DE520977C - Internal combustion turbine with several propellant gas generators, which are arranged around the turbine axis and parallel to the same and are designed as piston engines - Google Patents

Description

Brennkraftturbine mit mehreren um die Turbinenachse und parallel zu derselben angeordneten, als Kolbenmaschinen ausgebildeten Treibgaserzeugern Die Erfindung bezieht sich auf eine schnell laufende Brennkraftturbine von der Art, bei welcher Verdichtungszylinder, in welchen das Gemisch durch Kolben verdichtet wird, um die Turbinenachse herum und parallel zu derselben angeordnet sind und an der Stirnseite vor den Zylindern eine langsam laufende Steuertrommel zur Bewegung der Verdichtungskolben und der Steuerkolben angeordnet ist.Internal combustion turbine with several around the turbine axis and parallel to the same arranged, designed as piston engines propellant gas generators The invention relates to a high-speed internal combustion turbine of the type at which compression cylinder in which the mixture is compressed by pistons is arranged around and parallel to the turbine axis and on the front side in front of the cylinders is a slowly running control drum for movement the compression piston and the control piston are arranged.

Bei derartigen Turbinen ist es bekannt, dal die Steuertrommel mittels Nut und Zapfen geradlinig gehende Stangen bewegt, an denen die Verdichtungskolben und die Steuerkolben für die Verdichtungszylinder gelenklos befestigt sind. Die Erfindung besteht nun darin, daß die Steuertrommel durch in einer Nut gleitende Zapfen auch geradlinig geführte Kulissen verschiebt, durch welche je ein am Turbinengehäuse angelenkter Arm derart geschwenkt wird, daß sein freies Ende im Zeitpunkt der Verbrennung der in einem Verbrennungszylinder verdichteten Gase in kraftschlüssige Berührung mit dein Ende der Kolbenstange dieses Zylinders kommt; so daß der Arm eine den Druck der Verbrennungsgase auf das Gehäuse übertragende Verlängerung der Kolbenstange bildet.In such turbines it is known that the control drum means Groove and tenon linear rods on which the compression piston moves and the control pistons for the compression cylinders are hingelessly attached. the Invention now consists in that the control drum by sliding in a groove Spigot also moves linearly guided scenes, through each of which one on the turbine housing articulated arm is pivoted so that its free end at the time of combustion of the gases compressed in a combustion cylinder in frictional contact comes with your end of the piston rod of this cylinder; so that the arm one the pressure the extension of the piston rod that transfers the combustion gases to the housing forms.

Durch diese Anordnung werden die bei bekannten Turbinen ähnlicher Art benötigten Gelenke im Kolbengestänge vermieden, da nur jeder Schwenkarm ein einziges Gelenk besitzt, mit welchem er am Turbinengehäuse gelagert ist, während Gelenke an den Kolben gänzlich fehlen. Somit wird mit einfachen Mitteln eine Entlastung der Steuertrommel vom Druck der Verbrennungsgase erreicht.This arrangement makes those in known turbines more similar Art required joints in the piston rod avoided, as only one swivel arm has the only joint with which it is mounted on the turbine housing while Joints on the pistons are completely absent. This is a relief with simple means the control drum reached by the pressure of the combustion gases.

Vorzugsweise wird erfindungsgemäß zur Ersparung einer besonderen Tut in der Steuertrommel für die Verschiebung der Kulissen die Nut, welche die Steuerkolben steuert, zugleich zur Bewegung der Kulissen der Schwenkarme benutzt.Preferably according to the invention to save a special tut in the control drum for the displacement of the scenes, the groove, which the control piston controls, at the same time used to move the scenes of the swivel arms.

Die Erfindung ist auf der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Es zeigen Abb. i einen Schnitt durch das Gehäuse nach der Linie A-B,der Abb. 2, Abb. 2 eine Seitenansicht der Turbine, teiliveise aufgeschnitten, Abb. 3 links eine Draufsicht auf die Leitscheibe 3o nach Abnahme des Deckels 36 und des Laufrades 32 in Abb. 5, von der Schnittebene C-D der Abb. 5 gesehen, und rechts eine Draufsicht auf die Steuertrommel 8, von der Schnittebene E-F der Abb. 2 gesehen.The invention is illustrated in the drawing in an exemplary embodiment. Fig. I shows a section through the housing along the line A-B, Fig. 2, Fig. 2 is a side view of the turbine, partially cut open, Fig. 3 is a left Top view of the guide disk 3o after removing the cover 36 and the impeller 32 in Fig. 5, seen from the section plane C-D of Fig. 5, and a plan view on the right onto the control drum 8, seen from the section plane E-F in FIG.

