MX2011002032A - Turbina de combustion en la cual la combustion es intermitente. - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a una turbina de combustión (1) en la cual la combustión es intermitente y que comprende al menos una cámara de combustión (3) que tiene válvulas de admisión (2) y un dispositivo de ignición (18). Dicha al menos una cámara de combustión (3) no tiene dispositivos de bloqueo en la parte de escape y por lo tanto constantemente está abierta en la parte de escape. Una turbina (4), a la cual puede introducirse un gas operativo obtenido en la cámara, de combustión (3), se coloca corriente abajo de dicha al menos una cámara de combustión (3). Una cámara de flujo (5) se coloca axialmente detrás de dicha al menos una cámara de combustión (3), entre al menos una cámara de combustión (3) y la turbina (4). La cámara de flujo (5) está delimitada desde dicha al menos una cámara de combustión (3) por una placa de flujo (6) u otra turbina (7). La invención se refiere también a un método para operar una turbina de combustión (1) así como también un sistema de accionamiento para una máquina que comprende la turbina de combustión (1) reivindicada como pieza esencial.

Description

TURBINA DE COMBUSTIÓN EN LA CUAL LA COMBUSTIÓN ES INTERMITENTE CAMPO DE LA INVENCIÓN El tema de la presente invención es una turbina de combustión para la combustión discontinua, teniendo al menos una cámara de combustión una válvula de admisión o válvulas de admisión y un dispositivo de ignición. Al menos una cámara de combustión no tiene dispositivos de cierre en la parte de desgasificación y consecuentemente se encuentra abierta en la parte de desgasificación en todo momento. Corriente abajo de al menos una cámara de combustión, se proporciona una turbina, que puede ser afectada con el gas del proceso obtenido- en la cámara de combustión. Una cámara de flujo se coloca entre la cámara de combustión y la turbina axialmente detrás de la cámara de combustión.

El tema de la presente invención es además un proceso para la operación de una turbina de combustión.

La invención se refiere también a un sistema de accionamiento para una máquina que tiene como su núcleo una turbina de combustión de acuerdo con la invención.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Por otra parte, los motores de turbina convencionales según el estado actual de la tecnología constantemente pierden energía debido al proceso requerido de compresión de aire (trabajo compresor) delante de la alimentación en la cámara de combustión. Por otra parte, debe inyectarse combustible constantemente con objeto de salvaguardar la función y operación de la turbina, incluso si la turbina opera con carga baja. Esto lleva a un alto consumo de energía combinado con un fuerte impacto ambiental .

Los motores de pistón hacen que sea posible la alimentación discontinua de combustible. Un tipo de motor de pistón, el motor de pistón planetario (motor giratorio o motor Wankel) genera un movimiento giratorio directamente proveniente del proceso de combustión. Además de ser desventajoso en términos de una alimentación intermitente del combustible, los motores de pistón planetario ofrecen beneficios adicionales sobre los motores de pistón recíprocos convencionales: son más ligeros y tienen menos componentes (no hay bielas de transmisión ni cigüeñales) , su control es más sencillo y, debido a las pérdidas reducidas de fricción en las caras del cilindro, su eficiencia es mayor. Sin embargo, este tipo de motor no ha sido aceptado totalmente en el mercado debido a la dificultad para sellar las tres cámaras herméticas al gas y debido al cojinete de excéntrica con el eje de excéntrica.

Las turbinas de combustión con cámara de combustión para operación intermitente ya también se conocen.

Por ejemplo, la especificación de patente austríaca AT 311 735 describe una turbina de combustión para combustión intermitente en cámaras de combustión que comprenden válvulas de admisión. Aquí, la carga, la combustión y la expansión del combustible tienen lugar sucesivamente en intervalos periódicos. Las válvulas de admisión son activadas por un árbol de levas accionado por un motor eléctrico. El motor eléctrico es controlado electrónicamente mediante sensores de temperatura y presión ubicados en las cámaras de combustión. Las turbinas de combustión rodean a las altas pérdidas de fricción' que ocurren en los motores de pistón recíprocos debido a los elementos de sellado, representando un promedio de 15% a 25% de la salida general (hasta 40% en la operación de carga parcial) . Sin embargo, hasta ahora no ha sido posible lograr un control satisfactorio de esta turbina de combustión.

