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Erzeuger von gespannten Verbrennungsgasen.
Die Erfindung betrifft Erzeuger von gespannten Verbrennungsgasen, die aus Verbrennungskammern bestehen, welche im Kreise angeordnet sind und einen Steuerschieber umgeben, der den Eintritt in die Kammern und den Austritt aus denselben steuert.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass der Steuerschieber unbeweglich ist und einige oder sämtliche seiner Kanäle, welche die Druckgase aus den Verbrennungskammern in eine oder mehrere, allen Verbrennungskammern gemeinsame Austrittsdüsen leiten, in einen derartigen Winkel zur Radialrichtung in die Verbrennungskammern einmünden, dass sich der Kammernblock durch Reaktionswirkung der aus den Kammern austretenden Druckgase selbsttätig dreht.
Die Kanäle des Steuerschiebers und die Eintritts- und Austrittsöffnungen der Verbrennungskammern sind gegeneinander derart angeordnet und bemessen, dass die austretenden Verbrennungsdruekgase im wesentlichen eine konstante lebendige Kraft haben, was noch dadurch ermöglicht ist, dass ausser einer Primärdüse noch eine oder mehrere Sekundärdüsen angeordnet sind, die sich nacheinander mit sinkendem Druck der aus der Primärdüse austretenden Gase öffnen. Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Fig. 1 ist ein vertikaler Schnitt durch das Kammersystem, Fig. 2 ist ein zugehöriger Grundriss, teilweise im Schnitt,
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zeigen den Steuerschieber in aufeinander senkrechten Längsschnitten. Fig. 4 ist eine Ansicht von unten und Fig. 5 eine Ansicht von oben auf den Schieber.
Fig. 7 ist ein Schnitt nach 7-7 aus Fig. 6. Fig. 8 ist ein Schnitt nach 8-8 aus Fig. 6 ; Fig. 3 und 6 sind dabei Schnitte nach 3-3 und 6-6 aus Fig. 7.
Fig. 9 zeigt die zusammengestellte Maschine im Schnitt. Fig. 10 ist ein zugehöriger Grundriss. Aus Fig. 11 ist das Zusammenwirken der Kanäle des Schiebers und der Kammern zu entnehmen.
Bei der dargestellten Ausführung sind gemäss Fig. 1 und 2 im Kreise nebeneinander acht Kammern 10 angeordnet, die mit ihren Innenflächen einen kegelstumpfförmigen Hohlraum bilden. Jede Kammer ist durch eine Zwischenwand 11 in einen eigentlichen Verbrennungsraum 10'und in einen Raum 10"
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Flansch 17 für die Lagerung des unteren Endes des Schiebers mittels eines Kugellagers 18 und Muttern 19 abgeschlossen, wie aus Fig. 9 ersichtlich ist. An der Aussenseite sind die Kammern mit Kühlrippen 20 versehen.
In den inneren, von Kammern 10 umgebenen kegelförmigen Hohlraum ist ein Steuerschieber eingesetzt, der als Ganzes mit 21 bezeichnet ist (Fig. 3-8). Im oberen Teile des Schiebers ist ein flacher Kanal 22 vorgesehen, der in der Achsrichtung des Schiebers verläuft und in einen querliegenden durchlaufenden Kanal 23 (Fig. 3 und 6) übergeht. Dieser Querkanal 23 mündet an seinen beiden Enden in der Höhe der Öffnungen 13 der Verbrennungsräume 10'. Ferner sind im oberen Teil des Schiebers horizontal zwei schräge Kanäle 24 vorgesehen, von denen jeder vom Umfang des Schiebers zum Kanal 25 führt, welcher vertikal nach oben verläuft. Die oberen Mündungen dieser Kanäle 25 befinden sich diametral auf beiden Seiten der oberen Mündung des Kanals 22, wie besonders aus Fig. 5 zu sehen ist.
Die Kanäle 24 münden am Umfang des Schiebers ebenfalls gegenüber den Öffnungen J > der Verbrennungs- räume 10'.
