CH297952A - Device for increasing the take-off thrust of turbo-jet engines, in particular for propelling aircraft. - Google Patents

Device for increasing the take-off thrust of turbo-jet engines, in particular for propelling aircraft.

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CH297952A
CH297952A CH297952DA CH297952A CH 297952 A CH297952 A CH 297952A CH 297952D A CH297952D A CH 297952DA CH 297952 A CH297952 A CH 297952A
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Inconex Handelsgesellschaft M
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/20Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
    • F02C3/30Adding water, steam or other fluids for influencing combustion, e.g. to obtain cleaner exhaust gases
    • F02C3/305Increasing the power, speed, torque or efficiency of a gas turbine or the thrust of a turbojet engine by injecting or adding water, steam or other fluids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/26Starting; Ignition

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Description

  

      Einrichtung   <B>zur</B>     Startschuberhöhung   <B>von Turbostrahltriebwerken, insbesondere zum</B>     Antrieb     <B>von Flugzeugen.</B>    Die Erfindung bezieht sieh auf eine     Ein-          riehtung    zur Erhöhung des Startschubes von  Turbostrahltriebwerken mit. einem durch eine  Turbine     angetriebenen    Verdichter, wobei die       Brenngase    vor ihrer Entspannung mit Druck  luft vermischt werden.  



  Die bekannten Strahltriebwerke für Lift  fahrzeuge ermöglichen eine vorübergehende  Erhöhung des Schubes beim Start und für die       Beschleunigung    während des Fluges durch  eine Vergrösserung des wirksamen     Gasgewich-          tes    oder durch eine Vergrösserung der Aus  trittsgesehwindigkeit des wirksamen Arbeits  gases. Das einfachere Verfahren ist, die     Aus-          trittsgeschwindigkeit    zu erhöhen.

   Hierzu wird  eine besondere     Naehv        erbrennung        vorgenom-          nien,    die nur während der Zeit der Schub  erhöhung in Wirkung tritt, indem durch zu  sätzliche     Ewärmung    der Arbeitsgase die Ge  schwindigkeit dieser Arbeitsgase erhöht     wird.     Der Nachteil einer solchen Einrichtung be  steht darin, dass die für die zusätzliche Ver  brennung vorgesehenen Mittel,     wie        Zünd-          organe,    Förderorgane     usw.,

      für den einzu  spritzenden Brennstoff während der weitaus  grösseren Zeit des Betriebes des     Strahltrieb-          werkes    keine     Verwendung    finden können     und     das Gewicht des Strahltriebwerkes wesentlich  erhöhen, was im Flugbetrieb     ungünstig    ist..  Nach der Erfindung soll die Erhöhung des       Startschubes    von solchen Turbostrahltriebwer  ken, bei welchen die Brenngase vor ihrer Ent-         spannung    mit Druckluft vermischt werden,  ermöglicht werden und die angeführten Nach  teile der bekannten Strahltriebwerke vermie  den werden.  



  Nach der Erfindung -wird zur kurzzeitigen  Erhöhung des Schubes die in die     Brennkam-          mer    des     Triebwerkes    eingeführte Brennstoff  menge     vergrössert    und gleichzeitig Kühlflüs  sigkeit, vorzugsweise Wasser,

   in zerstäubtem  Zustand     in    die heissen     Brenngase    vor ihrer       Entspannung    und vor ihrer     Vermiselhung    mit  der die Temperatur     vermindernden        Druekhüt          eingeführt.    Die     eingeführte        Kühlflüssigkeits-          menge    wird     zweckmässig    abhängig gemacht  von der zusätzlich eingeführten Brennstoff  menge,

   so dass die durch die Festigkeit des  Schaufelbaustoffes     bedingte        Beaufschlagungs-          temperatur    der Treibgase nicht überschritten  wird.  



  Man kann zum Beispiel das     zur    regelbaren  Einstellung der     Brennstoffmenge    dienende  Steuerglied in     Wirkungsverbindung    mit dem  zur regelbaren     Einstellung    der     Kühlflüssig-          keitsmenge    dienenden Steuerglied     bringen,    wo  bei von einer durch die grösste     Dauerleistung          bestimmten    Brennstoffmenge an, bei weiterer       Vergrösserung    der     Brennstoffmenge,        Kühl-          flüssigkeit        zugeführt    wird.  