La patente AT 379 217 describe una turbina de gas de impulsos similar, donde una característica de combustión próxima ' a isócora es garantizada por la combinación de paletas de guía/rodillo y un sistema de admisión controlada. El sistema de admisión comprende un disco de válvula giratoria con aperturas y provisto de una transmisión y controles. Pero hasta ahora no ha sido posible técnicamente cerrar el disco de válvula herméticamente al gas durante el proceso de deflagración. Además, esta turbina de combustión tiene una estructura complicada y laberíntica, que da como resultado pérdidas en la potencia de salida y altos costos de fabricación.

La patente US 2,557,198 A describe una turbina de gas con combustión intermitente, en la que cada una de las cámaras de combustión tienen válvula de admisión y de salida. Se colocan dos turbinas directamente después de la cámara de combustión, compensando una cámara las fluctuaciones de presión presentes entre las turbinas . Aquí también el uso de los discos de válvula ocasiona problemas de sellado durante la operación; además, el disco de válvula en la parte de desgasificación está expuesto a temperaturas muy altas, y por ello se esperan problemas de desgaste y de formación técnica en este punto en particular.

La patente DE 2 232 025 Al describe un sistema de turbina de gas - en particular un engranaje transmisor con combustión de volumen constante con un compresor - que consume mucha energía de compresión y consecuentemente reduce considerablemente la eficiencia total. Se evitan las válvulas de salida mecánicamente complejas y propensas a interferencia en la cámara de combustión. En una modalidad especial de la patente DE 2 232 025 Al, el compartimiento de la cámara de combustión se divide en un. compartimiento primario y uno secundario, separados por una constricción. Sin embargo, la constricción ocasiona que los gases de combustión refluyan, y por lo tanto, una diferencia en el llenado de las cámaras primaria y secundaria.

Una modalidad adicional de la patente DE 2 232 025 Al muestra una turbina de combustión con cámara de combustión ubicadas alrededor de la turbina. Tal configuración lleva a altas temperaturas de soporte de turbina y a la necesidad de enfriar estas. Además, en tal configuración, los gases de combustión que provienen de las cámaras de combustión se desvían 180° antes de afectar una turbina de compresión. Esta desviación ocasiona un flujo desbalanceado hacia la turbina y a pérdidas en la potencia de salida.

La patente DE 25 17 947 Al describe un motor turborreactor con cámara de combustión para impulsar la combustión, es decir, un engranaje transmisor que trabaja de acuerdo con el proceso de combustión de volumen constante, el cual opera en un proceso operativo periódico. La Figura 4 de la patente DE 25 17 947 Al describe una modalidad en la que se colocan un eyector radial, una cámara de compensación de presión y una turbina en la parte de la salida de la cámara de combustión.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Por lo tanto, la invención afirma describir un motor de combustión con una estructura sencilla, la cual transformaría la energía cinética de los gases de combustión directamente en un movimiento giratorio sin tener que hacerle frente a las desventajas de los motores de turbina o motores de pistón señalados con anterioridad.

Esta tarea se soluciona por una turbina de combustión para combustión intermitente de acuerdo con la reivindicación 1 anexa. En esta, la cámara de flujo se separa de al menos una cámara de combustión por una placa guía diseñada como una placa perforada o reja de vórtices.

La separación de la cámara de flujo contra al menos una cámara de combustión por una placa guía ocasiona que el gas del proceso fluya más uniformemente.

. La colocación axial de la cámara de flujo corriente abajo de al menos una cámara de combustión es ventajosa porque el flujo de gas del proceso la cámara de flujo se vuelve por ende también uniforme y se evitan pérdidas de salida debidas a la desviación del flujo de gas del proceso. Consecuentemente, la turbina de combustión tiene una estructura compacta y lineal.

La turbina de combustión de acuerdo con la invención únicamente necesita válvulas de admisión. No se utiliza ninguna válvula de gas caliente (desgasificada) ni deslizaderas que involucren ciertas dificultades técnicas. No existen pérdidas por disipación que tengan que gastarse en el trabajo en las válvulas de salida de los motores convencionales Otto ni en los motores de ignición por compresión. El nuevo concepto evita pérdidas del ciclo de gas (hasta 40% en motores Otto en el engranaje neutral) . No ocurrirá ninguna pérdida en la expulsión de los gases de combustión ni es necesario ningún trabajo de expansión para abrir una válvula de salida.

