DE580808C - Overflow valve for internal combustion turbines - Google Patents

Description

Überströmventil für Brennkraftturbinen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine, der die Treibgase durch einen als Kolbenmaschine ausgebildeten, von der Turbine angetriebenen Treibgaserzeuger zugeleitet werden. Es ist bereits bekannt, die Verbindung zwischen einem Zylinder eines solchen Treibgaserzeugers und dem Laufrad durch ein Ventil herzustellen, das durch den Druck der Verbrennungsgase im Zylinder gegen den Druck einer Feder geöffnet wird. Die Spannung der Feder wird dabei so bemessen, daß das Ventil geschlossen bleibt, wenn der Kompressionsdruck im Zylinder herrscht. Das Ventil schließt sich dann aber auch, wenn der Druck der Verbrennungsgase auf den Koinpressionsdruclz gesunken ist. Ein erheblicher Teil der Verbrennungsgase bleibt dadurch im Zylinder zurück. Um diesen Nachteil zu vermeiden, hat man bei derartigen Überströmventilen Flüssigkeitsbremsen angeordnet, die das Ventil entgegen dem Federdruck noch eine gewisse Zeit offen halten.Spill Valve for Internal Combustion Turbines The present invention relates to on an internal combustion engine, which the propellant gases through a piston engine trained propellant gas generator driven by the turbine are supplied. The connection between a cylinder of such a propellant gas generator is already known and to manufacture the impeller through a valve that is released by the pressure of the combustion gases is opened in the cylinder against the pressure of a spring. The tension of the spring will be dimensioned so that the valve remains closed when the compression pressure prevails in the cylinder. The valve then also closes when the pressure of the Combustion gases has dropped to the Koinpressionsdruclz. A considerable part the combustion gases remain in the cylinder. To avoid this disadvantage, one has arranged fluid brakes with such overflow valves, which Hold the valve open for a certain time against the spring pressure.

Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß an dem nach außen zu abgeschlossenen Zylinderraum für den Steuerkolben des Überströmventils ein Kanal angeschlossen ist, der in den Zylinder des Treibgaserzeugers führt und in der Explosionsstellung des Kolbens mit einer ins Freie führenden, unterhalb der Kolbenringe im Kolbenmantel befindlichen Rinne oder mit einer Durchbr echung des Kolbenmantels in Verbindung steht.In contrast, the invention consists in that to the outside closed cylinder space for the control piston of the overflow valve a channel is connected, which leads into the cylinder of the propellant gas generator and in the explosion position of the piston with an outside leading below the piston rings in the piston skirt located channel or with a breakthrough in the piston skirt in connection stands.

Hierdurch wird erreicht, daß während des größten Teiles des Verdichtungshubes der Druck auf beiden Seiten des Ventilsteuerkolbens gleich groß ist. Erst wenn die Mündung des Kanals vom Kolben überdeckt ist, wird der Druck auf der nach dem Verdichtungsraum zu gelegenen Seite des Steuerkolbens während des letzten Teiles des Verdichtungshubes größer. Um das Überströmventil geschlossen zu halten, genügt jetzt eine wesentlich schwächere Feder, als wenn der Steuerkolben dem vollen Verdichtungsdruck ohne Entlastung ausgesetzt wäre. Sobald der Verdichterkolben seine höchste Stellung erreicht hat, erfolgt die Verbrennung; -gleichzeitig-wird die äußere Seite des Steuerkolbens vom Druck entlastet, wenn nämlich der Verbindungskanal mit der Rille im Kolbenmantel Verbindung hat. Der Überdruck auf. der Innenseite des Steuerkolbens öffnet das berströmventil, und das Ventil bleibt, da es unter dem Einfluß einer nur schwachen Feder steht, verhältnismäßig lange offen; die Gase entspannen sich somit weitgehend.This ensures that during most of the compression stroke the pressure on both sides of the valve control piston is the same. Only when the The mouth of the channel is covered by the piston, the pressure on the after the compression chamber to the side of the control piston located during the last part of the compression stroke greater. In order to keep the overflow valve closed, one is now essentially sufficient weaker spring than when the control piston is at full compression pressure without relief would be exposed. As soon as the compressor piston has reached its highest position, the incineration takes place; -at the same time-the outer side of the control piston is from Pressure relieved, namely when the connecting channel with the groove in the piston skirt Connection has. The overpressure on. the inside of the control piston opens the overflow valve, and the valve remains, since it is under the influence of a weak spring, relatively long open; the gases thus largely relax.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes im Schnitt dargestellt, und zwar zeigt Abb. r einen Teil der Turbine mit dein in Explosionsstellung befindlichen Kolben des Treibgaserzeugers, Abb. a die Stellung des Kolbens kurz vor Beendigung der Verdichtung und Abb. 3 das Überströmventil.The drawing shows an exemplary embodiment of the subject matter of the invention shown in section, namely Fig.r shows part of the turbine with your in Piston of the propellant gas generator located in the exploded position, Fig. A the position of the piston shortly before the end of compression and Fig. 3 the overflow valve.

