DE2037096A1

DE2037096A1 - Rotary piston turbine

Info

Publication number: DE2037096A1
Application number: DE19702037096
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-07-27
Filing date: 1970-07-27
Publication date: 1972-02-10

Description

Beschreibung einer, Rotationskolbenturbine 1. Grundgedanke Die Erfindung betrifft eine Turbine, mit deren Hilfe die potentielle Energie von unter Druck stehenden Gasen oder Flüssigkeiten (zusammenfassend Antriebsmedium genannt) in Bewegungsenergie umgewandelt werden kann.Description of a rotary piston turbine 1. Basic concept The invention concerns a turbine, with the help of which the potential energy of pressurized Gases or liquids (collectively called drive medium) in kinetic energy can be converted.

Die Turbine kann überall dort zur Anwendung kommen, wo mit Hilfe von Wasserkraft, Hochdruckdampf usw. Maschinen angetrieben werden sollen (z. 3. bei der Stromerzeugung).The turbine can be used wherever with the help of Water power, high pressure steam, etc. machines are to be driven (e.g. 3 electricity generation).

Die Turbine arbeitet mit einem rotierenden Kolben in einem Gehäuse, dessen innere Fläche im Querschnitt die Form einer Trochoide hat. Zwischen Kolben und Gehäuse befinden sich gegeneinander abgeschlossene Kammern, deren Inhalte sich während des Betriebs der Turbine durch den rotierenden Kolben laufend im Wechsel vergrößern und verkleinern.The turbine works with a rotating piston in a housing, whose inner surface has the shape of a trochoid in cross-section. Between pistons and housing are mutually sealed chambers, the contents of which are during operation of the turbine by the rotating piston continuously alternating zoom in and out.

Das unter Druck stehende Antriebsmedium gelangt über Einlaßöffnungen in die Kammern. Das Medium ist bestrebt, sich auszudehnen; es bewirkt eine Erweiterung der Kammern, indem es den Kolben dreht und das Laufrad mit der Welle antreibt. Hat eine Kammer ihre größte Ausdehnung erreicht so entweicht das Antriebsmedium durch die Auslaßöffnung.The pressurized drive medium passes through inlet openings in the chambers. The medium seeks to expand; it causes an expansion the chambers by rotating the piston and driving the impeller with the shaft. Has a chamber reaches its greatest size and the drive medium escapes through it the outlet port.

Ahnlich wie beim Rotationskolbenmotor sind in Abhängigkeit des Verhältnisses der Durchmesser von Hohl- und Laufrad verschiedene Bauformen des Gehäuses und des Kolbens denkbar. Aus der Fülle der Konstruktionsmöglich keiten soll die folgende Beschreibung einer Rotationskolbenturbine als Bei spiel zur Erläuterung des der Erfindung zugrundeliegenden Gedankens dienen der auch auf andere Ausführungen und Lösungen angewendet werden kann.Similar to the rotary piston engine are depending on the ratio the diameter of the ring and impeller different designs of the housing and the Piston conceivable. From the abundance of construction options, the following is intended Description of a rotary piston turbine as an example to explain the the Invention underlying idea are also used in other designs and Solutions can be applied.

Bei der beschriebenen Turbine haben Hohl- und Laufrad ein Durchmesserverhältnis von 3 : 2.In the turbine described, the ring and impeller have a diameter ratio from 3: 2.

2. Beschreibung einer Rotationskolbenturbine und ihrer Arbeitsweise Die Turbine besteht aus folgenden Teilen: Gehäuse mit Mantel, Seitenteilen und Dichtleisten Rotationskolben mit Hohlrad Laufrad mit Antriebswelle L)er C2uerschnitt durch die innere Manteifläche stellt eine zweibogige Epitrochoide dar im Mantel sind in jedem der beiden Bogen je eine Eüilaß-und AuslaMöffnung vorhanden. Die vier Offnungen führen in entsprechende Kanäle, die innerhalb oder außerhalb des Gehäuses zu Druck- bzw. Abflußleitungen zusammengefaßt werden.2. Description of a rotary piston turbine and how it works The turbine consists of the following parts: housing with casing, side parts and sealing strips Rotary piston with ring gear Impeller with drive shaft L) he cross section through the the inner mantle surface represents a two-arched epitrochoid in each mantle are The two arches each have an outlet opening and an outlet opening. The four openings lead into corresponding channels that lead to pressure inside or outside the housing or drain lines are combined.