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und der Kammern, wobei zum Unterschied von den rein schematischen Fig. 1-10 die gegenseitige Lage der einzelnen Kanäle mehr der konstruktiven Ausführung entspricht. Es sei nur eine Kammer betrachtet. Wenn diese Kammer sich aus der Lage 10 b in der Richtung gegen die Lage 10 c bewegt, enthält sie bereits komprimiertes und zündbereites Verbrennungsgemisch, wie im folgenden beschrieben wird. Dabei beginnt sie die Mündung des Kanals 23 blosszulegen, so dass das Explosionsgemisch in diesen Kanal gelangt und durch die in diesem Kanal angeordnete Zündkerze 29 (Fig. 3) gezündet wird.
Die Zündung breitet sich in den Verbrennungsraum 10'selbst aus, so dass in diesem Raum ein hoher Druck entsteht. Die gebildeten Gase von hohem Druck strömen durch den Kanal 23 in die Primärdüse 22 und weiter in die Ejektionsdüse 35, aus der sie heraustreten. Sobald bei der Bewegung der Kammer aus der Lage 10 b in die Lage j ! C e (Fig. 11) die Öffnung 14 des Kompressionsraumes 10"gegenüber dem Kanal 28 gelangt, beginnt ein Teil der Druckgase durch diesen Kanal in die vorhergehende Kammer zu strömen, welche sich in der Lage 10 b befindet und angesaugtes Explosionsgemisch enthält.
Dadurch wird dieses Gemisch komprimiert, ohne sich jedoch mit den verbrannten Gasen zu mischen, die durch den Kanal 28 aus der Kammer in die Lage 10 c kommen, da die verbrannten Gase nur Zeit haben, den Kompressionsraum-M"auszufüllen und dadurch das angesaugte Gemisch vom ursprünglichen Volumen der ganzen Kammer 10 auf das Volumen des eigentlichen Verbrennungsraumes 10'komprimieren.
Eine Vermischung des angesaugten Gemisches mit den verbrannten Gasen wird ausser durch die Zwischenwand 11 auch durch die Wirkung der Zentrifugalkraft verhindert, denn die Öffnung 12 ist am Umfang der Kammern angeordnet, wohin durch die Zentrifugalkraft Gase grösseren spezifischen Gewichtes gedrückt werden, also das Verbrennungsgemisch, das den Durchgang der leichteren verbrannten Gase verhindert. Bei geeigneter Steuerung des Zuflusses des Gemisches tritt die beschriebene Komprimierung in einem solchen Mass ein, dass das Gemisch im Kanal 12 gezündet wird oder vorteilhafte Vorzündung erhalten wird.
Bei der weiteren Bewegung der Kammer in die Lage 10 d beginnt sich der in die Sekundärdüse 25 führende Kanal 24 zu öffnen, nachdem der Kanal 28 geschlossen wurde und der Kanal 23 allmählich sich schliesst. Die Druckgase strömen daher aus der Verbrennungskammer einerseits in die Primärdüse 22 und anderseits in die Sekundärdüse 25. Schliesslich wird der Kanal 23 vollkommen geschlossen und die Druckgase strömen einzig und allein durch den Kanal 24 in die Sekundärdüse 25 (10 d). Bei der Weiterbewegung in die Lage 10 e wird der Kanal 24 fortschreitend geschlossen, und es beginnt sich
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der Kanal 26 zu öffnen, bis in der Lage 10 e der Kanal 24 vollkommen geschlossen ist und die Reste der verbrannten Gase mit geringem Druck durch den Kanal 26 und 27 in die Düse 36 entweichen.
Dabei ist auch der Kanal 34 freigegeben. Inzwischen sind jedoch durch den Kanal 36 aus der Kammer alle Druckgase entwichen, und da inzwischen andere in den Lagen 10 e und 10 d befindliche Kammern Druckgase in die Düse 36 durch die primäre und sekundäre Düse 22 und 25 senden, tritt im Kanal 27, 26 durch Ejektionswirkung Saugen ein, wodurch in den Verbrennungsraum 10'Explosionsgemisch aus der Kammer 40 durch den Kanal 34 angesaugt wird. In der Lage 10 e ist der Saugkanal 34 sowie auch der Auspuffkanal 26 vollkommen geöffnet, so dass das Ansaugen sehr intensiv und ebenfalls mit einer guten Durchspülung der ganzen Verbrennungskammer verbunden ist. Bei der Bewegung der Kammer aus der Lage 10 e in die Lage 10 f wird schliesslich der Auspuff-und Ejektionskanal 26 sowie der Saugkanal 34 geschlossen.
