていて、ラビリンスパッキン27によつてシー
ルされている。
、ピニオン軸25自体は、伝動装置ケーシング26の前
端面にフランジ結合されたピニオン支承フランジ24に
支承されていて、ラビリンスパッキン27によつてシー
ルされている。
ピニオン軸25の延長部には、過給送風機の羽根車28
が配置されている。羽根車28には、送風機ケーシング
30の内部において該送風機ケーシングに固定された案
内装置29が後置されている。送風機ケーシング30は
さらに伝動装置ケーシング26の背面に取り付けられて
いる。伝動装置ケーシング26にはさらに、ピニオン軸
25と伝動結合された歯車33を有する被駆動軸31が
取り付けられている。
が配置されている。羽根車28には、送風機ケーシング
30の内部において該送風機ケーシングに固定された案
内装置29が後置されている。送風機ケーシング30は
さらに伝動装置ケーシング26の背面に取り付けられて
いる。伝動装置ケーシング26にはさらに、ピニオン軸
25と伝動結合された歯車33を有する被駆動軸31が
取り付けられている。
延長された被駆動軸31の端部にはVベルト用プーリ3
2が設けられていて、このVベルト用プー1J32はベ
ルトを介して図示されていないスタータと結合されてい
る。(スタータオーバライデングクラツチ)。スタータ
軸には自体公知のように、発電機と伝動結合された第2
のVベルト用プーリが配置されている。タービンケーシ
ングは、熱交換器として構成された2重壁の周壁34に
よつて取り囲まれていて、この周壁34の端部は壁35
によつて閉鎖されている。壁35には、電子制御される
噴射ノズル18のため並びに滑りクラッチ10の軸9の
ためのシールされた切欠き36が設けられている、燃焼
室1に達するまでの空気の流れ方向は破線の矢印によつ
てあられされており、燃焼室1から流出した後の空気の
流れ方向は実線の矢印で示されている。まず初め箇所3
7において常温の空気が流入し、この空気は向流式及び
並流式に加熱・されて、ガスタービン全体を貫流した後
で箇所38において流出する。熱交換器にはさらにまた
、図示されていないが周壁34においてシールされかつ
絶縁された複数の切欠きが設けられており、これらの切
欠きは、門後燃焼室23に突入している後燃焼室プラグ
(予熱プラグ)のため並びに、燃焼室1に突入している
点火兼予熱プラグのために働く。
2が設けられていて、このVベルト用プー1J32はベ
ルトを介して図示されていないスタータと結合されてい
る。(スタータオーバライデングクラツチ)。スタータ
軸には自体公知のように、発電機と伝動結合された第2
のVベルト用プーリが配置されている。タービンケーシ
ングは、熱交換器として構成された2重壁の周壁34に
よつて取り囲まれていて、この周壁34の端部は壁35
によつて閉鎖されている。壁35には、電子制御される
噴射ノズル18のため並びに滑りクラッチ10の軸9の
ためのシールされた切欠き36が設けられている、燃焼
室1に達するまでの空気の流れ方向は破線の矢印によつ
てあられされており、燃焼室1から流出した後の空気の
流れ方向は実線の矢印で示されている。まず初め箇所3
7において常温の空気が流入し、この空気は向流式及び
並流式に加熱・されて、ガスタービン全体を貫流した後
で箇所38において流出する。熱交換器にはさらにまた
、図示されていないが周壁34においてシールされかつ
絶縁された複数の切欠きが設けられており、これらの切
欠きは、門後燃焼室23に突入している後燃焼室プラグ
(予熱プラグ)のため並びに、燃焼室1に突入している
点火兼予熱プラグのために働く。
さらに、タービン運転状態の温度を電子的に発信しかつ
次いでマイクロプロセッサに作用する温フ度感知器のた
めの絶縁された切欠きが設けられている。
次いでマイクロプロセッサに作用する温フ度感知器のた
めの絶縁された切欠きが設けられている。
熱交換器の背壁には排気装置のための複数の切欠きが設
けられていて、これらの切欠きには同時に、過給送風機
から延びていて熱交換器の一部である複数の管がフラン
ジによつて固定されている。
けられていて、これらの切欠きには同時に、過給送風機
から延びていて熱交換器の一部である複数の管がフラン
ジによつて固定されている。
排気管(箇所38)は熱交換器のなかをさらに延びてい
て、後燃焼室23の前端部にフランジ結合されている。
て、後燃焼室23の前端部にフランジ結合されている。
次に第2図〜第6図を参照しながら種々異なつた形式の
案内装置・羽根車コンビネーションを説明する。特別な
羽根を有している、案内車及び羽根車のこの配置形式の
主機能は、このような配置形式によつて圧力降下を生ぜ
しめることだけでなく、爆発過程によつて生ぜしめらる
