Verfahren zur Erzeugung von Treibgasen mittels schwingender Gase und Gaskolben- Treibgaserzeuger zur Ausübung des Verfahrens. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Treibgasen mittels schwin- gend@er Gase, das dadurch gekennzeichnet ist, ,dass in einem geschlossenen,
mit Einlass.- und Auslass'o#rga#nen versehenen Behälter mit einer .der Frequenzen der Eigenschwingungen seines Inhaltes periodisch Brennstoff verbrannt und:
- ,die dadurch angeregte Gassichwi bo-uug aus genützt wird, um durch .die Einlassorgane Luft anzusaugen und durch die Awslassorgane das erzeugte Treibgas auszustossen. Der zur Ausführung des Verfahrens vorgesehene Treibgasserzeuger kann einen länglichen Be hälter.
aufweisen, der an einem Ende min- destens ein: Saugventil und am andern. Ende mindestens ein Druckventil aufweist. Wenig stens ein Teil des verwendeten Brennstoffes kann in gasförmigem Zustand angesaugt werden. Die Luft und der Brennstoff können dem Treibgaserzeuger in vorverdichtetem Zustand zugeführt werden.
Der Behälter kann am ssaug!seitsgen Ende mit mindestens einer Einspritzdüse für flüssigen Brennstoff und mit mindestens einer Zündvorrichtung versehen ,sein. Die Eimass- und Auslassergane ,des Behälters können als aerodynamische Rückstromdrosseln ausgebildet sein.
Am Saug- und Druckende kann, eine Querschnitts- verringerungoder -erweiterung vorhanden sein, um,die Höhe,der Druckamplitude zu be- .einfluSsen. Der Behälter kann am gaub eiti- gen Ende verengt, am. @drucks"eitigen Ende,
da- gegenerweitert sein, um die Dmuckamplitude der Gasschwingung am :druckseitigen Ende herabzusetzen, diejenige am saugseitigen Ende dagegen zu erhöhen.
Die in den Behäl- ter eingeführten, Brennstoffe können ,durch die Temperaturerhöhung entzündet werden, welche die Gasschwingung im Gebiet der grössten Schwingungsamplituden. durch poli- tropische Verdichtung erzeugt.
Es kann flüssiger Brennstoff verwendet und dieser kontinuierlieh eingespritzt werden. Die Ver brennung kann durch Jetonante Selbstzün dung, erfolgen. In der Zone, in welcher -sich ,die Verbrennung vollzieht; kann ein G'rlüb- körper aus ho:
chhitze#bestä-ndigem Material als Zündhilfe eingebaut sein. Wenigsten,; zum Teil kann fester Brennstoff in staubförmiger Form verwendet werden.
Einige Ausführungsbeispiele des erfin- dungsgemässen Treibgaserzeugers sind auf der Zeichnung .schematisch dargestellt.
Fig. -1 zeigt einen Gaskolben-Treibgas- erzeuger mit gesteuertem Schieber.
Fig. 2 isst das Schema eines vereinfachten Ga,skal'.ben-Treibgaserzeugers ahne Schieber. Fig. 3 zeigt einen mit Vorverdichtung ar beitenden Gas#koliben-Treib#gaserzeuger.
Fig. 4 ist die schematische Darstellung eines Gaskolben-Treibgaserzeugers., bei wel chem aerodynamieche Rückstromdrosseln statt mechanischer Ventile sowie ein Treibgas sammler zur Anwendung kommen.
Bei der in Fig. 1 :dargestellten Ausfüh rung ist ein Behälter 1 auf der linken Seite mit einer Brennstoffeinspritzdüs:e 2 und einer elektrischen Zündkerze 3 versehen. Das linke Ende des, Behälter & 1 ist durch eine Flauech- scheibe 4 abgeschlossen, die mit einem Ventil 5 ausgerüstet isst. In der Mitte des.
Behälters 1 befindet sich ein Alaschlussschieber 6, der ,das Innere des Behälters 1 in die Räume 7 und 8 unterteilt. Die rechte Seite des Behäl ters 1 wird von einem mit einer Lavaldüse 9 versehenen Flansch 10 begrenzt.
