DE1191996B - Back pressure internal combustion turbine - Google Patents

Description

Rückdruckbrennkraftturbine Die Erfindung betrifft eine Rückdruckbrennkraftturbine, die einen in einem feststehenden Gehäuse umlaufenden, mit einem Brennraum versehenen und mit der Antriebswelle fest verbundenen Turbinenläufer aufweist, wobei die Brenngase annähernd tangential aus dem Brennraum ausströmen, und bei der ein Verdichter innerhalb des Turbinenläufers angeordnet ist.Back pressure internal combustion turbine The invention relates to a back pressure internal combustion turbine, one of which is provided with a combustion chamber running around in a stationary housing and having the turbine rotor fixedly connected to the drive shaft, wherein the fuel gases flow out approximately tangentially from the combustion chamber, and with a compressor inside of the turbine rotor is arranged.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen möglichst einfachen Aufbau einer solchen einen Verdichter aufweisenden Rück-druckbrennkraftturbine zu erreichen, die also aus wenigen Teilen besteht und bei der die Gaszuführung und die Gasabführung mittels einfacher, leicht herstellbarer Kanäle erreicht wird.The invention is based on the object of creating a system that is as simple as possible Construction of such a compressor having a back pressure internal combustion turbine Achieve, which consists of a few parts and in which the gas supply and the gas discharge is achieved by means of simple, easily producible channels.

Von den bekannten Rückdruckbrennkraftturbinen unterscheidet sich die Rückdruckbrennkraftturbine gemäß der Erfindung dadurch, daß am Innenumfang des Turbinenläufers, der auf der einen Seite des feststehenden und die Zündunc, aufweisenden Gehäuses fliegend gelagert ist, in bekannter Weise ein Steuerschieber drehbar gelagert ist, der in einen auf der gegenüberliegenden Seite des feststehenden Gehäuses flie-end und exzentrisch zum Turbinenläufer gelagerten zylindrischen Verdichterkörper eingreifend diesen bei der Drehung des Turbinenläufers zum Mitumlaufen bringt.The differs from the known back pressure internal combustion turbines Back pressure internal combustion turbine according to the invention, characterized in that on the inner circumference of the turbine rotor, the one on one side of the fixed and the Zündunc, having housing is cantilevered, a control slide is rotatably mounted in a known manner, which flows into one on the opposite side of the fixed housing and engaging eccentrically to the turbine rotor mounted cylindrical compressor body makes this rotate with the rotation of the turbine rotor.

Gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal ist der Ansaugkanal auf der Seite des feststehenden Gehäuses angeordnet, an der der Verdichterkörper fliegend gelagert ist.According to a further feature of the invention, the intake duct is on the Side of the fixed housing arranged on which the compressor body overhung is stored.

Ein weiteres Erfindungsmerkmal ist, daß der Steuerschieber einen überströmkanal von dem Verdichterraum zu dem Brennraum aufweist.Another feature of the invention is that the control slide has an overflow channel from the compression chamber to the combustion chamber.

Ein weiteres Erfindungsmerkmal ist, daß der Verdichterkörper einen Ausgleichkanal aufweist.Another feature of the invention is that the compressor body a Has compensation channel.

Durch diese einfache Bauweise aus nur drei beweglichen rundlaufenden Teilen ist eine einen Verdichter aufweisende Rückdruckbrennkraftturbine erreicht worden, die gegenüber den bisher bekanntgewordenen erheblich einfacher und damit auch billiaer ist.Due to this simple design of only three movable rotating ones A back pressure internal combustion turbine having a compressor is achieved in parts which has been made considerably easier and thus compared to the previously known ones is also cheaper.

Die F i g. 1 und 2 zeigen einen Querschnitt und einen Längsschnitt, die F i g. 3 bis 5 die 0-Stellung, die 501-Stellung des Turbinenläufers nach der 0-Stellung und die 50'-Stellung des Turbinenläufers vor der 0-Stellung.The F i g. 1 and 2 show a cross-section and a longitudinal section, the FIG. 3 to 5 the 0 position, the 501 position of the turbine rotor after the 0 position and the 50 'position of the turbine rotor before the 0 position.

Der Füllvorgang bzw. das Ansaugen des Verdichters beginnt dann, wenn der Steuerschieber 3 an der in der Zeichnung mit 0 bezeichneten Stelle anlangt. Dreht sich der Turbinenläufer 1 entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn, entsteht hintei dem Steuerschieber 3 ein Unterdruck, der nach etwa 501 Drehung des Turbinenläufers 1 sich über den Ver-aser und den Ansaugkanal 12 ausgleichen kann. Der Ansaugkanal 12 bleibt während ungefähr 3101 Drehung des Turbinenläufers 1 offen. Während dieser Zeit vergrößert sich der Hubraum ständig. Diese lange öffnungszeit C erlaubt es, auch bei sehr hohen Drehzahlen eine gute Füllung des Hubraumes ohne Anwendung zusätzlicher Aggregate, wie Aufladegebläse, zu erreichen.The filling process or the suction of the compressor begins, when the spool 3 arrives at the position indicated in the drawing with 0 point. If the turbine runner 1 rotates counterclockwise, a negative pressure arises behind the control slide 3 which, after about 501 rotation of the turbine runner 1 , can be equalized via the spoiler and the intake duct 12. The intake passage 12 remains open during approximately 3101 rotation of the turbine runner 1 . During this time, the displacement increases steadily. This long opening time C makes it possible to achieve a good filling of the cubic capacity even at very high speeds without the use of additional units, such as supercharging fans.