  Die Einrichtung nach der     Erfindung    hat  gegenüber den     bekannten        Einrichtungen    den  Vorteil, dass die Erhöhung des Schubes so  wohl durch     Vergrösserung    der Geschwindig-           keit    als auch des Gewichtes der Arbeitsgase  erfolgt, wobei keine     zusätzlichen        Brennkam-          mern,    keine zusätzlichen Brennstofförderein  richtungen und keine zusätzlichen     Zündein-          richtungen    erforderlich sind. Die Schuberhö  hung eines solchen Triebwerkes kann daher  schnell und sicher erfolgen, ohne dass sein Ge  wicht vergrössert wird.  



  In der Zeichnung ist eine beispielsweise  Ausführungsform des Erfindungsgegenstan  des dargestellt.  



  Es zeigen:       Fig.1.    einen Mittellängsschnitt durch ein  Strahltriebwerk mit durch Turbine angetrie  benem Verdichter und       Fig.    2 das zur regelbaren Einstellung der  Brennstoffmenge und der     Kühlflüssigkeits-          menge    dienende Steuerglied in einer andern       Stellung.     



  Nach     Fig.l    sind auf einer gemeinsamen  Welle 1 der Läufer 22 des axial durchström  ten Verdichters 2 und der Läufer 23 der Tur  bine 3 befestigt. Die Welle 1 ist bei 4 und 5  gelagert. Zwischen dem Verdichter 2     iuid    der  Turbine 3 sind die     Brennkammern    6 angeord  net. Ein Teil der vom Verdichter 2 gegen die  Turbine 3 strömenden Luft umspült die  Brennkammer 6 und wird mit den heissen  Brenngasen im Bereich des gemeinsamen Aus  lassen 7     vermischt    und setzt dadurch die Tem  peratur der Brenngase auf ein durch den Bau  stoff der     Turbinenbeschaufelung        bedingtes     Mass herab.

   In die     Brennkammer    6 mündet  einerseits im Bereich des Einlasses die Brenn  ;     stoffzuführungsdüse    8, im Bereich des     Aus-          lasses    anderseits die Düse 9 zur Zufuhr der  Kühlflüssigkeit, z. B. Wasser. Die von der Ein  spritzdüse 8 zur Pumpe 10 führende Leitung  11     führt    über einen die Brennstoffmenge  steuernden Schieber 12.

   Der Steuerschieber 12  dient     gleichzeitig    zur Bemessung der von der  Pumpe 13 über die     Leitung    14 der Einspritz  düse 9 zugeführten     Kühlflüssigkeitsmenge.     Der Teil 20 des Steuerschiebers 12 ist über ein  Gestänge 1.5 mit einem Handhebel 16 verbun  den, der um einen Punkt 17     verschwenkbar     angeordnet ist und den Steuerschieber 12 in  verschiedenen Lagen festhält.

      In der in     Fig.l    gezeichneten Lage des  Steuerschiebers 12 kann Brennstoff von der  Pumpe 10 über die Leitung 11 durch die Öff  nung 1.8, die den Querschnitt der Leitung 11  teilweise freigibt, zur Einspritzdüse 8 strömen,  während die     Kühlflüssigkeitsleitung    14 durch  den Schieber 12 abgeschlossen ist. Diese Stel  lung des Schiebers 12 entspricht der Stellung  des Normalbetriebes (Dauerbetrieb).  



  Nach     Fig.    2 ist der Schieber 12 durch     Ver-          schwenken    des Handhebels 16 in     Pfeilrichtung     21 in eine solche Lage verschoben worden, dass  einerseits der gesamte Querschnitt der Brenn  stoffleitung 11 durch die     Ausnehmung    18 des  Schiebers 12 freigegeben ist und anderseits  auch der gesamte Querschnitt der     Kühlflüs-          sigkeitszuleitung    14 durch die     Ausnehmung    19  des Schiebers 12 geöffnet ist.

   Es strömt also  die grösstmögliche Brennstoffmenge durch die  Leitung 11 und die     ga#össtmögliche    Kühlflüssig  keitsmenge durch die Leitung 14 der     Brenn-          kammer        zii.    Diese Stellung entspricht. dem  grösstmöglichen Schub des Strahltriebwerkes.  Würde lediglich die Brennstoffmenge der  Brennkammer zugeführt werden, dann wäre die  Temperatur der die Turbine     beaufschlagenden     Gase so hoch, dass die Schaufeln der Turbine 3  zerstört werden.

