DE823671C

DE823671C - Self-steering combustion turbine

Info

Publication number: DE823671C
Application number: DESCH3215A
Authority: DE
Inventors: Otto Richard Schmitt
Original assignee: OTTO RICHARD SCHMITT
Current assignee: OTTO RICHARD SCHMITT
Priority date: 1950-07-02
Filing date: 1950-07-02
Publication date: 1951-12-06

Description

Selbststeuernde Verbrennungsturbine Die selbststeuernde Verbrennungsturbine hat den "Zweck, die im Kraftstoff liegende Energie ohne Zwischenmechanismus in eine rotierende Bewegung zu übertragen. Hierbei soll die Verbrennungsgeschwindigkeit des verwendeten Kraftstoffes selbst die Steuerung der Turbinenendgeschwindigkeit durchführen.Self-steering combustion turbine The self-steering combustion turbine has the "purpose of converting the energy in the fuel into a to transmit rotating motion. The burning rate should be of the fuel used itself controls the final turbine speed carry out.

Die beiden bisher bekannten Verbrennungsmotorentypen für Kraftfahrzeuge sind Kolbenmaschinen, wie Otto- und Dieselmotor, und die Turbine. Während bei ersteren die sich durch die Verbrennung ausdehnenden Gase auf einen Kolben drücken und durch eine Kurbel in rotierende Kraft überführt werden, stoßen bei der Turbine die Gase gegen die Schaufeln eines Turbinenrades und bringen es somit zur Drehung.The two previously known types of internal combustion engines for motor vehicles are piston engines, such as gasoline and diesel engines, and the turbine. While with the former the expanding gases from the combustion press on a piston and through If a crank is converted into rotating force, the gases collide with the turbine against the blades of a turbine wheel, causing it to rotate.

Der Kolbenmotor allgemein hat den Nachteil. claß eine Linearbewegung fortgesetzt unterbrochen und umgekehrt werden muß, was ein ungünstiges Eriergiemoinert ergibt, Die zur Überführung dieser Linearbewegung in eine rotierende notwendigen schwingenden Teile verbrauchen zusammen mit den Steuerungselementen, wie Ventilen uni Nockenwellen, einen Großteil der frei werdenden Energie. Sie führen ferner zwangsläufig zum Schwungmotor, der erst durch die Speicherung der Bewegungsenergie in einer entsprechenden Schwungscheibe und bei hoher Drehzahl zur vollen Energie kommen kann. da einem augenblicklichen, Kraftimpuls hoher Stärke der längere energieverbrauchende Ablauf einer Bewegungsgruppe gegenübersteht. Ein völliges Ausgleichen der Schwingenden Teile ist praktisch nicht möglich, so daß das Material unnötig dem Verschleiß ausgesetzt ist.The piston engine in general has the disadvantage. a linear movement must be continuously interrupted and reversed, which means an unfavorable energy results, The necessary to convert this linear movement into a rotating one vibrating parts consume together with the control elements such as valves uni camshafts, a large part of the energy released. They also inevitably lead to the flywheel motor, which only works when the kinetic energy is stored in a corresponding Flywheel and can come to full energy at high speed. because an instant High strength impulse is the lengthy, energy-consuming process of a movement group facing. Complete balancing of the vibrating parts is not practical possible, so that the material is unnecessarily exposed to wear.

Die Verbrennungsturbine führt die stark verdichteten Gase unmittelbar bei der Verbrennung auf das Turbinenrad, das damit einem kontinuierlichen Gasdruck ausgesetzt ist und sich um so schneller dreht, je mehr Gas ihm zugeführt wird. Da die Gaszufuhr ihrerseits wieder von der Drehzahl abhängt, steigern sich beide Faktoren folglich theoretisch ins Unendliche, wo auch die höchste Leistung der Turbine liegt. Eine wirtschaftliche Dosierung dieser Energien, wie sie für den Kraftverkehr notwendig ist, erscheint ohne entsprechenden Energieverlust nicht möglich zu sein.The combustion turbine guides the highly compressed gases directly during combustion on the turbine wheel, which means a continuous gas pressure exposed and rotates faster the more gas is supplied to it. There the gas supply in turn depends on the speed depends, increase Both factors consequently theoretically infinitely, where the highest performance the turbine lies. An economical dosage of these energies, as they are for the Motor transport is necessary, does not appear to be possible without a corresponding loss of energy to be.