In der Lage 10 f wird dann das angesaugte Gemisch durch Druckgase komprimiert, welche durch den Kanal 28 aus der Kammer in die Lage 10 g entweichen usw.
Da der Schieber bezüglich der Anordnung der Kanäle doppeltwirkend ausgebildet ist, ist er durch die gegenwirkende Drücke vollkommen entlastet, und es werden bei jeder Umdrehung des Kammernblockes in jeder Kammer zwei Zündungen erhalten ; die Maschine arbeitet also im Halbtakt.
Der Schieber kann auch derart angeordnete Kanäle haben, dass der Brennstoff im Augenblick der grössten Kompression in heisse Luft eingespritzt wird (ausgesprochenes Verbrennungsverfahren).
Bei diesem Verfahren ist natürlich eine Vorkompression der Luft notwendig, die am vorteilhaftesten die rotierenden Kammern selbst besorgen können.
Die Drehung des Kammernblockes erfolgt selbsttätig durch die Reaktion der in die schräg ausgebildeten Kanäle 24 (Fig. 7) entweichenden Gase.
Es ist natürlich auch möglich, einen Teil der Druckgase durch die Anlasskanäle 47 in einen Hilfsmotor zu leiten, durch den dann der Kammernblock bzw. der Schieber zwangläufig in Drehung versetzt wird.
Zum Ingangsetzen der Maschine werden die bereits erwähnten Kanäle 47 verwendet. In diese Kanäle wird durch die Stutzen 45 mit Ventilen 46 Druckluft aus einer nicht dargestellten Quelle, z. B. aus einer Stahlflasehe, eingeleitet. Dadurch wird der ganze Kammernblock durch die Reaktionwirkung der aus den Kammern austretenden Druckluft in Umdrehung versetzt, und durch die Ejektionswirkung der Düse 36 wird Brennstoff in die Kammern anzusaugen begonnen.
Die Schmierung der Gleitflächen des Schiebers erfolgt zweckmässig durch Zusetzen des Schmiermittels zum Brennstoff, ausser der bereits erwähnten Schmierung durch die Zuleitung 35.
Es ist bereits erwähnt worden, dass die gegenseitige Anordnung und die Dimensionen der Kanäle des Schiebers und der Kammeröffnungen derart gewählt sind, dass die lebendige Kraft des aus der Düse 36 austretenden Gasstrahles im wesentlichen konstant ist. Dazu trägt auch die zweckmässige Anordnung der Primärdüse 22 und der Sekundärdüse 25 bei.
Der durch die Vorrichtung gemäss der Erfindung gelieferte Gasstrom kann sehr vorteilhaft überall dort verwendet werden, wo in letzter Zeit Raketenantrieb vorgeschlagen wird, also zum Antriebe von Flugzeugen, Fahrzeugen usw. Die ganze Konstruktion ist sehr einfach und verlässlich, hat geringe Dimensionen und ein unbedeutendes Gewicht. Als Beispiel sei angeführt, dass bei der Verwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung zum Antrieb eines Flugzeuges diese Vorrichtung annähernd ein achtmal kleineres Gewicht hat als der übliche Flugmotor mit Propeller für die gleiche Leistung.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Erzeuger von gespannten Verbrennungsgasen, bestehend aus Verbrennungskammern, die im Kreise angeordnet sind und den Steuerschieber umgeben, welcher den Eintritt in die Kammern und den Austritt aus denselben steuert, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber unbeweglich ist und einige oder sämtliche seiner Kanäle, welche die Druckgase aus den Verbrennungskammern in eine oder mehrere, allen Verbrennungskammern gemeinsame Austrittsdüsen leiten, in einem derartigen Winkel zur Radialrichtung in die Verbrennungskammern einmünden, dass sich der Kammernblock durch Reaktionswirkung der aus den Kammern austretenden Druckgase selbsttätig dreht.