Las modalidades ventajosas y adicionales son tema de las reivindicaciones dependientes de la patente. Ventajosamente, la cámara de flujo tiene aperturas de válvula a través de las cuales, preferentemente, puede introducirse el aire. Por lo tanto, preferentemente puede introducirse aire frío a la cámara de flujo brevemente ante de la ignición en una cámara de combustión. Después de la ignición, el gas caliente del proceso que fluye desde la cámara de combustión empujará este aire frío proveniente de la cámara de flujo a través de la turbina. Esto da como resultado un incremento de la salida y un efecto de enfriamiento para la turbina de gas.

Es útil que la cámara de flujo sea provista de un sistema de ignición secundaria. Con él pueden quemarse las partículas de combustible no quemadas con anterioridad. De esta manera, la cámara de flujo satisface el propósito de una cámara de post- combustión. Esto hace posible, por ejemplo, utilizar los combustibles con contenido de alquitrán para encender la turbina de combustión. Debido a las altas temperaturas en las cámaras de combustión, los constituyentes alquitranados de combustible se fraccionan y subsecuentemente puede quemarse en la cámara de flujo. También es concebible inyectar combustible adicional a la cámara de flujo, por ejemplo, a través de una boquilla de inyección.- Este combustible incrementa la potencia de salida" de la turbina de combustión (turbina reforzadora) . Puede encenderse con el sistema de ignición secundaria o también por auto- ignición .

Es ventajoso que la placa guía se diseñe como una placa de filtros, porque esto da como resultado un flujo de gas del proceso más uniforme.

En una modalidad ventajosa de la invención, se coloca un mecanismo de paletas de guía entre la cámara de flujo y la turbina con objeto de generar un flujo de vórtices. Esto permite lograr una mayor velocidad de flujo del gran del proceso a través de la turbina y por lo tanto, una mayor salida. Esto significa que la turbina puede ser más pequeña para la misma salida. Una ventaja esencial del flujo de vórtices yace en el desacoplamiento acústico mejorado de los ruidos de flujo y la fluctuación de presión en las cámaras de combustión. Evitar las fluctuaciones de presión por el flujo de vórtices lleva también a una distribución de temperaturas más uniformé en todo el corte transversal del flujo y consecuentemente, a menores temperaturas máximas en la entrada de la turbina.

También es útil que los elementos de guías de flujo para la generación de un flujo de vórtices se proporcionen tan temprano como en la cámara de flujo.

También se crean condiciones de flujo muy favorables en la turbina de combustión al diseñar la cámara de flujo. como una boquilla de laval.

En una modalidad ventajosa y adicional de la invención, la turbina de combustión se proporciona con varias cámaras de combustión, preferentemente cuatro. Estas cámaras de combustión pueden operarse individual o conjuntamente en cualquier salida parcial o rango de carga desde 0% hasta 100%, dando como resultado ahorros adicionales y esenciales de energía en emisiones reducidas de NOx, CO, HC+NOx y C02. Ventajosamente, las cámaras de combustión se conectan a una cámara de flujo articulada.

El tema de la presente invención es además un proceso para la operación de una turbina de combustión, donde se introduce aire a través de las válvulas de admisión al menos a una cámara de combustión, mezclado con un combustible y quemado en la cámara de combustión que no está cerrada en la parte de salida, y donde una turbina choca con el gas del proceso obtenido de esta manera, fluyendo el gas del proceso a través de una cámara de flujo colocada axialmente abajo de al menos una cámara de combustión antes de chocar la turbina con él. El gas del proceso se introduce desde al menos una cámara de combustión hacia la cámara de flujo mediante una placa guía diseñada como una placa perforada o reja de vórtices .

Esta placa guía ocasiona que el flujo de gas del proceso sea más uniforme, además del efecto ocasionado por la cámara de flujo.

