DE304508C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbrennungsturbine mit tangential beaufschlagtem Laufrad, welches innerhalb eines feststehenden Arbeitskranzes angeordnet ist, welcher im Querschnitt zur Laufradachse flaschenf örmig ausgebildete Verbrennungsräume besitzt, durch deren Halsöffnung die bei der Verbrennung expandierenden Gase gegen das Laufrad austreten. Die Erfindung soll nach

ίο dem Diesel verfahren arbeiten und bezweckt die Erzielung eines möglichst günstigen Nutzeffekts durch eine solche Ausbildung der Arbeitsräume und Anordnung der Füllventile einerseits und der Steuerung für den Auslaß andererseits, daß die Verbrennungsrückstände auf geradem Wege durch die Mündung der flaschenförmigen Verbrennungsräume ausge,-blasen werden und daß die letztere durch Vorsehung eines von einem gesteuerten flachen Gleitschieber gebildeten Verschlusses so dicht an die Peripherie des Laufrades herangerückt wird, daß schädliches Druckgefälle auf dem Wege von den Verbrennungsräumen nach dem Laufrad vermieden wird. Die die vollkommene Kühlung der Verbrennungsräume ergebende Ventilanordnung besteht dabei darin, daß das Brennstoffeinlaßventil auf der Außenseite der flaschenförmigen Verbrennungsräume und das Lufteinlaßventil am Boden derselben angeordnet wird, wobei zweckmäßig diese Ventile mit über die Peripherie des Arbeitskranzes hinausragenden Antriebsorganen verbunden werden, welche ihre bequeme Steuerung von einem Nockenrad, das konzentrisch zur Laufradachse gelagert ist, erhalten.

Um ein dauerndes sicheres Schließen der flachen Gleitschieber zur Steuerung der Aus-

lasse, der Verbrennungsräume zu gewährleisten, empfiehlt es sich, die Innenseite des die Verbrennungsräume aufnehmenden Arbeitskranzes, die von den Auslaßöffnungen der letzteren durchbrochen wird, in der Querrichtung zu wölben, so daß auch die Gleitschieber eine gewölbte Form erhalten, die dem Druck der expandierenden Gase einen besonders großen Widerstand entgegenzusetzen vermag.

Ein Ausführungsbeispiel der neuen Turbine ist auf den beiliegenden Zeichnungen veran^ schaulicht, und zwar zeigt

Fig. ι eine Seitenansicht der Maschine, gesehen in der Richtung von L (Fig. 2) aus, wobei das durch eine gebrochene Begrenzungslinie abgetrennte kleinere Stück im Schnitt dargestellt ist, und zwar in einem Teil im Schnitt nach der Linie E-F und in einem zweiten Teil im Schnitt nach der Linie G-H.

Fig. 2 ist eine Ansicht von D (Fig. 1) aus.

Fig. 3 ist eine Ansicht von L (Fig- 2) aus im Schnitt I-K, wobei einzelne Teile der Übersichtlichkeit wegen fortgelassen sind.

Fig. 4 ist eine ,Ansicht von C (Fig. 1) aps, wobei das Gehäuse nach A-B (Fig. 1) geschnitten ist, während von dem Laufrad die obere Hälfte fehlt, so daß nur die untere Hälfte in der Ansicht von C (Fig. 1) erscheint und statt der oberen Hälfte die Innenseite des die Verbrennungsräume enthaltenden Kranzes mit zwei schlitzartigen Öffnungen derselben und zwei Gruppen von Auspuffkanälen sichtbar ist. ^Die außerhalb des Gehäuses befindlichen Mechanismen sind im wesentlichen fortgelassen.

Fig. 5 ist eine Draufsicht, wobei von dem

Gehäuse und dem Laufrade der Quadrant A-M-C (Fig. i) weggeschnitten erscheint.
. Der die Arbeitsräume enthaltende massive Kranz, der in Fig. ι dargestellt ist, sitzt zwischen„zwei auf einer gemeinsamen Grundplatte α aufgeschraubten massiven Ständern b \ (Fig. 2, 4 und 5). Die in diesem massiven Arbeitskranz vorgesehenen Verbrennungsräume \ sind mit 1 bis 8 bezeichnet. Dieselben besitzen im Schnitt Flaschenform, wobei der Flaschenhals, durch welchen das Arbeitsmittel gegen das Laufrad gerichtet wird, wesentlich tangential zum Laufrad angeordnet ist. Die durch Kopf- und Mutterschrauben zusammengehaltenen drei Teile (Kranz und zwei Ständer) sollen als Gehäuse bezeichnet werden.

Die Verbrennungsräume sind am hinteren, vom Laufrade abgekehrten Ende, also am Flaschenboden, mit je einem Lufteinlaßventil c (Fig. i, 2 und 5) versehen, durch welches aus einem Kompressor d (Fig. 4 und 5) Luft j

mit dem für die Entzündung des Brennstoffes nötigen Druck treten kann. An der Außen-. wandung jedes Arbeitshohlraumes sitzt das Brennstoffventil e (Fig. 1, 2 und 5), vermöge dessen der eingeblasene Brennstoff bei seiner sofortigen Entzündung unmittelbar die ganze im Arbeitsraum vorhandene Luft zur weiteren Erwärmung und Ausdehnung bringt.