Abb. q. ist eine Draufsicht auf das Laufrad, von der Ebene C-D der Abb. 5 gesehen, Abb. 5 ein Längsschnitt durch die Turbine nach der Linie J-K der Abb. 2 und Abb.6 eine Ansicht des Lagerdeckels io, von der Ebene G-H .der Abb. 5 gesehen. Abb.7 zeigt eine Ansicht des Zylindergehäuses von der Stirnseite aus.Fig.q. Figure 13 is a top plan view of the impeller, taken from plane C-D of Figure 1 Fig. 5 seen, Fig. 5 is a longitudinal section through the turbine along the line J-K of Fig. 2 and Fig. 6 a view of the bearing cap io, from the plane G-H. Of Fig. 5 seen. Fig.7 shows a view of the cylinder housing from the front.

Abb. 8 d.ie Kulissenstange zur Bewegung des Abstützhebels 23 und Abb. 9 den Verlauf der Nuten in der Steuertrommel.Fig. 8 d.the link rod for moving the support lever 23 and Fig. 9 shows the course of the grooves in the control drum.

Das Gehäuse der Turbine besteht aus einem zylindrischen Teil 38 (Abb. 2, 5), in welchem fünf Verdichtungszylinder 69 und die fünf zugehörigen Schiehergeliäuse 56 im Kreise angeordnet sind. Abb.7 zeigt eine Ansicht des Gehäuses 38 von der Stirnseite aus. An den Teil 38 schließt links in Abb. 2, 5 der Zylinderboden 30 (Abb. 5) an, der zusammen mit dem Lagerschild 36 eine .Kammer bildet, in der das Turbinenrad 32 umläuft. Die Welle i des Rades 32 ist einerseits im Lagerschild 36, andererseits im rückwärtigen Lagerschild io gelagert, das durch die fünf Streben 58 (Abb. 3) mit dem Zylinderkörper 38 verbunden .ist. Die Welle i läuft in Kugellagern, die in den Lagerschildern 10, 36 ruhen, und trägt außer dem Turbinenrad 32 ein Ventilatorrad 55, .die Steuertrommel 8 und die Schnecke 2, die zum Antrieb der Steuertrominel dient. Letztere ist lose in Kugellagern um die Welle i drehbar. In die Schnecke 2 greift das im Lagerschild io mittels des Lagerbockes 9 (Abb. 6) befestigte Schneckenrad 3, das durch Kegelräder 4, 5 und das Vorgelege 6, ; die Steuertrommel 8 in Richtung des Pfeiles (s. Abb. i und 4) antreibt. In gleicher Richtung läuft auch die Welle i um. Die Lagerschilder sind durchbrochen, das Turbinenrad und die Steuertrommel speichenradförmig ausgebildet. Zwischen den Streben 58 sind Verkleidungsbleche 59 eingespannt. Mit 70 sind Hohlräume bezeichnet, die mit zur Kühlung dienen.The housing of the turbine consists of a cylindrical part 38 (Fig. 2, 5) in which five compression cylinders 69 and the five associated slide valve housings 56 are arranged in a circle. Figure 7 shows a view of the housing 38 from the front. On the left in Figs. 2, 5, the part 38 is adjoined by the cylinder base 30 (Fig. 5) which, together with the bearing plate 36, forms a chamber in which the turbine wheel 32 rotates. The shaft i of the wheel 32 is supported on the one hand in the bearing plate 36 and on the other hand in the rear bearing plate io, which is connected to the cylinder body 38 by the five struts 58 (Fig. 3). The shaft i runs in ball bearings which rest in the end shields 10, 36 and, in addition to the turbine wheel 32, carries a fan wheel 55, the control drum 8 and the worm 2, which is used to drive the control drum. The latter can be rotated loosely in ball bearings around the shaft i. In the worm 2 engages in the end shield io by means of the bearing block 9 (Fig. 6) attached worm wheel 3, which is supported by bevel gears 4, 5 and the countershaft 6,; the control drum 8 drives in the direction of the arrow (see Fig. i and 4). The shaft i also rotates in the same direction. The end shields are perforated, the turbine wheel and the control drum are spoked wheel-shaped. Lining panels 59 are clamped between the struts 58. With 70 cavities are designated, which are used for cooling.