Ventajosamente, se introduce aire al gas del proceso en la cámara de flujo intermitentemente, empujándose subsecuentemente aire a través de la turbina, dando como resultado una mayor salida de, y un efecto de enfriamiento en, la turbina de combustión.

Es ventajoso proporcionar una post-combustión del gas del proceso en la cámara de flujo. También es concebible inyectar combustible adicional a la cámara de flujo para la post-combustión .

En una modalidad muy ventajosa del proceso, el gas del proceso corriente abajo de al menos una cámara de combustión es arremolinado antes de ser introducido a la turbina. Esto da como resultado una mayor velocidad de turbina y/o desacoplamiento acústico de la cámara de combustión contra la turbina.

La invención cubre también un sistema de accionamiento para máquinas tales como vehículos, aeronaves, embarcaciones, generadores, máquinas de construcción y engranajes mediante un motor de combustión, el cual es un motor de combustión de acuerdo' con una de las reivindicaciones 1 a 8.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS A continuación se describe la invención con referencia a los dibujos, en los cuales: La Figura 1 muestra una vista longitudinal esquemática de una turbina de combustión de acuerdo con la invención, La Figura 2 muestra una vista del área de cámara de combustión de una turbina de combustión de acuerdo con la invención, La Figura 3 muestra una vista esquemática de la placa guía; La Figura 4 muestra una vista esquemática del sistema de accionamiento para vehículos operados con la turbina de combustión de acuerdo con la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La Figura 1 muestra un corte transversal y longitudinal a través de una posible modalidad de la invención. La turbina de combustión 1 representada consiste esencialmente en una cabeza 33 de válvula primaria, un área 34 de cámara de combustión, una cámara de flujo 5 subsecuente, una turbina 4 y un eje conductor 26 con cubierta de cojinete 27.

La cabeza 33 de válvula primaria se conecta firmemente al área 34 de cámara de combustión y delinea la parte superior de las cámaras de combustión 3. Las válvulas de admisión 2, que se colocan en los soporte de válvula 23, se alojan dentro de la cabeza 33 de válvula primaria.

En el presente ejemplo, el área 34 de cámara de combustión comprende cuatro cámaras de combustión cilindricas 3, dentro de las cuales se introduce aire mediante la apertura de entrada de aire 20, respectivamente las válvulas de admisión 2, y el combustible se introduce mediante el sistema de alimentación de combustible 24. El sistema de alimentación de combustible 24 puede diseñarse como una o varias boquillas de inyección (boquillas individuales o hileras de boquillas, por ejemplo, con piezoinyectores) .

También es concebible añadir combustible a las cámaras de combustión exteriores 3. En este caso, se introduciría una mezcla de combustible/aire a las cámaras de combustión 3 mediante las válvulas de admisión 2.

La alimentación de aire de combustión y del combustible a las cámaras de combustión 3 puede estar equipada con motores de succión convencionales o sistemas de inyección convencionales y formas de boquilla.

Un tubo de ventilación de arrancador 21 con ventiladores de arrancador 22 se coloca dentro de .las cuatro cámaras de combüstión 3. Cada cámara de combustión 3 se proporciona con un dispositivo de ignición 18 para encender la mezcla de combustible/aire. El dispositivo de ignición 18 puede diseñarse como una bujía de encendido convencional o como un moderno sistema de ignición tal como un sistema de ignición láser.

Al final de las cámaras de combustión 3 se coloca la constricción 32 de la cámara de combustión o un divisor 31 de flujo hemisférico. Las cámaras de combustión 3 son seguidas por una placa guía 6, en el presente caso diseñada como una placa de filtro con aperturas 28 de placa guía individuales. La placa guía 6 ocasiona que el flujo de gas del proceso se vuelva más uniforme. Además de' la placa guía 6, puede colocarse una turbina adicional 7 corriente abajo de las cámaras de combustión 3. La turbina adicional 7 es indicada por líneas discontinuas en la Figura 1.