Die Erfindung soll einerseits die Vorteile der Turbine, die in der direkten Überführung der Gasenergie in eine rotierende Bewegung liegen, ausnutzen, andererseits aber die Energiesteuerung, wie sie beim Kolbenmotor durchgeführt ist, ohne Ventile und Nocken nur mit einer einmaligen Anfangszündung gewährleisten.The invention is intended on the one hand to take advantage of the turbine, which is in the direct transfer of the gas energy into a rotating movement, exploit it, on the other hand, however, the energy control, as it is carried out in the piston engine, without valves and cams only with a single initial ignition.

Gemäß der Erfindung werden grundsätzlich an dem Turbinenrad bzw. der Turbinenscheibe statt Schaufeln Einziehungen o. dgl. vorgesehen, z. B. in Form von -Mulden. je zwei Mulden liegen sich gegenüber, und es können zwei oder vier solcher -Mulden vorgesehen werden. Zu beiden Seiten des so ausgestattetenTurbinenradessind Verbrennungsräume vorgesehen, die bei Drehung des Turbinenrades derart mit den genannten -Mulden zusammenarbeiten, daß ein Verbrennungsraum mit einer Mulde in Verbindung steht, während die andere Mulde abgeschlossen ist; ebenso ist der andere Verbrennungsraum abgeschlossen. Die Mulden besitzen durch die Masse der Turbinenscheibe hindurch Kanäle in Richtung des anderen Verbrennungsraumes auf der anderen Seite, derart, daß bei Drehung des Turbinenrades zunächst die Verbindung zwischen dem Verbrennungsraum und der Mulde unterbrochen wird und die Gase durch den Kanal in den anderen Verbrennungsraum strömen. `'Wird nun in dem erstgenannten Verbrennungsraum ein Gas zum Verbrennen gebracht, so übt es auf die mit dem Verbrennungsraum in Verbindung stehende Muschel einen Bewegungsimpuls aus, bewirkt die Drehung der Turbine, die Unterbrechung der Verbindung zwischen .der Verbrennungskammer und der --Muschel und durch Überströmen durch den Verbindungskanal in, ,die nächste auf der anderen Seite liegende Verbrennungskammer die Zündung des dort befindlichen Gasgemisches, wodurch sich der Vorgang wiederholt.According to the invention are basically on the turbine wheel or the Turbine disk instead of blades retractions o. The like. Provided, z. B. in the form of -Hopper. two hollows are opposite each other, and there can be two or four of these -Troughs are provided. On both sides of the turbine wheel so equipped are Combustion chambers are provided, which when the turbine wheel rotates in such a way with the said -Troughs work together that a combustion chamber communicates with a trough stands while the other hollow is closed; so is the other combustion chamber closed. The troughs extend through the mass of the turbine disk Channels in the direction of the other combustion chamber on the other side, in such a way that when the turbine wheel rotates first the connection between the combustion chamber and the trough is interrupted and the gases through the duct into the other combustion chamber stream. '' Now there is a gas in the first-mentioned combustion chamber to burn brought, it exercises on the mussel connected with the combustion chamber a motion impulse from, causes the rotation of the turbine, the interruption of the Connection between the combustion chamber and the shell and by overflow through the connecting duct in,, the next combustion chamber on the other side the ignition of the gas mixture located there, whereby the process is repeated.