' Der Austritt der Ausdehnungsgase aus dem Verbrennungsraum zum Zweck der Wirkung auf das Laufrad geschieht durch eine schlitzartige öffnung f (Fig. 1 und 4) in Breite des Laufrades. Die dem Laufrad zugekehrte schlitzartige öffnung wird durch einen Schieber g (Fig. 1) geschlossen bzw. geöffnet, der in der Form dem Zirkelschlag des Laufrades angepaßt ist und sich in den Seitenständern^ in diesem Zirkelschlag führt. Der bzw. die' Schieber werden bewegt durch Segmente h (Fig. i)„ die mit Zähnen versehen sind und mit diesen in gezahnte Verlängerungen des Schiebers eingreifen. Die Segmente sind in Aussparungen der festen Ständer b (Fig. 2) untergebracht, in denen auch die Schieber Auflage und Führung haben. Unmittelbar hinter den ■ Schiebern sind nach außen führende Kanäle (Fig. 1 und 4) in dem feststehenden Kranz angeordnet, durch welche die Auspuffgase entweichen können.

Das Arbeitsspiel würde derart vor sich gehen, daß bei geöffnetem Schieber das Lufteinlaßventil geöffnet wird. Die einströmende Luft spült den Arbeitsraum aus, und noch ehe größere Luftmengen durch den geöffneten Schieberschlitz nutzlos entweichen können, wird der Schieber geschlossen, wodurch die Luft im Verbrennungsraum sofort auf den gewünschten Druck steigt. Darauf schließt sich das Lufteinlaßventil, um das Einblasen des Brennstoffes zu gestatten. Jetzt fiiidet die Verbrennung statte und es erfolgt die Ausdehnung der Gase, die durch den nunmehr geöffneten Schieberschlitz direkt auf das Laufrad wirken und nach getaner Arbeit durch die nach außen führenden Kanäle i (Fig. 1 und 4) entweichen.

Sämtliche Ventile und Schieber werden von einem Nockenrad aus betätigt, das zwischen dem Gehäuse und einem in der nötigen Entfernung von diesem daneben auf der gemeinsamen Grundplatte aufgeschraubten Ständer k (Fig. 2, 4 und 5) (dem Außenständer) auf einer Hohlwelle sitzend gelagert ist. Die Hohlwelle I (Fig. 2 und 5) dreht sich auf Augen, die an dem Außenständer und dem einen Gehäuseständer angebracht sind. Die verlängerte Laufradwelle m (Fig. 2 und. 5) führt durch obige Hohlwelle hindurch und ist auf der anderen Seite des Außenständers durch eine Kupplung η (Fig. 2 und 5) mit einem Schneckengetriebe 0 (Fig. 2 und 5) verbunden, dessen Radwelle f (Fig. 5) nach beiden Seiten verlängert ist und auf der einen Seite ein den Kompressor d treibendes Exzenter trägt, während auf der anderen Seite der Geschwindigkeitsregler q (Fig. 2 und 5) und am Ende eine Planscheibe r (Fig. 2 und 5) aufgesetzt ist. Die Planscheibe treibt eine weitere Scheibe s (Fig. 2 und 5), auf deren einem Wellenende ein Zahnrad t (Fig. 2, 3 und 5) sitzt, welches das mit Zahnkranz versehene Nockenrad u (Fig. 2, 3, 4 und 5) dreht.

Die von der Planscheibe angetriebene Scheibe s ist auf der Welle seitlich verschiebbar, was durch einen. Achsenregler ν (Fig. 2 und 5) bewirkt wird, so daß unabhängig von sonstigen Geschwindigkeitsänderungen des Laufrades das Nockenrad die ihm zugedachte Geschwindigkeit beibehält.

Um störenden einseitigen Druck auf das Laufrad zu vermeiden, arbeiten stets zwei gegenüber befindliche Verbrennungsräume gleichzeitig. Deshalb sind die Verbrennungsräume genau einander gegenüber angeordnet, und das Nockenrad u ist mit doppelten, ebenfalls einander gegenübersitzenden Nocken bzw. Ausschnitten c', e', g' (Fig. 2 und 3) versehen.

Das Nockenrad u dreht sich in der Drehrichtung des Laufrades und betätigt dabei die no Ventile bzw. Schieber der einzelnen Verbren- : nungsräume reihum nacheinander, wobei immer zwei gleichartige, einander gegenübersitzende Ventile bzw. Schieber gleichzeitg bedient werden, und zwar dreht sich das Nockenrad mit einer so mäßigen Geschwindigkeit, als erforderlich ist, .um das oben näher erläuterte, für den einzelnen Verbrennungsraum beschriebene Arbeitsspiel sich abwickeln zu lassen.

Die Hebel der Ventile sowie die Schiebersegmente sitzen auf kräftigen Wellen w (Fig. 2 und 5), welche über das Nockenrad hinweg-

gehend bis zu dem Außenständer verlängert und in diesem ebenfalls gelagert sind.