Wird durch die Einspritzdüse 2 unter hohem Druck eine abgemessene Brennstoff menge, z. B. Benzin, in fein zerstäubtem Zustand' einbespritzt und durch die Zünd kerze 3 entflammt, so wird der anfänglich 1 ata betragende Druck im abgeschlossenen Raume 7 auf beispielsweise 2 a.ta ansteigen.
Wird jetzt :der Schieber 6 durch eine nicht gezeichnete Steuerung rasch geöffnet, so wird der im Raume 7 befindliche Gasinhalt mit b osseer Geschwindigkeit nach dem unter Atmosphärentruck stehenden Raum 8 expan dieren, worauf der %ssinh:alt der Räume 7 und 8 oo lange durch die La-val:düse 9 ent weicht, bis der Druck in .diesen Räumen auf .den Atmosphärendruck abgesunken ist.
Bei zweckentsprechender Gestaltung des Behäl ters 1 wird unmittelbar .nach dem Öffnen des Schiebers 6 infolge der sieh in bekannter Weise .ausbildenden Drueliwellen am linken Ende des Raumes 7 ein Unterdruclk entstehen. Dieser Unterdruck ist die unmittelbare Folge der plötzlichen Expansion der im Raum 7 eingeschlossenen Gase nach dem rechten Ende des Behälters 1 hin.
Der absolute Druck am linken Ende des Raumes 7 falle infolge- dessen kurzzeitig auf beispielsweise 0,5 ata. Wird nun das Ventil 5 .durch eine nicht :ge zeichnete Steuerung geöffnet, so wird aus der Atmosphäre Luft in den Raum 7 ein- dringen, bis der Unterdruck in dies:ein letz teren verschwunden ist.
Werden durch die erwähnten Steuerungen der Schieber 6 und dm, Ventil. 5 rechtzeitig wieder ge:sühlossen, so wird sich der Raum 7, abgesehen von den in seiner rechten Hälfte etwa noch verblie benen Verbrennungsgasen, wieder im An- fang,szustand befinden.
Die linke Seite :des Raumes 7 enthält wiederum reine Luft, so dass =durch Einspritzung und Entzündung weiterer Brennstoffladungen der ganze Vor gang beliebig oft wiederholt werden kann. Die Teile 2, 5 und 6 können dabei so ge steuert werden, dass der Brennstoff mit einer der Frequenzen der Eigenschwingungen des Behälterinhaltes verbrannt wird. Die ganze Einrichtung wirkt somit als thermischer. Ver dichter.
Die aus der Lavaldüse 9 entweiehen- fen Verbrennungsgase könnten beispiels weise eine Turbine treiben, wodurch der B:e- hälter 1 zum Treibgas:erzeuger für eine Tur bine wird.
Der Sehfeber 6 und seine Steuerung kön nen auch weggelasssen werden iFig. 21, wenn auf der linken Seite des Raumes 7 mittels E.in- spritzung und Zündung von Brennstoff, z. B. von Benzin, eine möglichst detonante Exp:lo- sionerzeugt wird.
Der Zweck des Schiebers 6 in, Fig. 1 besteht in der Tat nur darin, eine möglichst plötzlich einsetzende und hierauf ungehindert ablaufende Expansion der im Raum 7 eingeschlossenen Crase na.eh dein rechten Behälterende hin zu erzielen.
Be kanntlich. kann aber eine detonante Explosion am linken Behälterende auch ohne Verwen- dung eines Schiebers 6 im Stande sein, am linken Ende des Raumes 7 einen kurzzeiti gen Unterdruck zu erzeugen und damit .die Verwirklichung des beschriebenem. Kreis,- prozesses zu ermöglichen.
Die Verbrennung muss unter relativ hohen Drücken und Temperaturen durchgeführt werden, damit sie von einer möglichst weit gehenden Expansion gefolgt werden kann. <B>Zu</B> diesem Zweck sind der Behälter 1 und die Lavaldüsie 9 so gestaltet und der Betrieb wird so geführt, dass eine Aufschaukelung der Maximaldrücke erzielt wird.
