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DE2851401A1 - Verbrennungskrafteinheit fuer die verwendung von gasartigen brennstoffen - Google Patents

Verbrennungskrafteinheit fuer die verwendung von gasartigen brennstoffen

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Publication number
DE2851401A1
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Authority
DE
Germany
Prior art keywords
chamber
combustion
combustion chamber
rotor
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19782851401
Other languages
English (en)
Inventor
Kurt Rolf Papsdorf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deams Pty Ltd
Original Assignee
BODORP BOUWARE
BODORP BOUWARE (EIENDOMS)BEPERK KRUGERSDORP
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from ZA00777096A external-priority patent/ZA777096B/xx
Application filed by BODORP BOUWARE, BODORP BOUWARE (EIENDOMS)BEPERK KRUGERSDORP filed Critical BODORP BOUWARE
Publication of DE2851401A1 publication Critical patent/DE2851401A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C5/00Gas-turbine plants characterised by the working fluid being generated by intermittent combustion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/20Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
    • F02C3/22Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being gaseous at standard temperature and pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/22Fuel supply systems
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/7722Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7837Direct response valves [i.e., check valve type]
    • Y10T137/7904Reciprocating valves
    • Y10T137/7908Weight biased
    • Y10T137/7909Valve body is the weight
    • Y10T137/7913Guided head

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  • Combustion & Propulsion (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Description

Beschreibung:
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Verbrennungskrafteinheiten, bei denen brennbare Medien einer Brennkammer zugeführt und verbrannt werden und bei denen die entstehenden Verbrennungsgase verwendet werden, um eine Leistung abgebende Mittel anzutreiben.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Verbrennungskrafteinheiten, bei denen Luft mittels Druckluft zu einer Brennkammer geleitet, ein Brennstoff mit der Luft vermischt und verbrannt und das entstehende Verbrennungsgas von der Brennkammer zu einer eine Leistung abgebenden Vorrichtung, wie beispielsweise einen Turbinenrotor, geleitet wird. Ein Beispiel für eine derartige Vorrichtung ist die Dieselturbine T.16A oder T.216 der Klöckner-Humboldt-Deutz AG. Bei dieser bekannten Turbine wird ein zerstäubter Dieseltreibstoffstrahl von einem Ende aus in die Brennkammer geleitet und Luft mittels eines Kompressors in die Brennkammer gepresst. Das entstehende Gemisch wird mittels einer Zündkerze entzündet. Dies führt zu einem speerspitzenartigen Verlauf der Verbrennung in der Brennkammer. Die entstehenden Verbrennungsgase werden gegen einen Rotor gerichtet, um ihn anzutreiben und aus dem Rotor durch einen geeigneten Abgasauslass abgelassen.
Diese Dieselturbine findet eine beträchtliche industrielle Verwendung, jedoch enthalten die Abgase im allgemeinen noch
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eine unerwünschte Menge brennbarer Stoffe und haben relativ hohe Temperaturen. Weiterhin ist es, wenn ein Gas, wie zum Beispiel Propan, als Brennstoff verwendet wird, nicht aus- % reichend, einfach einen kontinuierlichen Gasstrahl in die Brennkammer einzuleiten, insbesondere in Hinsicht auf die Möglichkeit des Rückschlagens von Verbrennungsgasen und Luft in die Gasversorgung.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbrennungskrafteinheit für die Verwendung von gasartigem Brennstoff zu schaffen, die eine effektivere Verbrennung ermöglicht und die Probleme der Versorgung der Brennkammer mit gasartigen Brennstoffen überwindet.
Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskrafteinheit für die Verwendung von gasartigen Brennstoffen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.
Der sich hin- und herbewegende Kolben in dem Steuerventil verhindert, daß Verbrennungsgase den falschen Weg durch das Steuerventil nehmen, während gasförmiger Brennstoff zu der Brennkammer strömen kann, um in der von dem Kompressor zugeführten Luft verbrannt zu werden, sobald der Gasdruck in der Brennkammer ausreichend gefallen ist.