Entre las cámaras de combustión 3 y la turbina 4 se encuentra ubicada la cámara de flujo 5; en el presente caso es cilindrica y formada por la pared 30 de la cámara de flujo. La cámara de flujo 5 se encuentra ubicada axialmente detrás de la cámara de combustión 3, esto significa que las cámaras de combustión 3¦ y la cámara de flujo 5 tienen substancialmente el mismo eje longitudinal o que los ejes longitudinales de las cámara de combustión 3 y el eje longitudinal de la cámara de flujo 5 se colocan en paralelo uno a otro. Debido a esta estructura, el gas del proceso fluirá desde las cámaras de combustión 3 hacia la cámara de flujo 5 sin mucha desviación o cambio direccional. La cámara de flujo 5 tiene apertura de válvula 8, a través de las cuales se introduce aire adicionalmente a la turbina de combustión 1. Opcionalmente , el combustible para post-combustión puede introducirse a la cámara de flujo 5 mediante la boquilla de inyección 10. La cámara de flujo 5 también puede tener un sistema de ignición secundaria 9. Un sistema de ignición secundaria 9 es superfluo si la temperatura del gas del proceso proveniente de las cámaras de combustión 3 es mayor que la temperatura de auto- ignición del combustible adicional introducido. El combustible introducido a la cámara de flujo 5 puede tener diferentes propiedades materiales, por ejemplo, una temperatura de auto- ignición diferente, que el combustible introducido a la cámara de combustión 3. El combustible también puede introducirse a la cámara de flujo 5 mediante las aperturas de válvula (válvulas de admisión 8) . Huelga decir que la turbina de combustión puede ser operada sin post-combustión .

Un mecanismo 11 de paletas , de guía, el cual ocasiona un flujo de vórtices en el gas del proceso, se coloca entre la cámara de flujo 5 y la turbina 4. Para este propósito, la cámara de flujo 5 (corriente arriba) puede proporcionarse con elementos 12 de guía de flujo. El mecanismo 11 de paletas de guía puede ser una reja de vórtices', por ejemplo. La cámara de flujo 5 también puede diseñarse como una boquilla laval (no se representa) . La boquilla laval también podría guiar al gas del proceso en un vórtice.

La turbina 4 es soportada en la cubierta de cojinete 27 mediante el eje conductor 26, llevándose la energía de transmisión hacia fuera mediante el eje conductor 26. Es concebible que la turbina adicional 7 se conecte también ' directamente al eje conductor 26, lo cual significaría que el eje conductor 26 se extiende a través de la cámara de flujo 5. Corriente abajo de la turbina 4, el canal desgasificado 25 se proporciona para la descarga de la desgasificación .

La Figura 2 muestra una vista del área 34 de cámara de combustión. El tubo de ventilación de arrancador 21 con ventiladores de arrancador laterales 22 puede observarse claramente. El área 34 de cámara de combustión se conecta o atornilla a la pared 30 de cámara de flujo con una brida conectora 13.

La Figura 3 muestra la placa guía 6 con las aperturas 28 de placa guía. En el presente ejemplo, estas aperturas 28 de placa guía están diseñadas como ranuras y se coloca paralelamente en paredes, pero también pueden ser circulares o asumir cualquier otra forma. El pasaje puede ser cilindrico, cónico, o de forma laval, etc., dependiendo del combustible utilizado. También es concebible que la placa guía 6 se proporcione con elementos de guía de flujo para propósitos de generación de un flujo de vórtices.

' A continuación se describe el principio funcional de la turbina de combustión 1 de acuerdo con la invención.

Para el proceso de arranque de la turbina de combustión 1, se introduce aire pre-comprimido ó el gas de arrancador para el proceso de combustión mediante el tubo de ventilación de arrancador 21 y los ventiladores de arrancador 22 dentro de las cámaras de combustión 3; se cierran las válvulas de admisión 2. Se añade combustible al aire o al gas de arrancador y la mezcla se enciende mediante el dispositivo de ignición 18. Después, el gas del proceso de expansión provoca que la turbina 4 comience a girar.

Alternativamente, puede tener lugar una activación externa para encender la turbina 4 estando abiertas las válvulas de admisión 2. La turbina giratoria 4 crea así una supresión en las cámaras de combustión 3 y consecuentemente el aire de combustión es succionada a través de las válvulas de admisión 2. Después, se cierran las válvulas de admisión 2, se inyecta combustible y se enciende inmediatamente la mezcla. El gas del proceso resultante acciona ahora a la turbina 4. Ya no se requiere más la activación externa de la turbina 4.