正圧の消滅によつて後吸込み効果(負圧)をも得ること
ができることにある。
案内装置・羽根車コンビネーションを説明する。特別な
羽根を有している、案内車及び羽根車のこの配置形式の
主機能は、このような配置形式によつて圧力降下を生ぜ
しめることだけでなく、爆発過程によつて生ぜしめらる
正圧の消滅によつて後吸込み効果(負圧)をも得ること
ができることにある。
このことはアキシヤル並びにラジアルないしは半ラジア
ルの羽根車コンビネーションによつて達成され得る。こ
れによつて引き起こされることは:1 サイクル効率を
十分に利用することができる。
ルの羽根車コンビネーションによつて達成され得る。こ
れによつて引き起こされることは:1 サイクル効率を
十分に利用することができる。
2燃焼室における熱の蓄積に抗して吸込み効果が積極的
に作用することによつて、燃焼室の充てんが容易になる
。
に作用することによつて、燃焼室の充てんが容易になる
。
3所定の負圧に達するまて圧力がコンスタントに減じら
れているので、これによつて初めて燃焼過程の非強制的
な制御が可能になる。
れているので、これによつて初めて燃焼過程の非強制的
な制御が可能になる。
すなわちこの非強制的な制御は流入制御、燃焼室、案内
装置・羽根車コンビネーション、噴射及び点火という個
々の成分の協働によつて本発明によるガスタービンにお
いて初めて可能になつたものであり、つまり流入系は、
羽根車によつて燃一焼室内に負圧が生ぜしめられた場合
に初めて新鮮空気を燃焼室に送り込むので、ガスタービ
ンは燃焼室における爆発パルス数を流入系及び案内装置
・羽根車コンビネーション自体によつて規定することが
てきる。もし流入系を強制的に.(滑りクラッチなしに
)早期に開放すると、圧力の一部は燃焼室から流入系を
通つて膨張してしまい、この結果効率は低下してしまう
。第2図のコンビネーションa:案内装置・羽根車のこ
の配置形式ではまず初め、羽根車20を回一転させる圧
力降下が生ぜしめられる。
装置・羽根車コンビネーション、噴射及び点火という個
々の成分の協働によつて本発明によるガスタービンにお
いて初めて可能になつたものであり、つまり流入系は、
羽根車によつて燃一焼室内に負圧が生ぜしめられた場合
に初めて新鮮空気を燃焼室に送り込むので、ガスタービ
ンは燃焼室における爆発パルス数を流入系及び案内装置
・羽根車コンビネーション自体によつて規定することが
てきる。もし流入系を強制的に.(滑りクラッチなしに
)早期に開放すると、圧力の一部は燃焼室から流入系を
通つて膨張してしまい、この結果効率は低下してしまう
。第2図のコンビネーションa:案内装置・羽根車のこ
の配置形式ではまず初め、羽根車20を回一転させる圧
力降下が生ぜしめられる。
圧力降下が消滅した後でもしかしながらこの羽根車は特
殊な羽根形状付与によつて、楕性回転において吸い込む
こともできる。第3図のコンビネーションb:この配置
形式では第1の羽根車20が衝動車(Impulsew
heel)としてかつ第2の羽根車が反動車(Reac
tiOnwheeりとして構成されていて、両羽根車の
間には各1つの案内装置4が配置されている。
殊な羽根形状付与によつて、楕性回転において吸い込む
こともできる。第3図のコンビネーションb:この配置
形式では第1の羽根車20が衝動車(Impulsew
heel)としてかつ第2の羽根車が反動車(Reac
tiOnwheeりとして構成されていて、両羽根車の
間には各1つの案内装置4が配置されている。
両羽根車20は等しい軸(ピニオン軸25)に配置され
ている。第4図のコンビネーションc:このコンビネー
ションでは羽根車20の逆向きの配置形式によつ・て強
化された吸い込み作用が得られる。
ている。第4図のコンビネーションc:このコンビネー
ションでは羽根車20の逆向きの配置形式によつ・て強
化された吸い込み作用が得られる。
しかしながらこの配置形式には伝動装置と中空軸39が
必要である。この場合直接相前後している羽根車20が
互いに異なつた羽根数を有していると有利である。第5
図のコンビネーションd:間に配置されている第2の案
内装置によつて、強化された吸い込み効果はそのままで
維持され、これによつて中空軸の構成を省くことができ
る。
必要である。この場合直接相前後している羽根車20が
互いに異なつた羽根数を有していると有利である。第5
図のコンビネーションd:間に配置されている第2の案
内装置によつて、強化された吸い込み効果はそのままで
維持され、これによつて中空軸の構成を省くことができ
る。
第6図のコンビネーションe:衝動案内装置として構成
された第2の案内装置4を間に配置することによつて、
第2の羽根車20によつて強化された吸い込み作用が維
持され、この結果中空軸を省くことができる。
