DE1033967B - Pulso-Brennkammer - Google Patents

Description

• Pulso-Brenukammer Pulso-Brennkammern finden vor allen Dingen zum Reaktionsantrieb von Fahrzeugen, insbesondere Luftfahrzeugen, Verwendung. In ihnen wird Wärme durch Verbrennung erzeugt und in mechanische Arbeit umgewandelt. Die zu diesem Umwandlungsprozeß von Wärme in Energie notwendige Drucksteigerung des gasförmigen Arbeitsmittels wird durch die Trägheitswirkungen der in der rohrförmigen Verbrennungskammer schwingenden Gassäule erzeugt.
• Es ist bereits bekannt, derartige Pulso-Brennkaminern bei Gasturbinentriebwerken an Stelle der üblichen Gleichdruckbremikammern zu benutzen, um die Ausbeute an mechanischer Energie zu vergrößern bzw. den Gesamtwirkungsgrad zu steigern. Dabei können zum Ausgleich der Druckschwankungen des austretenden Strahles jeweils zwei Pulsrohre in geeigneter Weise vereinigt werden. Es sind auch Ausführungsformen von Pulso-Brenukamniern bekannt, bei denen die für eine intermittierende Verbrennung notwendige Bevorzugung einer Strömungsrichtung des Arbeitsmittels durch ein aerodynamisches Ventil, beispielsweise eine Bordarnündung, herbeigeführt wird. Die Wirkung solcher Ventile beruht bekanntlich auf einer unterschiedlichen Strahleinschnürung für die beiden vorhandenen Durchströmungs,richtungen. Die Verbrennungsgase treten bei diesen Ausführungen aus dein gegenüberliegenden offenen Ende der Brennkammer aus, so daß das aerodynamische #,` entil lediglich für den Einlaß vorgesehen ist.
• Es sind aber auch einseitig geschlossene Pulso-Brennkammern bekannt mit nur einer Öffnung am anderen Ende, durch die sowohl die Frischluft eintritt als auch die Brenngase austreten. Da die bekannten Konstruktionen an der einzigen Kammeröffnung ohne aerodynamisches Ventil ausgeführt wurden, sind die Ergebnisse mit diesen Pulso-Brennkaminern unbefriedigend.
• Den periodisch im Pulsrohr hin- und herlaufenden Druckwellen bzw. Stoßfronten wird eine wichtige Rolle für die Zündung oder zumindest für die Beschleunigung des Ablaufes bzw. die Anfachung der bereits eingeleiteten Verbrennung einer frischen Ladung, bestehend aus Arbeitsmittel und Brennstoff, zugeschrieben.
• Sind daher zwei Pulso-Brennkamniern zu einer Doppelpulso-Brennkammer miteinander vereinigt, so werden verbesserte Wirkungen dann erwartet, wenn die Anordnung zueinander so getroffen ist, daß die Druckwellen möglichst ungestört von dein Brennraum des einen der beiden miteinander vereinigten Pulsrohre zu dem Brennraum des anderen laufen können. Dies konnte bis jetzt nicht ohne weiteres erreicht werden, und Nachteile sind vor allem bei der Entnahme der gewonnenen mechanischen Energie an der Vereinigungsstelle der beiden miteinander gekoppelten Pulsrohre zu erwarten.
• Bei den bisher bekannten Pulso-Brennkammern tritt nur ein kleinerer Teil der das Pulsrohr verlassenden Verbrennungsgase durch die aerodynamischen Ventile aus, der als ein bei solchen Ventilen unvermeidliches Nebenprodukt zur zusätzlichen Schuberzeugung ausgenutzt wird. Bei Doppelpulso-Brennkammern treten die Verbrennungsgase durch mittig gelegene Öffnungen aus. Andererseits, wie bereits eingangs beschrieben, spielen die periodisch im Pulsrohr hin- und herschwingenden Stoßfronten eine wichtige Rolle für die Zündung oder zumindest für die Beschleunigung des Ablaufes einer bereits eingeleiteten Verbrennung einer frischen Ladung. Diese Stoßfronten werden jedoch bei gekoppelten Pu:lso-Brennkainmern mit mittig gelegenen Auslaßöffnungen empfindlich gestört bzw. brechen an der Stelle des Auslasses zusammen.