Diese Auf- schaukelung wird sich beispielsweise in, f.o:l- gender Weise abspielen:
Beim Auftreffen: der von der ersten Explosion am linken Ende des Behälters 1 herrührenden Druckwelle auf den Flansch 10 (Fig. 2)
wird nur ein Teil der in dieser Welle enthaltenen Energie durch die Lavaldüse 9 in Geschwindigkeit und in der Turbine in mechanische Energie umgesetzt. Der nicht umgesetzte Teil der Druckwelle wird -durch den Flansch 10 unter Druck erhöhung reflektiert und bewegt sich hierauf mit der Schallgeschwindigkeit des Behälter inhaltes wieder @gegen das linke Ende des Behälters 1 zu.
In dem Augenblick, .in dem ,die reflektierte Druckwelle die Flanselh- scheibe !erreicht, wird _ sie nochmals reflek- tiert, wobei sie dort einen Druck erzeugt, der, falls ihr ,genügend Energie belassen wurde,
höher liegen wird als der vor der ersten Explosion in diesem Raume herrschende Druck von 1 ata. Der an der Flanschscheibe 4 erreichte Druck, der nunmehr zweimal re flektierten Druckwelle betrage beispielsweise 1,5 ata. Der Berg dieser Druckwelle befindet sich nun, in der Zone der nach der ersten Explosion an@gesauggten Luft.
Wird nun in dieser auf 1,5 ata verdichteten Luftzone ,inne zweite Brennstoffmenge rechtzeitig ein- gespritzt und gezündet, so wird sich ein:
, zweite Explosion mit einem Druck von bei spielsweise 3 ata ereignen. NacIh abermaliger zweifacher Reflexion der zweiten Druck- welle an den Teilen 10 und 4 wird sie an der Flanschs,cheibe 4 den Druck von beispiels weise 2,2 ata erreichen und durch Ein spritzung und:
Zündung einer weiteren Brenn- stoffmenge eine Explosion von beispielsweise 4,4 ata Maximaldruck ermöglichen. Diese Aufschaukelung wird so lange zunehmen,
bis die durch die Lavaldüse 10 abgeleitete Energie und die Wärmeverluste des Behäl ters 1 zusammengenommen so gross gewor den sind wie die durch die Einspritzdüse 2 und das Saugventil 5 eingeführte Energie.
Die durch cl" Saugventil 5 angesaugte Luft menge wird mit zunehmender Aufschauke- lung ,dadurch begrenzt, dass der Unterdruck am linken Behälterende mit zunehmender Aufschaukelung immer mehr abnimmt. Er reicht dieser Unterdruck die obere Grenze von 1 ata,
so wird das .automatische An saugen der Luft und das weitere Ansteigen des mittleren Druckes .im Behälter 1 verhin dert, wobei unter mittlerem Druck das In- tegral des Druckes:
über die doppelte Länge ,des Behälters 1 und die Zeitdauer eines Hin- und Herganges .zu verstehen ist.
Wird jedoch, nach F.i,g. 3, in welcher alle bisher erwähnten Teile gleich bezeichnet sind wie in den F\ig. 1 und 2, dem Ventil 5 vor verdichtete Luft zugeführt, so kann der mitt- lere Druck im Behälter 1 weiterhin gesteigert werden,
auch wenn der jeweilige Minimal druck .am linken Behälterende,den Wert von 1 ata übersteigen sollte. Die vorverdichtete Luft könnte .in diesem Falle durch .den Auf- ladeverdichter 11 .geliefert werden,
der von .der Hilfsturbine 12 angetrieben wird. Die Hilfsturbine 12 wird dabei durch eine<B>be-</B> sondere Leitung 13 von der Haupttreibgm- leitung 14 aus mit Treibgasen beliefert. Durch das Mittel der Vorverdichtung der angesaugten Luft lassen sich auf diese Weise der mittlere Druck im Behälter 1 sowie die auftretenden
Maximaldrücke noch erheblich steigern. Bei Anwendung von Maximal= ,drücken von beispielsweise 50 ata und mehr kann an Stelle von Benzin auch Gasöl als Brennstoff verwendet werden,
d'ä sich dieses in der hoch verdichteten und erhitzten Luft von selbst entzündet. Eventuell liessen sich durch noch höhere Maximal- bezw. Re flexionsdrücke sogar Heizöle und Schweröle oder auch Kohlenstaub mit annehmbarem Zündverz,ug verhrennen, da ja in diesem Falle .auf keine Zylinder- oder Kolben abnützung Rücksicht .genommen werden muss.
