DE1601583A1

DE1601583A1 - High pressure thrust cylinder for burning two types of fuel at the same time and resistance blocking thrust nozzles with forced thrust direction

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Publication number: DE1601583A1
Application number: DE19671601583
Authority: DE
Inventors: Leo Kuester
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-07-11
Filing date: 1967-07-11
Publication date: 1971-02-04

Description

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Bei Verbrennungsmotoren, Turbinen und Düsentriebwerken wird die Kraftentwicklung durch die Verbrennung von Treibstoff auf verschiedene Arten erzeugte Seit langem versucht _man schon durch neune Konstruktionen und neue Verbrennungsarten bessere und grössere Leistungen zu erzielen© Es war bisher nicht möglich den Kolbenmotor durch eine bessere Konstruktion abzulösen«» Der Kolbenmotor wurde seit seinem langen Bestehen mehrmals verbessert und hat heute wohl den höchsten Stand erreichte Die Konstruktion der bedingten Teile, wie Kolben, Kurbelwelle und Nockenwelle, benötigen für Ihre Punktion einen erheblichen Kraftaufwand, welches auf die Kosten der Leistung geht. Der Krafthub beträgt nur 16o°, so daß die noch im Zylinder enthaltene Energie durch den Auspuff ungenutzt ins Preie gelangt, welches einen erheblichen unausgenutzten Kraftstoffverlust bedeutet«. In der Luftfahrt wird der Kolbenmotor allmählich durch die Düsentriebwerke verdrängt, weil diese grössere Höhen und höhere Geschwindigkeiten erreichen«, Ein Düsentriebwerk besteht aus einer zylinderartigen Röhre, welche am Ende etwas enger abgesetzt ist« Im Inneren befindet sich der Läufer, auf einer gelagxerten Welle sitzt vorne der Acialverdichter, dahinter ein abgestuftes Lager, durch eine geschwungene Ausbuchtung entsteht die Brennkammer, dann folgt die Turbine, dahinter ist der Schubraum, darin befindet sich noch ein spitzauslaufender Kegel und stellt die Schubdrüse dar. Der Treibstoff wird durch den Axialverdichter als Gemisch in die Brennkammer geduckt und durch Brenner gezündet, dann gelangt die Energie über die Turbine in die Düse und der Ausstoss der Energie ergibt die Schubkraft. Das ZweikreisiaLebv/erk hat einen Innen- und Aussenmantel, so daß durch den Zwischenraum der beiden Märfcei, Kraftstoff gemisch in ^ä^ß&H&j^S⁶, e^strömt und zur Verbrennung gelangt«,In internal combustion engines, turbines and jet engines, the development of power is generated by burning fuel in various ways. For a long time now, people have tried to achieve better and greater performance with new designs and new types of combustion. The piston engine has been improved several times since its long existence and has probably reached its highest level today. The construction of the required parts, such as pistons, crankshaft and camshaft, require considerable effort for their puncture, which is at the expense of performance. The power stroke is only 160 °, so that the energy still contained in the cylinder reaches the price unused through the exhaust, which means a considerable unused fuel loss «. In aviation, the piston engine is gradually displaced by the jet engines because they reach greater heights and higher speeds. "A jet engine consists of a cylinder-like tube, which is a little narrower at the end." Inside is the rotor, sitting on a shaft with bearings In front the acial compressor, behind it a stepped bearing, the combustion chamber is created by a curved bulge, then the turbine follows, behind it is the thrust chamber, inside there is still a pointed cone and represents the thrust gland. The fuel is mixed into the When the combustion chamber is squeezed and ignited by the burner, the energy then reaches the nozzle via the turbine and the output of the energy results in the thrust. The ZweikreisiaLebv / Erk has an inner and outer jacket, so that fuel mixture flows through the space between the two Märfcei, fuel mixture in ^ ä ^ ß & H & j ^ S ⁶ , e ^ and comes to combustion «,