Eine auf einer durchgehenden Hohlwelle befestigte Scheibe mit geschliffenen Flanken ist das eigentliche Turbinenrad a (Abb. t). Von beiden Seiten her berühren zwei Ringkörper b, welche die Verbrennungsräume c tragen, diese Flanken. Die beiden Ringkörper gehören zum stehenden Teil und sind im Gehäuse so gelagert, daß das Turbinenrad zwischen ihnen gleiten kann, je eine schmale Abdeckscheibe d, die wie das Turbinenrad auf der Hohlwelle festsitzt, berührt gleitend die beiden Ringkörper auf deren Außenseiten. Die Verbrennungsräume, deren Anzahl variabel ist, sind in den Ringkörpern zahlen- und abstandsmäßig gleich verteilt. In Abb. 2 sind drei gewählt. Sie liegen so in den Ringkörpern, daß sie um den halben Abstand von Öffnung zu Öffnung versetzt sind und sich gegen das zwischen ihnen liegende Turbinenrad richten (Abb. 3)a Abb. 3 zeigt einen Ausschnitt ,der Lage der Verbrennungsräume und des Tur- binenrades darstellungslialher auf die Gerade über- tragen. Das Turbinenrad trägt auf beiden Seiten gegenüberliegend in Höhe der Einmündung der Verbrennungsräume zwei, je nach praktischer Erprobung evtl. vier, muldenförmige Vertiefungen, die Brennmuscheln e. Diese Brennmuscheln. die den Brennstoß aufnehmen. münden an ihrem Lauf- richtungsende durch einen Kreuzkanal f jeweils auf die Gegenseite des Turbinenrades. Der Restteil des Turbinenrades trägt in der Laufrichtung gesehen in entsprechendem Abstand hinter den Brennmuscheln Schlitze g (Abb. 4), die in den mit Schaufeln ver- sehenen hohlen 'feil des Turbinenrades reichen und zur Entspannung der Gase nach der Ver- brennung dienen. L'ber eine Bohrung stehen die Schaufeln 1a mit der Seele der Ilohlwelle in Ver- bindung; sie dienen zur Kühlung des Turbinen- rades und zum Ausschleudern der Abgase. Die Arbeitsweise der '-orrichtung ist die folgende: Das auf beiden Außenseiten der Ring- körper zunächst mit bisherigen 'Mitteln verdichtete Gasgemisch wird in die ''erl>rennungsräume ge- preßt und durch die Abdeckscheiben d kurz vor Erscheinen des Gegenendes des l'3rennkanals ein- geschlossen. In einem der Verbrennungsräume ist eine Zündvorrichtung eingebaut, welche die erste und einmalige Anfangszündung herbeiführt, wenn die Brennmuschel mit ihrem Anfang die Öffnung des Verbrennungsraumes erreicht, in dein diese Zündvorrichtung eingebaut ist. Da der Verbren- nungsraum in diesem Moment rückwärts von der Abdeckscheibe geschlossen ist, nimmt die Brenn- muschel den Stoß als Bewegungsimpuls auf und leitet gleichzeitig die brennenden Gase durch den Kreuzkanal f auf die Gegenseite, wo er nach erfolgter Drehung mit seiner Öffnung auf den ver- setzten Verbrennungsraum der Gegenseite trifft. In der Zeit der Entzündung der dort eingeschlossenen Gase ist im Verlauf der Bewegung des Turbinen- rades vor diese Öffnung die Brennmuschel getreten, die ihrerseits wieder den Stoß als Drehimpuls auf- nimmt und die Zündung durch den anderen Teil des Kreuzkanals wieder auf die andere Seite leitet. Die Zündungen lösen sich auf diese Weise pausen- los als Stafette ab; der Drehimpuls erfolgt von beiden Seiten her auf das Turbinenrad., je weniger und je größere Verbrennungsräume auf den Um- fang der Ringkörper verteilt sind und je kleiner der zwischen den Schenkeln des Kreuzkanals ge- bildete Winkel a ist, desto höher wird die Umlauf- geschwindigkeit des Turbinenrades, desto größer muß auch die Startgeschwindigkeit sein, da vom Winkel a die Vorzündung abhängt. Die Erreichung der wirtschaftlich optimalen Werte ist eine Frage der Erprobung. Die Entspannung der Gase erfolgt unmittelbar nach der Verbrennung durch Schlitze an beiden Flanken des Turbinenrades a, welche in die Kühl- schaufeln h im Hohlteil des Turbinenrades münden. Während der Entspannung gibt die Abdeckscheibe auf der entsprechenden Außenseite des Ringkörpers den Einlaß für neuerliche Füllung frei, und der Vorgang wiederholt sich. DieVorteile dieser Turbine sind: t. Überführung der Gasenergie ohne Mechanismus in rotierende Bewegung, 2. kontinuierliche Krafteinwirkung von beiden Seiten her auf das Turbinenrad, 3. pausenlos sich fortsetzende Zündung von einer auf die andere Seite, .4. rasches Ansteigen zur Höchstleistung, da mit der Drehzahl auch die zugeführte Gasmenge im Gegensatz zum Kolbenmotor steigt, ,5. Regulierbarkeit der Drehzahl in der Konstruktion durch entsprechende Angleichung der Anzahl der Verbrennungsräume und Winkel im Kreuzkanal, 6. geringeres Gewicht des Gesamtmotors, einfachere Herstellung des Motors.,The actual turbine wheel a (Fig. T) is a disk fastened to a continuous hollow shaft with ground flanks. From both sides, two ring bodies b, which carry the combustion chambers c, touch these flanks. The two ring bodies are part of the stationary part and are mounted in the housing so that the turbine wheel can slide between them, each a narrow cover disk d, which, like the turbine wheel, is fixed on the hollow