DE439566C - Internal combustion turbine system with an upstream piston engine - Google Patents

Description

Brennkraftturbinenanlage mit vorgeschalteter Kolbenmaschine. Die Erfindung betrifft eine Brennkraftturbinenanlage mit Antrieb der Turbine durch Gase, die durch Explosion oder Verbrennung in einer Kolbenmaschilie erzeugt ,verden, welche nur die zur Auf rechterhaltung der Kolbenbewegungund zur Verdichtung der Gase erforderliche Arbeit leistet, während die Turbine außerdem durch eine zusätzliche Brennstoffmenge betrieben wird.Internal combustion turbine system with an upstream piston engine. The invention relates to an internal combustion turbine system with the turbine driven by gases flowing through Explosion or combustion generated in a piston machine, which only those required to maintain the piston movement and to compress the gases Does work, while the turbine also uses an additional amount of fuel is operated.

Bei derartigen Anlagen ist es bekannt, den zusätzlichen Brennstoff in die die Turbine mit der Kolbengasmaschine verbindende Lei-25 tun- einzuführen. Hierbei treffen die vom Arbeitszylinder nach der Turbine strömenden Abgase auf unverbrauchtes, in einem Drei-,%#,egehahn in der vorgenannten Leitung eingeschlossenes Gasgemisch auf und bringen t> ZD dieses Gasgemisch zur Explosion. Die Tur-Z> bine wird durch die aus dem Zylinder beini --#rbeitshtib des Kolbens entweichenden Gase in der Weise betrieben, daß die Gase nur ihre Expansion in der Turbine beenden.In such systems, it is known to use the additional fuel into the Lei-25 tun connecting the turbine with the piston gas engine. Here, the exhaust gases flowing from the working cylinder to the turbine meet unused, in a three -,% #, tap in the aforementioned line enclosed gas mixture and cause t> ZD this gas mixture to explode. The Tur-Z> bine is through the gases escaping from the cylinder at the working side of the piston in this way operated so that the gases only finish their expansion in the turbine.

Die Erfindung besteht darin, daß zwischen die Kolbengasmaschine und die Turbine eine Kammer ein-eschaltet ist, in der der zuge-23 Führte zusätzliche Brennstoff mit Hilfe der Überschüssigen Luft, die in einer Höchstnienge in den aus der Kolbengasmaschine aus-"trömenden Gasen enthalten ist, langsam verbrannt wird, während in der Kolbengasniaschine in an sich bekannter Weise nur die ,geringe, zur Aufrechterhaltung der Kolbenbe:wegung und zur Verdichtung der Gase erforderliche Brennstoffmenge verbrannt wird.The invention consists in that between the piston gas engine and the turbine a chamber is switched on, in which the supplied additional Fuel with the help of the excess air, which in a maximum amount in the out the piston gas machine contains "escaping gases", is slowly burned, while in the piston gas nipping machine, in a manner known per se, only the, low, for Maintenance of the piston movement and necessary for the compression of the gases Amount of fuel is burned.

Durch die Erfindung sollen folgende Vorteile erzielt werden: i. Aus der als Verdichter wirkenden Maschine kann eine verhältnismäßig große Menge nicht verbrannter Luft entweichen, während in dieser Maschine eine verhältnismäßig geringe Brennstoffrnenge verbraucht wird.The invention aims to achieve the following advantages: i. the end the machine acting as a compressor cannot handle a relatively large amount burned air escape, while in this machine a relatively small Amount of fuel is consumed.

2. In die Zwischenkammer kann eine verhältnismäßig große Luftmenge eingeführt und es kann dort eine verhältnismäßig große Brennstoffmenge verbrannt werden, und zwar kahn, die Verbrennung in dieser Kammer langsam und, bei hoher Temperatur und hohem Druck erfolgen, so daß eine vollständige Verbrennung und die Verwendung geringwertiger Brennstoffe ermöglicht ist.2. A relatively large amount of air can enter the intermediate chamber introduced and a relatively large amount of fuel can be burned there The combustion in this chamber will be slow and at a high temperature and high pressure, so that complete combustion and use lower quality fuels is possible.