Diese.Zuführung "besitz nur eine geringe Verdichtung und wäre wirksamer, wenn diese Kraftstoffgemisch im Innenraum zugeführt würde, weil die Verdichtung höher ist und die Drehzahl des Läufers erhöht, weil die Schubkraft durch die Drehzahl des läufers bestimmt wird» Bei der Verbrennung im Brennraum drückt die Energie gegen den Zustrom, welcher vom Verdichter erzeugt wird und gleichzeitig gegen die Turbine, welche den Verdichter antreibto Der Zustrom des Verdichters ergibt einen v/eichen und dehnbaren -Widerstand gegen die Energie, welche bei der Verbrennung entsteht, so dass durch die Ausdehnung der Energie gegen den Verdichter eine Verzögerung des Treibstoffgemisches in Sohubrichtung entsteht'und eine Verringerung der Schubkraft beim Ausstoss der Düse verursachteThis supply "has only a low compression and would be more effective when this fuel mixture is supplied in the interior because the compression is higher and the speed of the rotor increases because the thrust is caused by the speed of the rotor is determined »During combustion in the combustion chamber, the energy presses against the inflow generated by the compressor and at the same time against the turbine, which drives the compressor. The inflow of the compressor results in a calibration and ductile resistance to the energy generated by the Combustion occurs, so that the expansion of the energy towards the compressor causes a delay in the fuel mixture in So stroke direction arises and a reduction in the thrust at Ejection caused by the nozzle

Zur Verbrennung verwendet man bei Düsentriebwerken Bexnzin oder Gas, hochwertige Treibstoffe sind für Düsentriebwerke nicht geeignet, weil die gewaltige Energieausdehnung den Verdichter durchschlagen würde und die Punktion des Läufers versagt« Die herkömmlichen Düsentriebwerke sind deshalb als niederdrücktriebwerke einzustufen·In jet engines, gasoline or petroleum is used for combustion Gas, high-quality fuels are not suitable for jet engines because the enormous expansion of energy causes the compressor would penetrate and the puncture of the rotor fails «The conventional jet engines are therefore used as thrust engines to classify

Im Gegensatz zu den bekannten Triebwerken, v/erden wie folgt die vorgenannten Mangel duroh die neue Erfindung beseitigt und ein neues Hochdrucktriebwerk entwickelt, welches Geschwindigkeiten erreicht, wie es bisher nur bei Raketen möglich war· Die Fig, I zeigt, Längsschnitt durch einen Verbrennungszylinder mit verschiednen Formen der Widerstands-Sperrschubdüsen (3). Fig_e II zeigt, Längsschnitt duroh einen Verbrennungszylinder mit Widerstands-Sperrdüsen und Radialturbine· Die Zeichnung Fig. III zeigt einen Längsschnitt duroh ein Boohdruck« triebwerk mit Doppelmäntel und doppelt abgesioherten Widerstands-Sperrsohubdüsen für die Verbrennung zweierlei SÜreibstoffarten gleichzeitig. Die Widerstands-Sperrschubdüse findet mehrfacheIn contrast to the known engines, the above-mentioned deficiencies are eliminated as follows by the new invention and a new high-pressure engine developed, which reaches speeds that were previously only possible with rockets different forms of resistance blocking thrusters (3). FIG _e II shows longitudinal section duroh a combustion cylinder with resistance barrier nozzles and radial turbine · The drawing Fig. III shows a longitudinal section duroh a Boohdruck "engine with double coats and twice abgesioherten resistance Sperrsohubdüsen for combustion two SÜreibstoffarten simultaneously. The resistance blocking thrust nozzle finds multiple