S:elbstverständlich können auch gasförmige Brennstoffe zur Anwendung gelangen.
Da sich .die Druckwellen mit der Schall- geschwindigkeit des Behälterinhaltes fort bewegen, ist die Frequenz und damit die Leistungsdichte, :das heisst die auf die Raum einheit entfallende Leistung, eines solchen Gas:kolben-Treib,aserzeugers relativ hoch. Nimmt man beispielsweise eine Fortpflan zungsgeschwindigkeit von rund 500 m/sec an. so hätte ein solcher Treibgaserzeuger von 3 m Länge eine Frequenz von rund 5000 m/rnin.
Das Ventil. 5, die Einspritzdüse 2 und die Zündkerze 3 können elektromagnetisch, hydraulisch oder pneumatisch in Funktion der Druckschwankungen im Behälter 1, die Einspritzdüse 2, die ihr vorgeschaltete Brenn- utoffpumpe und das Ventil 5 ausserdem noch in Abhängigkeit der Drehgeschwindigkeit der Treibgasturbine, der Belastung oder der Auspufftemperatur gesteuert werden.
Das Tellerventil 5 könnte auch durch ein selbsttätige;; @Rückschlaggventil oder eine aero dynamische Rückstromdrossel ersetzt werden. Die aerodynamischen Rückstromdrosseln, die so ausgebildet sind, @dass ihr Durehflusswider- stan:d in der einen Richtung kleiner ist als in der entgegengesetzten Richtung, haben.
den Vorteil, keine bewegten Teile zu enthal- ten, anderseits jedoch den Nachteil einer ge wissen Urdichtheit, was einen zusätzlichen Verlust verursacht.
Mit Rücksicht auf den Turbinenwirkungs grad bezw: auf den thermischen Wirkungu- grad der ganzen Anlage kann es von Vorteil sein, die Treibgase nicht direkt, sondern über einen Treibgassa.mmler 15 (Fig. 4) auf die Treibgasturbine 19 zu leiten, um die Schwan kungen des Treibgasdruckes teilweise auszu- gleichen,
wobei ein zweites Rückschlagventil bezw. eine zweite Rüekutromdrossel 17 zwi schen dem Behälter 1 und dem Treibgas- sammlier 15 angeordnet werden kann.
Bei der Anordnung nach Fig. 4 ist auch :das bisherige Tellerventil 5 durch eine Rückstrom@drossel 20 ersetzt. Vom Treibgassammler 15 ,gehen die Treibgase einerseits durch die Leitung ; 13 zur Hilfsturbine 12, anderseits durch eine Leitung 18 zur Hauptturbine 19.
Durch diffusorartige Ausbildung des rechten Endes des Behälters 1 l.ässt sich ein Teil der darin auftretenden Strömungsenergie ; in Druck umwandeln. Anderseits kann das linke Ende des Behälters 1 konisch verengt werden, um in diesem Ende die Amplituden der darin reflektierten Druck-,vellen zu er höhen und damit die Verbrennungstempera-, tur noch mehr zu steigern.
