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Turbomotor.
Bekannt sind Turbomotoren, welche durch Dampf oder durch Explosion betrieben werden und deren Reaktionskanäle schraubenförmig sich vom Eintritt bis zum Austritt bei steigendem Schraubengang erweitern.
Bei Explosionsturbomotoren dieser Art erscheint die Zündung im Zylinderkopfe angeordnet.
Obgleich der thermische Wirkungsgrad einer solchen Explosion günstig ist, wird durch die sehr grosse Erhöhung des Anfangsdruckes die Ausnutzung des Gases wenig vorteilhaft und ergibt daher in der Praxis das Gleichdruckverfahren einen besseren Wirkungsgrad.
Ferner bietet die bisher in Betracht kommende Trennung der rotierenden von den feststehenden Teilen Schwierigkeiten, indem entweder die Spaltverluste übermässig gross oder die Reibungsverluste bei zu knappem Spielraum ausserordentlich hohe Werte erreichen, was bei Verbrennungsturbinen, die auf besonders hohe Temperaturen angewiesen sind, verhängnisvoll werden kann. Die Erfindung hat einen Turbomotor zum Gegenstande, der aus einer Verbrennungsturbine besteht, deren Reaktionskanäle sich gleichfalls vom Einlass bis zum Auslass bei steigendem Schraubengang allmählich erweitern.
Hier erscheinen jedoch die Kanäle aus den schraubenförmig gewundenen Schaufeln in Verbindung mit Welle und Mantelwand gebildet und stellen auf diese Weise eine als Rotorkörper gestaltete Einheit dar, die zu keinerlei Spalt-oder Reibungsverlusten des denselben durchströmenden Treibmittels Anlass geben kann. Die Zündung des Treibmittels erfolgt innerhalb der rotierenden Reaktionskanäle und ist derart vorgesehen, dass sie stufenweise stattfindet, wobei die Feinheit der Zerstäubung des Brennstoffes eine Art Nachzündung ermöglicht. Das Endergebnis ist eine Verbrennung unter angenähert gleichem Druck, wobei gemäss der Erfindung dieser Druck im ersten Teile der Schaufeln in dem Masse zunimmt, als er infolge der Leistung aufgehoben wird.
Erfindungsgemäss kann ein einziger oder es können mehrere Reaktionskanäle vorhanden sein.
Die Anordnung dieser Kanäle kann man sich auf zwei verschiedene Arten verwirklicht denken. Einmal kann es sich um einen schneckenförmig um die Welle gewundenen Reaktionskanal handeln ; die Gangmittellinie ist in diesem Falle Spirale und eine derart ausgeführte Maschine würde bei waagrechter Welle naturgemäss hoch und schmal gebaut erscheinen.
Die zweite Möglichkeit besteht darin, dass die Reaktionskanäle entsprechend einer Schraubenlinie mit wachsender Steigerung und mit zunehmendem Querschnitt um eine Welle herumgewunden sind. Diese zweite Möglichkeit erscheint im folgenden bildlich dargestellt :
Fig. 1 stellt einen einfachen Turbomotor dar, wobei die für die Verbrennung erforderliche Luft durch die Leitung 4 unter Druck separat zugeführt wird, welche Leitung durch die Dichtungen 12 und 13 gegen die Aussenluft abgedichtet ist.
Mit der Welle 14, welche in den Lagern 2 und 3 gelagert ist, ist der Turbomotor 17 fest verbunden. Der Brennstoff tritt durch das Rohr 18 ein, welches in die Welle 1 eingepasst ist, strömt sodann durch den in der Welle vorgesehenen Kanal 19 und mündet durch die Kanäle 20 bzw. durch deren auswechselbare Düsen 21 in den Reaktionskanal 22, wo er durch die elektrische Zündvorrichtung 23 zur Entzündung gebracht wird. Durch die Einspritzung an mehreren Stellen entsteht eine Kurve wie beim Dieselmotor, nämlich eine Verbrennung unter gleichbleibendem Druck. Die hochgespannten Gase verlieren allmählich ihren Druck und die Gasturbine beginnt sich in der Richtung des Pfeiles 24 zu drehen.
Die Gase verlassen die Reaktionskanäle durch das schräggestellte Auslassstüek 35, welches
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so angeordnet ist, dass das Lager 3 gegen unmittelbare Berührung mit den heissen Auspuffgasen geschützt ist. Die Mantelfläche ist teilweise mit Kühlrippen versehen.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 ist die Welle 1 in den Lagern 2 und 3 gelagert. Auf der Welle 1 sitzt ein Turbokompressor bekannter Ausführung, welcher die Luft in der Richtung der Pfeile 25 ansaugt. Der Auslass des Kompressors ist mit dem Einlass des Turbomotors 26 unmittelbar vereinigt. Derselbe ist mit der Welle 1 fest verbunden. Der Brennstoff strömt von den festen Röhrchen 18 unter Druck in die Bohrung 19 der Welle 1 und wird durch die Zweigkanäle 20 bzw. deren Düsen in die ersten Windungen des Reaktionskanals 8 gespritzt, wo der Brennstoff mittels der elektrischen Zündvorrichtung 28 gezündet wird.
Die Abfuhr der Abgase erfolgt in der Richtung der Pfeile 27.
Das Neuheitsmerkmal der Erfindung ist somit in der Zusammensetzung von verschiedenen Maschinenteilen zu einem Ganzen gelegen, wodurch ein Rotor von sehr einfacher Konstruktion entsteht.
Der Rotor dreht sich als Ganzes in zwei oder mehr an gut zu kühlenden Stellen angeordneten Kugellagern. Weitere sich bewegende Teile sind nicht vorhanden, alle Metallflächen, die einer Kühlung bedürfen, können entweder von innen oder von aussen sehr leicht gekühlt werden ; es wird somit bei geringem Gewichte der Einrichtung eine hohe Umdrehungszahl, daher grosser theoretischer Nutzeffekt ohne nennenswerte Abnutzung erhalten. Die Einrichtung weist somit alle Vorteile, jedoch keinen der Nachteile der bereits bekannten Systeme ähnlicher Art auf.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Turbomotor mit schraubenförmig gewundenen Schaufeln und wachsendem Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierende Welle (1) mit Organen (18, 19, 20) für die Zuführung des Brennstoffes versehen ist, welche zwischen den ersten Windungen der mitrotierenden Schaufeln (22 bzw. 8), die von einer gleichfalls mitrotierenden Umhüllung (17 bzw. 26) umgeben sind, münden, wobei der Durchschnittswert der durch die Verbrennungen oder Verpuffungen hervorgebrachten Drücke zwischen den ersten Windungen gleichbleibt.