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Fig* I (3) zeigt verschiedene Ausführungen, der obere Bund dient zur Befestigung, mittels Zwischenringe (2)„ Die VTiderstands-Speirr schub düse mit einem vorgezogenen zylinderförinigen Ansatz, dient dazu, einen möglichst grossen Widerstand aufzunehmen* Bei Figo I-II wird durch die hintereinander gestaffelte Anordnung der widerstands-Sperrdüsen (3) einen mehrfachen gesicherten Widerstandsraum gebildet« Der Zwischenraum (6) ergibt die Brennkammer. Das Treibstoffgemisch wird durch einen von der YiTeIl e des Läufers Fig 11(13) angetriebenen Verdichter durch den Stutzen (7) in das Ventilgehäuse (9) eingedrückt. Durch das gesteuerte Ventil (8) strömt das Treibstoffgemisch in den Zylinder und wird in die Brennkammer (6) durch die Sündkerze (5) gezündete Die Energie drückt nun auf die hintereinander angeordneten Yfiderstands-Sperrdüsen(3), welche die Ausdehnung nach oben absperren und die Energie zwangsläufig durch den Einschusskanal (11) auf den lurbinenläufer (13) überträgt«. Der Weg der Schubkraft beträgt bis zum Auspuff Fig. II (1o) 32o°, wodurch eine grosse wirtschaftliche Ausnutzung des Treibstoffes und Schubkraft erzielt wird. Die Radialturbine besitzt nur wenig laufende Teile und sind alle mit Kugellager versehen, wodurch ein leichter Lauf entsteht« Die Zündung ist mit den Ventil (8) gekuppelt und während des Laufens schaltbar. Durch diese Schaltung ergeben sich je nach Einrichtung verschiedene Arbeitstakte bei der Verbrennung, wie das Zünden bei einer halben, ganzen oder anderthalben Umdrehung, wodurch gleichzeitig die Drehzahl und Leistung bestimmt wird« Die Radialturbine kann beliebig mit sxk mehreren hintereinanderstehenden Schubzylindern bestückt werden, wodurch eine neuartige Radialreihenturbine entsteht. Diese Verbrennungsart entspricht einer Niederdruckturbine Die Radialturbine mit dem Hochdruckschubzylinder ausgerüstet 'Pig. Ill ergibt eine Hochdruck-Radialreihenturbine mit hoher Drehzahl und grosser leistung. - ₄ .Fig * I (3) shows different designs, the upper collar is used for attachment, by means of intermediate rings (2) The staggered arrangement of the resistance blocking nozzles (3) creates a multiple, secured resistance space. The space (6) forms the combustion chamber. The fuel mixture is pressed through the nozzle (7) into the valve housing (9) by a compressor driven by the YiTeIl e of the rotor Fig. 11 (13). The fuel mixture flows through the controlled valve (8) into the cylinder and is ignited by the sunk plug (5) in the combustion chamber (6) the energy inevitably transmits through the injection channel (11) to the turbine rotor (13) «. The path of the thrust is 32o ° up to the exhaust Fig. II (1o), whereby a large economic utilization of the fuel and thrust is achieved. The radial turbine has only a few running parts and are all equipped with ball bearings, which means that it runs smoothly. «The ignition is coupled to the valve (8) and can be switched on while running. This circuit results in different working cycles during combustion, depending on the device, such as ignition at half, full or one-and-a-half revolution, whereby the speed and power are determined at the same time Radial row turbine is created. This type of combustion corresponds to a low pressure turbine The radial turbine equipped with the high pressure thrust cylinder 'Pig. III results in a high-pressure radial series turbine with high speed and great power. - _4th

