[发明专利]用于非连续燃烧的燃气透平

说明书

技术领域

本发明的主题是用于非连续燃烧的燃气透平，带有至少一个具有进口阀或进口阀和点火装置的燃烧室。所述至少一个燃烧室在排气侧不具有关断装置，因此排气侧一直是打开的。在所述至少一个燃烧室的下游，提供了可被在燃烧室中所获得的工艺气体(Arbeitsgas)撞击的透平。流通室被定位在燃烧室和透平之间，沿轴向地位于燃烧室的后面。

进一步地，本发明的主题是用于操作燃气透平的方法。

本发明还涉及用于机器的驱动系统，所述机器具有作为其核心的根据本发明的燃气透平。

背景技术

一方面，传统的、最先进的透平发动机因为在空气进给到燃烧室中之前所需的空气压缩工序(压缩机作业)而不断地损失能量。另一方面，为确保透平的作用及操作，必须不断地喷射燃料，即使透平在低负荷下操作。这导致高的能量消耗及连带的严重的环境影响。

活塞发动机使非连续的燃料供给成为可能。一种活塞马达型，行星活塞发动机(旋转发动机或汪克尔发动机)从燃烧工序直接地产生旋转运动。除了间断性地燃料供给的优点外，行星活塞马达还提供超过传统往复式活塞马达的优势：它们更轻且具有更少的组件(没有驱动连杆或曲轴)，它们的控制简单，且由于活塞面处的摩擦损失减少，它们的效率更高。然而，由于三个气密室的密封难度及带有偏心轴的偏心轴承，这种类型的马达还未完全被市场接受。

带有用于间断性操作的燃烧室的燃气透平也是已知的。

比如，奥地利专利说明书AT311 735号描述了一种用于在燃烧室内间断性燃烧的包含进口阀的燃气透平。此处，燃料的装料、燃烧和膨胀以周期性间隔接连发生。进口阀由凸轮轴致动，凸轮轴由电动马达驱动。电动马达由位于燃烧室内的温度及压力传感器电子地控制。燃气透平规避了往复式活塞发动机中由于密封件而发生的高的摩擦损失，平均占到总输出的15％至25％(在部分负荷操作中高达40％)。然而，目前还不能实现对此燃气透平的令人满意的控制。

AT 379 217公开了一种类似的脉冲驱动燃气透平，其中引导叶片/转轮组合及受控制的进口系统可确保其近等容燃烧特性。进口系统包含带有开口的并具有驱动和控制装置的可旋转阀盘。但是目前还不可能在爆燃过程中在技术上气密地关闭阀 盘。此外，此燃烧透平具有复杂的及迷宫似的结构，这导致了功率输出损失及高的制作成本。

US 2,557,198A公开了一种间断性燃烧的气体透平，其中燃烧室均具有进口和出口阀。两个透平直接地安排在燃烧室后，在两个透平之间布置有用于补偿压力波动的室。此处，操作中阀盘的使用也会引起密封问题；此外，排气侧阀盘暴露至非常高的温度，且这就是为什么特别地预计磨损及热变形问题在这一刻发生的原因。

DE 2 232 025A1公开了一种气体透平系统-特别是恒定容积燃烧的带有压缩机的驱动传动装置，其中压缩机消耗了大量压缩能量且继而显著地减少了总效率。避免了机械上复杂的及易于干涉的、燃烧室处的出口阀。在DE 2 232 025A1的具体实施例中，燃烧室空间被分为初级和次级腔，通过颈缩物分离初级和次级腔。然而，颈缩物引起燃烧气体回流，且因此产生初级及次级室充注的不同。

DE 2 232 025A1的另一个实施例示出了带有位于透平周围的燃烧室的燃气透平。此布置导致了高的透平轴承温度并需要对其进行冷却。此外，在此布置中，从燃烧室来的燃烧气体在冲击压缩机透平之前被转向180°。此转向导致了至透平的不平衡的流及功率输出损失。

发明内容

因此本发明旨在公开一种带有简单结构的燃烧发动机，其将燃烧气体的动能直接地转化为旋转运动，而无需应付之前所述的透平发动机或活塞发动机的缺点。

此任务由根据权利要求1的用于间断性燃烧的燃气透平所解决。在此透平中，流通室通过引导板或另外的透平与至少一个燃烧室隔开。

流通室通过引导板或另外的透平与至少一个燃烧室的隔开使得工艺气体流动更均匀。

流通室轴向地安排在至少一个燃烧室的下游是有利的，因为流通室中工艺气体的流动也由此变得均匀且可避免由于工艺气体流转向而导致的输出损失。燃气透平继而具有紧凑及线性的结构。另外的透平产生以下另外的优点：含在工艺气体中的部分动能已转化成旋转运动。

根据本发明的燃气透平只需要进口阀。没有牵涉一定技术难度的热气(排气)阀或滑动装置被使用。其没有传统奥拓发动机或压缩点火发动机中必须消耗在出口阀的作业上的损耗损失。此新的设想避免了气体循环损失(在奥拓发动机的中间传动装置高达40％)。在燃烧气体的喷出方面没有损失发生且无需膨胀功打开出口阀。