3. Das aus der Kolbengasmaschiiie ströinende, eine möglichst geringe Menge verbrannter Gase , enthaltende - Gemisch ist so weit gekühlt, daß es dem zwischen :die Maschine und die Zwischenkammer eingeschalteten Schieber nicht schadet. 3. The ströinende from the Kolbengasmaschiiie, the smallest possible amount of combusted gases, containing - mixture is cooled to the extent that the intermediate: will not harm the machine and the intermediate chamber switched slide.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsforin der Erfindung für eine im Zweitakt arbeitende, schwungradlose Zweizylinderniaschine dargestellt, die als Dieselniaschine betrieben -wird und deren einfach wirkende Kolben mit einer gemeinsamen Kolbenstange versehen sind.In the drawing is an embodiment of the invention for a in the two-stroke, flywheelless two-cylinder sewing machine shown as Diesel machine operated and its single-acting piston with a common Piston rod are provided.

Die beiden Zylinder sind mit b und die Kolben mit a bezeichnet, mit t die Auspufföffnungen zum Austritt des aus jedem Zylinder b auszutreibenden Teils der verbrannten Gase und mit it die Eintrittsöffnungen für die Spülluft. Diese öffnungen werden wie bei Zweitaktmaschinen durch die Kolben selbst gesteuert. Ein Teil der verbrannten Gase strömt durch Kanäle f, die durch Ventile j geöffnet werden, in eine Kammer g, aus der sie in die Turbine i durch die Düse li gelangen. Die Ventile j werden durch eine Stange k gesteuert, die von einem Mitnehmer v bewegt wird. Der Mitnehmer v ist in der Mitte der gemeinsamen Kolbenstange s der beiden Kolben a befestigt. Die Stange k besorgt die Steuerung.The two cylinders are designated with b and the pistons with a, with t the exhaust openings for the exit of the part of the burned gases to be expelled from each cylinder b and with it the inlet openings for the scavenging air. As in two-stroke engines, these openings are controlled by the pistons themselves. A part of the burnt gases flows through channels f, which are opened by valves j , into a chamber g, from which they pass into the turbine i through the nozzle li. The valves j are controlled by a rod k which is moved by a driver v. The driver v is attached in the middle of the common piston rod s of the two pistons a. The rod k takes care of the control.

Auf einer festen Achse w schwingt ein Hebel 17, der von einem an der Külbenstange s befestigten Zapfen y mitgenommen wird. Der Hebel x kann mit einer gabelförmigen Verlängerungz auf dem Zapfeny gleiten und (lient zur Bewegung eines Fliehkraftreglers in. Dieser Flielikraf tregler steht unter dem Einfluß einer Rückstellfeder mit Dämpfung und steuert durch ein Gestängen die Schieberl, die das öffnen der Kanälef beherrschen, um die Geschwindigkeit des Hinundhergangs der Kolben zu regeln.A lever 17 swings on a fixed axis w and is carried along by a pin y fastened to the piston rod s. The lever x can slide with a fork-shaped extension on the pin and (serves to move a centrifugal governor in. This Flielikraf tregler is under the influence of a return spring with damping and controls the slide, which control the opening of the channels, by means of a linkage to regulate the reciprocation of the pistons.

Bei der dargestellten Anlage findet eine doppelte Speisung mit Brennstoff statt. Der Brennstoff wird einmal in die Zvlinder b durch die Einlaßkanäle p und außerdem in die mit der Kammer - verbundenen Kanäle f durch die Einlaßkanäle 2 eingeführt.In the system shown, there is a double supply of fuel. The fuel is again in the Zvlinder b p through the inlet channels and also in communicating with the chamber - f introduced through the inlet channels 2 connected channels.