Der Behälter 1 sowie die @ücksch@ag- ventile können je nach Bedarf teilweise oder ganz mit Wasserkühlmänteln versehen wer den. Mit Rücksicbt auf das Material dürfen die Wa.udun:gstemperaturen 500 C erreichen und sogar übertreffen., was im Vergleich zur Zyliuderteinperatu:r von Kolbenbrennkra.ft- maschinen eine wesentliche. Erhöhung dar stellt und eine Herabsetzung der an das Kühlwasser abgegebenen Verlustwärme be deuten würde.
Der Zünddruck darf 1.00 at und mehr erreichen, wenn dies im betreffenden Fall für den thermischen Wirkungsgrad von Vor teil ist, da hier keine Rücksicht auf die Überanstrengung des Gestänges und :der Lager genommen werden muss, wie dies bei der Kolbenbrennkraftmaschine der Fall ist. Die Reibungsverluste der schwingenden Gas- In eind kleiner als diejenigen der Kolben und der Gestänge bei Kolbenbrennkraft- maschinen..
Die Leistung kann in bekannter Weise durch Veränderung der eingespritzten bezw. angesaugten Brennstoffmenge gesteuert wer den. Da es ohne weiteres möglich ist, eine grössere Anzahl Treibgaserzeuger auf eine gemeinsame Treibgasturbine wirken zu lassen, kann die Leistung ausserdem durch Abschal tung einzelner Treibgase:rzeuger geregelt werden.
Der flüssige. .gas- oder staubförmige Brennstoff kann kontinuierlich, pulsierend oder durch einzelne Einspritzungen bezw. Einblasunnggen in den. Behälter 1 eingeführt werden.
Der Mass enausgleich kann durch bewegte Ausgleichsmassen oder durch ,Synchronisa- tion paarweise o4der symmetrisch angeordne ter Treibgaserzeuger erzielt werden.
Der Gaskalben-Treibgas erzenger kann auch als die Brennkammer einer Gasturbine betrachtet werden. Gegenüber bekannten Ausführungen dieser Art unterscheidet sich der Gegenstand der Erfindung dadurch, dass bei ihm eine periodisch erregte Gasschwin- gung unterhalten wird, welche es ermöglicht,
den Druck und die Temperatur der Verbren nung und,damit ,den thermischen Wirkungs- grad dea Kreisprozesses zu erhöhen und durch Erzielung einer thermi2chen Verdichtung .im Treib"-,
aserzeuger selbst einen Teil der allen falls erforderlichen Verdichtungsarbeit bei wesentlich höherem Wirkungsgrad unmittel bar zu gewinnen. Dadurch wird der mecha nische Leistungsaufwand für :den Antrieb eines allenfalls nötigen rotierenden Verdich ter herabgesetzt und eine wesentliche Steige rung des thermischen Wirkungsgrades der ganzen Crasturbinenanla@g.e erreicht.
Der Gaskolben-Treibgaserzewger kann namentlich bei Anwendung hoher Zünd- ,drücke Vorteile bieten.
Er kann mit dem Dieselmotor, dem F,reikolben-Treibgaserzeu- :ger und der Gasturbine in Wettbewerb treten und diese, teils durch seine Einfach heit, teils durch seine Wirtschaftlichkeit, übertreffen.
Zum Anlassen eines solchen Gaskolben- Treibgaserzeugers wird zweckmässig Benzin oder Gas als Brennstoff und elektrische Zün dung verwendet. Sobald die Aufschaukelung genügend hoch .gelangt ist, kann unter Ab schaltung der elektrischen. Zündung auf Gasöl oder sonstige Brennstoffe umgeschal- tet werden. Das Anlassen kann aber auch mittels Druckluft geschehen.
In diesem Falle wird die Druckluftzufuhr mit einer Frequenz gesteuert, die ein Einfaches oder Vielfaches der Grundfrequenz des Gasinhaltes des Behälters 1 ist. Auf diese Weise kann der Druck aufgeschaukelt werden, bis der Betrieb auf Brennstoff umgeschaltet werden kann.