shaft, slidingly touches the two ring bodies on their outer sides. The combustion chambers, the number of which is variable, are distributed equally in number and spacing in the ring bodies. In Fig. 2 three are chosen. They are located in the ring bodies in such a way that they are offset by half the distance from opening to opening and are directed towards the turbine wheel between them (Fig. 3) a Fig. 3 shows a section of the position of the combustion chambers and the door Binenrades shown on the straight line wear. The turbine wheel carries on both sides opposite at the confluence of the Combustion chambers two, depending on the practical Testing possibly four, trough-shaped depressions, the mussels e. Those scallops. the absorb the burst. flow at their run direction end through a cross channel f each on the opposite side of the turbine wheel. The rest of the Turbine wheel is seen in the running direction in appropriate distance behind the scallops Slots g (Fig. 4), which are in the vaned See the hollow for the turbine wheel and to relax the gases after the serve combustion. They stand above a hole Blades 1a with the core of the Ilohl shaft in binding; they are used to cool the turbine rades and for ejecting the exhaust gases. The operation of the device is that the following: The one on both outer sides of the ring body initially condensed with previous' means Gas mixture is diverted to the '' separation rooms presses and through the cover plates d shortly before Appearance of the opposite end of the l'3rennkanal closed. In one of the combustion chambers is an ignition device installed, which the first and causes a single initial ignition if the clam with its beginning the opening of the combustion chamber reached into your this Ignition device is installed. Since the burning at this moment backwards from the Cover is closed, the combustion shell the thrust as a movement impulse on and at the same time directs the burning gases through the Cross channel f to the opposite side, where he is after completed rotation with its opening on the set combustion chamber on the opposite side. In the time of the inflammation of those trapped there Gases is in the course of the movement of the turbine stepped the barrel in front of this opening, which, in turn, generate the impact as angular momentum. takes and the ignition by the other part of the cross channel leads back to the other side. The ignitions are released in this way pause- go off as a relay; the angular momentum comes from both sides of the turbine wheel., the less and the larger the combustion chambers on the catch the ring body are distributed and the smaller between the legs of the cross canal formed angle a, the higher the orbital speed of the turbine wheel, the greater must also be the start speed, since from Angle a depends on the pre-ignition. The achievement the economically optimal values is a question of testing. The gases are released immediately after the burn through slits on both Flanks of the turbine wheel a, which in the cooling blades h open into the hollow part of the turbine wheel. During the relaxation the cover disc gives on the corresponding outside of the ring body the inlet for a new filling free, and the The process is repeated. The advantages of this turbine are: t. Conversion of the gas energy into rotating movement without a mechanism, 2. Continuous force from both sides on the turbine wheel, 3. Uninterrupted ignition from one side to the other, .4. Rapid increase to maximum output, as the amount of gas supplied increases with the speed, in contrast to the piston engine, 5. The speed can be regulated in the construction by adjusting the number of combustion chambers and angles in the cross duct, 6. lower weight of the entire engine, easier manufacture of the engine.,

Claims

PATENT CLAIMS: r. Self-steering combustion turbine, consisting of a turbine wheel and adjacent combustion chambers working together with it, characterized in that, instead of blades, indentations are provided on the turbine wheel, preferably of a trough-shaped shape, that furthermore the combustion combs are provided on both sides of the turbine wheel and that, finally, the trough-shaped recesses have channels through the turbine wheel which lead in the direction of the other combustion chamber on the other side.

2. Combustion turbine according to claim r, characterized in that at least two troughs are provided, facing each other on both sides of the wheel, and that several combustion chambers are provided "on both sides equally and against each other in such a way so that one shell is fully connected to one of the combustion chambers stands, while the corresponding, lying on the other side of the wheel against the combustion chamber is closed and that it is also in this position the connecting channels of the mussels mentioned are closed.