Das Turbinenrad 32 besitzt auf dem halben Umfang (s. Abb. 4) acht Arbeitskammern 31, auf dem übrigen Umfang acht Auspufflöcher 34, die den Ringkanal 35 im Lagerschild 36 mit den muldenförmigen Vertiefungen 33 (Abb. 3) der Leitscheibe 30 verbinden. Die fünf Leitkanäle 29 (Abb. 3) dieser Scheibe schließen an die fünf Schiebergehäuse 56 an, in denen die Kolbenschieber sich bewegen.The turbine wheel 32 has eight working chambers 31 on half its circumference (see Fig. 4) and eight exhaust holes 34 on the remaining circumference, which connect the annular channel 35 in the end shield 36 with the trough-shaped depressions 33 (Fig. 3) of the guide disk 30 . The five guide channels 29 (Fig. 3) of this disc connect to the five valve housings 56 in which the piston valves move.

Der Kolben 14 jedes Zylinders 69 wird mittels der Kolbenstange 13, deren Rolle 12 in die für alle diese Kolben gemeinsame Nut i i der Steuertrommel 8 eingreift, hin und her bewegt. Eine Abwicklung der Oberfläche der Steuertrommel 8 ist in Abb. 9 dargestellt. In der anderen Nut 15 der Steuertrommel sind auf gleiche Art mittels der Rollen 18 die Schubstangen i9 der Kolbenschieber 2o geführt. Alle Schubstangen sind außerdem in Führungslagern 21 (Abb. i) eines Ringes 22, der zwischen den Streben 58 eingespannt ist, ferner inhalbkreisförmigen Deckeln 57 (Abb.2) der Arbeitszylinder 69 bzw. der Schieberzylinder 56 geführt. Die Schieber 2o bewegen sich geradlinig in Hülsen 27, die mit Kanälen 26 und Löchern 39, 49 versehen sind. Die Verdichtungskolben 14 werden nacheinander durch die Steuertromme18 gesteuert, die in Richtung des Pfeiles 63 (Abb. 9) sich bewegt. Die fünf Kolben 14 stehen mit ihren Rollen 12 .an fünf gleichmäßig auseinanderliegenden Punkten der Nut i i, wie .in Abb. 9 für den Zeitpunkt angedeutet 4st, wo derjenige Zylinder gezündet wird, dessen Rolle bei 1z steht. Die Strecke a-b (Abb. 9) der SteuertrommeInut i i stellt die Ansaugperiode des Kolbens 14 dar, während welcher der zugehörige Schieber 2o stillsteht und der Kolben 14 zufolge des linken schrägen Teils der Nut i i seinen vollen Hub g, 1Z in Richtung des Pfeiles 61 ausführt. Das brennbare Gemisch wird bei 37 (Abb. 5) eingesaugt und gelangt durch die Öffnung 39 der Schieberhülse 27 und den Ringkanal 40 des Schiebers in den Raum 6o und somit in den Zylinderraum 41 (Abb. 2, 5). Hierauf wird durch die Stufe 68 der Nut 15 der Schieber 2o in eine Lage gebracht, in derer alle Durchlässe schließt. Der Kolben i4.seinerseits wird zufolge des rechten schrägen Teils der Nut i i in Richtung des Pfeiles 62 (Abb. 9) zurückbewegt, wobei er das -angesaugte Gasgemisch im Raum 41 verdichtet. Alsdann findet auf der Strecke e-f, während der Kolben 14 .zufolge der geraden Nutstrecke 45 stillsteht, die Zündung durch die Zündkerze 42 und die Verbrennung statt, wobei der Schieber2o zuerst infolge der Stufe 46 der Nut 15 in eine Lage kommt, in der er den Durchlaß von 6o durch die Öffnung 28 des Schiebers und 26 der Schieberhülse nach 29 plötzlich öffnet (Bewegung in Richtung des Pfeiles 64 (Abb. 9) und hierauf zufolge der Stufe 47 der Nut 15 diesen Durchlaß allmählich wieder rückwärtsgehend schließt (Bewegung in Richtung .des Pfeiles 65 (Abb. 16). Während dieser Bewegung kommt der Kanal 48 des Schiebers vorübergehend in Verbindung mit dem Kanal 49 der Schieberhülse, wodurch Öl mittels des Kanals 51 in den Schieberzylinder gespritzt wird. Das Öl tritt durch die Kanäle 5o des Zylinderkörpers 38 ein.The piston 14 of each cylinder 69 is moved by means of the piston rod 13, their role 12 in the common groove i i of the control drum for all these pistons 8 engages, moved back and forth. A development of the surface of the control drum 8 is shown in Fig. 9. In the other groove 15 of the control drum are on the same Type by means of the rollers 18 the push rods i9 of the piston slide 2o out. All Push rods are also in guide bearings 21 (Fig. I) of a ring 22 between the struts 58 is clamped, furthermore in semicircular covers 57 (Fig.2) of the Working cylinder 69 or the slide cylinder 56 out. Move the slides 2o straight into sleeves 27 which are provided with channels 26 and holes 39, 49. The compression pistons 14 are sequentially controlled by the control drums 18, which moves in the direction of arrow 63 (Fig. 9). The five pistons 14 are with their roles 12 .at five equally spaced points of the groove i i, like 4st indicated in Fig. 9 for the point in time when the cylinder is ignited whose role is at 1z. The route a-b (Fig. 9) of the SteuertrommeInut i i provides represents the suction period of the piston 14, during which the associated slide 2o stands still and the piston 14 due to the left sloping part of the groove i i his full stroke g, 1Z in the direction of arrow 61 executes. The combustible mixture will sucked in at 37 (Fig. 5) and passes through the opening 39 of the slide sleeve 27 and the annular channel 40 of the slide in the space 6o and thus in the cylinder space 41 (Fig. 2, 5). Thereupon is through the step 68 of the groove 15 of the slide 2o in a Brought to a position in which all passages are closed. The piston i4. In turn will according to the right inclined part of the groove i i in the direction of arrow 62 (Fig. 9) moved back, compressing the gas mixture sucked in in space 41. Then takes place on the distance e-f, while the piston 14 .As a result of the straight groove distance 45 stands still, the ignition by the spark plug 42 and the combustion take place, whereby the slide 2o first comes as a result of the step 46 of the groove 15 in a position in which he the passage of 6o through the opening 28 of the slide and 26 of the slide sleeve suddenly opens after 29 (movement in the direction of arrow 64 (Fig. 9) and then on according to the step 47 of the groove 15 this passage gradually going backwards again closes (movement in the direction of arrow 65 (Fig. 16). During this movement comes the channel 48 of the slide temporarily in connection with the channel 49 of the Slide sleeve, whereby oil is injected into the slide cylinder by means of the channel 51 will. The oil enters through the channels 5o of the cylinder body 38.