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Der Hoohdruckschubzylinder Pig. Ill eignet Sich am besten für die Luftfahrt und stellt ein Doppelmantel-Hochdrucktriebwerk dar, mit "Verbrennung zweierlei Treibstoffarten gleichzeitig, welches Geschwindigkeiten entwickelt, wie sie bisher noch nicht erreicht wurden. Figo III zeigt (1) den Aussenmantel und (2) den Innenmantel, welche durch die Stege (21) befestigt sind. Im Innenmantel (2) ist der läufer durch die lager (A)₁ (7) und (8) mittels der Welle (15) gelagert. Die lager sind- durch die Speichen (5) am Mantel befestigt. Der Läufer besteht aus einem Axialverdichter (6), und einem Radialverdichter (9), sowie einer Turbine (1o) und dahinter die Schubdüse (19). Die Widerstands-Sperrschubdüsen (3) sind im Innanmantel (2) innen und aussen befestigt, und im Aussenmantel (1) innen angebracht» Der Axialverdichter lig. 111(6) saugt und drückt die Aussenluft gleichzeitig im Innen- und Aussenraum ein. Der Treibstoff wirö durch die Düsen (11) eingespritzt und das Gemisch durch den Radialverdichter (9) gegen die Wandung (2) zwischen die Widerstands-Sperrs chubdüsen (3) gedruckt und noch höher verdichtet. Durch die Widerstands-Sperrschubdüsen (3) wird das verdichtete G-emisoh zwangsläufig in die Brennkammer (13) geleitet und durch die Brenner (H) gezündet. Die entwickelte Energie drückt auf den festen Widerstand der Sperrschubdüsen (3) und sperrt die Ausdehnung nach vorne ab, so dass die Energie zwangsläufig durch die Turbine (1o) welche den läufer antreibt, . in die Schubdüse (19) einströmt. Die Energie kommt in die Sohubdüse (19) zur vollen Entfaltung und wird noch duroh den spitzaus— laufenden Kegel (16) und Widerstands-Sperrsohubdüsen (3) verdiohtet, dass die Energie mit hohem Druck ausgestossen wiri und eine voll ausgenutzte Schubkraft erzielt wird. Durch die Ausrüstung mit Widerstands-Sperrschubdüsen (3) können hochwertige Treibstoffe verbrannt werden Ils Mshir» weil diese die Ausdehnung der Energie zum Yerdiobter (6) hin absperren, einen festen Widerstand bildenThe high pressure thrust cylinder Pig. Ill is best suited for aviation and represents a double-jacket high-pressure engine, with "combustion of two types of fuel at the same time, which develops speeds that have not yet been achieved. Figo III shows (1) the outer jacket and (2) the inner jacket, which are fixed by the webs (21). In the inner jacket (2) the rotor is supported by the bearings (A) ₁ (7) and (8) by means of the shaft (15). The bearings are supported by the spokes (5) The rotor consists of an axial compressor (6) and a radial compressor (9), as well as a turbine (1o) and behind it the thrust nozzle (19) attached to the outside, and attached to the inside of the outer shell (1) »The axial compressor lig. 111 (6) sucks in and presses the outside air in at the same time in the inside and outside. The fuel is injected through the nozzles (11) and the mixture through the radial compressor ( 9) against the wall (2) between the resistance blocking nozzles (3) and compressed even more. The compressed G-emisoh is forced into the combustion chamber (13) through the resistance blocking thrust nozzles (3) and ignited by the burner (H). The developed energy presses on the firm resistance of the blocking thrust nozzles (3) and blocks the expansion towards the front, so that the energy inevitably passes through the turbine (1o) which drives the rotor. flows into the thrust nozzle (19). The energy comes to full development in the Sohubdüse (19) and is still through the tapering cone (16) and resistance blocking nozzle (3) that the energy is expelled with high pressure and a fully exploited thrust is achieved. Equipped with resistance blocking thrust nozzles (3) high-quality fuels can be burned

ORIGINAL INSPECTED und den Druok zwangsläufig la Solmbriohtung ableiten.ORIGINAL INSPECTED and the Druok inevitably derive la Solmbriohtung.