Der sich hin- und herbewegende Kolben kann einen im wesentlichen zylindrischen Hohlraum aufweisen, der das Auslassteil· aufnimmt, wobei der Hohlraum eine ihn umgebende
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Innenwand hat, die sich in einem geringen Abstand von dem Auslassteil befindet, so daß durch einen ringförmigen Raum zwischen der Innenwand des Kolbens und einer Außenwand des Auslassteils ein Strömungsweg gebildet wird. Es hat sich gezeigt, daß die Abnutzung des sich hin- und herbewegenden Kolbens auf ein Minimum reduziert werden kann, wenn eine derartige Anordnung verwendet wird, was wahrscheinlich auf der Tatsache beruht, daß die Luft in dem Strömungsweg ein Polster bildet, auf dem sich der Kolben bewegt. Die Auslassteile dienen als Führung für den Kolben.
Wenn die Steuerkammer zylindrisch ist und die Außenfläche des Kolbens sich gleitend an' die Wand der Kammer anlegen kann, kann der Kolben Nuten aufweisen, um für das Medium von dem Einlass zu dem Strömungsweg eine Verbindung zu schaffen. Die Querschnittsfläche der Nuten und die Größe des Strömungswegs zwischen dem Auslassteil und dem sich hin- und herbewegenden Kolben kann dann so gewählt werden, daß eine zufriedenstellende Durchflußmenge durch das Steuerventil erzielt wird.
Der Ventilsitz in der Steuerkammer kann kegelstumpfförmig ausgebildet und der sich hin- und herbewegende Kolben mit einer komplementären Oberfläche versehen sein, damit der Ventilsitz sich anlegen kann, um den Einlass zu schließen, Aufgrund der hohen Geschwindigkeit, mit der der Kolben sich bewegt, ist es nicht erforderlich, Dichtungen zwischen dem Ventilsitz und dem sich hin- und herbewegenden Kolben vor-
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zusehen. Weiterhin wird die Verwendung von Federn oder ähnlichen Einspannmitteln, die dem Kolben entgegenwirken, vermieden, um eine relativ freie Beweglichkeit des Kolbens in der Steuerkammer zu ermöglichen und gleichzeitig die Möglichkeit von Abnutzung oder Brüchen von Teilen innerhalb der Steuerkammer zu vermindern.
Die Brennkammer kann rohrförmig und mit einem Kopfstück an einem Ende versehen sein. Der Kompressor kann zum Zuführen von Luft durch einen Luftstromdurchlass zu dem Kopfstück dienen. Die Gasversorgung kann dann Gas in das Kopfstück leiten, um es mit der Luft aus dem Strömungsweg zu mischen, bevor das Gemisch in die Brennkammer gelangt. Während eine begrenzte Menge Gas direkt in die Brennkammer geleitet werden kann, wird, verglichen mit den herkömmlichen speerspitzenartigen Verbrennungsablaufen, durch das Mischen von Gas und Luft innerhalb des Kopfstücks eine beträchtliche Erhöhung des Wirkungsgrads der Verbrennung erzielt. In der Praxis hat sich gezeigt, daß die Verbrennung über eine relativ breite, sich durch die Brennkammer erstreckende Front erfolgt, was eine verbesserte Verbrennung und eine Verlängerung der Ausdehnungszeit zur Folge hat. Die erfindungsgemäße Einheit kann ein Hauptgehäuse mit einer Außenwand und einer Innenwand, die die Brennkammer bildet, aufweisen, wobei das Kopfstück an der Außenwand befestigt und der Luftversorgungsweg zwischen der Innenwand und der Außenwand vorgesehen ist und Öffnungen an geeigneten Stellen in der Innenwand vorgesehen
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sind, um der Einströmen von Gas und Luft in die Brennkammer zu ermöglichen. Durch die Schaffung eines Luftversorgungswegs zwischen der Innenwand und der Außenwand, ist außerdem ein Vorwärmen der Luft möglich, wenn sie an der Innenwand vorbeiströmt.
Die Leistung abgebenden Mittel können ein Rotor sein, der an dem entgegengesetzten Ende der Brennkammer angeordnet ist, um von den aus der Brennkammer strömenden Verbrennungsgasen gedreht zu werden.
Der Rotor kann in einer Rotorkammer um eine sich im wesentlichen senkrecht zu, aber versetzt von der Achse der Brennkammer erstreckenden Achse drehbar sein, wobei sich die Brennkammer nicht radial in die Rotorkammer erstreckt, um nicht radial auf den Rotor zu treffen, um ihn zu drehen.
Um den Umfang des Rotors kann eine Vielzahl von Leitschaufeln angeordnet sein, wobei jede Leitschaufel in ihrer Ausdehnung längs der Rotorachse gebogen ist, um die Verbrennungsgase gegen einen Diffusor zu lenken, der einen aus der Rotorkammer führenden Abgasauslass bildet.