Process for generating propellant gases by means of oscillating gases and gas piston propellant gas generators for carrying out the process. The invention relates to a method for generating propellant gases by means of vibrating gases, which is characterized in that in a closed,
Containers provided with inlet and outlet openings with one of the frequencies of the natural vibrations of its contents periodically burned fuel and:
-, the Gassichwi bo-uug excited thereby is used to suck in air through the inlet organs and expel the propellant gas generated through the outlet organs. The propellant gas generator provided for carrying out the method can be an elongated container.
have at least one suction valve at one end and at the other. Has at least one pressure valve end. At least some of the fuel used can be sucked in in a gaseous state. The air and the fuel can be supplied to the propellant gas generator in a pre-compressed state.
At the suction end, the container can be provided with at least one injection nozzle for liquid fuel and with at least one ignition device. The size and outlet elements of the container can be designed as aerodynamic backflow throttles.
At the suction and pressure end there may be a reduction or expansion of the cross-section in order to influence the height of the pressure amplitude. The container can be narrowed at the lower end, at the. @ Pressure "end,
on the other hand, be expanded in order to reduce the pressure amplitude of the gas oscillation at the pressure-side end, while that at the suction-side end increases.
The fuels introduced into the container can be ignited by the temperature increase, which causes the gas oscillation in the area of the greatest oscillation amplitudes. generated by political densification.
Liquid fuel can be used and injected continuously. The combustion can be carried out by Jetonante self-ignition. In the zone in which the combustion takes place; can a G'rlüb- body from ho:
Heat # resistant material must be installed as an ignition aid. Least,; In some cases, solid fuel in powder form can be used.
Some embodiments of the propellant gas generator according to the invention are shown schematically in the drawing.
Fig. -1 shows a gas piston propellant gas generator with a controlled slide.
Fig. 2 is the scheme of a simplified Ga, Skal'.ben propellant gas generator without a slide. 3 shows a gas piston propellant gas generator operating with pre-compression.
Fig. 4 is a schematic representation of a gas piston propellant gas generator. In wel chem aerodynamic backflow throttles instead of mechanical valves and a propellant gas collector are used.
In the Ausfüh tion shown in Fig. 1: a container 1 is provided on the left side with a fuel injector: e 2 and an electric spark plug 3. The left end of the container & 1 is closed by a Flauech disk 4 which is equipped with a valve 5 for eating. In the middle of.
Container 1 there is an aluminum closing slide 6, which divides the interior of the container 1 into the spaces 7 and 8. The right side of Behäl age 1 is bounded by a flange 10 provided with a Laval nozzle 9.
Is through the injector 2 under high pressure a measured amount of fuel, for. B. gasoline, in a finely atomized state 'injected and ignited by the spark plug 3, the initially 1 ata amount pressure in the closed space 7 to, for example, 2 a.ta increase.
If now: the slide 6 is opened quickly by a control (not shown), the gas content in the room 7 will expand at low speed towards the room 8, which is under atmospheric pressure, whereupon the% ssinh: old of the rooms 7 and 8 oo long The La-val: nozzle 9 escapes until the pressure in these rooms has dropped to atmospheric pressure.
If the container 1 is appropriately designed, an underpressure will arise immediately after the slide 6 has been opened as a result of the pressure waves forming in a known manner at the left end of the space 7. This negative pressure is the direct result of the sudden expansion of the gases enclosed in space 7 towards the right-hand end of the container 1.
As a result, the absolute pressure at the left end of the space 7 falls briefly to 0.5 ata, for example. If the valve 5 is now opened by a control not shown, air will penetrate into the space 7 from the atmosphere until the negative pressure in this space has disappeared.
Are by the mentioned controls of the slide 6 and dm, valve. 5 closed again in good time, then room 7 will be in its initial state again, apart from the combustion gases that remain in its right half.
The left side: of the room 7 again contains pure air, so that = by injecting and igniting additional fuel charges, the whole process can be repeated as often as desired. Parts 2, 5 and 6 can be controlled in such a way that the fuel is burned with one of the frequencies of the natural vibrations of the container contents. The whole facility thus acts as a thermal one. Compressor.
The combustion gases escaping from the Laval nozzle 9 could, for example, drive a turbine, whereby the B: e container 1 becomes a propellant gas generator for a turbine.