   Die durch die Leitung 14 flie  ssende     Kühlmittelmenge    ist. so bemessen, dass  das in die heissen     Brennkammern    in zerstäub  tem Zustande eingebrachte Kühlmittel die  Temperatur auf das bei Dauerbetrieb ohne  Einspritzung vorgesehene --Mass vermindert, so  dass nach der Vermischung mit der vorgese  henen Kühlluft die     Beaufschlagungstempera-          tur    der Turbinenschaufeln gegenüber dem  Dauerbetrieb nicht wesentlich verändert ist.



      Device for increasing the take-off thrust of turbo-jet engines, in particular for propelling aircraft. The invention also relates to a device for increasing the take-off thrust of turbo-jet engines. a compressor driven by a turbine, the fuel gases being mixed with compressed air before they are expanded.



  The known jet engines for lift vehicles allow a temporary increase in the thrust during take-off and for acceleration during flight by increasing the effective gas weight or by increasing the exit speed of the effective working gas. The simpler method is to increase the exit speed.

   For this purpose, a special close-up combustion is carried out, which only takes effect during the time of the increase in thrust, in that the speed of these working gases is increased by additional heating of the working gases. The disadvantage of such a device is that the resources provided for the additional combustion, such as ignition devices, conveying devices, etc.

      for the fuel to be injected during the much larger period of operation of the jet engine can not be used and significantly increase the weight of the jet engine, which is unfavorable in flight operations. According to the invention, the increase in the take-off thrust of such turbo-jet engines, in which the combustion gases are mixed with compressed air before they are expanded, and the stated disadvantages of the known jet engines are avoided.



  According to the invention, to briefly increase the thrust, the amount of fuel introduced into the combustion chamber of the engine is increased and, at the same time, cooling liquid, preferably water,

   introduced in the atomized state into the hot combustion gases before they are relaxed and before they are disintegrated with the pressure hatch which reduces the temperature. The amount of coolant introduced is expediently made dependent on the additional amount of fuel introduced,

   so that the application temperature of the propellant gases caused by the strength of the blade building material is not exceeded.



  For example, the control element used for the adjustable setting of the amount of fuel can be brought into operative connection with the control element used for the adjustable setting of the amount of cooling liquid, where cooling liquid is supplied with a fuel amount determined by the greatest continuous output and with a further increase in the amount of fuel .



  The device according to the invention has the advantage over the known devices that the increase in thrust occurs both by increasing the speed and the weight of the working gases, with no additional combustion chambers, no additional fuel delivery devices and no additional ignition devices. directions are required. The thrust increase of such an engine can therefore take place quickly and safely without its weight being increased.



  In the drawing, an example embodiment of the subject invention is shown.



  They show: Fig.1. a central longitudinal section through a jet engine with a compressor driven by turbine and FIG. 2 the control element serving for the adjustable setting of the fuel quantity and the cooling liquid quantity in a different position.



  According to Fig.l the rotor 22 of the axially durchström th compressor 2 and the rotor 23 of the tur bine 3 are attached to a common shaft 1. The shaft 1 is supported at 4 and 5. Between the compressor 2 iuid of the turbine 3, the combustion chambers 6 are net angeord. Part of the air flowing from the compressor 2 against the turbine 3 washes around the combustion chamber 6 and is mixed with the hot fuel gases in the area of the common exit 7, thereby setting the temperature of the fuel gases to a level due to the construction of the turbine blades.

   The combustion opens into the combustion chamber 6 on the one hand in the area of the inlet; material supply nozzle 8, in the area of the outlet on the other hand the nozzle 9 for supplying the cooling liquid, e.g. B. water. The line 11 leading from the injection nozzle 8 to the pump 10 leads via a slide 12 which controls the amount of fuel.

   The control slide 12 is also used to measure the amount of coolant supplied by the pump 13 via the line 14 of the injection nozzle 9. The part 20 of the control slide 12 is verbun via a linkage 1.5 with a hand lever 16, which is arranged pivotably about a point 17 and holds the control slide 12 in different positions.

      In the position of the control slide 12 shown in Fig.l, fuel can flow from the pump 10 via the line 11 through the opening 1.8, which partially exposes the cross section of the line 11, to the injection nozzle 8, while the coolant line 14 is completed by the slide 12 is. This stel development of the slide 12 corresponds to the position of normal operation (continuous operation).