In *dem mit einem Deckel 3 verschlossenen Turbinengehäuse 4 dreht sich der Turbinenläufer 5. An dem Gehäusedeckel 3 ist der Zylinder 1.4 angebracht, in dem sich der vor. der Pleuelstange r2 gesteuerte Verdichtungskolben 13 verschiebt.In * the turbine housing 4 closed with a cover 3 rotates the turbine runner 5. The cylinder is on the housing cover 3 1.4 attached, in which the front. the connecting rod r2 controlled compression piston 13 moves.

Der Zylinder 1d., dessen Kopf abschraubbar ist, was in der Zeichnung nicht besonders dargestellt ist, besitzt einen in das Innere des Turbinengehäuses d. führenden Auslaßstutzen 15, der zweckmäßig sowohl nach der Turbinenachse zu als auch in der Drehrichtung des Turbinenläufers 5 geneigt ist und dessen innere Mündung durch das Überströmventil 16 absperrbar ist.The cylinder 1d., The head of which can be unscrewed, which is shown in the drawing not specifically shown, has one in the interior of the turbine housing d. leading outlet port 15, which is expedient both to the turbine axis as is also inclined in the direction of rotation of the turbine rotor 5 and its inner mouth can be shut off by the overflow valve 16.

Der Kopf des Zylinders 14 enthält außer dem Ansaugventil 17 eine zylindrische Führung für den Steuerkolben 18 am Schaft ig des Ventils. In dem hinter diesem Steuerkolben 18 liegenden Raum 23, der durch eine Überwurfmutter 2o nach außen zu abgeschlossen ist, sitzt auf dem Schaft ig dies Ventils 16 eine Druckfeder 2i. Das Ende des Schaftes ig ist mittels einer Packung abdichtend nach außen hinausgeführt, und durch die ganze Länge des Ventilschaftes ig erstreckt sich eine Bohrung 22 hindurch.In addition to the suction valve 17, the head of the cylinder 14 contains a cylindrical guide for the control piston 18 on the shaft ig of the valve. In the space 23 located behind this control piston 18, which is closed off from the outside by a union nut 2o, a compression spring 2i is seated on the shaft ig of this valve 16. The end of the stem ig is sealingly led out to the outside by means of a packing, and a bore 22 extends through the entire length of the valve stem ig.

Von dem hinter dem Ventilkolben 18 liegenden Raume 23 führt ein Kanal 24 zu dem Inneren des Zylinders 14., und die Mündung ist dort so angeordnet, daß sie bei der Explosionsstellung des Verdichterkolbens (Abb. i) mit einer Rinne 25 im Mantel des Kolbens 13 oder auch mit einer Durchbrechung des Kolbens 13 in Verbindung kommt.A channel leads from the space 23 located behind the valve piston 18 24 to the interior of the cylinder 14., and the mouth is arranged there so that it in the exploded position of the compressor piston (Fig. i) with a groove 25 in the jacket of the piston 13 or with an opening in the piston 13 in connection comes.

Der Turbinenläufer 5 kann beliebig gestaltet sein. Nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel besitzt er zwei konzentrische Kegelmäntel 26, zwischen denen Stege 27 liegen, deren Länge stufenförmig wechselt und die einen gewissen Drall besitzen.The turbine runner 5 can be designed in any way. According to the present Embodiment he has two concentric cone shells 26, between which Web 27 lie, the length of which changes in steps and which have a certain twist own.

