DE1601670A1 - Vorrichtung zum kontinuierlichen Erzeugen von hochverdichteten Arbeitsgasen fuer Waermekraftmaschinen - Google Patents

Description

P 328ο - D 12ο9 - reg·

Alfred Teves, Maschineα- und Armaturenfabrlk Kommandit-Geael!schaft, Frankfurt /Main.

Torrichtung zum kontinuierlichen Erzeugen von hochverdichteten Arbeitsgasen für Wärmekraftmaschinen

Sie Erfindung betrifft eine Vorrichtung zun kontinuierlichen Erzeugen, von hochverdichteten Arbeitsgasen für Wärme kraftmaschinen, auf dem Wege der detonativen Verbrennung, wobei ein Teil der von einer Detonation in einem Detonationsraum ausgehenden Druckwelle »um Auslösen einer weiteren Detonation in den Detonationsraum zurückgeworfen wird, während der übrige Teil der Druckwelle ausgeblendet und zur weiteren Verwendung abgeleitet wird. .

Das Zial der vorll.*i£ünl*n Brf induog bäü-läkt darin»

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besonders geringen Raumbedarf hat.

Zu dem obengenannten Zweck sind ?emäß der Erfindung bei der neuen Vorrichtung zur Erzeugung der Detonationen zwei Detonationsräume vorgesehen, die durch einen Zwischenraum verbunden sind, der die Gestalt eines mindestens einmal U-förmig gekrümmten Rohres hat, an dessen beiden Enden die Detonationsräume vorgesehen sind. Der Zwischenraum kann z.B. aus einem Rohr bestehen, das die Gestalt eines U hat, dessen Schenkel an ihren freien Enden in den Detonationsräumen enden. Der Zwischenraum kann jedoch z.B. auch aus einem Rohr bestehen, das spiralig geboten ist, indem es z.B. zwei oder drei oder mehr Windungen hat, und dessen freie Enden in den Detonationsräumen münden· Hierbei besteht zweckmäßigerweise der Zwischenraum aus einem zumindest teilweise gekrümmten Rohr, dessen Krümmungsradius sich zu seinem Durchmesser wie 15 - 2o » 1 verhält.

Hochverdichtete Arbeitsgase für Wärmekraftmaschinen sind Gase, die zunächst verdichtet werden und anscnließend Wane zugeführt erhalten, wobei die Verdichtung in Kolbenoder Turbomaschineη erfolgt und die Wärme in Wärmetauschern oder durch Verbrennung zugeführt wird. Bei dem hier in Frage stehenden Verfahren wird das unverbrannfce Gemisch auf Entzündungstemperatur durch die adiabate Verdichtung Lu dor von dir Detonation orz-augian Drue 1"""MiIu gebracht. £i ! ι 0 - t -f <*» '■ Lull fliuf? p ι C" '\ fle^lTP H. ] U-I rffltöiirf B*J.^" Ι J (.

BAD

geschwindigkeit ausbreiten, die der hohen Temperatur und ' dem hohen Druck der Gase bei der Detonation entspricht. Beim erfindungßgemaßea Verfahren wird die von einer Detonation im Detondtionsraum ausgehende Druckwelle in festen Wanden oder besonderen Vorsprüngen im Zwischenraum oder im aweiten DdtonationEraom reflektiert, wobei durcn geeignete Anordnung dieser Wände und Vorsprünge ein Teil der Druckwelle ausgeblendet und dem nächst-3η Takt des Arbeitsprozesses einar Wärmekraftmaschine zugeführt wird, während der restliche Teil der Druckwelle in den Detonationsraom zurückgeworfen wird und die infolge der Detonations-tiberexpaneion in diesen geströmte Frischluft und den zugeführten Brennstoff so hoch verdichtet, da'i eine weitere Datjnttion selbständig ausgelöst wird, ein weiterer Zyklus des Verdichtungsprozesses beginnt, der sich in gleicher Weise periodisch fortsetzt. Die erfindun^sger.äß vorgesehenen z*ei Detonationsrdome, He durch einen Zwischenraum verbunden sind, in welchem der Auslaß der hochkomprimierten Arbeitsgase erfolgt, haben zur Folge, daß die von einer Detonation in einem Detonationsraum aus-' gehende Druckwelle, die in dem anderen Detonationsraum vorhandene Luft einschließlich dem Brennstoff so hoch ▼erdichtet, da3 eine weitere Detonation ausgelöst wird, von der eine neue Druckwelle ausgeht, welche die infolge der Detonations-Überexpaneion in den ersten Detonationsrau» geströmte Frirchluft und ie.i zugeführten Brennstoff