  According to Fig. 2, the slide 12 has been moved by pivoting the hand lever 16 in the direction of arrow 21 in such a position that on the one hand the entire cross section of the fuel line 11 is released through the recess 18 of the slide 12 and on the other hand also the entire cross section of the Cooling liquid feed line 14 is opened through the recess 19 of the slide 12.

   The greatest possible amount of fuel therefore flows through line 11 and the greatest possible amount of cooling liquid flows through line 14 of the combustion chamber zii. This position corresponds to. the greatest possible thrust of the jet engine. If only the amount of fuel were fed to the combustion chamber, then the temperature of the gases acting on the turbine would be so high that the blades of the turbine 3 would be destroyed.

   The amount of coolant flowing through line 14 is. dimensioned in such a way that the coolant introduced into the hot combustion chambers in an atomized state reduces the temperature to the level required for continuous operation without injection, so that after mixing with the intended cooling air, the temperature at which the turbine blades are exposed is not significant compared to continuous operation is changed.

 

Claims (1)

<B>PATENTANSPRUCH:</B> Einriehtung zur Erhöhung des Startschu bes von Turbostrahltriebwerken mit. durch Turbine angetriebenem Verdiehter, wobei die Brenngase vor ihrer Entspannung mit Druck luft vermischt werden, dadurch gekennzeich net, dass eine Brennstoffzufuhr- und eine Kühlflüssigkeitszufuhreinrichtung gemeinsam durch einen Steuerschieber (12) <B> PATENT CLAIM: </B> Device to increase the takeoff of turbojet engines with. Turbine-driven compressor, the combustion gases being mixed with compressed air before they are expanded, characterized in that a fuel supply device and a cooling liquid supply device are jointly controlled by a control slide (12) beeinfluss bar angeordnet sind und zur kurzzeitigen Er- höhung des Schubes die in die Brennkammer des Triebwerkes eingeführte Brennstoffmenge vergrössert wird und gleichzeitig Kühlflüssig keit in zerstäubtem Zustand in die heissen Brenngase vor ihrer Entspannung und vor ihrer Vermischung mit der die Temperatur vermindernden Druckluft eingeführt wird. UNTERANSPRÜCHE: 1. can be influenced and to briefly increase the thrust, the amount of fuel introduced into the combustion chamber of the engine is increased and, at the same time, coolant in an atomized state is introduced into the hot combustion gases before they are released and before they are mixed with the temperature-reducing compressed air. SUBCLAIMS: 1. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die eingeführte Kühlflüssigkeitsmenge im Verhältnis zur ein geführten Brennstoffmenge derart bestimmt ist, dass die durch die Festigkeit des Schau- felbaustoffes der Turbine bedingte Beauf- schlagtmgstemperatur der Treibgase nicht überschritten wird. 2. Device according to patent claim, characterized in that the amount of cooling liquid introduced is determined in relation to the amount of fuel introduced in such a way that the impact temperature of the propellant gases due to the strength of the turbine shovel building material is not exceeded. 2. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zur regelbaren Einstellung der Brenn stoffmenge dienende Öffniulg (18) des Steuer schiebers (12) in Wirkungsverbindung mit der zur regelbaren Einstellung der Kühlflüs- sigkeitsmenge dienenden Öffnung (19) steht, und von einer durch die grösste Dauerleistung bestimmten Brennstoffmenge an, bei weiterer Vergrösserung der Brennstoffmenge, Kühl flüssigkeit zugeführt wird. Device according to claim and dependent claim 1, characterized in that the opening (18) of the control slide (12) serving for the controllable setting of the amount of fuel is in operative connection with the opening (19) serving for the controllable setting of the amount of cooling liquid, and by one the amount of fuel determined by the greatest continuous output, and cooling liquid is supplied when the amount of fuel is increased further.
CH297952D 1951-12-27 1951-12-27 Device for increasing the take-off thrust of turbo-jet engines, in particular for propelling aircraft. CH297952A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0372472A1 (en) * 1988-12-09 1990-06-13 Hitachi, Ltd. Method and device for starting a gas turbine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0372472A1 (en) * 1988-12-09 1990-06-13 Hitachi, Ltd. Method and device for starting a gas turbine

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