• Zur Vermeidung der geschilderten Nachteile wird von der Erfindung bei Pulso-Brennkammern, deren eines Ende geschlossen ist und an deren anderem Ende sich ein aerodynamisches Ventil befindet, vorgeschlagen, das aerodynamische Ventil als eine an sich bekannte Verbindung einer Düse, die einen gegen die Einströmrichtung abgerundeten Einlaß hat, mit einem in den Rohrinnenraum gerichtetem Bordamundstück auszuführen. Hiermit wird erreicht, daß durch die in den Rohrilinenraum gerichteten scharfen Abrißkanten eine Einschnürung der austretenden Brenngase stattfindet, um deren Strah:lkern die Frischluft oder das Frischluftgemisch einströmt.
• Vorteilhafterweise entsteht durch die Erfindung ein wesentlich geringerer Druckverlust beim Einströmen der Frischluft, da durch die naturgemäße Einschnürung des austretenden Gasstrahles ein wesentlich größerer Ringraum für die frische Verbrennungsluft frei bleibt, so daß die Einströmverluste im Gegensatz zu einer gewöhnlichen öffnung gering sind, wodurch der Füllungsgrad und die damit verbundene Leistungsausbeute verbessert wird. Weiter wird in vorteilhafter Weise durch die am anderen Ende geschlossene Brennkammer eine ungeschwächte Reflexion der Stoßfront erzielt, was zur Anfachung der nachfolgenden Verbrennung wichtig ist. Ferner ist mit der erfindungsgemäßen Ausführungsform ein wesentlich vereinfachter Aufbau einer Pulso-Brennkarnme:r verbunden.
• In der Zeichnung ist an Hand eines Ausführungsbeispiels der Erfindungsgedanke schematisch dargestellt, und zwar zeigt Fig.l eine Pulso-Brennkammer mit einem einfachen Brennraum und Fig.2 eine Pulso-Brennkammer mit doppeltem Brennraum.
• Nach der Fig. 1 besitzt die Pulso-Brennkammer 1 auf der einen Seite eine sogenannte Bordamündung 2. Dagegen ist dieselbe auf der anderen Seite durch eine Wand 3 abgeschlossen. An dem Ende mit der Bordamündung befindet sich die Brennkammer 4. Die Bordamündung 2 arbeitet in bekannter Weise, indem sie eine Einschnürung der abströmenden Verbrennungsgase hervorruft. Das die abströmenden Verbrennungsgase aufnehmende Rohr 5 ist dem Querschnitt des eingeschnürten Strahles angepaßt.
• In der Fi:g. 2 ist eine Doppelpulso-Brennkammer 6 mit zwei Verbrennungsräumen 7 und 8 gezeigt und analog zwei Bordamündungen 9 und 10 sowie zwei Abströmrohre 11 und 12.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Pu:lso-Brennkammer, in der Hauptsache bestehend aus einem Rohr, dessen eines Ende geschlossen ist und an dessen anderem Ende sich ein aerodynamisches Ventil befindet, durch das gleichzeitig die Zufuhr von frischer Verbrennungsluft und/oder Frischgemisch einerseits und ein Austritt der Brenngase andererseits erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß als aerodynamisches Ventil (2) eine an sich bekannte Verbindung einer Düse, die einen gegen die Einströmrichtung abgerundeten Einlaß hat, mit einem in den Rohrinnenraum gerichteten Bordamundstück vorgesehen ist.
2. 2. Pulso-Brennkarnmer. ausgebildet als rohrfönnige Doppel-Brennkammer mit je einem an den Rohrenden angeordneten aerodynamischen Ventil zur Frischgaszufuhr und gleichzeitigem Brenngasaustritt, dadurch gekennzeichnet, daß als aerodynamische Ventile (9, 10) jeweils an sich bekannte Verbindungen einer Düse, die einen gegen die Einströmrichtung abgerundeten Einlaß hat, mit einem in den Rohrinnenraum gerichteten Bordamundstück vorgesehen sind.
3. 3. Pulso-Brennkammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamten Brenngase oder zumindest der überwiegende Teil derselben durch das Burdamundstück austreten.
4. 4. Pulso-Brennkammer nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch die Verwendung in Gasturbinentriebwerken. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentanmeldung R 40801 a24 b (bekanntgemacht am 3. 12. 1953) ; britische Patentschrift Nr. 673197; »Power«, Bd.98 (1954), Nr. 11, S.92.