Da das Nockenrad mit seinen äußersten Nockenspitzen nicht größer sein darf als die lichte Entfernung zwischen zwei einander

- gegenüberliegenden Schiebersegmentwellen, so geschieht die Übertragung der Bewegung auf die weiter außen liegenden Ventilhebelwellen indirekt durch zwischengesetzte Gelenke c"

ίο und e" (Fig. 3).

Die Regulierung erfolgt wie bei den Dieselmotoren durch Änderung der einzublasenden Brennstoffmenge, was in der üblichen Weise durch einen Geschwindigkeitsregler q geschieht, der das Saugventil im Saugbehälter beeinflußt.

Es wird wegen der verschiedenen, zum Teil direkten Kopfstellung der Brennstoffventile nötig sein, für jedes Brennstoffventil eine besondere Brennstoffpumpe vorzusehen. Der Übersichtlichkeit wegen ist in der zeichnerischen Darstellung nur eine gemeinsame Brennstoffpumpe y (Fig. 2 und 3) angegeben. Diese wird durch eine Zahnradübertragung ζ (Fig. 2, 3 und 5) von der Nockenradwelle her mit deren doppelter Umdrehungszahl angetrieben. Die Brennstoffpumpe ist an dem einen Gehäuseständer angebracht, wobei das den Kolben betätigende Exzenter α (Fig. 2, 3 und 5) und das dieses drehende Zahnrad auf einer gemeinsamen Hülse sitzen, die sich auf einem in dem Gehäuseständer steckenden kräftigen Zapfen dreht. Der Gehäuseständer ist an dieser ^Stelle durch ein angegossenes Auge verstärkt. Der mehrstufige Kompressor d erzeugt sowohl die Druckluft, die im Verbrennungsraum durch Verbrennung des Brennstoffes zur weiteren Ausdehnung gebracht wird, als auch in einem besonderen kleinen Hochdruckzylinder die zum Einblasen des Brennstoffes nötige Druckluft.

Das Laufrad β (Fig. 1, 4 und 5) und dementsprechend auch die Innenseite des Arbeitskranzes, in dem die Verbrennungsräume unter- gebracht sind (also zwischen den beiden Ständern b), ist gewölbt. Die gleiche Wölbung erhält der Schieber g, wodurch er besonders widerstandsfähig gegen den auf ihn wirkenden starken Druck der Ausdehnungsgase wird.

Das Laufrad ist hohl gestaltet und mit einer nicht zum Wesen der vorliegenden Erfindung gehörigen Einrichtung zum Umlauf eines Kühlmittels versehen. Zu dieser Kühleinrichtung gehören die aus Fig. 5 ersichtlichen Teile γ, δ, d' und ε, ε'. Die Kühlung erfolgt in der Weise, daß durch die Durchbohrung ü der Laufradwelle das Kühlmittel eingeleitet und durch ein Rohr ε in den inneren Hohlraum des Laufrades eingeführt wird. Die Röhren ε', welche spiralförmig gewunden sind, dienen zur Ableitung des Kühlmittels nach der Durchbohrung δ' der Laufradwelle. Die Wandungen der Verbrennungsräume des feststehenden Arbeitskranzes können ebenfalls gekühlt werden. Fig. 1 zeigt in punktierten Linien ein diese Verbrennungsräume umgebendes System von Kühlkanälen, deren Anschlüsse an geeignete Zuleitungen in den Zeichnungen nicht dargestellt sind, weil auch diese Kühlvorrichtung nicht zum Wesen der Erfindung gehört.

Claims (3)

Patent-An Sprüche:

1. Verbrennungsturbine mit tangential beaufschlagtem Laufrad und dieses umschließendem feststehenden Arbeitskranz mit darin befindlichen, im Querschnitt zum Arbeitskranz flaschenförmigen Verbrennungsräumen, dadurch gekennzeichnet, daß die flaschenförmigen Verbrennungsräume (1 bis 8) langhalsig ausgebildet und an ihrer bis an die Peripherie des Laufrades herangeführten Mündung (f) mit einem gesteuerten flachen Gleitschieber (g) versehen sind, dem gegenüber am Flaschenboden das Lufteinlaßventil (c) angeordnet ist, während das Brennstoffventil (e) sich an der nach außen gekehrten Seitenfläche der Verbrennungskammern befindet.

2. Turbine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Ventile, (c und e) und Schieber (g) durch ein vom Laufrad (ß) aus unter Vermittlung eines Geschwindigkeitsreglers mit wesentlich unveränderlicher geringer Geschwindigkeit angetriebenes, konzentrisch zum Laufrad gelagertes Nockenrad (u) erfolgt, dessen Nocken (c', β', g') auf quer zum Arbeitskranz angeordnete Steuerwellen (w) der Ventile (c, β) bzw. Schieber (g) wirken.

3. Turbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite des Arbeitskranzes in der Querrichtung gewölbt ist.

.Hierzu 3 Blatt Zeichnungen.