された第2の案内装置4を間に配置することによつて、
第2の羽根車20によつて強化された吸い込み作用が維
持され、この結果中空軸を省くことができる。
以上で実施例を一通り説明したが、本発明の本質の理解
を容易にするために以下において説明をさらに続ける:
本発明によるガスタービンは、ほぼ定容的な燃焼特性を
備えたパルス制御式のガスタービンである。
を容易にするために以下において説明をさらに続ける:
本発明によるガスタービンは、ほぼ定容的な燃焼特性を
備えたパルス制御式のガスタービンである。
つまり純然たる定容的な燃焼特性というのは、圧力上昇
を生ぜしめる燃焼(爆発、膨張)が密閉された定容的な
燃焼室内で行われる(定容燃焼)ことを意味するが、本
発明によるガスタービンでは燃焼室の片側が開放してい
ることによつて、純然たる定容的な燃焼特性ではなくほ
ぼ定容的な燃焼特性が与えられている。パルス制御が汎
用のガスタービン及び燃焼機関の制御と異なつている点
は、パルス制御は強制的に制御されないということであ
る。このことは上述のように案内装置・羽根車コンビネ
ーション並びに特殊に制御される流入系によつて引き起
こされる。さらに、流入した空気の圧縮は熱交換器の内
部においてかつ後燃焼室の擦過によつて段階的に熱的に
行われる。同様に既に述べたように空気の流入は、直接
的に又は伝動装置を介して間接的に駆動されるアキシヤ
ルないしはラジアル送風機(圧縮機)によつて行われる
。流入系は、燃焼室の排気、過給、噴射、点火及び爆発
並びに後吸い込み(負圧発生)を非強制的に千分の1秒
単位で行うことを保証するために、まつたく新しい有利
な制御系である。
を生ぜしめる燃焼(爆発、膨張)が密閉された定容的な
燃焼室内で行われる(定容燃焼)ことを意味するが、本
発明によるガスタービンでは燃焼室の片側が開放してい
ることによつて、純然たる定容的な燃焼特性ではなくほ
ぼ定容的な燃焼特性が与えられている。パルス制御が汎
用のガスタービン及び燃焼機関の制御と異なつている点
は、パルス制御は強制的に制御されないということであ
る。このことは上述のように案内装置・羽根車コンビネ
ーション並びに特殊に制御される流入系によつて引き起
こされる。さらに、流入した空気の圧縮は熱交換器の内
部においてかつ後燃焼室の擦過によつて段階的に熱的に
行われる。同様に既に述べたように空気の流入は、直接
的に又は伝動装置を介して間接的に駆動されるアキシヤ
ルないしはラジアル送風機(圧縮機)によつて行われる
。流入系は、燃焼室の排気、過給、噴射、点火及び爆発
並びに後吸い込み(負圧発生)を非強制的に千分の1秒
単位で行うことを保証するために、まつたく新しい有利
な制御系である。
流入系は、燃焼室の端面側にねじ締結されたステータか
ら成つている。
ら成つている。
ステータと燃焼室との間では円板が回転運動するように
なつており、この円板にはステータ同様スリットが設け
られている。このスリットは、熱的に前圧縮された空気
を燃焼室に流入させる又は流入を遮断するという働きを
有している。この回転する構造形式では円板は軸及び溝
付円板によつて滑りクラッチと結合されている。
なつており、この円板にはステータ同様スリットが設け
られている。このスリットは、熱的に前圧縮された空気
を燃焼室に流入させる又は流入を遮断するという働きを
有している。この回転する構造形式では円板は軸及び溝
付円板によつて滑りクラッチと結合されている。
駆動モータとの滑りクラッチの結合機構は溝付円板と摩
擦ライニングを備えた歯車とから成つており、歯車はタ
ービンによつて直接回転させられるか又は回転数を調整
可能な電気モータによつて間接的に回転させられる。歯
車、滑りクラッチ、溝付円板及び軸を介して、スリット
を有する前側の円板が回転させられる。位置固定の円板
スリットと回転する円板のスリットが互いに重なつてい
る瞬間において、熱的に前圧縮された空気が燃焼室に流
入する。
擦ライニングを備えた歯車とから成つており、歯車はタ
ービンによつて直接回転させられるか又は回転数を調整
可能な電気モータによつて間接的に回転させられる。歯
車、滑りクラッチ、溝付円板及び軸を介して、スリット
を有する前側の円板が回転させられる。位置固定の円板
スリットと回転する円板のスリットが互いに重なつてい
る瞬間において、熱的に前圧縮された空気が燃焼室に流
入する。
駆動装置の回動ないしは揺動によつてロータのスリット
はステータのウェブに対してずらされる。スリットとウ
ェブとが合致するやいなや、燃焼室は端面側において閉
鎖されて噴射、点火が行われ、これによつて生せしめら
れた正圧は羽根車を介して消去される。噴射並びに点火
のパルスは溝付円板によつてレリーズされる。
はステータのウェブに対してずらされる。スリットとウ