Durante la operación normal, la turbina giratoria 4 succiona el aire de combustión dentro de las cámaras de combustión 3 a través de las válvulas de admisión 2 abiertas. Opcionalmente, el aire de combustión puede precomprimirse mecánicamente o térmicamente.

Después de cerrar las válvulas de admisión 2, se inyecta el combustible y se activa inmediatamente la ignición. La válvula puede ser pilotada mediante un árbol de levas o utilizando el principio sin cámaras. El momento del cierre de la válvula de admisión 2 y, por lo tanto, las velocidades de flujo, pueden armonizarse estequiométricamente con precisión con el requisito de la potencia de transmisión.

La ignición de la mezcla combustible/aire da como resultado un rápido incremento de la temperatura. A medida que el proceso se lleva a cabo más o menos isocóricamente (a velocidad constante) , tendrá lugar un incremento inmediato de presión de acuerdo con la ecuación del gas. Sin embargo, el gas del proceso únicamente puede expandirse axialmente hacia la placa guía 6 y la cámara de flujo 5 para volverse más uniforme', hasta que finalmente afecta a la turbina 4 y suministra a esta energía giratoria adicional. La placa guía 6 también puede diseñarse como una reja de vórtices. La salida se descarga mediante el eje conductor 26 y se les proporciona a consumidores externos, por ejemplo, un generador 14. La configuración axial persistente para el flujo a través de toda la máquina significa que existe una estructura geométrica clara y sencilla con exigencias excepcionalmente altas. En el siguiente ciclo, una válvula de admisión 2 o varias válvulas de admisión 2 se encuentran abiertas y el aire de combustión es succionada/presionada hacia la cámara de combustión 3 correspondiente.

Además de la placa guía 6, puede colocarse una turbina adicional 7. Esta turbina adicional 7 puede conectarse ya sea directamente al eje conductor 26 de la turbina 4 o estar equipada con su propio eje conductor para desacoplar la energía proveniente de la turbina de combustión 1.

Si el área 34 de cámara de combustión comprende varias cámaras de combustión 3, existe una oportunidad de operar ya sea una o varias cámaras de combustión 3 simultánea o secuencialmente , de. acuerdo con la potencia de salida deseada. Los sistemas de inyección singulares y las igniciones individuales son ventajosos porque cada cámara de combustión 3 puede ajustarse al requisito de combustión y salida optimizadas, por ejemplo, al proporcionar la velocidad de flujo de combustible objetivo por cámara de combustión 3. La combustión estoiquiométrica es salvaguardada por la presente, invención sobre todos los rangos de carga. Esto se traduce en una utilización óptima del combustible combinada con bajos valores de desgasificación. Los sistemas de ignición láser - que permiten ajustar la profundidad de ignición en la cámara de combustión 3 - ofrecen aquí ventajas adicionales.

La válvula variable y los controles de cámara de quemador (individualmente o conjuntamente) permiten el óptimo diseño de las características de momento de torsión, reduciendo también simultáneamente el consumo en el rango de carga parcial. En oposición a los motores de pistón, la posición de fase de pistón no necesita tomarse en cuenta, porque la invención presentada no incluye pistones. Además, no ocurrirá ningún flujo de retorno de gases residuales cuando se está llenando la cámara de combustión.

Además, la presión de cámara de combustión durante el llenado es más o menos equivalente a la presión ambiental. Esto significa que la presión requerida para abrir y cerrar la válvula o válvulas de admisión 2 puede reducirse por 60 a 80%. Esto prueba ser especialmente ventajoso en válvulas de admisión 2 pilotadas electromecánicamente, con respecto al consumo de energía, velocidad (ajuste lineal) y precisión del ajuste de válvula.

El control de la ignición y el procedimiento de la inyección preferentemente se realiza electrónicamente, pero también puede ser eléctrico, mecánico/hidráulico o como una combinación de los sistemas mencionados. Es ventajoso basar el control y regulación de las válvulas de admisión 2, el sistema de alimentación de combustible 24 y el dispositivo de ignición 18 en parámetros de combustión tales como la emisión ¦ de C02, consumo de combustible, temperaturas de .combustión, presión atmosférica, presión de carga, tiempo de inyección, presión de inyección, cantidad de inyección, inicio de la inyección, etc. Estos parámetros de combustión pueden determinarse utilizando sensores.