Bei einem in der Praxis angewandten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einheit hat sich gezeigt, daß die Abgase relativ wenig luftverschmutzende Stoffe enthalten und die Temperatur wesentlich niedriger als bei den Abgasen der zuvor erwähnten Dieselturbine ist.
Es hat sich auch gezeigt, daß die Arbeitsgeschwindigkeit der Einheit effektiv gesteuert werden kann, indem in
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der Versorgungsleitung zwischen der Gasquelle und dem Steuerventil ein Einlassventil eingefügt wird, das einen Durchlass und einen Regler zum Verändern der Durchflußbreite des Durchlasses aufweist. Das Einlassventil kann dann durch Einstellen der Durchflußbreite die Geschwindigkeit der Einheit und damit die Versorgung der Steuerkammer mit Brenngas steuern. Aufgrund des schnellen Ansprechens des Steuerventils auf Druckänderungen hat sich gezeigt, daß diese Anordnung eine relativ schnelle Steuerung eines von Verbrennungsgasen aus einer Brennkammer angetriebenen Turbinenrotors ermöglicht.
Die Erfindung erstreckt sich ebenfalls auf eine Verbrennungskrafteinheit mit einer rohrförmigen Brennkammer; einem Kopfstück an einem Ende der Kammer; einem Lufteinlass, um Luft in das Kopfstück zu leiten; einem Kompressor, um Luft durch den Lufteinlass zu dem Kopfstück zu leiten; einem Versorgungs- und Steuersystem, um Gas zu dem Kopfstück zu leiten und mit der Luft aus dem Lufteinlass zu vermischen; Mitteln, um das durch das Kopfstück und in die Brennkammer strömende Luft-Gas Gemisch zu entzünden und einem Rotor am anderen Ende der Brennkammer, der von den aus der Brennkammer strömenden Verbrennungsgasen gedreht wird, wobei das Versorgungs- und Steuersystem eine Gasquelle einschließt und ferner ein Steuerventil mit Verschlußmitteln, um zu ermöglichen, daß Gas in das Kopfstück strömen kann, wenn eine durch Gegendruck von der Brennkammer her hervorgerufene auf das Verschlußmittel wirkende Gegendruckkraft kleiner
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ist als die auf das Verschlußmittel wirkende, von dem Gas aus der Gasquelle hervorgerufene Gasdruckkraft, wobei das Verschlußmittel die Gasversorgung aus der Gasquelle unterbricht, wenn die Gegendruckkraft von der Brennkammer her die Gasdruckkraft am Verschlußmittel übersteigt.
In den Zeichnungen, die ein Ausführungsbexspiel der Erfindung zeigen, ist:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Gasturbinenmaschine ;
Fig. 2 ein Teilschnitt durch die Maschine auf der Linie H-II in Fig. 1 ;
Fig. 3 ein Teillängsschnitt durch die Maschine;
Fig. 4 ein schematischer Schnitt durch ein Steuerventil, das Teil der Maschine ist;
Fig. 5 eine Explosionsansicht von Teilen der Maschine, und
Fig. 6 eine schematische Gesamtdarstellung der Maschine.
Die in den Zeichnungen dargestellte Maschine weist eine Turbine T mit einem Gehäuse 10 auf, in dem sich eine Rotorkammer 12 und eine sich längs einer Achse 15 erstreckende Brennkammer 14 befindet, um Gase für den Antrieb eines in der Rotorkammer 12 angeordneten Rotors 16 zu liefern. Mit dem Rotor 16 ist ein Kompressor 18 verbunden, um mit diesem zusammen angetrieben zu werden und für die Versorgung der Brennkammer mit Druckluft zu sorgen. Ein Untersetzungsgetriebegehäuse 20 ist mit einer Welle 22, auf der der Rotor
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befestigt ist, verbunden und kann so von dem Rotor angetrieben werden. Die Welle 22 ist längs einer sich rechtwinklig zu der Achse 15 erstreckenden, aber zu ihr versetzt angeordneten Achse 21 angeordnet.