ェブとが合致するやいなや、燃焼室は端面側において閉
鎖されて噴射、点火が行われ、これによつて生せしめら
れた正圧は羽根車を介して消去される。噴射並びに点火
のパルスは溝付円板によつてレリーズされる。
このパルスのレリーズは機械的に、電子的に、電気的に
、音響的に、空気力式に、光学的に又は互いのコンビネ
ーションによつて行うことができる。゛次に熱交換器ど
該熱交換器に内蔵された後燃焼室について説明すると、
空気の加熱は閉じられた熱交換器において行われ、第1
の熱的な前圧縮は熱交換器内て流入する過給送風機空気
と流出する排気との間で向流式に直接行われる。
、音響的に、空気力式に、光学的に又は互いのコンビネ
ーションによつて行うことができる。゛次に熱交換器ど
該熱交換器に内蔵された後燃焼室について説明すると、
空気の加熱は閉じられた熱交換器において行われ、第1
の熱的な前圧縮は熱交換器内て流入する過給送風機空気
と流出する排気との間で向流式に直接行われる。
同様に熱交換器内部にある後燃焼室はまず第1に、特に
始動過程において未燃焼の残留ガスを完全に燃焼させる
という課題を有している。
始動過程において未燃焼の残留ガスを完全に燃焼させる
という課題を有している。
さらに後燃焼室はこの新しいガスタービン形式にいて、
過給送風機から熱交換器に至るまでの第1の前圧縮段に
続く第2の前圧縮段を形成するために役立つている。直
接的に又は伝動装置を介して間接的に駆動され得るアキ
シヤル又はラジアル送風機(圧縮機)によつて、吸い込
まれる空気はわずかな正で向流式に排気管を介して熱交
換器に導入される。
過給送風機から熱交換器に至るまでの第1の前圧縮段に
続く第2の前圧縮段を形成するために役立つている。直
接的に又は伝動装置を介して間接的に駆動され得るアキ
シヤル又はラジアル送風機(圧縮機)によつて、吸い込
まれる空気はわずかな正で向流式に排気管を介して熱交
換器に導入される。
この送風機は後置された案内装置を有しており、この案
内装置は熱交換器及び後燃焼室において熱的に前圧縮さ
れた空気に抗して一種の遮断弁として作用する。これに
よつて前圧縮された空気は弁円板の開放時にのみ燃焼室
に達する。本発明はつまり既に述べたように、ほぼ定容
式の燃焼特性を有するパルス制御式のガスタービンであ
つて、弁円板が燃焼室に前置されていて、燃焼室におい
て周期的ではあるが非強制的に制御された間隔をおいて
駆動媒体の過給、爆発及び膨張が相次いで行われる形式
のものである。
内装置は熱交換器及び後燃焼室において熱的に前圧縮さ
れた空気に抗して一種の遮断弁として作用する。これに
よつて前圧縮された空気は弁円板の開放時にのみ燃焼室
に達する。本発明はつまり既に述べたように、ほぼ定容
式の燃焼特性を有するパルス制御式のガスタービンであ
つて、弁円板が燃焼室に前置されていて、燃焼室におい
て周期的ではあるが非強制的に制御された間隔をおいて
駆動媒体の過給、爆発及び膨張が相次いで行われる形式
のものである。
燃焼室への燃焼空気の供給は一方では、特殊に構成され
た羽根車の惰性回転によつて生ぜしめられる負圧によつ
て、他方では、送風機によつて生ぜしめられるわずかな
正圧によつて行われる。
た羽根車の惰性回転によつて生ぜしめられる負圧によつ
て、他方では、送風機によつて生ぜしめられるわずかな
正圧によつて行われる。
このわずかな正圧は次いで3つの段階において(熱交換
器、後燃焼室、高温の燃焼室への流入)熱的に著しく高
く前圧縮せしめられる。特殊に構成されている流入系の
閉鎖過程と同時に行われる噴射及び点火の後で、上述の
案内装置・羽根車コンビネーションを介して膨張が行わ
”れる。
器、後燃焼室、高温の燃焼室への流入)熱的に著しく高
く前圧縮せしめられる。特殊に構成されている流入系の
閉鎖過程と同時に行われる噴射及び点火の後で、上述の
案内装置・羽根車コンビネーションを介して膨張が行わ
”れる。
本発明によつて、同様な形式のガスタービンが有してい
る種々の欠点が除去されること及びガスタービンの機能
確実性並びに効率が著しく改善されることが望まれてい
る。
る種々の欠点が除去されること及びガスタービンの機能
確実性並びに効率が著しく改善されることが望まれてい
る。
この理由から冒頭に述.べた形式のガスタービンにおい
て本発明の構成では、スリットを備えたステータと、ス
リットを備えた弁円板と、例えば電子制御装置のような
制御装置を備えかつ直接的に又は間接的に連結される駆
動ユニットから成る流入系が、千分の1秒の単ノ位にお
ける非強制的な制御を保証している。圧力を負圧範囲に
まて低下させるために、例えば特殊に発達した電子回路
と組み合わせられた調節可能な滑りクラッチ10が使用
されており、この滑りクラッチ10は例えば摩擦ライニ