The Sehfeber 6 and its control can also be omitted iFig. 21, if on the left side of the room 7 by means of E. injection and ignition of fuel, e.g. B. from gasoline, an explosion as detonant as possible is generated.
The purpose of the slide 6 in FIG. 1 is in fact only to achieve an expansion of the crashes enclosed in space 7 near the right end of the container, which begins as suddenly as possible and then proceeds unhindered.
Well known. but a detonant explosion at the left end of the container can also be able to generate a brief negative pressure at the left end of the space 7 without the use of a slide 6 and thus the implementation of what has been described. Circle to enable process.
The combustion must be carried out under relatively high pressures and temperatures so that it can be followed by an expansion as far as possible. For this purpose, the container 1 and the Laval nozzle 9 are designed and operation is carried out in such a way that the maximum pressures are increased.
This oscillation will take place, for example, in the following way:
Upon impact: the pressure wave from the first explosion at the left end of the container 1 on the flange 10 (Fig. 2)
only part of the energy contained in this wave is converted into speed by the Laval nozzle 9 and into mechanical energy in the turbine. The unconverted part of the pressure wave is reflected by the flange 10 under pressure increase and then moves back towards the left end of the container 1 at the speed of sound of the container contents.
At the moment when the reflected pressure wave reaches the flange disk, it is reflected again, generating a pressure there which, if it has enough energy left,
will be higher than the pressure of 1 ata prevailing in this space before the first explosion. The pressure reached at the flange washer 4, the pressure wave which has now been reflected twice, is, for example, 1.5 ata. The mountain of this pressure wave is now in the zone of the air sucked in after the first explosion.
If the second quantity of fuel is now injected and ignited in this air zone compressed to 1.5 ata, then a:
, second explosion with a pressure of 3 ata for example. After repeated double reflection of the second pressure wave on parts 10 and 4, it will reach a pressure of, for example, 2.2 ata on the flange plate 4 and through injection and:
Ignition of a further quantity of fuel enables an explosion of, for example, 4.4 ata maximum pressure. This surge will increase so long
until the energy derived through the Laval nozzle 10 and the heat losses of the Behäl age 1 taken together have become as large as the energy introduced through the injection nozzle 2 and the suction valve 5.
The amount of air sucked in through the suction valve 5 is limited with increasing upward movement, in that the negative pressure at the left end of the container decreases more and more with increasing upward movement. This negative pressure reaches the upper limit of 1 ata,
This prevents the automatic aspiration of air and the further increase in the mean pressure in container 1, with the integral of the pressure under mean pressure:
about twice the length of the container 1 and the time it takes to go back and forth.
However, according to F.i, g. 3, in which all parts mentioned so far are labeled the same as in Figs. 1 and 2, the valve 5 is supplied with compressed air before, so the mean pressure in the container 1 can be increased further,
even if the respective minimum pressure at the left end of the container should exceed the value of 1 ata. In this case, the pre-compressed air could be supplied by the charging compressor 11,
which is driven by the auxiliary turbine 12. The auxiliary turbine 12 is supplied with propellant gases from the main propellant conduit 14 through a special line 13. By means of the pre-compression of the sucked in air, the mean pressure in the container 1 and the pressure that occurs can be determined in this way
Increase the maximum pressures considerably. When using maximum =, pressures of, for example, 50 ata and more, gas oil can also be used as fuel instead of gasoline,
d'ä this ignites by itself in the highly compressed and heated air. Possibly, even higher maximum or Reflection pressures even burn fuel oils and heavy oils or coal dust with an acceptable ignition delay, since in this case no cylinder or piston wear has to be taken into account.
S: Of course, gaseous fuels can also be used.
Since the pressure waves move at the speed of sound of the container contents, the frequency and thus the power density, ie the power allotted to the space unit, of such a gas: piston propellant generator is relatively high. For example, if one assumes a propagation speed of around 500 m / sec. such a propellant gas generator of 3 m length would have a frequency of around 5000 m / min.