Ein Anlassmotor 24 ist mittels eines Ventilatorriemens vom Untersetzungsgetriebegehäuse 20 aus mit einer Riemenscheibe 2 6 verbunden und kann eingeschaltet werden, um als Anlassmotor für die Inbetriebnahme der Maschine zu dienen. Für den anfänglichen Antrieb des Anlassmotors 24 ist eine Batterie 30 vorgesehen, die während des Betriebs von einem Wechselstromgenerator 25 aufgeladen wird. Die Batterie 30 ist mittels eines Reglers 38 zur xntermittierenden Versorgung von Zündkerzen 40 mit Hochspannung mit einem Verteilersystem 32, das einen Verteiler 34 und eine Zündspule 36 aufweist, verbunden. Der Verteiler 34 wird von einem in dem Getriebegehäuse 20 untergebrachten Antrieb (nicht dargestellt) betätigt.
Das Gehäuse 10 weist einen zylindrischen Hauptteil 44 mit einer Außenwand A6 auf. Die Wand der Brennkammer 14 stellt eine Öffnungen 49 aufweisende perforierte Innenwand 48 dar, die durch einen ringförmigen Luftdurchlass 50 von der Außenwand 46 getrennt ist. Die Brennkammer 14 trägt eine Abdeckung, die eine zentrale Öffnung 45 mit Flügeln 47 aufweist, die die durch die Öffnung 45 in die Brennkammer einströmenden Gase durcheinander wirbeln. Die Gase können auch durch die öffnungen 49 in der perforierten Innenwand
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in die Brennkammer 14 gelangen. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, hat die Innenwand 48 einen oberen Teil, der sich nach innen in Richtung auf die Rotorkammer 12 zu leicht verjüngt.
Die Brennkammer 14 ist mittels eines Rotorkammereinlasses 52, der sich nicht radial in die Rotorkammer 12 erstreckt, mit der Rotorkammer verbunden.
Der zylindrische Hauptteil 44 des Gehäuses 10 wird von einem gewölbten Kopfstück 54 abgedeckt, das mittels Flanschen 56 an der Außenwand 46 befestigt ist. Das Kopfstück 54 bildet in seiner Wirkungsweise eine Mischkammer 156, durch die die aus dem Durchlass 50 kommende Luft fließen kann, bevor sie in die Brennkammer 14 strömt.
Der Kompressor 18 ist in einem Filtergehäuse 58 (Fig. 1) angeordnet und hat einen mit Flügeln versehenen a\if der Welle 22 angeordneten Rotor 60 und ein Kompressoransauggehäuse (Fig. 3), das den Kompressorrotor 60 umgibt. Der Kompressor ist vorgesehen, um Luft durch das Gehäuse 10 und durch einen ringförmigen Spalt 65 an der Rotorkammer 12 vorbei in den Durchlass 50 zu drücken, so daß vorgewärmte Luft durch das eine Mischkammer darstellende Kopfstück hindurch in die Brennkammer 14 strömt.
Die Rotorkammer 12 enthält ein Turbinenleitschaufelsystem 64, das in dem Rotorgehäuse angeordnet ist, so daß die Verbrennungsgase von der Brennkammer 14 in einer im wesentlichen kreisförmigen Bahn 67 mit fortschreitend abnehmender Strömungsbreite fließen und zwischen die Leit-
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schaufeln 66 des Leitschaufelsystems 64 gezwungen werden. Der Rotor 16 weist Flügel 68 auf, die gebogen sind, wie Fig. 3 zeigt, so daß sie wirksam arbeiten, wenn die zwischen den Leitschaufeln 66 fließenden Gase auf sie auftreffen. Der Auslaß aus der Rotorkammer 12 wird von einem Diffusor 70 gebildet, und die zwischen den Leitschaufeln und bis hinter die Rotorflügel fließenden Gase werden gezwungen, die Rotorkammer durch den Diffusor 70 zu verlassen.
Um die Brennkammer 14 mit brennbaren Gasen zu versorgen, ist ein Teil 72 mit vielen Öffnungen in dem Kopfstück 54 befestigt, das zur Versorgung und zum Verteilen von brennbaren Gasen in der Mischkammer dient, die innerhalb des Kopfstücks 54 gebildet wird. Dieses Teil 72 ist mittels einer Versorgungsleitung 76 mit einem großen, Propangas enthaltenden Gasbehälter 74 verbunden. Die Versorgungsleitung weist ein Einlassventil 78 und ein Steuerventil 80 auf. Das Einlassventil 78 wird von einem Gashahn gebildet, der einen Körper mit einem Durchlass 81 und ferner ein Steuermittel in Form eines Dreharms 83 aufweist, um ein Steuerelement innerhalb des Ventils zu bewegen und die Durchflußbreite des Durchlasses zu verändern. Das Steuermittel ist so angeordnet, daß es durch einen Arbeitswinkel von beispielsweise bis zu 90 bewegt werden kann, wobei sich der Durchlass von seiner vollkommen geschlossenen Stellung bis in seine vollkommen geöffnete Stellung ändert.