ング13を備えた歯車12を介して駆動モータ(電気モ
ータ17)と結合されている。歯車12はガスタービン
によつて直接又は回転数調整可能な電気モータによつて
間接的に回転させられる。燃焼室1において爆発が生じ
るやいなや、弁円板8はステータ5に押し付けられこれ
によつて滑りクラッチ10は解離する。同時に電気モー
タ17はそのままの回転数でさらに回転する。もちろん
この場合弁円板8のスリットはステータのウェブと合致
する。なぜならば駆動媒体の膨脹は羽根車を介して行わ
れねばならないからである。このことは、等しい軸に配
置された溝付円板14によつて制御され、溝付円板14
は特殊に発達した電子回路のためのパルスを発する。生
ぜしめられた正圧が案内装置・羽根車コンビネーション
(第2図〜第6図参照)を介して減じられると、滑りク
ラッチ10は再び摩擦接続し、かつステータ5及び弁円
板8のスリットは互いに合致する。これによつて再び熱
的に前圧縮された空気が燃焼室1のなかに供給される。
また、弁円板と同一の軸に位置している溝付円板を用い
て、電子的に制御して噴射及び点火の時期に正確に行う
ことも可能である。
て本発明の構成では、スリットを備えたステータと、ス
リットを備えた弁円板と、例えば電子制御装置のような
制御装置を備えかつ直接的に又は間接的に連結される駆
動ユニットから成る流入系が、千分の1秒の単ノ位にお
ける非強制的な制御を保証している。圧力を負圧範囲に
まて低下させるために、例えば特殊に発達した電子回路
と組み合わせられた調節可能な滑りクラッチ10が使用
されており、この滑りクラッチ10は例えば摩擦ライニ
ング13を備えた歯車12を介して駆動モータ(電気モ
ータ17)と結合されている。歯車12はガスタービン
によつて直接又は回転数調整可能な電気モータによつて
間接的に回転させられる。燃焼室1において爆発が生じ
るやいなや、弁円板8はステータ5に押し付けられこれ
によつて滑りクラッチ10は解離する。同時に電気モー
タ17はそのままの回転数でさらに回転する。もちろん
この場合弁円板8のスリットはステータのウェブと合致
する。なぜならば駆動媒体の膨脹は羽根車を介して行わ
れねばならないからである。このことは、等しい軸に配
置された溝付円板14によつて制御され、溝付円板14
は特殊に発達した電子回路のためのパルスを発する。生
ぜしめられた正圧が案内装置・羽根車コンビネーション
(第2図〜第6図参照)を介して減じられると、滑りク
ラッチ10は再び摩擦接続し、かつステータ5及び弁円
板8のスリットは互いに合致する。これによつて再び熱
的に前圧縮された空気が燃焼室1のなかに供給される。
また、弁円板と同一の軸に位置している溝付円板を用い
て、電子的に制御して噴射及び点火の時期に正確に行う
ことも可能である。
さらに小型のガスタービンにおいてはこのタービン形式
の非強制的な制御を、弁円板の軸と直接結合されていて
溝付円板を備えた電子制御式のステップモータによつて
行うこともできる。
の非強制的な制御を、弁円板の軸と直接結合されていて
溝付円板を備えた電子制御式のステップモータによつて
行うこともできる。
溝付円板はこの場合においても、電子回路のためのパル
スを絶対に正しい瞬間にかつ千分のl秒の範囲において
噴射、点火並びに弁円板の開放及び閉鎖の.ために発信
するという課題を有している。公知の燃焼タービン及び
燃焼機関に対する著しい改善は、熱交換器と該熱交換器
に内蔵された後燃焼室によつて得られる。
スを絶対に正しい瞬間にかつ千分のl秒の範囲において
噴射、点火並びに弁円板の開放及び閉鎖の.ために発信
するという課題を有している。公知の燃焼タービン及び
燃焼機関に対する著しい改善は、熱交換器と該熱交換器
に内蔵された後燃焼室によつて得られる。
熱交換器は燃焼室にもたらされる空気のための再生を行
うのみならず、一熱交換器においては燃焼空気が連続的
に熱的に前圧縮される。これはます初め、流入する過給
送風機空気と流出する排気との間で向流式ないしは並流
式に直接熱交換器において行われ、第2の前圧縮は内蔵
された後燃焼室の擦過によつて閉鎖空気一の強力な加熱
を介して行われる。後者の過程はさらに、始動過程時に
おいて未燃焼の残留ガスを燃焼させるために働く。以上
のことかられかるようにこのように構成された熱交換器
は、再生による熱効率の上昇を達成するのみならず、熱
的に前圧縮された燃焼空気を燃焼室にもたらすための必
要条件をも満たす。
うのみならず、一熱交換器においては燃焼空気が連続的
に熱的に前圧縮される。これはます初め、流入する過給
送風機空気と流出する排気との間で向流式ないしは並流
式に直接熱交換器において行われ、第2の前圧縮は内蔵
された後燃焼室の擦過によつて閉鎖空気一の強力な加熱