Der Sxllben hat im Querschnitt die Form eines Dreiecks mit konvex geboge nen Seiten, das in jeder Bewegungsphase mit den drei Ecken die innere Schnittlinie des Mantels (Epitrochoide) berührt. Er bildet mit dem Gehäuse drel Kammern, deren Inhalte sich durch die rotierende Bewegung laufend vergrößern und verkleinern.The cross-section of the Sxllben has the shape of a triangle with convex curved sides, the inner line of intersection with the three corners in every phase of movement of the mantle (epitrochoid). It forms three chambers with the housing, whose Contents are constantly increasing and decreasing due to the rotating movement.

Durch die beiden Einlaßkanäle strömt das Antriebsmedium in jeweils zwei der drei Klammern0 In dem Bestreben, sich auszudehnen und die Kammer inhalte zu vergrößern, wird der Kolben im Sinne einer rotierenden Bewegung bewegt. Nachdem eine Kammer ihr größtes Volumen erreicht hat, kann das Antriebsmedium durch den Auslaßkanal entweichen.The drive medium flows into each of the two inlet channels two of the three brackets0 In an effort to expand and content the chamber to enlarge, the piston is moved in the sense of a rotating movement. After this a chamber has reached its largest volume, the drive medium can through the Escape the outlet channel.

Zwischen den nebeneinanderliegenden Ein- und Auslaßöffnungen der beiden Bogen sind Dichtleisten angebracht, die ein unerwünschtes Über strömen entgegen der Laufrichtung des Kolbens verhindern. Die Dichtleisten werden durch Federdruck oder hydraulisch gegen den Kolben gepreßt. Die Dichtleisten sind schräg angeordnet, um ein Verdrängtwerden durch das Antriebemedium zu verhindern.Between the adjacent inlet and outlet openings of the two Bends are attached to sealing strips, which counteract an undesirable overflow prevent the direction of movement of the piston. The sealing strips are made by spring pressure or hydraulically pressed against the piston. The sealing strips are arranged at an angle, to prevent being displaced by the drive medium.

Im Kolben befindet sich ein Hohlrad, welches das Laufrad mit der Antriebs welle berührt. Um eine günstige Kraftübertragung zu erreichen, müssen Lauf und Hohlrad miteinander verzahnt sein oder sich mit nichtgleitenden Oberflächen berühren.There is a ring gear in the piston, which connects the impeller with the drive wave touches. In order to achieve a favorable power transmission, the barrel and ring gear must be interlocked with each other or come into contact with non-sliding surfaces.

Um einen möglichst geringen Verbrauch des unter Druck stehenden Antriebsmediums und damit einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen, müssen die Einlaßkanäle jeweils vor Erreichen der größten Kammerausdehnung durch Schieber geschlossen werden. Der Druckausgleich des Mediums zwischen Einlaß und Auslaß findet dann unter Ausnutzung der dabei freiwerdenden Energie in der Turbine statt. Ein geringer Überdruck bei Erreichen des größten Kammerinhalts ware wünschenswert, um den Ausstoß zu beschleunigen. Die Einstellung des Sperrschiebers ist vom Druck des Antriebsmediums abhängig. Die Bewegungen der Schieber werden von der Antriebswelle gesteuert.In order to minimize the consumption of the pressurized drive medium and thus to achieve a high level of efficiency, the inlet channels must each be closed by a slide before reaching the largest chamber expansion. Of the Pressure equalization of the medium between inlet and outlet then takes place under utilization the energy released in the process takes place in the turbine. A slight overpressure at Achieving the largest chamber capacity would be desirable in order to accelerate the ejection. The setting of the locking slide depends on the pressure of the drive medium. the Movements of the slide are controlled by the drive shaft.