Das in Fig. 4 dargestellte Steuerventil 80 weist einen
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Ventilkörper 82 auf, in dem sich eine Steuerkammer 84 mit kreisrundem Querschnitt befindet. Ein Auslaßteil 86 erstreckt sich bis in die Steuerkammer 84, in der ein sich hin- und herbewegender Kolben 88 mit einem zylindrischen Hohlraum angeordnet ist, wobei sich das Auslaßteil bis in den Hohlraum 90 hinein erstreckt. Der Kolben 88 ist in der Steuerkammer 84 frei ohne Federn oder ähnliche auf ihn wirkende Einspannmittel angeordnet. Ein Auslasskanal 92 führt durch das Auslassteil 86 bis zu einem in der Versorgungsleitung befestigten Auslaßstutzen 94.
Durch den Abstand zwischen der Innenwand des zylindrischen Hohlraums 90 und der Außenfläche des Auslassteils 86 wird ein Strömungsweg 96 gebildet. Dieser Strömungsweg erlaubt zusammen mit sich in Längsrichtung erstreckenden Nuten 98 in der Außenfläche des sich hin- und herbewegenden Kolbens 88, daß das Medium in dem Auslass mit dem Medium in allen Teilen der Steuerkammer 84 in Verbindung steht.
Die Teile des sich hin- und herbewegenden Kolbens 88 zwischen den Nuten 98 können sich gleitend an die Innenwand der Steuerkammer 84 anlegen, wodurch der Kolben 88 bei seiner Bewegung innerhalb dieser Kammer geführt wird. Die Größe des Abstands zwischen dem Auslaßteil 86 und dem Kolben 88 und die Abmessungen der Nuten 98 können in geeigneter Weise verändert werden, um die Durchflußmenge des Gases durch das Auslaßteil 86 zu regeln.
Die Steuerkammer 84 hat ein kegelstumpfförmiges
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Einlaßende, das einen von einem kegelstumpfförmigen Ventilsitz 102 umgebenen Gaseinlaß 100 aufweist. Der sich hin- und herbewegende Kolben 88 ist mit einer komplementären kegelstumpf förmi gen Verschlußfläche 104 versehen, um den Gaseinlaß 100 durch Anlegen an den Ventilsitz 102 zu verschließen. Der Gaseinlaß 100 erstreckt sich durch einen in der Versorgungsleitung 76 befestigten Einlaßstutzen 106.
Um eine geeignete Gasversorgung des Steuerventils 80 und damit der Brennkammer 14 zu schaffen, kann ein Gasdruckausgleichssystem verwendet werden, das eine im wesentlichen konstante Druckgasversorgung sicherstellt.
Das Untersetzungsgetriebegehäuse 20 hat eine mit einer für die Bewegung des Arbeitsmediums vorgesehene Hydraulikpumpe 109 verbundene Antriebswelle. Dieses Arbeitsmedium kann zu einem eine hydraulische Kupplung aufweisenden Hydraulikmotor 108 geleitet werden. Die Kupplung kann umkehrbar und an eine Ausgangseinheit, wie beispielsweise ein Differentialgetriebe angeschlossen sein.
Während des Betriebs werden der Rotor 16 und der Kompressor 18 zunächst von dem Anlassmotor 24 angetrieben, und zündbares Gas wird aus dem Einlaßstutzen 106 in die Steuerkammer 84 eingeleitet. Der sich hin- und herbewegende Kolben wird durch den Druck des in die Steuerkammer 84 eingeleiteten Brenngases in Richtung auf den Auslasskanal 92 bewegt. Das Gas strömt dann an dem Kolben 88 vorbei, durch den Auslasskanal 92 und dann gegebenenfalls in das viele öffnungen
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aufweisende Teil 72, in dem es verteilt und mit Luft, die mittels des Kompressors 18 durch den Durchlass 50 in das Kopfstück 54 eingeleitet wurde, vermischt wird. Die Zündkerzen 40 werden durch das Verteilersystem intermittierend gezündet und entzünden das entstehende Gas-Luft Gemisch, wenn es aus dem Kopfstück 54 durch die Öffnungen 49 in die Brennkammer 14 strömt. Aufgrund der Art und Weise, in der das Gemisch in die Brennkammer 14 eingeleitet wird, erfolgt die Verbrennung über eine relativ breite Front, wodurch eine effektive Verbrennung in der Brennkammer 14 ermöglicht wird. Die brennenden Gase werden in die Rotorkammer 12 und zwischen die Leitschaufeln 66 geleitet, so daß sie auf die Leitschaufeln 66 des Rotors 16 auftreffen und den Rotor drehen.