を介して行われる。後者の過程はさらに、始動過程時に
おいて未燃焼の残留ガスを燃焼させるために働く。以上
のことかられかるようにこのように構成された熱交換器
は、再生による熱効率の上昇を達成するのみならず、熱
的に前圧縮された燃焼空気を燃焼室にもたらすための必
要条件をも満たす。
このことはさらにタービンの出力並びに総合効率のため
にも大きな意味がある。非強制的な圧力降下並びに後燃
焼室によつて完全燃焼を行うことが可能になり、これに
よつて今日の環境汚染防止の要求をも満たすことができ
る。本発明によるガスタービンでは上述ように、爆a発
過程は案内装置・羽根車並びにガス制御装置の新たな配
置形式によつて達成される。
にも大きな意味がある。非強制的な圧力降下並びに後燃
焼室によつて完全燃焼を行うことが可能になり、これに
よつて今日の環境汚染防止の要求をも満たすことができ
る。本発明によるガスタービンでは上述ように、爆a発
過程は案内装置・羽根車並びにガス制御装置の新たな配
置形式によつて達成される。
直接又は伝動装置を介して間接的に駆動されるアキシヤ
ルまたはラジアル圧縮機によつて、空気は正圧で熱交換
器を押し通され、その際に、空気の加熱によつて熱的な
前圧縮が生ぜしめられる。
ルまたはラジアル圧縮機によつて、空気は正圧で熱交換
器を押し通され、その際に、空気の加熱によつて熱的な
前圧縮が生ぜしめられる。
この高温の空気は燃焼室の前に貯えられており、弁円板
の開放時に、燃焼室の前における正圧と羽根車によつて
生ぜしめられた燃焼室における負圧とに基づいて燃焼室
に流入する。燃料(ケロシン、ベンジン、石油、ディー
ゼルオイル、メタノール、エタノール、天然ガス及び高
炉ガス)の噴射とこれに続く点火とによつて混合気は爆
発して膨張する。
の開放時に、燃焼室の前における正圧と羽根車によつて
生ぜしめられた燃焼室における負圧とに基づいて燃焼室
に流入する。燃料(ケロシン、ベンジン、石油、ディー
ゼルオイル、メタノール、エタノール、天然ガス及び高
炉ガス)の噴射とこれに続く点火とによつて混合気は爆
発して膨張する。
この膨張は羽根車室を介してのみ減じられるので、これ
によつて羽根車は回転せしめられる。
によつて羽根車は回転せしめられる。
噴射及び点火系は電子的に、電気的に、機械的に又はこ
れらの組合わせによつて制御される。弁円板の駆動は付
加的に取り付けられた外部のモータによつて行われても
、タービン自体によつて行われてもよい。弁円板は複数
の開口を備えた円板てあり、同様に複数の開口を備えか
つ燃焼室と結合されている円板の前で回転する。
れらの組合わせによつて制御される。弁円板の駆動は付
加的に取り付けられた外部のモータによつて行われても
、タービン自体によつて行われてもよい。弁円板は複数
の開口を備えた円板てあり、同様に複数の開口を備えか
つ燃焼室と結合されている円板の前で回転する。
この回転する円板は軸、クラッチ及び歯車を介して駆動
装置と結合されている。もちろん、本発明の枠内におい
てガスタービンに各1つの又は複数の燃焼室及び流入系
が設けられていても、また各1つの又は複数の噴射ノズ
ルが用いられていてもよい。
装置と結合されている。もちろん、本発明の枠内におい
てガスタービンに各1つの又は複数の燃焼室及び流入系
が設けられていても、また各1つの又は複数の噴射ノズ
ルが用いられていてもよい。
第1図は本発明によるパルス制御式のガスタービンを概
略的に示す全体図、第2図、第3図、第4図、第5図及
び第6図は種々異なつた形式の案内装置・羽根車コンビ
ネーションを示す図である。 1・・・・・・燃焼室、2・・・・・・外周壁、3・・
・・・羽根車室、4,29・ ・・案内装置、5・・・
・・・ステータ、6,7・・・・・スリット、8・・・
・・・弁円板、9・・・・・・軸、10・・・・滑りク
ラッチ、11・・・・・・押圧ばね、12,33・・・
・・・歯車、13・・・・・摩擦ライニング、14・・
・・・・溝付円板、15・・・・・ゼニオン、16・・
直流モータ軸、17・・・・・・電気モータ、18・・
・・・・噴射ノズル、19・・・・・・点火プラグ、2
0,28・・羽根車、21・・・・・ケーシング、22
・・・・・・開口、23・・・・・・後燃焼室、24・
・・・・ゼニオン支承フランジ、25・・・・・・ピニ
オン軸、26・・・・・・伝動装置ケーシング、27・
・・・・・ラビリンスパッキン、30・・・送風機ケー
シング、31・・・・・・被駆動軸、32・・・Vベル
トプーリ、34・・・・・・周壁、35・・・・・・壁
、36・・・・・・切欠き、37,38・・・・・・箇
所、39・・・・・・中空軸。
略的に示す全体図、第2図、第3図、第4図、第5図及
び第6図は種々異なつた形式の案内装置・羽根車コンビ