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Hochwärtige Treibstoffe wie Eohlenwaas erstof f oder Hydrazin, sind wegen sehr hoher Energie Entwicklung für das Innentriebwerk nicht geeignet, weil die laufenden Teile des Innenläufers diese Beanspruchung nicht aushalten* "Für die Verbrennung von Kohlenwasserstoff oder Hydrazin ist der Zwischenraum, zwischen Innenmantel (2) und Aussenmantel (1) eingerichtete Der Inrienmantel ist aussen und und der Aussenmantel innen mit Widerstands-Sperrschubdüsen (5) ausgerüstet., so dass eine doppelseitige Absperrung gegen Eückflutung erzielt wird und die Energie zwangsläufig in Schubrichtung abgeleitet wird₀ Der hochwertige Treibstoff, Kohlenwasserstoff oder Hydrazin wird in flüssiger lOrm durch die Düse (12) eingespritzt und der Verdichter (6) drückt den Treibstoff als Gemisch durch die Widerstand-Sperrdüsen (3), welche nur in Schubrichtung passierbar sind, bis in die Brennkammer (18) und wird durch den Brenner (17) gezündet« Anstatt Brenner kann man auch bei Hydrazin zur Eigenzündung Salpetersäure zugeführt werdeno Die nun entstandene gewaltige hohe Energie wird duroh den verengten Raum (2o) ausgestossen. Beim vollen Einsatz beider Verbrennungsarten, wird eine derartige grosse Schubkraft erreicht, wie es bisher nur bei Raketen möglich war. Mit einem geeigneten Plugkörper kann man nach kurzem Start senkrecht in grosse Höhen aufsteigen und vielleicht das Weltall erreichen. Die Verbrennung zwischen Innenmantel und Aussenmantel, kann beliebig ein- oder ausgeschaltet werden, welches besonders für die Landung erforderlich ist.Hochwärtige fuels such Eohlenwaas erstof f or hydrazine, are not suitable for the running part of the inner rotor because not withstand this stress because of very high energy development for the inner engine * "of the gap, for the combustion of hydrocarbon or hydrazine, between the inner casing (2) and outer casing (1) furnished the Inrienmantel is outside and and the outer shell equipped internally with resistive barrier thrusters (5)., so that a double-sided barrier to Eückflutung is obtained and the energy is inevitably dissipated in the thrust direction ₀ the high-grade fuel, hydrocarbon or hydrazine is is injected in liquid lOrm through the nozzle (12) and the compressor (6) pushes the fuel as a mixture through the resistance blocking nozzles (3), which can only be passed in the thrust direction, into the combustion chamber (18) and is released by the burner ( 17) ignited «Instead of a burner, hydrazine can also be used to self-ignite nitric acid The enormous high energy that has now arisen is expelled through the narrowed space (2o). With full use of both types of combustion, such a large thrust is achieved that was previously only possible with rockets. With a suitable plug body, after a short start, you can ascend vertically to great heights and perhaps reach space. The combustion between the inner jacket and the outer jacket can be switched on or off as required, which is particularly necessary for the landing.

ORlGlNAl JNSPECTEOORlGlNAl JNSPECTEO

AAAAM JA*AAAAM YES *

Patentansprüche ι JLÖA C Claims ι JLÖA C

Angpriioh j, dadurch gekennzeichnet, dass Treibstoffgemisoh durch '--•-das Ventil 8, Pig· II in die Brennkammer 6, Pig. II eingedrückt, duroh die Zündkerze 5, Pig. II gezündet und die Energie wird von den Widerstands-Sperrdüsen 3, Pig· II zwangsläufig in Schubrichtung •durch den Einsohusskanal 11, Pig* II auf den Turbinenläufer 13t Pige II geleitet und erreicht nach 32o° den Auspuff 1o, Pig« II, der Verdichter 6, Pig. Ill drückt gleichzeitig zweierlei Treibstoffe ein, im inneren Triebwerk wird duroh die Düsen 11, Pig» III Benzin eingespritzt, die Schaufeln 9» Pig« III verdichten das Gemisch gegen die Wandung 2, Pig. Ill und wird duroh die Widerstands-Sperrdüsen 3, Pig· III zwangsläufig in die Brennkammer 13_f Pig. Ill geleitet, vom Brenner 14» Pig* III gezündet und hinter die Turbine 1o, Pig. III als Schubkraft durch die Schubdüse 19, Pig.III ausgestossen, im Zwischenraum der Mäntel 1, Pig. Ill und 2, Pig.Ill wird durch die Düse 12, Pig. Ill Kohlenwasserstoff eingespritzt und duroh die doppelseitigen abgesicherten Widerst an ds-SperrdüMs en 3, Pig. Ill in die Brennkammer 18, Pig. Ill eingeschleust vom Brenner 17» Pig. Ill gezündet und durch die Düse 2o, Pig. Ill als gewaltige hohe Schubkraft ausgestossen, wodurch ein fester Widerstand der Energie, eine selbsttätige zwangsläufige Sohubrichtung, äusserste Ausnutzung des Treibstoffes, grösste Sicherheit und sehr hohe Geschwindigkeit gewährleistet ist. Angpriioh j, characterized in that fuel mixture through '- • - the valve 8, Pig · II into the combustion chamber 6, Pig. II pushed in, through the spark plug 5, Pig. II ignited and the energy is inevitably conducted in the thrust direction from the resistance blocking nozzles 3, Pig · II through the Einsohusskanal 11, Pig * II to the turbine runner 13t Pige II and after 32o ° it reaches the exhaust 1o, Pig «II, the compressor 6, Pig. III pushes in two types of fuel at the same time, in the inner engine the nozzles 11, Pig III, gasoline is injected, the blades 9 Pig III compress the mixture against the wall 2, Pig. Ill and will duroh the resistance blocking nozzles 3, Pig · III inevitably into the combustion chamber 13 _f Pig. Ill directed, ignited by burner 14 »Pig * III and behind the turbine 1o, Pig. III ejected as thrust through the thrust nozzle 19, Pig. III, in the space between the jackets 1, Pig. Ill and 2, Pig. Ill is through the nozzle 12, Pig. Ill injected hydrocarbons and duroh the double-sided fused resistance at ds-SperrdüMs en 3, Pig. I'll go to combustion chamber 18, Pig. Ill smuggled in from Brenner 17 »Pig. Ill ignited and through the nozzle 2o, Pig. Ill ejected as a tremendous high thrust, whereby a firm resistance of the energy, an automatic inevitable stroke direction, utmost utilization of the fuel, greatest safety and very high speed is guaranteed.