Während sich der Füllvorgang hinter den Steuerschieber 3 bei jeder Umdrehung wiederholt, geschieht vor dem Steuerschieber 3 folgendes: Nach etwa 50' Drehung des Turbinenläufers 1, von der oberen Stellung 0 aus gerechnet, ist der im Turbinenläufer 1 um ungefähr 40' nach beiden Seiten schwenkbar gelagerte und als Mitnehmer ausgebildete Steuerschieber 3 aus dem Verdichterkörper 2 so weit herausgezogen, daß der Einlaß zu mehreren im Steuerschieber 3 und im Turbinenläufer 1 nebeneinander anceordneten überströmkanälen, die zum Brennraum 4 führen, frei wird, so daß das vor dem Steuerschieber 3 befindliche Verbrennungsgemisch während der folgenden 260' umfassenden Drehung des Turbinenläufers 1 in den Brennraum 4 gedrückt und verdichtet wird, wobei ein Verdichtungsverhältnis von 7: 1 erreicht werden soll. While the filling process is repeated behind the control slide 3 with every rotation, the following happens in front of the control slide 3 : After about 50 ' rotation of the turbine rotor 1, calculated from the upper position 0 , the one in the turbine rotor 1 can be pivoted by about 40' to both sides stored and designed as a driver control slide 3 pulled out of the compressor body 2 so far that the inlet to several overflow channels arranged next to each other in the control slide 3 and in the turbine rotor 1 , which lead to the combustion chamber 4, is free, so that the combustion mixture located in front of the control slide 3 during the following rotation of the turbine rotor 1 comprising 260 'is pressed into the combustion chamber 4 and compressed, a compression ratio of 7: 1 being achieved .

Nach 3101 Drehung des Turbinenläufers 1 ist der Steuerschieber 3 wieder so weit in den Verdichterkörper 2 hineingeschoben, daß der Einlaß zum überströmen und damit der Brepnraum 4 gegen Rückschlag geschlossen ist. Im gleichen Augenblick öffnet sich ein am Verdichterkörper 2 vor dem Steuerschieber 3 befindlicher Druckausgleichkanal 8, der das vor dem Steuerschieber 3 vorhandene Verbren-nungsgemisch ohne zusätzliche Verdichtung und somit auch ohne Bremsung in den einen Unterdruck aufweisenden Hubraum ausströmen läßt.After 3101 rotation of the turbine rotor 1, the control slide 3 is again pushed so far into the compressor body 2, that the inlet to the overflow and thus the Brepnraum 4 is closed against setback. At the same moment a befindlicher on the compressor body 2 in front of the control slide valve 3 pressure equalizing channel 8, which can be the existing before the control slide 3 combustion mixture without additional compression, and thus flow out without braking in a vacuum having displacement opens.

Der Druckausgleichkanal 8 bestreicht also die restliche 50'-Drehung des Turbinenläufers 1 und hebt die Verdichtung für diesen Drehbereich bis zur 0-Stellung des Turbinenläufers 1 auf. Während dieser restlichen 50'-Drehung des Turbineffläufersl entsteht an den Schubdüsen der für die Bewegung des Turbinenläufers 1 erforderliche Rückdruck; denn genau dann, wenn der Steuerschieber3 seine Kanäle geschlossen hat, erfolgt über die Zündkerze 11 die Zündung des verdichteten Verbrennungsgemisches in dem Brennraum 4.The pressure equalization channel 8 therefore sweeps the remaining 50 'rotation of the turbine rotor 1 and removes the compression for this rotation range up to the 0 position of the turbine rotor 1 . During this remaining 50 'rotation of the turbine rotor 1 , the back pressure required for the movement of the turbine rotor 1 is created at the thrust nozzles; because precisely when the control slide 3 has closed its channels, the ignition of the compressed combustion mixture in the combustion chamber 4 takes place via the spark plug 11.

Die Rückdruckbrennkraftturbine leistet also Arbeit von der 50'-Stellung des Turbinenläufers 1 vor der 0-Stellung bis zu der 50'-Stellung des Turbinenläufers nach der 0-Stellung, weil während dieser 100'-Drehung die Schubdüsen des Turbinenläufers 1 an Auslaßdüsen 5 des feststehenden Gehäuses 7 vorbeilaufen.The back pressure combustion power turbine thus performs work from the 50 'position of the turbine rotor 1 before the 0 position to the 50' position of the turbine rotor after the 0 position, because during this 100 'rotation the thrust nozzles of the turbine rotor 1 on the outlet nozzles 5 of the fixed housing 7 run past.