Das öffnen jedes Kanals p wird durch zwei Schieber geregelt, nämlich durch einen Schieber 4, der durch die hin und her gehende Stange k oder durch eine Hilfsstange oder durch den Hebel x gesteuert wird. Der andere Schieber 5 wird durch den Regler vi mittels des Gestänges q gesteuert.The opening of each channel p is regulated by two sliders, namely by a slider 4 which is controlled by the reciprocating rod k or by an auxiliary rod or by the lever x. The other slide 5 is controlled by the controller vi by means of the linkage q.

Die Einspritzkanäle 2 werden ebenfalls mit Hilfe der Stange k durch die Schieber j ge- steuert. Außerdem werden die durch die Kanäle 2 eingespritzten Brennstoffmengen durch je einen Schieber 7 geregelt, -der seinerseits durch den Ptegler r der Turbine mittels des Gestänges 3 gesteuert wird.The injection channels 2 also with the aid of the rod k j by the slide overall controls. In addition, the fuel quantities injected through the ducts 2 are each regulated by a slide 7 , which in turn is controlled by the controller r of the turbine by means of the linkage 3 .

Die beschriebene Anlage arbeitet wie folgt: 1,--s sei angenommen, daß sich in der Abb. i die Kolben a von rechts nach links bewegen. Beide Kolben a. werden durch das Explosionsgemisch angetrieben, das sich am Anfang des Hubes in der rechten Kammer des rechten Zvlinders b entzündet hatte. In der linken gammer des linken Zylinders b wird die Luft verdichtet, die zu Beginn des Hubes eingeführt wurde. Am Ende des Kolbenhubes wird in die vorgenannte Kammer durch den Kanal p Brennstoff in einer so geringen Menge eingeführt, daß ein Explosionsgemisch gebildet wird, das einen Luftüberschuß enthält. Dieses Explosionsgernisch wird ent-Ündet, wie dies bei Dieselmaschinen bekannt ist. Das in der linken Kammer des linken Zylinders b entzündete Explosionsgemisch treibt die Kolben a nach rechts. Am Ende des Hubes geht der linke Kolben a an den Schlitzen t, it vorüber. Sobald der Kolben a diese Schlitze freigegeben hat, wird Spülluft durch die Schlitze it, in den linken Zylinder a eingeführt. Diese Spülluft treibt die im Zviinder b enthaltenen verbrannten Gase durch die Auspuffschlitze t nach außen. Beim lZückgang der Kolben wird wieder die in der linken Kammer des linken Zylinders a, verbliebene Luftmenge verdichtet, und es wiederholt sich der beschriebene Arbeitsvorgang. Im rechten Zylinder b spielen sich die gleichen Vorgänge ab.The system described works as follows: 1. It is assumed that in Fig. I the pistons a move from right to left. Both pistons a. are driven by the explosive mixture that ignited at the beginning of the stroke in the right chamber of the right cylinder b. The air that was introduced at the beginning of the stroke is compressed in the left gammer of the left cylinder b. At the end of the piston stroke, fuel is introduced into the aforementioned chamber through the channel p in such a small amount that an explosive mixture is formed which contains an excess of air. This explosive substance is ignited, as is known from diesel engines. The explosion mixture ignited in the left chamber of the left cylinder b drives the piston a to the right. At the end of the stroke, the left piston a passes the slots t, it. As soon as the piston a has released these slots, purge air is introduced through the slots it into the left cylinder a. This purge air drives the burnt gases contained in the Zviinder b to the outside through the exhaust ports t. When the pistons decrease, the amount of air remaining in the left-hand chamber of the left-hand cylinder a, is compressed again, and the process described is repeated. The same processes take place in the right cylinder b.