Antriebsmedien, die unter sehr hohem Druck stehen, können auch über mehrere hintereinanderliegende Turbinen geleitet werden. Man läßt dann das Antriebsmedium nicht drucklos entweichen, sondern führt es einer weiteren Turbinenstufe zu usw., bis es seine Energie vollständig abgegeben hat. Bei Verwendung von Dampf läßt sich eine weitere Erhöhung des Wir ktingsgrades erzielen, wenn der Dampf hinter der Turbine kondensiert wird.Drive media that are under very high pressure can also use several successive turbines are conducted. The drive medium is then left does not escape without pressure, but feeds it to a further turbine stage, etc., until it has completely given up its energy. When using steam can A further increase in efficiency can be achieved if the steam is behind the turbine is condensed.

Aufbau und Arbeitsweise der Turbine sind in den folgenden Zeichnungen (Bild 1-8) dargestellt. Von einer Darstellung des Einlaßschiebers wurde abgesehen da diese für das Verständnis nicht wichtig erschien 4. Technischer Fortschritt und Anwendungsmöglichkeiten Die Rotatie3nskolbenturbine bietet folgende Vorteile: a) Sie ist einfach Am Aufbau und verspricht daher niedrige Hersteflungskosten' lb) Da der Druckausgleich in geschlossenen Kammern stattfindet, kann die Turbine als langsamlaufende Maschine arbeiten. Wegen des Fehlens hin und hergehender Teile läßt sie sich auch als schnellaufende Maschine verwenden. Außerdem kann sie mit verschiedenen Antriebsmedien (Wasser, Dampf usw. ) betrieben werden. Sie ist also in Bezug auf Drehzahlbereich und Verwendung verschiedener Antriebsmedien der Schaufelradturbine und der Dampfmaschine überlegen.The structure and mode of operation of the turbine are shown in the following drawings (Fig. 1-8). The inlet valve was not shown as this did not appear to be important for understanding 4. Technical progress and Possible applications The rotary piston turbine offers the following advantages: a) It is easy to assemble and therefore promises low manufacturing costs' lb) Since the pressure equalization takes place in closed chambers, the turbine can be used as a work slowly running machine. Leaves because of the lack of reciprocating parts they can also be used as a high-speed machine. It can also be used with different Drive media (water, steam, etc.) are operated. So she is related to Speed range and use of various drive media for the bucket wheel turbine and superior to the steam engine.

c) Da der Druckausgleich in geschlossenen Kammern stattfindet und vollfür den Antrieb ausgenutzt wird, ist ein großer Wirkungsgrad zu erwarten. c) Since the pressure equalization takes place in closed chambers and is fully used for the drive, a high level of efficiency can be expected.

Als Antriebsmedien bieten sich in erster Linie Wasser und Dampf an. The main drive media are water and steam.

Folgende Anwendungsgebiete in Verbindung mit Druckerzeugern (z. B. The following areas of application in connection with pressure generators (e.g.

Dampfkessel) oder Druckspeichern sind denkbar: als Antriebsmaschine in Fahrzeugen, zum Antrieb von Generatoren, Gebläsen, Pumpen und Kompressoren. Steam boilers) or pressure accumulators are conceivable: as a drive machine in vehicles, for driving generators, fans, pumps and compressors.

Claims

4. Patent claim rotary piston turbine, characterized by the following Features: Housing, the inner surface of which is a trochoid in cross section; Piston with ring gear, which is in each movement phase touches the inner surface of the housing; Impeller with drive shaft, which touches the ring gear and the forces acting on the rotating piston records and transfers to the connected machine; Sealing strips that overflow of the drive medium against the direction of travel of the piston between the adjacent Prevent inlet and outlet channels of adjacent bends; Inclination of the sealing strips, to achieve better poetry; Inlet and outlet channels in the arrangement shown (Image 1); Gate valves in the inlet channels (not shown in the drawings), to equalize pressure between inlet and outlet within the closed chamber achieve.