In die Nut 15 der Steuertrommel 8 greifen erfindungsgemäß ,auch Rollen 16 (Abb. 2) ein, die am Ende je einer Stange 17 sitzen. Dadurch werden diese Stangen geradlinig hin und her geschoben. Jede Stange 17 ist mit einer Kulisse 43 versehen (Abb. 8), in der der Zapfen 44 je eines bei 24 ani Lagerschild io drehbaren Hebels 23 läuft. Infolgedessen wird beim Verschieben der Stange 17 nach rechts (vergleiche Abb.2) der Hebel 23 so geschwenkt, daß er in gerader Linie mit der Kolbenstange 13 des zugehörigen Verdichtungskolbens 14 liegt, wenn im Verdichtungsraum 41, 6o die Verbrennung stattfindet. In diesem Augenblick ist, wie Abb. 2 zeigt, der Raumd.i, 6o mit demZylinder des zugehörigen Steuerschiebers 2o und durch diesen hindurch mit dem Kanal 29 der Leitscheibe 30 verbunden, so daß die hochgespannten Druckgase in die vorbeilaufenden Arbeitskammern 31 des Turbinenrades eintreten. Durch den Hebel 23 wird auf diese Weise der Kolben irt während der Verbrennung e, f (Abb. 9) gegen den Verbrennungsdruck abgestützt. Zwecks Sicherung der Rolle 12 gegen Schlag ist die Nut ii (Abb. 9) bei 71 et@vas erweitert. In Abb.6 sind bei 25 die fünf Lager der fünf Hebel 23 angedeutet.According to the invention, rollers 16 (FIG. 2) also engage in the groove 15 of the control drum 8 and each sit at the end of a rod 17. This pushes these rods back and forth in a straight line. Each rod 17 is provided with a link 43 (Fig. 8), in which the pin 44 of a lever 23 rotatable at 24 ani bearing plate 10 runs. As a result, when the rod 17 is moved to the right (see Figure 2), the lever 23 is pivoted so that it lies in a straight line with the piston rod 13 of the associated compression piston 14 when the combustion takes place in the compression chamber 41, 6o. At this moment, as Fig. 2 shows, the space d.i, 6o is connected to the cylinder of the associated control slide 2o and through this with the channel 29 of the guide disk 30 , so that the high-tension compressed gases enter the working chambers 31 of the turbine wheel running past. In this way, the lever 23 supports the piston irt against the combustion pressure during combustion e, f (Fig. 9). To secure the roller 12 against impact, the groove ii (Fig. 9) is enlarged at 71 et @ vas. In Figure 6, the five bearings of the five levers 23 are indicated at 25.