ネーションを示す図である。 1・・・・・・燃焼室、2・・・・・・外周壁、3・・
・・・羽根車室、4,29・ ・・案内装置、5・・・
・・・ステータ、6,7・・・・・スリット、8・・・
・・・弁円板、9・・・・・・軸、10・・・・滑りク
ラッチ、11・・・・・・押圧ばね、12,33・・・
・・・歯車、13・・・・・摩擦ライニング、14・・
・・・・溝付円板、15・・・・・ゼニオン、16・・
直流モータ軸、17・・・・・・電気モータ、18・・
・・・・噴射ノズル、19・・・・・・点火プラグ、2
0,28・・羽根車、21・・・・・ケーシング、22
・・・・・・開口、23・・・・・・後燃焼室、24・
・・・・ゼニオン支承フランジ、25・・・・・・ピニ
オン軸、26・・・・・・伝動装置ケーシング、27・
・・・・・ラビリンスパッキン、30・・・送風機ケー
シング、31・・・・・・被駆動軸、32・・・Vベル
トプーリ、34・・・・・・周壁、35・・・・・・壁
、36・・・・・・切欠き、37,38・・・・・・箇
所、39・・・・・・中空軸。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 噴射ノズルを備えた燃焼室を有しているパルス制御
式のガスタービンであつて、燃焼室において周期的な間
隔をおいて駆動媒体の過給、燃焼及び膨張が相次いて行
われる形式のものにおいて、案内装置・羽根車コンビネ
ーション及び制御される流入系又はそのいずれか一方に
よつてほぼ定容的な燃焼特性が与えられており、流入系
の前の圧力とは異なり燃焼室内に負圧が生ぜしめられる
ようになつており、流入系が燃焼室に流入する空気のた
めにスリット制御装置を有しており、スリット制御のた
めに、スリットを備えた少なくとも1つの回転可能な円
板が設けられていて、該円板が同様にスリットを備えた
少なくとも1つのステータと協働するようになつており
、円板が軸及び溝付円板を介して滑りクラッチと結合さ
れており、該滑りクラッチが歯車を有していて、該歯車
がピニオンを介してタービン又は調整可能な電気モータ
と結合されている。 ことを特徴とするパルス制御式のガスタービン。 2 複数の燃焼室と複数の流入系とが設けられている特
許請求の範囲第1項記載のガスタービン。 3 駆動媒体である空気が流入系にまでもたらされる途
中で熱的な前圧縮が行われる特許請求の範囲第1項又は
第2項記載のガスタービン。 4 熱的な前圧縮が2段階に行われ、つまりまず初め、
流入する過給送風機空気と流出する排気との間で向流式
にないしは並流式に行われ、次いでタービンに内蔵され
た後燃焼室の擦過によつて行われる特許請求の範囲第3
項記載のガスタービン。 5 案内装置・羽根車コンビネーションが相前後して配
置された、正圧装置である案内装置と反動車である羽根
車とから構成されており、この場合羽根車が圧力を生ぜ
しめかつ吸い込みを行う特許請求の範囲第1項から第4
項までのいずれか1項記載のガスタービン。 6 案内装置・羽根車コンビネーションが交互に配置さ
れた、正圧装置である2つの案内装置と2つの羽根車と
から構成されており、第1の羽根車が圧力羽根車でかつ
、第2の羽根車が吸い込み車である特許請求の範囲第1
項から第4項までのいずれか1項記載のガスタービン。 7 案内装置・羽根車コンビネーションが1つの案内装
置と該案内装置に前置された2つの羽根車とから構成さ
れており、両羽根車が圧力を生ぜしめかつ吸い込みを行
う反動車であり、第1の羽根車が中空軸に設けられてい
て、第2の羽根車が第1の羽根車に比べてわずかな数の
羽根しか有していない特許請求の範囲第1項から第4項
までのいずれか1項記載のガスタービン。8 案内装置
・羽根車コンビネーションが交互に配置された、正圧装
置である2つの案内装置と2つの羽根車とから構成され
ており、第1及び第2の羽根車が、圧力を生ぜしめかつ
吸い込みを行う反動車である特許請求の範囲第1項から
第4項までのいずれか1項記載のガスタービン。 9 案内装置・羽根車コンビネーションが交互に配置さ
れた、正圧装置である2つの案内装置と2つの羽根車と
から構成されており、第1及び第2の羽根車が、圧力を
生ぜしめかつ吸い込みを行う反動車であり、第2の案内
装置が衝動案内装置である特許請求の範囲第1項から第
4項までのいずれか1項記載のガスタービン。 10 歯車と溝付円板との間に摩擦ライニングが設けら
れている特許請求の範囲第1項から第9項までのいずれ
か1項記載のガスタービン。 11 駆動媒体をもたらすために送風機が設けられてい
て、該送風機が、直接的に又は伝動装置を介して間接的
に駆動されるアキシヤル送風機又はラジアル送風機とし
て構成されている特許請求の範囲第1項から第10項ま
