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T r e i b g a s - E r z e u g e r Treibgas, ein Gas höheren Druckes
und höherer Temperatur, findet Verwendung zum Antrieb von Turbinen, Kolbenmaschinen
sowie zum direkten Düsenantrieb oder Senkrechthub, von Flugzeugen, Wasser-und Luftkissenfahrzeugen
u.sowe Düsentriebwerke verwenden Turboverdichter als Treibgaserzeuger mit anschließender
Brennkammer, sie arbeiten isobarisch. Kolben-Treibgaserzeuger bedienen sich vorwiegend
des thermisch hochwertigeren isochorischen Verpuffungsprozesses mit Verbrennungstemperaturen
von 20000 ° C. und darüber, (Freiflugkolben-Treibgaserzeuger von Junkers und Pescara,
Kurbel-Treibgaserzeuger z.B. Götawerken).
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Im Gegensatz zu diesen bekannten Verfahren wird bei der vorliegenden
Erfindung Treibgas ohne Verwendung von Kolben- oder Kreiselmaschinen erzeugt, indem
ein in einer Kammer vorkomprimiertes Luft-Brennstoffgemisch bei isochorer Verbrennung
eine Druck- und Temperatursteigerung auf einen vielfach höheren Wert erfährt, wonach
durch Öffnen eines Ventils, Schiebers oder sonst geeigneten Organs dieses Hochdruckverbrennungsgas
in einen vielfach größeren, geschlossenen und mit atmosphärischer Luft gefüllten
Raum strömt und hier, sei es infolge des physikalischen Prozesses des Druckausgleiches,
sei es durch Expansion des Verbrennungsgases und Umsetzung von Gasdruck in Geschwindigkeit,
Arbeit leistet, indem atmosphärische Luft auf höheren Druck verdichtet wird.
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Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß beim Einströmen
eines Druckgases in einen Behälter mit einem Gas einhalt minderen Druckes der zeitliche
Vorgang der Durchdringung und Vermischung der beiden Gase unterschiedlichen Zustandes
von der Form des Behälters abhängt, in welchen das Druckgas einströmt Würde das
Druckgas in einen mit atmosphärischer Luft gefüllten Behälter etwa kugeliger Form
einströmen, so würde der Druckausgleich zwischen den beiden Gasen rapide vor sich
gehen, genauso schnell würde sich aber auch das Druckgas durch Verwirbelung mit
dem in der Kugel befindlichen Gas vermischen, so daß fast unmittelbar nach erfolgtem
Druckausgleich innerhalb des kugelförmigen Gefäßes ein einheitlicher Druck-, Temperatur-
und Mischungszustand vorliegt, Nun ist es aber erforderlich, bei dem beschriebenen
Arbeitsprozeß mindestens eine bestimmte Menge reiner oder annähernd reiner Luft
zu verdichten, die nicht mit den Verbrennungsgasen vermischt istseil in gleicher
Weise, wie beim Verbrennungsmotor Energie im Schwungrad für den später folgenden
Verdichtungshub gespeichert wird, bei dem hier beschriebenen Vorgang eine Mindestmenge
vorverdichteter Luft für den nächsten sich wiederholenden Arbeitstakt gespeichert
werden muß, um das Arbeitsspiel in Gang zu halten.