The valve. 5, the injection nozzle 2 and the spark plug 3 can be operated electromagnetically, hydraulically or pneumatically as a function of the pressure fluctuations in the container 1, the injection nozzle 2, the fuel pump upstream of it and the valve 5 also depending on the rotational speed of the propellant gas turbine, the load or the Exhaust temperature can be controlled.
The poppet valve 5 could also be an automatic ;; @ Check valve or an aerodynamic backflow throttle must be replaced. The aerodynamic backflow throttles, which are designed so that their flow resistance: d is smaller in one direction than in the opposite direction.
the advantage of not containing any moving parts, but on the other hand the disadvantage of a certain basic tightness, which causes an additional loss.
With regard to the turbine efficiency and / or the thermal efficiency of the entire system, it can be advantageous not to direct the propellant gases directly, but via a propellant gas turbine 15 (FIG. 4) to the propellant gas turbine 19 in order to control the swan to partially compensate for changes in the propellant gas pressure,
a second check valve BEZW. a second reverse flow throttle 17 between the container 1 and the propellant gas collector 15 can be arranged.
In the arrangement according to FIG. 4: the previous poppet valve 5 is replaced by a return flow throttle 20. From the propellant gas collector 15, the propellant gases go through the line on the one hand; 13 to the auxiliary turbine 12, on the other hand through a line 18 to the main turbine 19.
Due to the diffuser-like design of the right end of the container 1, some of the flow energy occurring therein can be; convert to pressure. On the other hand, the left end of the container 1 can be conically narrowed in order to increase the amplitudes of the pressure waves reflected therein in this end and thus to increase the combustion temperature even more.
The container 1 and the @ ücksch @ ag valves can be partially or completely provided with water cooling jackets as required. With a look back at the material, the rolling temperatures can reach and even exceed 500 C, which is an essential factor in comparison to the cylinder temperature of piston-type internal combustion engines. Increase represents and would mean a reduction in the heat loss given off to the cooling water.
The ignition pressure may reach 1.00 at and more if this is advantageous for the thermal efficiency in the case in question, since here no consideration must be given to overstraining the linkage and: the bearings, as is the case with the piston internal combustion engine. The friction losses of the oscillating gas in and smaller than those of the pistons and the linkage in piston internal combustion engines ..
The performance can in a known manner by changing the injected BEZW. The amount of fuel sucked in is controlled. Since it is easily possible to have a larger number of propellant gas generators act on a common propellant gas turbine, the output can also be regulated by switching off individual propellant gas generators.
The liquid one. . Gaseous or dusty fuel can bezw. continuously, pulsating or by individual injections. Injection into the. Tray 1 are inserted.
The mass compensation can be achieved by moving compensating masses or by synchronizing in pairs or symmetrically arranged propellant gas generators.
The gas cylinder propellant can also be viewed as the combustion chamber of a gas turbine. Compared to known designs of this type, the subject of the invention differs in that it maintains a periodically excited gas oscillation, which makes it possible
the pressure and the temperature of the combustion and thus to increase the thermal efficiency of the cyclic process and by achieving thermal compression.
Asgenerator himself to gain part of the compression work if necessary with a significantly higher degree of efficiency. This reduces the mechanical output required for: The drive of any rotating compressor that may be required and a significant increase in the thermal efficiency of the entire Crasturbinenanla@g.e is achieved.
The gas piston propellant gas generator can offer advantages especially when using high ignition pressures.
It can compete with the diesel engine, the F-piston propellant gas generator and the gas turbine and outperform them, partly because of its simplicity and partly because of its economic efficiency.
To start such a gas piston propellant gas generator, gasoline or gas is expediently used as fuel and electrical ignition. As soon as the swing is high enough, the electrical can be switched off. Ignition can be switched to gas oil or other fuels. Starting can also be done with compressed air.
In this case, the compressed air supply is controlled at a frequency which is a single or multiple of the basic frequency of the gas content of the container 1. In this way, the pressure can be rocked until operation can be switched to fuel.