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Claims

Claim 2, according to claim 1, characterized in that the fuel mixture through the valve 8, Pig. II and duroh several successively staggered resistance blocking nozzles 3, Pig. II into the combustion chamber 6, Pig. II flows in and the spark plugs 5, Pig. II ignited, the expansion of the energy that has now arisen, is duroh the resistance blocking nozzles 3, Pig. II locked against flooding upwards and through the hard resistance between cylinder wall 2, Pig. II by means of the diagonally running plasohen of the resistance blocking nozzles 3, Pig. II necessarily derived in Sohubriohtung, whereby the energy receives an automatic inevitable Schübriohtung and a fully utilized thrust is guaranteed.

Claim 31 according to Claim 1 and 2, characterized in that several single stroke cylinders Pig. II gives the series thrust turbine., The spark plug 5, Pig. II is with the inlet valve 8, Pig. II coupled and switchable for different work cycles while running, so that the work cycle is switched according to the power requirement and speed, the energy is through the bullet channel 11, Pig. II on runner 13, Pig. II passed., So that the power stroke up to the exhaust 1o, Pig. II is 32o °, whereby an extreme utilization of the fuel and the greatest economic efficiency is achieved »

Claim 4 « according to claims 1-5, characterized in that the radi al-B.eihenturb ine Pig. II is equipped with a So-stroke cylinder Pig »III, a flowing continuous high pressure on the runner, i3, Pig · II results, whereby a very high speed and very high performance is guaranteed.

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Claim 5 « according to claims 1-4, characterized in that the compressor 6, Pig. III simultaneously injects two different types of fuel, in the inner engine, gasoline is injected through the nozzle 11, Fig. III, the radial blades 9 »Mg» III compress the mixture in the spaces between the resistance blocking nozzles 3, Fig. III against the jacket wall 2, Fig III and is inevitably directed at high pressure into the combustion chamber 13, Pig · III, ignited by the burner 14 »Pig * III, the energy that now arises in the initial stage presses against the hard resistance of the resistance blocking nozzles 3, Pig. Ill which shut off the expansion of the energy to the compressor and at the same time with the subsequent pressure of the mixture inevitably so that the turbine 1o, Pig. III drives the runner, in the thrust nozzle 19, Pig »III the energy comes to full development and is expelled with high thrust. In the space between the two jackets 1, Fig. III and 2, Fig. III, hydrocarbon is injected through the nozzle 12, Fig. III and introduced through the double-sided protected resistance blocking nozzles 3, Fig. III in the combustion chamber 18, Fig. III and through the Burner 17, Fig. III ignited, the expansion of the enormous energy is blocked by the double-sided arranged resistance blocking nozzles 3, Figo III towards the compressor

and automatically inevitably through the thrust space 2o, Fig »III w

ejected as old high thrust, so that when full Use of the two types of combustion an unimaginably huge one high thrust and speed is achieved *

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