Die Arbeitsweise der Maschine ist folgende: Bei der Abwärtsbewegung des Kolbens wird das Gasgemisch durch das Ventil 17 angesaugt. Bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens schließt sich dieses Ventil, und der Zylinderinhalt wird komprimiert (Abb.2), wobei infolge des Kanals 24. in dein Raum 23 derselbe Druck herrscht wie in dem Verdichtungszylinder. Hierdurch wird verhindert, daß der vom Zylinder aus auf den Steuerkolben 18 wirkende Druck die Spannung der Feder 21 überwindet und das Ventil 16 öffnet. Wenn dagegen der Kolben seine oberste Stellung, in der die Verbrennung erfolgt, nach Abb. i erreicht hat, so hat der Raum 23 über den Kanal 24 und die Rinne 25 hinweg eine Verbindung nach außen erhalten, und der Überdruck im Zylinderraum, in dem inzwischen die Ladung verbrannt ist, öffnet dem Widerstand der Feder 21 das Ventil 16; die Explosionsgase strömen durch den Stutzen 15 in das Turbinengehäuse q., gelangen zwischen die beiden Kegelmäntel 26 des Turbinenläufers 5, beaufschlagen die Stege 27 und entweichen durch die Auspufföffnung des Turbinengehäuses 4. ins Freie.The machine works as follows: When moving downwards of the piston, the gas mixture is sucked in through valve 17. When moving up of the piston, this valve closes and the cylinder contents are compressed (Fig.2), with the same pressure prevailing in your space 23 as a result of the channel 24 in the compression cylinder. This prevents that from the cylinder pressure acting on the control piston 18 overcomes the tension of the spring 21 and the valve 16 opens. If, on the other hand, the piston is in its uppermost position, in which the Combustion takes place, after Fig. I has reached, the space 23 has over the channel 24 and the channel 25 away get a connection to the outside, and the overpressure in the cylinder space, in which the charge has meanwhile been burned, the resistance opens the spring 21, the valve 16; the explosion gases flow through the nozzle 15 into the Turbine casing q., Get between the two cone casings 26 of the turbine rotor 5, act on the webs 27 and escape through the exhaust opening of the turbine housing 4. outdoors.

Dadurch, daß die Feder 21 nur schwach ausgebildet ist, bleibt das Ventil 16 nach der Explosion noch verhältnismäßig lange offen, so daß eine weitgehende Entleerung des Zylinders erfolgen kann. Infolge der Saugwirkung des sich drehenden Turbinenkörpers strömt dauernd Frischluft durch den Kanal 22 des Ventils 16, so daß das stark der Hitze ausgesetzte Ventil 16 wirkungsvoll gekühlt wird.Because the spring 21 is only weakly designed, that remains Valve 16 is still open for a relatively long time after the explosion, so that an extensive Emptying of the cylinder can be done. As a result of the suction of the rotating Turbine body constantly flows fresh air through the channel 22 of the valve 16, so that the valve 16, which is highly exposed to the heat, is effectively cooled.

Claims (1)

PATENTANSPRUCI3: Überströmventil für Brennkraftturbinen, das durch den Druck der im Zylinder eines Treibgaserzeugers verbrannten Gase geöffnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß an dem nach außen zu abgeschlossenen Zylinderraum (23) für den Steuerkolben (18) des Ventils ein Kanal (24) angeschlossen ist, der in das Innere des Zylinders (1q.) mündet und in der Explosionsstellung des Kolbens (13) mit einer ins Freie führenden, unterhalb -der Kolbenringe im Kolbenmantel befindlichen Rinne (25) oder mit einer Durchbrechung des Kolbenmantels (13) in Verbindung steht.PATENTANSPRUCI3: Overflow valve for internal combustion turbines, which by the pressure of the gases burned in the cylinder of a propellant gas generator is opened, characterized in that on the cylinder space (23) which is closed to the outside A channel (24) is connected for the control piston (18) of the valve, which into the Inside the cylinder (1q.) Opens and in the exploded position of the piston (13) with a leading to the outside, located below the piston rings in the piston skirt Channel (25) or with an opening in the piston skirt (13) is in communication.