Während jedes Arbeitshubes des linken Uer rechten Kolbens a strömt ein Teil des Ceinisches ans verbrannten Gasen und überschüssiger Luft aus dem entsprechenden ZN-Iinder b durch den Kanal f in die Kaminer g. In diese Kammer wird auch periodisch durch die Kanäle 2 eine zusätzliche Brennstoffmenge eingeführt. Auf diese Weise wird in der Kammer g ein Brennstoffgemisch gebildet, das langsam bei hoher Temperatur sawie bei hohem Druck- verbrennt und durch die Düse h auf die Schaufeln der Turbine'i Ir -"eleitet wird, so daß diese Turbine ange trieben wird.During each working stroke of the left and right piston a, part of the gas flows through the channel f into the chimney g. An additional amount of fuel is also periodically introduced into this chamber through the channels 2. In this way, a fuel mixture is formed in chamber g , which burns slowly at high temperature and at high pressure and is directed through nozzle h onto the blades of the turbine, so that this turbine is driven.

Die Erfindung ist -für alle Maschinenarten verwendbar, beispielweise bei Viertaktinaschinen, Zweitaktmaschinen, Explosionsmotoren, Gleichdruckverbrennungsmotoren, beim Betriebe mit Gasen, flüssigen Brenn-. >toffen und eingespritzen, zerstäubten Brennsioffen.The invention can be used for all types of machines, for example for four-stroke machines, two-stroke machines, explosion engines, constant pressure combustion engines, when operating with gases, liquid fuel. > soaked and injected, atomized Brennsioffen.

Alle gebräuchlichen Zylinderanordnungen i)ei Explosions- und Verbrennungsmotoren können --Nnwendung finden, beispielsweise die Anordnung ringförmiger Zylinder, wie bei Motoren mit hin und her gehenden, schwingenden oderumlaufenden Kolben.All common cylinder arrangements i) in explosion and internal combustion engines can be used, for example the arrangement of annular cylinders, such as in engines with reciprocating, vibrating or rotating pistons.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE: i. Brennkraftturbinenanlage mit Antrieb der Turbine durch Gase, die durch Explosion oder Verbrennung in einer Kolbenmaschine erzeugt werden, welche nur die zur Aufrechterhaltung der Kolbenbewegung und zur Verdichtung der Gase erforderliche Arbeit leistet, während die Turbine außerdem durch eine 71asät7-liche Brennstoffinenge betrieben wird, da-Z:, durch gekennzeichnet, daß zwischen die Kolbenmaschine (b) und die Turbine (i) eine Kammer (g) eingeschaltet ist, in der der zugeführte zusätzliche Brennstoff mit Hilfe der überschüssigen Luft, die in einer Höchstmenge in den aus der Kolbengasmaschine ausströmenden Gasen enthalten ist, langsam verbrannt wird, während in der Kolbenmaschine in an sich bekannter N#I',eise nur die geringe, zur Aufrechterhaltung der Kolbenbewegung und zur Verdichtung der Gase erforderliche Brennstoffmenge verbrannt wird. PATENT CLAIMS: i. Internal combustion turbine system with the turbine driven by gases that are generated by explosion or combustion in a piston engine, which only does the work required to maintain the piston movement and to compress the gases, while the turbine is also operated by an essential quantity of fuel, so that Z:, characterized in that a chamber (g) is connected between the piston engine (b) and the turbine (i), in which the additional fuel supplied with the aid of the excess air, the maximum amount in the gases flowing out of the piston gas engine is included, is slowly burned, while in the piston engine in the known N # I ', only the small amount of fuel required to maintain the piston movement and to compress the gases is burned. 2. Anlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß durch den von der Kolbentnaschine angetriebenen Regler (m) nicht nur die Gaszufuhr zur Turbine (i), sondern auch die Brennstoff zuf tibr zu den Zylindern (b) gesteuert wird, während durch den von Ller Turbine abhängigen Regler (r) nicht diese Brennstoffzufuhr, sondern die Zufuhr (2) der zweiten außerhalb der Zylinder zu verbrennenden Brennstoffinenge gesteuert wird.2. Plant according to claim i, characterized in that the driven by the piston machine controller (m) not only the gas supply to the turbine (i), but also the fuel supply to the cylinders (b) is controlled, while by the The turbine-dependent controller (s) does not control this fuel supply, but rather the supply (2) of the second fuel quantity to be burned outside the cylinder.