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Die Eintakt -  Impulsradialturbine
Die konventionelle Gasturbine ist für den Automobilantrieb nicht geeignet. Bei Belastung sinkt die Drehzahl ab, damit gehen Arbeitsleistung und   Wirkungsgrad erheblich zurück.
Dagegen zeigt das Merkmal der  Eintakt- Impulsradialturbine, der hohe Wirkungsgrad geht auch bei niedrigen Drehzahlen nicht zurück. Diese Eigenschaft ist besonders für eine Gasturbine recht ungewöhnlich.
Die Turbine, die durch einen Axialverdichter, die Luft verdichtet mit Kraftstoff angereichert und verbrannt, wird in der Luftfahrt eingesetzt und hat trotz der hohen Drehzahl einen sehr schlechten Wirkungsgrad.
Wird die Fluggeschwindigkeit  erhöht, damit auch die Turbinendrehzahl, sinkt auch hier der Wirkungsgrad erheblich ab.
Propellermaschinen fliegen effizienter.
Radialturbinen  konnten sich bisher als Automobilantrieb kaum durchsetzen, denn nur bei höchster Drehzahl kommt eine akzeptable Leistung bei einem noch vertretbaren  Wirkungsgrad zustande, der den des Dieselmotors nicht übersteigt.
Bei niedriger Drehzahl d.h. bei Belastung sackt die Drehzahl, damit Leistung  und der Wirkungsgrad  einer herkömmlichen Gasturbine auf nicht vertretbare Werte ab.
Bei dieser Turbine wird in die kräftig aufgeheizte  Luft der Kraftstoff eingespritzt, der schnell  verbrennt und  die Verbrennungsgase geben die Energie, an die Arbeitsturbine weiter.

Die Aufgabe der Impulsradialturbine ist es, die Lücke - den hohen Verbrauch bei niedriger Drehzahl  zu schließen. Es wird so auch  bei niedriger Drehzahl eine hohe Leistung und ein hoher Wirkungsgrad erreicht. Dies erst - macht die Impuls- Radialturbine automobiltauglich.   
 
Ohne dass die  Funktion am Eintaktmotor  verändert wurde, wurde lediglich der Verdichter in die Motormitte verlegt.
Die Lösung die zustande kam, ist eine rekuperativ betriebenen Impulsradialturbine die genannten Vorteile der schnellen Verbrennung kleinster Gemischportionen beibehält und durch die Explosionsverbrennung Verbrennungszeit nicht verkürzt.  und den Wirkungsgrad verdoppelt. ( Eine Abwandlung eines Turboprop- Antriebes).

Die Impulsradialturbine nutzt nicht die  Strömungsgeschwindigkeit, sondern den Druck.  Das ergibt den <Eintaktmotorentyp A-V-A>     Arbeit - Verdichter - Arbeit.

Arbeit               Verdichter                Arbeit
ava.jpg (14269 Byte)   

                                              Zündung               Kraftstoff              Zündung

Der normale Otto- Dieselmotor und die konventionelle  Gasturbine liegen im Wirkungsgrad annähernd gleich, bei max.ca. 35% was geschönt erscheint und zu bezweifeln ist.
Das Leistungsgewicht spricht natürlich  für die Gasturbine. Deshalb hat  die Gasturbine  in der Luftfahrt ihren Platz gefunden.

Drehende und feststehende Teile einer Impulsradialturbine werden  dünnwandig ausgeführt, so dass keine wesentlichen Nachteile im Leistungsgewicht zustandekommen kann. Siehe: <Dünnwandausführung>     <WIM - Motor>

Wenn es um den PKW- Antrieb geht, wird der Nachteil besonders sichtbar, denn der Otto und Dieselmotor hat bei niedriger Drehzahl nur eine mäßige Leistung, aber den höchsten Wirkungsgrad.
Drehzahlerhöhung verbessert die Leistung - was auch für die Gasturbine gilt.
Das macht die  Turbine als Automobilantrieb praktisch unbrauchbar.

Der Wirkungsgrad ist der Schwachpunkt aller Verbrennungsmaschinen, deshalb  ist die Zeit schon lange reif, nicht nur zum Ottomotor, sondern auch zur Gasturbine eine Alternative zu schaffen, die auch bei niedriger Drehzahl eine hohe  Leistung und einen hohen  Wirkungsgrad schafft.
Eine utopische Forderung bisher, die mit der Impuls-(Eintakt)- Turbine in greifbare Nähe rückt.

Damit die Eintakt- Impulsradialturbine der Leichtbauweise entspricht wie man es durch konventionellen Gasturbine gewohnt  ist, wird auch hier auf die  <Dünnwandkonstruktion>  zurückgegriffen

Die Impulsradialturbine ist mit dem Eintaktmotor identisch und arbeitet mit der doppelten Anzahl von Hüben der innerhalb von zwei Umdrehungen mit sechzehn Arbeitshüben pro Wellenumdrehung.

Der hohe Wirkungsgrad kommt zustande, weil sich jeder Hub bei der Explosion und Expansion gegen die Sperrwalzen abstützen kann.