Der Arbeitsvorgang eines Zylinders ist im Zusammenhang folgender: Beim Umlauf des Turbinenrades 32, dem die Steuertrommel mit beispielsweise 2ofach geringerer Geschwindigkeit folgt, werden nacheinander die Verdichtunäskolben 1q. zur Wirkung gebracht. Die erzeugten Verbrennungsgase treten durch die Schieberkammern in die vorbeilaufenden Arbeitskammern 3 1 des Turbinenrades ein und treiben das Rad an. Wenn eine Arbeitskammer 3 i durch den Leitkanal 29 (Abb. 3) mit Druckgas gefüllt ist, gibt sie beim Weiterlauf dieses an die Aussparungen 33 der Leitscheibe 30 ab, die das dabei entspannte Druckgas behalten, bis die Reihe der Auspufflöcher 34 des Turbinenrades herankommt. Durch diese Löcher wird der Inhalt der Aussparungen 33 in den Ringkanal 35 des Lagerschildes 36 geleitet, aus dem er bei 66 geräuschlos ins Freie tritt. Die Auspufflöcher haben schräge Wandungen 67 (Abb. 2) und wirken auf diese Weise als Ventilator, um eine schnelle Ableitung der Gase zu erzielen. In Abb. 2 sind mit 52, 53 und 54 blleitungen zum Schmieren des Laufrades bezeichnet.The working process of a cylinder is as follows: During the rotation of the turbine wheel 32, which is followed by the control drum at, for example, twice the speed, the compression pistons 1q. brought into effect. The combustion gases generated pass through the slide chambers into the working chambers 3 1 of the turbine wheel running past and drive the wheel. When a working chamber 3 i is filled with compressed gas through the guide channel 29 (Fig. 3), it releases this to the recesses 33 of the guide disk 30 as it continues to run, which keep the compressed gas released until the row of exhaust holes 34 of the turbine wheel comes up. The contents of the recesses 33 are passed through these holes into the annular channel 35 of the bearing plate 36, from which it emerges noiselessly at 66 into the open. The exhaust holes have sloping walls 67 (Fig. 2) and in this way act as a fan in order to achieve rapid discharge of the gases. In Fig. 2, 52, 53 and 54 are designated bl lines for lubricating the impeller.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: i. Brennkraftturbine mit mehreren um die Turbinenachse und parallel zu derselben angeordneten, als Kolbenmaschinen ausgebildeten Treibgaserzeugern, deren Verdichtungskolben durch eine Nut einer Steuertrommel und deren Steuerkolben durch eine zweite Nut in der Steuertrommel bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß de Steuertrommel durch in einer Nut gleitende Zapfen auch geradlinig geführte Kulissen verschiebt, durch welche im Zeitpunkt der Verbrennung der in einem Verbrennungszylinder verdichteten Gase je ein am Turbinengehäuse angelenkter Arm derart geschwenkt wird, daß sein freies Ende in kraftschlüssige Berührung mit dem Ende der Kolbenstange dieses Zylinders kommt, so daß der Arm eine den Druck der Verbrennungsgase auf das Gehäuse übertragende Verlängerung der Kolbenstange bildet. z. Brennkraftturbine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die die Steuerkolbenstangen bewegende Nut der Steuertrommel zugleich die Kulissen für die Schwenkarme bewegt.PATENT CLAIMS: i. Internal combustion turbine with several around the turbine axis and propellant gas generators arranged parallel to the same and designed as piston engines, their compression piston through a groove of a control drum and its control piston moved by a second groove in the control drum, characterized in that that de control drum also guided in a straight line by pins sliding in a groove Scenes shifts through which at the time of combustion in a combustion cylinder compressed gases an arm articulated to the turbine housing is pivoted in such a way that that its free end is in frictional contact with the end of the piston rod this cylinder comes so that the arm a the pressure of the combustion gases on the Forms the housing-transmitting extension of the piston rod. z. Internal combustion turbine according to claim i, characterized in that the one which moves the control piston rods Groove of the control drum at the same time moves the scenes for the swivel arms.