Für die Funktion der Rückdruckbrennkraftturbine gemäß der Erfindung ist es bedeutsam, daß der Verdichtungsraum während der über 260'-Drehung des Turbinenläufers 1 erfolgenden Verdichtung nicht mit dem Auslaß 5 verbunden ist.For the function of the back pressure internal combustion turbine according to the invention, it is important that the compression space is not connected to the outlet 5 during the compression which takes place over a 260 ° rotation of the turbine rotor 1 .

Die Abdichtung des erforderlichen Spaltes zwischen dem feststehenden Gehäuse 7 und dem Turbinenläufer 1 wird durch wie Kolbenringe wirkende Graphitschieber erreicht. Die Abdichtung erfolgt mittels Fliehkraft. Durch den geringen Verschleiß der völlig rundlaufenden Teile sowie der Graphitschieber, die sich unmittelbar vor und nach den vom Brennraum 4 kommenden Schubdüsen 5 auf dem Turbinenläufer 1 befinden, wird eine lange Lebensdauer der Rückdruckbrennkraftturbine gewährleistet.The sealing of the required gap between the stationary housing 7 and the turbine rotor 1 is achieved by graphite slides acting like piston rings. The seal is made by means of centrifugal force. Due to the low wear of the completely rotating parts and the graphite slide, which are located on the turbine rotor 1 immediately before and after the thrust nozzles 5 coming from the combustion chamber 4, a long service life of the back pressure combustion turbine is guaranteed.

Die Schmierung der gleitenden Teile kann auf einfache Weise durch die zwangläufige Hubbewegung des Steuerschiebers 3 im Verdichterkörper 2 über eine Bohrung im Zenttum des Verdichterkörpers 2 erreicht werden.The lubrication of the sliding parts can be achieved in a simple manner by the inevitable stroke movement of the control slide 3 in the compressor body 2 via a bore in the center of the compressor body 2.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Rückdruckbrennkraftturbine, die einen in einem feststehenden Gehäuse umlaufenden, mit einem Brennraum versehenen und mit der Antriebswelle fest verbundenen Turbinenläufer aufweist, wobei die Brenngase annähernd tangential aus dem Brennraum ausströmen, und bei der ein Verdichter innerhalb des Turbinenläufers angeordnetist, dadurch gekennzeichnet, daß am Innenumfang des Turbinenläufers (1), der auf der einen Seite des feststehenden und die Zündung aufweisenden Gehäuses (7) fliegend gelagert ist, in bekannter Weise ein Steuerschieber(3) drehbar gelagert ist, der in einen auf der gegenüberliegenden Seite des feststehenden Gehäuses fliegend und exzentrisch zum Turbinenläufer(1) gelagerten zylindrischen Verdichterkörper (2) eingreifend diesen bei der Drehung des Turbinenläufers (1) zum Mitumlaufen bringt. Claims: 1. Back-pressure internal combustion turbine which has a turbine rotor rotating in a stationary housing, provided with a combustion chamber and firmly connected to the drive shaft, the combustion gases flowing out of the combustion chamber approximately tangentially, and in which a compressor is arranged within the turbine rotor, characterized in that, that on the inner circumference of the turbine rotor (1), which is cantilevered on one side of the stationary and the ignition having housing (7) , a control slide (3) is rotatably mounted in a known manner, which in one on the opposite side of the stationary housing Overhung and eccentric to the turbine rotor (1) mounted cylindrical compressor body (2) engaging and causing it to rotate with the rotation of the turbine rotor (1). 2. Rückdruckbrennkraftturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansaugkanal (12) auf der Seite des feststehenden Gehäuses (7) angeordnet ist, an der der Verdichterkörper (2) fliegend gelagert ist. 3. Rückdruckbrennkraftturbine nach An- spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (3) einen überströmkanal von dem Verdichterraum zu dem Brennraum (4) aufweist. 4. Rückdruckbrennkraftturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichterkörper (2) einen Druckausgleichkanal (8) aufweist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 659 471, 1109 452; französische Patentschriften Nr. 456 996, 531899, 656 067, 803 686; französische Zusatzpatentschrift Nr. 17 706 (Zusatz zur französischen Patentschrift Nr. 457 150). USA.-Patentschrift Nr. 1189 484.2. Back pressure internal combustion turbine according to claim 1, characterized in that the intake duct (12) is arranged on the side of the fixed housing (7) on which the compressor body (2) is cantilevered. That the control slide (3) 3. back pressure combustion turbine according demanding 1 or 2, characterized in that an overflow channel from the compression chamber to the combustion chamber (4). 4. Back pressure internal combustion turbine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the compressor body (2) has a pressure equalization channel (8) . Considered publications: German Patent Specifications No. 659 471, 1109 452; French Patent Nos. 456 996, 531899, 656 067, 803 686; French additional patent specification No. 17 706 (addition to French patent specification No. 457 150). USA. Pat. No. 1189 484th