En la cámara de flujo 5, el flujo de gas del proceso proveniente de las cámaras de combustión 3 se vuelve más uniforme. Además, se introduce aire, preferentemente aire frío, a la cámara de flujo 5 mediante las aberturas de válvula 8, a .saber poco antes de encender una mezcla de combustible/aire en una o varias cámaras de combustión 3. Las aperturas de válvula 8 se cierran poco antes de que tenga lugar la ignición en las cámaras de combustión. El gas del proceso en expansión proveniente de las cámaras de combustión 3 empujará este aire frío desde la cámara de flujo 5 también a través de la turbina 4. En el presente ejemplo, la postcombustión es operada en la cámara de flujo 5, por lo que se proporcionan un sistema de ignición secundaria 9 y una o varias boquilla de inyección 10 en la cámara de flujo 5.

Si la temperatura del gas del proceso que fluye desde las cámaras de combustión 3 es mayor que la temperatura de auto- ignición del combustible introducido a la cámara de flujo 5, la post-combustión puede ser operada en la cámara de flujo 5, sin necesidad de un sistema de ignición secundaria 9.

Debido a los elementos 12 de guía de flujo en la cámara de flujo 5 y/o el mecanismo 11 de paletas de guía, el flujo de gas del proceso se revuelve, efecto que continúa básicamente hasta el área de admisión de la turbina. El vórtice incrementa sustancialmente las velocidades de flujo, mientras que se reduce la pérdida de presión.

El flujo de vórtice derivado de la cámara de flujo 5 puede dividirse en un componente de ingreso axial y radial hacia las paletas de guía del mecanismo 11 de paletas de guía o si está diseñado sin paletas de guía, el rodillo de la turbina 4. Debido a la dirección del giro del vórtice, una desviación del flujo de gas en dirección de las paletas de guía del mecanismo 11 de paletas de guía se introduce al flujo de gas.

Es posible colocar un elemento 35 de guía de flujo en la cámara de flujo 5; en el presente ejemplo, asume' la forma de parábola. Preferentemente se coloca en la parte final de la cámara de flujo 5. Las cámaras de combustión 3 también pueden estar equipadas con elementos que generen vórtices o remolinos.

A fin de enfriar la turbina de combustión 1, puede estar rodeada por un intercambiador térmico, diseñado, por ejemplo, como una envoltura doble. En este caso, el desprendimiento de gases de la turbina puede utilizarse para propósitos de calentamiento. También es concebible que los cojinetes del eje conductor 26 tengan un sistema de enfriamiento.

Como combustible para la turbina de combustión 1, puede utilizarse cualquier compuesto de hidrocarburos líquido, gaseoso e inflamable disponible en el mercado (por ejemplo, bencenos, diesel, incluyendo bio-diseles, metanol, etanol, otros alcoholes, bio-gases, gases digestores, gases naturales, queroseno, polvo de carbón, etc.) y también de hidrógeno. Incluso es concebible operarlo con gas de madera u otros tipos de gas de biomasa. En este caso, algunos de los constituyentes de gas pueden quemarse en las cámaras de combustión 3, mientras que otros, tales como alquitrán o compuestos adicionales de hidrocarburos de cadena larga, se fisurarían en hidrocarburos de cadena corta debido a las altas temperaturas en la cámara de combustión 3, mientras que éstos se quemarían en la cámara de flujo 5. Esto significa que las caras limpiezas de gas no son necesarias. Además, puede inyectarse agua a las cámaras de combustión 3 o a la cámara de flujo 5. También puede añadirse agua al combustible para un incremento adicional del rendimiento.

La Figura 4 muestra un sistema de accionamiento para un vehículo 19 a manera de ejemplo, donde la turbina de combustión de acuerdo con la invención acciona un generador 14 para producción de energía. La corriente eléctrica 15 así producida puede alimentarse directamente a un motor de transmisión vehicular 17. También es concebible que la corriente eléctrica 15 sea alimentada previamente a una batería 16. El control correspondiente se garantizaría por un gobernador de vehículo 29. La turbina de combustión puede, en este caso, ser operada ya sea continua o intermitentemente.