Bei der Verwendung eines Gehäuses 10, einer Rotorkammer 12, eines Rotors 16 und eines Kompressors 18, der eine modifizierte Form der Einspritzdieselturbine T16A oder T216 der Klöckner-Humboldt-Deutz AG ist, hat sich gezeigt, daß die erfindungsgemäße Turbine bei ca. 20 0 00 bis ca. 51 000 Umdrehungen pro Minute effektiv mit einer wesentlich geringeren Abgastemperatur arbeitet als es bei der Originaldieselturbine der Fall ist. Die Verbrennung in der erfindungsgemäßen Einheit war effektiver und die Gesamtverschmutzung war bedeutend geringer als bei der bekannten Dieselturbine.
Während des normalen Betriebs der Maschine wird der sich hin- und herbewegende Kolben 88 intermittierend durch den durch die Verbrennung der Gase in der Brennkammer 14 ent-
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stehenden Gegendruck P2 jedes Mal, wenn die Gase in dieser Kammer gezündet werden, in Richtung auf den Gaseinlass 100 zu bewegt. Der Gaseinlass wird immer dann geschlossen, wenn der auf den Kolben 88 wirkende Druck der Luft oder der Verbrennungsgase ausreichend groß ist. Der sich hin- und herbewegende Kolben verhindert damit, daß Luft oder Verbrennungsgase den falschen Weg durch das Steuerventil 80 nehmen. Wenn der Druck P2 der Verbrennungsgase in der Brennkammer 14 in ausreichender Weise abgelassen wurde, so daß der Gegendruck unter den effektiven Druck P1 der Brenngase aus dem Gasbehälter 74 abfällt, bewegt der Gasdruck den sich hin- und herbewegenden Kolben wieder von dem Gaseinlass weg und weiteres Gas strömt in die Brennkammer 14. Es hat sich gezeigt, daß die Abnutzung des sich hin- und herbewegenden Kolbens während des Betriebs minimal ist, möglicherweise aufgrund der Tatsache, daß der Kolben sich auf einem Gaspolster zwischen dem Kolben und dem Auslass bewegt. In dem Steuerventil gibt es keine Federn oder ähnliche Teile, die sich abnutzen oder zerbrechen könnten.
Die Drehgeschwindigkeit des Rotors kann aufgrund der besonderen Konstruktion der Maschine relativ schnell verstellt werden, indem die Durchflußbreite des Durchlasses in dem Einlassventil 78 unter Verwendung der Reguliereinrichtung gesteuert wird.
Obwohl die Turbine mit Propangas sehr wirksam arbeitet, hängt es von den besonderen Erfordernissen und Versorgungsmöglichkeiten ab, welches Gas jeweils verwendet wird.