Das ist neu in der Turbinentheorie,  denn wenn man in  Diskussionen auf dieses Thema zu sprechen kommt, wird oft die Meinung vertreten, der Eintaktmotor kann  praktisch nur eine Turbine oder ein Zweitaktmotor sein. Beides trifft nicht zu. Das erschwert die <Einordnung> .

In der Impuls-Eintaktimpulsradialturbine  werden die Gemisch-Ladeportionen pro Ladekanal nochmals halbiert - rekuperativ vorgewärmt und bei hoher Drehzahl einwandfrei Explosionsverbrannt.
Auch hier  verblüfft, dass die Verbrennungszeit auf die Drehzahl des Viertakt- Ottomotors sich nicht verkürzt. wird, sondern es werden die Verbrennungsportionen verkleinert, und die Hubzahl vervielfacht. So bleibt der Wirkungsgrad auch bei niedriger Drehzahl ungewöhnlich  hoch.

Die Fliehkräfte der Eintakt- Impulsradialturbine sind durch die kleinen Läufer-Durchmesser sehr gering, was die Konstruktion begünstigt.

Es wurden drei Eintaktmotore als Grundtypen zugrundegelegt.   <Motortyp A - V - A> und  der  Normale Typ <V-A-V>  . Dies kann erweitert werden um den < 270° Expansionsmotor>
Der <Doppelmotor lt. Patent>   
<der Unterschied ?>  ergänzen die Erklärungen. 

Die Bezeichnung   Impulsradialturbine führte zu Verständigungsproblemen, denn in Fachkreisen  ist seit 1908,  dem Namen nach, eine Impulsradialturbine bekannt. Es ist die  <Holzwarth - Turbine> eine Verpuffungsturbine die man fälschlich in die Nähe der  Impulsradialturbine brachte.
Bei dieser Turbine wurde das Kraftstoffgemisch in einer Brennkammer gezündet und die Verbrennungsgase wurden über eine Ventilsteuerung periodisch durch das "radial stehende Turbinen- Schaufelrad geblasen. Das Mißverständnis zum Eintaktmotor war damit vorprogrammiert.
Diese Turbine lebt von der Strömungsgeschwindigkeit - nicht aber vom abstützenden Explosionsdruck und der variabler Expansion wie es im Eintaktmotor der Fall ist.
Deshalb ist die Eintakt- Impulsrarialturbine, nicht mit der Holzwarth- Turbine zu vergleichen..

Gegenüberstellung:
Der normale Eintaktmotor  V-A-V schafft mit einer Drehzahl von ca. 1000 U/min, 4000 Arbeishüben pro Minute. Der Doppelmotor A-V-A die Impulsradialturbine  erreicht bereits bei 1000 U/min. 8000 Arbeitshübe/min. Die Drehzahl richtet sich nach der  Umfangsgeschwindigkeit am Drehkolben. Das entspricht am Teilkreis  ca. 6m/s festgelegt ist, so dass Ladung Verbrennungszeit und Expansion nicht verkürzt werden.
Die Drehzahl ist  zu steigern, weil diese Turbine mit rekuperativer Luftvorwärmung betrieben werden kann, die die Explosionen beschleunigt.
Man sollte aber  bedenken, dass niedrige Drehzahlen die Lebensdauer einer   Turbine oder eines Motors günstiger sind.

Die Steigerung der Drehzahl erfolgt durch die Heißzelle und mit rekuperativer Verbrennungsluftvorwärmung. Dann kommt man auf  32000 Arbeitshübe/min, ohne auch hier die Verbrennungszeit zu verkürzen, d.h. bei einer Umfangsgeschwindigkeit von 6 m/s. In diesem Falle verkleinert es den Drehkolben und die ganze Motor bzw. Turbinenkonstruktion. Das schafft dann neue Einsatzgebiete für die Turbine, z.B.im Automobil.  

Der wesentliche Unterschied kann nicht genug hervorgehoben werden:
Die " Eintakt- Impulsradialturbine" erzeugt auch bei niedrigsten Drehzahlen ein hohes Drehmoment und damit einen hohen Wirkungsgrad.

Mit steigender Drehzahl wird das Drehmoment kleiner - schwächer,  das kann die Bauweise des Motors oder der Turbine durch ein gutes Gewicht- Leistungsverhältnis begünstigen, aber nur wenn genügend Erfahrungen mit schnellaufenden Motoren vorliegen.

Ein besonderes Merkmal liegt bei der Abgaswärme. Bei der konventionellen Gasturbine liegt diese bei 270 bis 300°C. Die Abgas wärme der Impulsradialturbine kann rekuperativ bis zum Taupunkt durch die Ansaugluft heruntergekühlt werden und hebt dann über  höhere Drehzahlen den Wirkungsgrad an.
Deshalb ist die Impulsradialturbine ein idealer Kraftwerksantrieb, natürlich aber auch als Turbopropantrieb oder Schiffs- und Fahrzeugantrieb  geeignet.

Siehe:    <Typ A -V-A>    und      <Doppelmotor>       <Umfangs bzw. Kolbengeschwindigkeiten>

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