Las modalidades mostradas en las figuras representan meramente modalidades preferidas de la invención. La invención también comprende otras modalidades, por ejemplo, una modalidad que comprende varias cámaras de flujo 5 en lugar de sólo una cámara de flujo 5 a fin de volver uniforme al flujo de gas del proceso. La post-combustión podría operarse también en estas varias cámaras de flujo 5.

Claims (14)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiéndose descrito la invención como antecedente, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes : REIVINDICACIONES

1. Una turbina de combustión para combustión discontinua, que comprende al menos una cámara de combustión (3) que tiene válvulas de admisión (2) y un dispositivo de ignición (18), dicha al menos una cámara de combustión (3) no tiene ningún dispositivo de desgasificación en la parte de desgasificación y consecuentemente estando abierta en todo momento la parte de desgasificación, donde una turbina (4) , la cual puede ser afectada con el gas del proceso obtenido en la cámara de combustión (3), se coloca corriente abajo de dicha al menos una cámara de combustión (3) , colocándose una cámara de flujo (5) entre dicha al menos una cámara de combustión (3) y la turbina (4) axialmente corriente abajo de dicha al menos una cámara de combustión (3) , caracterizada porque la cámara de flujo (5) se encuentra separada de dicha al menos una cámara de combustión (3) por medio de una placa guía (6) , donde la placa guía (6) está diseñada como una placa perforada o como reja de vórtices.

2. La turbina de combustión según la reivindicación 1, caracterizada porque la cámara de flujo (5) tiene aperturas de válvula (8) a través de las cuales puede introducirse, preferentemente, aire.

3. La turbina de combustión según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la cámara de flujo (5) tiene un sistema de ignición secundario (9) .

4. La turbina de combustión según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque al menos una boquilla de inyección (10) está colocada en la cámara de flujo (5) para la alimentación de un combustible.

5. La turbina de combustión según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque un mecanismo de paletas de guía (11) se coloca entre la cámara de flujo (5) y la turbina (4) .

6. La turbina de combustión según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque se colocan elementos portadores de corriente (12) en la cámara de flujo (5) para crear vórtices.

7. La turbina de combustión según . una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque la cámara de flujo (5) se diseña como una boquilla laval .

8. La turbina de combustión según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque la turbina de combustión (1) tiene varias cámaras de combustión (3), preferentemente, cuatro cámaras de combustión (3), y dichas cámaras de combustión (3) están conectadas a una cámara de flujo (5) .

9. Un proceso para la operación de una turbina de combustión (1) , en la que se introduce aire a través de válvulas de admisión (2) al menos a una cámara de combustión (3), mezclado con un combustible y quemado en la cámara de combustión (3) , la cual no se cierra en la parte de salida, y una turbina (4) es afectada con el gas del proceso obtenido de esta manera, el gas del proceso fluye a través de una cámara de flujo (5) colocada axialmente corriente abajo de dicha al menos una cámara de combustión (3) antes de afectar la turbina (4) con el mismo, caracterizado porque el gas del proceso se introduce desde dicha al menos una cámara de combustión (3) hacia la cámara de flujo (5) mediante una placa guía (3) , la cual está diseñada como placa perforada o reja de vórtices.

10. El proceso según la reivindicación 9, caracterizado porque el aire se introduce intermitentemente al gas del proceso en la cámara de flujo (5) .

11. El proceso según una de las reivindicaciones 9 ó 10, se caracteriza por operar la post -combustión del gas del proceso en la cámara de flujo (5) .

12. El proceso según una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque se introduce combustible adicional a la cámara de flujo (5) para la post-combustión.

13. El proceso según una de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque el gas del proceso se elabora para revolverse detrás de dicha al menos una cámara de combustión (3) antes de introducirse a la turbina (4) .

14. Un sistema de accionamiento para máquinas tales como vehículos, aeronaves, embarcaciones, generadores, máquinas de construcción y engranajes mediante un motor de combustión, caracterizado porque el motor de combustión es una turbina de combustión (1) según una de las reivindicaciones 1 a 8.