でのいずれか1項記載のガスタービン。 12 ガスタービンのパルス制御が、タービン回転数に
関連して発せられるパルスを処理しかつ噴射時期、噴射
時間及び点火時期を制御する電子回路を介して無接触式
に行われる特許請求の範囲第1項から第11項までのい
ずれか1項記載のガスタービン。 13 噴射ノズル18が流入系に所属のステータ5に配
置されている特許請求の範囲第1項から第12項までの
いずれか1項記載のガスタービン。 14 燃焼の導入が点火プラグ又は予熱プラグによつて
行われる特許請求の範囲第1項から第13項までのいず
れか1項記載のガスタービン。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT3937/82 | 1982-10-27 | ||
| AT0393782A AT379217B (de) | 1982-10-27 | 1982-10-27 | Impulsgesteuerte gasturbine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5993928A JPS5993928A (ja) | 1984-05-30 |
| JPS6052294B2 true JPS6052294B2 (ja) | 1985-11-18 |
Family
ID=3557445
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58200096A Expired JPS6052294B2 (ja) | 1982-10-27 | 1983-10-27 | パルス制御式のガスタ−ビン |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4570438A (ja) |
| EP (1) | EP0109957B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6052294B2 (ja) |
| AT (1) | AT379217B (ja) |
| CA (1) | CA1226445A (ja) |
| DE (1) | DE3376665D1 (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6062018A (en) * | 1993-04-14 | 2000-05-16 | Adroit Systems, Inc. | Pulse detonation electrical power generation apparatus with water injection |
| US5873240A (en) * | 1993-04-14 | 1999-02-23 | Adroit Systems, Inc. | Pulsed detonation rocket engine |
| US5901550A (en) * | 1993-04-14 | 1999-05-11 | Adroit Systems, Inc. | Liquid fueled pulse detonation engine with controller and inlet and exit valves |
| US5960625A (en) * | 1998-08-21 | 1999-10-05 | Zdvorak, Sr.; Edward H. | Constant volume combustion turbine with plurality flow turbine wheels |
| US6637187B2 (en) * | 2000-09-08 | 2003-10-28 | Techland Research, Inc. | Rotary inlet flow controller for pulse detonation combustion engines |
| FR2829528B1 (fr) * | 2001-09-07 | 2004-02-27 | Bernard Gilbert Macarez | Pulsomoteur-turbomoteur a impulsion-turbine a gaz a chambre de combustion impulsionnelle et a detente de bouffees |
| US6886325B2 (en) | 2002-12-30 | 2005-05-03 | United Technologies Corporation | Pulsed combustion engine |
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