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Aus diesem Grunde soll der mit atmosphärischer Luft gefüllte Behälter
z.B. die Gestalt eines langgestreckten Rohres annehmen, wobei das Rohr auch Windungen
aufweisen kann0 Würde man zoBo - alle weiteren
genannten Maße, Gewichte
und Werte sind willkürlich und unmaßgeblich - aus einer Brennkammer, welche 10 g
Verbrennungsgase bei 50 atü und 2.000 O C enthält, diese durch Öffnen eines Ventils
in ein 2 extrem langes Rohr von 1 cm Querschnitt und etwa 80 m Länge, in welchem
sich 10 g atmosphärischer Luft befinden, einströmen lassen, so findet auch hier
ein Druckausgleich statt Dieser Vorgang unterscheidet sich aber wesentlich von dem
Einströmen eines Druckgases in einen kugeligen Behälter mit einem Gasinhalt minderen
Druckes. In einem aus einem langen Rohr geringen Querschnitts bestehenden Behälter
expandiert das einströmende Gas zwar zeitlich langsamer, aber mit größerer Gasgeschwindigkeit
verbunden mit einer Druckwelle, wobei von Anfang an Luftteile mitgerissen und beschleunigt
werden, die ihrerseits wiederum Luftteile vor der herannahenden Verbrennungsgassäule
mitreißen, ohne daß eine völlige Vermengung der spezifisch leichteren Verbrennungsgase
und der schwereren Luft erfolgt Da die Luftteilchen, die von den einströmenden Verbrennungsgasen
und den mitgerissenen Luftteilen beschleunigt werden, infolge des Trägheits- und
Reibungswiderstandes nicht beliebig schnell beschleunigt werden können, wird Luft
verdichtet, so daß sich ein wachsend widerstandsfähiger werdendes Luftpolster bildet,
das vor den Verbrennungsgasen herläuft und mit ihnen nicht durchmengt werden kann,
und das seinerseits die weiterhin im Rohr befindliche Luft vor sich hertreibt und
verdichtet Unmittelbar nach erfolgtem Druckausgleich herrscht sodann innerhalb des
80 m langen Rohres etwa folgender Zustand:
Druck überall 10 atü
bzw. am Epde des Rohres infolge Umsetzung von Geschwindigkeit in Druck ein höherer
Druck. Innerhalb der Brennkammer nur Verbrennungsgase von 1o500 C. Im ersten Teil
des Rohres Verbrennungsgase mit Luft vermischt und Temperatur etwa 1.200°C.
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Im weiteren Verlauf nimmt die Vermischung mit Verbrennungsgasen und
die Temperatur laufend abe Am Ende des Rohres fast oder gänzlich unvermischte verdichtete
Luft von einer Temperatur, die dem Verdichtungsvorgang entspricht.
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Der physikalische Vorgang ist folgender: Im Bild 1 ist ein rohrförmiger
Zylinder 1 dargestellt.
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Bei A und B kann ein als gewichtslos anzusehender Eiktiver Kolben
2 arretiert werden. An den Enden des Rohres 1 befinden sich Ventile 3 und 4.
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Ventil 4 sei geschlossen, 3 geöffnet. Der Kolben 2 wird von A nach
B bewegt und arretiert. Im Raum 5 befindet sich dann Luft, die im Verhältnis 6 :
1 auf
10 atü verdichtet ist (Diagramm A-B)./Im übrigen Teil des Rohres rechts vom Kolben
einschl. des Raumes 6 befindet sich atmosphärische Luft. Jetzt wird Ventil 3 geschlossen.
In den Raum 5 wird Brennstoff eingespritzt und gezündet, der Druck steigt auf 50
atü (Diagramm B-B').
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Wenn jetzt die Arretierung des Kolbens 2 gelöst wird, wird der gewichtslose
Kolben nach rechts getrieben und leistet hier Verdichtungsarbeit (Diagramm gestrichelte
Linie). Beiadiabatisch verlaufendem Prozeß wird im Kolbenweg - Druck Diagramm der
Druck links des Kolbens von B' - A' auf 10 atü und die Temperatur auf 1.400 O C
sinken. An Energie würde nur die Leistung abgegeben, die für die Verdichtung der
Luft rechts des Kolbens erforderlich
ist0 Bei A ist inzwischen
der Kolben arretiert worden In dem Raum 6 ist jetzt vorverdichtete Luft für den
folgenden von rechts nach links (A nach B) verlaufenden Verbrennungstakt gespeichert.