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Claims (9)

  1. Anmelder: BODORP BOUWARE (LIEtIDOMS) BEPERK 5 PuL Ley Street, BoLtonia, KRUGERSDOIiP, Transvaal Province,
    Südafrika
    "VerbreiinuncjskrafteLnheit für die Verwendung von gasartigen Brennstoffen"
    Ansprüche:
    {1. Verbrennungskrafteinheit für die Verwendung von cjasartigen Brennstoffen mit einer Brennkammer; Mitteln zur Entzündung der brennbaren Medien in der Brennkammer; Leistung abgebenden Mitteln, die von den in der Brennkammer entstehenden Verbrennungsgasen angetrieben werden; einem Kompressor, um Luft in die Brennkammer zu leiten und einer Gasversorgung einschließlich eines Steuerventils, um den gasartigen Brennstoff in die Brennkammer zu leiten und ihn dort in der Luft zu verbrennen, gekennzeichnet durch ein Steuerventil (80) mit einer Steuerkammer (84) ; einem Auslassteil (86) , das sich bis in diese Steuerkammer erstreckt; einem Auslasskanal (92), der in dem Auslassteil (86) vorgesehen ist und einen Auslass aus der Steuerkammer bildet, wobei dieser Auslasskanal mit der Brennkammer (14) in Verbindung steht, um den gasartigen Brennstoff zu der Brennkammer zu leiten; einem Einlass (100), der zum Einleiten gasartigen Brennstoffs in
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    die Hteuerkamtier dient und mit ctem Auslass in Verbindung stehen kann; einem Ventilsitz (102) in der Steuerkammer, der den tÜnlcUSK umgibt, und ein sich hin- und herbewegender Kolben (HB), der längs des Auslassteils (86) bewegbar ist und eine; Ver;;chlußflache (10 1) aufweist, die sich ein den Ventilsitz anlegt, um den Einlass zu verschließen, wobei das in den Eiinlass strömende Brenngas die Verschlußfläche von dem Ventilsitz fernhält und dadurch solange durch die i> teuer kammer zu dem Auslass und zu der Brennkammer strömt, bis das Brenngas in der Brennkammer bei einem Druck (P2), der den Druck (Pl) am Einlass ausreichend überschreitet, einen Ruckfluß zu dem Auslass erzeugt, um die Verschlußflache auf den Ventilsitz zu zu bewegen und den Einlass zu verschließen.
  2. 2. Verbrennungskrafteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sich hin- und herbewegende Kolben (88) einen im wesentlichen zylindrischen Hohlraum (90) aufweist, der das Auslassteii (86) aufnimmt, wobei der Hohlraum eine ihn umgebende Innenwand hat, die sich in einem geringen Abstand von dem Auslassteil befindet, so daß durch einen ringförmigen Raum zwischen der Innenwand des Kolbens (88) und einer Außenwand des Auslassteils ein Strömungsweg (96) gebildet wird.
  3. 3. Verbrennungskrafteinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkammer (84) zylindrisch ist und die Außenfläche des Kolbens (88) sich gleitend an die
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    Wand der Steuerkammer anlegen kann, wobei der Kolben Nuten (98) aufweist, um für das Medium von dem Einlass zu dem Strömungsweg eine Verbindung zu schaffen.
  4. 4. Verbrennungskrafteinheit nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasversorgung eine Gasquelle (74) und ein Einlassventil (78) zur Steuerung des Gasstroms zwischen der Gasquelle und dem Steuerventil aufweist.
  5. 5. Verbrennungskrafteinheit nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (14) rohrförmig ist und ein Kopfstück (54) an einem Ende trägt, und der Kompressor (18) dazu dient, Luft durch einen Luftstromdurchlass (50) zu dem Kopfstück zu leiten, wobei die Gasversorgung Gas durch ein Verteilerelement (72) zu dem Kopfstück leitet, um es mit der Luft aus dem Luftstromdurchlass zu mischen.
  6. 6. Verbrennungskrafteinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin ein Hauptgehäuse (10) mit einer Außenwand (46) und einer Innenwand (48) , die die Verbrennungskammer bildet, vorgesehen ist, wobei das Kopfstück (54) an der Außenwand (46) befestigt und der Luftversorgungsweg zwischen der Innenwand und der Außenwand vorgesehen ist.
  7. 7. Verbrennungskrafteinheit nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung abgebenden Mittel ein Rotor (16) sind, der an dem entgegengesetzten Ende der
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    Brennkammer angeordnet ist, um von den aus der Brennkammer strömenden Verbrennungsgasen gedreht zu werden.
  8. 8. Verbrennungskraftexnheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (16) in einer Rotorkammer (12) um eine sich im wesentlichen senkrecht zu, aber versetzt von der Achse der Brennkammer erstreckenden Achse (15) drehbar ist, wobei sich die Brennkammer nicht radial in die Rotorkammer erstreckt, um nicht radial auf den Rotor zu treffen, um ihn zu drehen.
  9. 9. Verbrennungskraftexnheit nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Leitschaufeln (66) um den Umfang des Rotors (16) herum angeordnet ist, wobei jede Leitschaufel in ihrer Ausdehnung längs der Rotorachse gebogen ist, um die Verbrennungsgase gegen einen Diffusor (70) zu lenken, der einen aus der Rotorkammer (12) führenden Abgasauslass bildet.
    909822/08 3?
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