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so Hoch verdichtet, daß eine weitere Detonation selbständig ausgelöst wird usw. Die Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens ist denkbar einfach im Aufbau und zeichnet sich durch das Fehlen von oszillierenden Triebwerk- und Steuerungsteilen aus, was bekanntlich einen Nachteil von vielen bekannten Anordnungen der hier in Frage stehenden Art darstellt. Vor allem jedoch hat der Erfindungsgegenstand auch den Vorteil eines denkbar geringen Raumaufwändes. Die Krümmung des Zwischenraumes spielt hierbei keine Rolle, da es aus der Stoßrohrtechnik bekannt ist, daß Stoßwellen auch durch gekrümmte Rohre fortgeleitet werden, sofern bestimmte Bedingungen hinsichtlich des %-hältnissee swisehen Rohrdurchmeeser und Krümmungsradius erfüllt werden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Flg. 1 eine Anordnung gemäß der Erfindung ifc einer Seitenansicht in schematischer Darstellung,

Fig. 2 eine Einzelheit der Anordnung nach Fig. 1,

ebenfalls in einer Seltenansicht in schematischer Darstellung in größerem Haßstab und

Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung wiederum in einer Seitenansicht und In schematischer Darstellung.

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Die erf ..ndungsgeiaaße Vorrichtung gemäß Fig· 1 besitzt zwei Detonationsräume 1, 2, die durch, einen Zwischenraum 3 verbunden sind, der die Gestalt eines U-förmig gekrümmten Rohres hat, an dessen beiden undθη die Detonationsräume vorgesehen sind, indem seine Schenkel 3a, 3b in die Detonationsräume munden. Hierbei ist das Verhältnis zwiscnen dem Krümmungsradius R und dem Durchmesser D des Rohres etwa 15 - 2o s 1. Die Detunationeräume an den linden des Zwischenraumes haben die Gestalt eines zylindrischen oder prismatischen Gebildes, dessen Durchmesser d bzw. dessen Breite kleiner als der Rohrdurcnmesaer d bzw. dessen Breite kleiner als der Rohrdurehmesser D ist. Der Rauminhalt der Detonationsräume ist somit kleiner als derjenige des Zwischenraumes. Die Einlaßöffnungen iür den Brennstoff befinden sich, wie bei 4 bzw. 5 gzeigt ist, innerhalb der Detonationsräume. Innernalb der Detonationsräume befinden sich auch noch die Oxydatoreinlaßöffnungen 6, 7, die den Sinlaßfinungen für den Brennstoff benachbart sind. Insbesondere aus flg. 2 ist zu erkennen, daß die

Auslaßöffnung für die Arbeitsgase innerhalb des Zwischenraumes bei 8 vorgesehen ist. Insgesamt ergibt sich also eine Anordnung, bei der der übergang zwischen den Detonationsräumen und dem Zwischenraum 3 durch sich stetig und gleichmäßig voneinander nach Art des MantaIb eines Kegelstumpföe oder einar Pyramide entfäpnonde Waiidungaparbiaa 9 bstf· Io gab 1 LIut wird, wobei iar

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I BAD ORIG/NAL

durch ein itohr 3 gleichbleibender Dicke oder 5 Ie ic üb IeI οβα-dea Durchmessers D gebildet wird. Die Ausla3öffaungea für die Arbeitsgase befinden sich, hierbei jenseits dar Ubergaagspartie 11 bzw. 12 zwischen ien Detonationeraiumen and dem Zwischenraum, d.h. jenseits der Partie, die durch die eich stetig und gleichmäßig voneinander nach Art des Mantels eines Kegelstampfes oder einer Pyramide entfarneaden Wandungen gebiliat wird, und innerhalb der Partie der Anordnung, die durch las Rohr gleichbleibenden Durchmessers oder gleichbleibender Dicke gebildet wird, wie bei 8 dargestellt wird. Hierbei ist es zweckmäßig, wean sich lie Auslaßöffnung im Auftraffbereich der unreflektlerten Druckwelle befindet und sich in der dem Detonationeraum gegenüberliegenden Wand des Zwischenraumes befindet. Diese Auslaßöffnunsen für die Arbeitsgase können in an sich bekannter Aeise als düsen'ähnlichee aerodynamisches Ventil ausgebildet Bein.

Die Lufteinlaßöffnungen können ebenfalls durch aerodynamische Ventile gebildet werden, der Lufteinlaß erfolgt zweckmäßig unmittelbar in den Detonationeraum hinein.

Bei der Anordnung nach Flg. 3 sind die Detonationsräume 13» Ή durch einen Zwischenraum "15 verbunden, der aus einem Rohr besteht, das öpiralifj $obogen ist. Bei dom In der Zeichnung dargestellten AusfuhrimgubeiBpltil bositzt dieses

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• _BAD ORIGINAL

Rohr drei U-fÖrmige aindun^aa iöa, 16b, 16c, die freien Enden des itohres isündea ebenfalls la den Detonationsräufflea. Dia üorigen iianuaale der Ausfüarangeform nacn 3 enteprecnen jedoca im waseatiicaea iea Merkmalen in J?ig. 1 bzw. 2 dargestellten Variante des arfindungsso daß auf diese ÜaritiBale nicht näher eingegangen werden mu3.

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Claims (1)

1. Ansprüche

   Μ· V

   'orrichtung aum kontinuierlichen Eraeugen von hoch- ^ ^Jhdva lohte ten Aroeitögasen für ftarmekraftmaschineη auf dem Wege der detonativen Verbrennung, wobei ela Teil dar von einer Detonation In einem Detonationsraum ausgenenden Drucκwe11® su» Auslösen einer weiteren Detonation In den BetonatiaaeraUÄ zurückgeworfen wird, wahrend der übrige (Teil der Druckwelle auegeblendet und zur weiteren Verwendung abgeleitet wird, dadurch gelcennzelehnet, daß zur SrseugUQg der Detonation swel Detonationsraume vorgesehen sind, die durcn.einen Zwischenraum verbunien sind, der die Gestalt eine« aioiestene einaal U-formig gekrümmten Rohres hat, an dessen beiden Kadeη die Detonationeraume vorge-οβηβη eiod.

   2. Yorriehfcung naen Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, dati i#r KftUJilnhÄlt ler Betonationsrauaa kleiner all der- - jenig· dee Swiechenrauaei ist.

   3· Vorrichtung OÄca Aaei»rucQ 1 oder 2, dadurch g·kennte lehnet, daß der Zwiechenrau« aue einem Rohr begtiht, d*ß die Oeetalt el&ee U hat, deeeea bcHenkel an ihren freien Enden in dta üeton^tionsräeeen enden.

   4. Vorrichtung- nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, da'3 der Zwischenraum aus ©ine® Boar besteht» das spiralig gebogen ist, indem es z.B. ftwei oder drei oder möhr Windungen hat, und dessen frei© Badsn la ien Detonationsräumen enden*

   5. Vorrichtang nach einem der Ansprüche 1 bis 4_e dadurch gekennzeichnet, ϊ&'λ der Zwischenraum aus einem zas&iod®at teilweise gekrümmten H->hr besteht, dessen sich au seines Durchmasser wie 15 - 2o j 1 verhält_a

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   6. Vorrichtung nach Angpruch 5_t dadurch gekeanseichaet;, daß die Beton itionaräume an den* Eiaden-des gwischenraiiEee die Gestalt eines gyliodrischen oder prismatischen Gebildes haben, dessen Durchmesser -bsw, Breit®:'kleiner al® der ■ Eohrdurchae8B@r ist.

   ?. Vorrichtung aaeh einem der - Ansprüche 1 bis .6₉ durch g@ kennsei® haet j daB di© AtgalsßSffauag. des ZarisohenrausKäta in

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   aerodynamisches Vantil ausgab? ldet ist.

   9« Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8_# dadurch gekeinzeichaet, da3 die Elnlaßöffnunejen für den Brennstoff In die Detonationsräuiae münien.

   10. Vorrichtung nach Einern der Ansprüche 1 bie 9, dadurch gekennseIchnet, daB Innerhalb der Betjnationsräume den Binla3öffnunp;en für den Brennetoff die Oxydatorein·» laßöffmangen benachbart sind.

   11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 1o, dadurch gekeanseIchnet, daß der Lufteinlaß durch aerodynamische Ventile oanitteibsr in den Detonationsraun hinein erfolgt»

   12. Vorrichtung nach eine« der Anspruch· 1 bis 11« da* durch gekenmelehnet, da3 der Obergang swisch®α den Datonatioasr&usen and de® Seiaehenraua durch sich stetig oad gleieiutißig Voneinander nacb Art des ifeatels «Ines Segelstuapfes oder einer Fyraaid« entfernenden Wanduagspartien

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