Im Raum 1 und 5 steht jetzt ein Treibgas von 10 atü und im Mittel 1.200 ° C zur
Nutzung zur Verfügung, Es kann durch Öffnen des Ventils 4 entnommen werden0 5 Füllt
man jetzt den Raum 1 und Z wieder mit atmosphärischer Luft, so kann der vorher beschriebene
Arbeitstakt durch Einspritzen und Zünden von Brennstoff im Raum 6 wiederholt werden.
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Man kann aber auch - selbst bei gewichtslosem Kolben -die Verbrennungsgase
unter den Wert von 10 atü - bei welchem Druck angenommenerweise ein Druckausgleich
zwischen der expandierenden und der komprimierenden Luftsäule erfolgen soll - expandieren
lassen, um auf der rechten Seite des Kolbens eine größere Luftmenge auf 10 atü entsprechend
dem Anfangsdruck vor der Verbrennung zu verdichten, wenn man davon ausgeht, daß
innerhalb des Rohres die Expansion der Verbrennungsgase infolge der Gewichtslosigkeit
des nur als Trennwand gedachten Kolbens sehr schnell erfolgt, daß also die Gasströmung
sehr hohe Geschwindigkeit annimmt und daß daher auch die Gassäule rechts des Kolbens
auf große Geschwindigkeit beschleunigt wird0 Beiden Gassäulen links und rechts des
Kolbens wird dann trotz der geringen Masse
des GasesfeMnLe-GEiEhwindigkeit erteilt, die auf der rechten Seite des angenommenen
Kolbens in Druck umgesetzt wird und so eine höhere Verdichtung bewirkt, als sie
dem Druckausgleich entsprechen würde (Bild 2).
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Raum 5 und 6 haben das gleiche Volumen wie in Bild 1.
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Der Raum 1 ist jedoch wesentlich vergrößert. Trotzdem soll am Ende
der von links nach rechts verlaufenden Expansion der Verbrennungsgase auf Aç im
Diagramm die Verdichtung der Luft über des wert Ag
A " steigen, dohe es findet nicht nur ein Druckausgleich, sondern ein Arbeitsprozeß
statt.
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Das ist aus dem Grunde bedeutsam, weil ja bei Nichtvorhandensein eines
Kolbens oder einer Trennscheibe ein erheblicher Teil der zu verdichtenden Luft mit
Brenngasen verunreinigt wird, bevor sich das als Trennscheibe wirkende Luftpolster
bildet.
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Statt eines z0B. 80 m langen Rohres von 1 cm² Querschnitt als Arbeitszylinder
kann auch ein Röhrenbündel mit z.B. 8 Röhren von je 10 m Länge, oder ein oder mehrere
in Windungen verlegte Rohre oder auch eine Lamellenanordnung in einem Behälter oder
ein sonst geeignetes aus der Strömungsforschung bekanntes Element den angestrebten
Effekt bewirken, nämlich eine Verwirbelung der Verbrennungsgase mit der zu verdichtenden
Luft zu verhindern. Auch kann man eine allmählich verlaufende Querschnittserweiterung
(Konusform) des Rohres erwägen, da nach Zurücklegung einiger Meter im Rohr die Gefahr
der Vermischung der Verbrennungsgase mit der zu verdichtenden Luft nicht mehr vorhanden
ist, während gleichzeitig die Gasgeschwindigkeit und damit die Wandreibung vermindert,
der Weg verkürzt und der Verdichtungsvorgang gefördert wird0 Die einzelnen Arbeitstakte
des kolbenlosen Treibgas erzeugers werden in Bild 3 dargestellt0 An beiden Enden
eines langen Rohres 1 befinden sich Brennkarmnern 2 und 2', weiterhin sind Ventile
vorgesehen, die in einer vorbestimmten
zeitlichen Folge betätigt
werden.
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Arbeitstakt 1: Die oberste Darstellung des Bildes 3 stellt den ersten
Arbeitstakt dar. Kammer 2 ist geschlossen, das Rohr 1 und Kammer 2' sind durch Öffnen
des Ventils 3' miteinander verbunden und ebenfalls nach außen geschlossen.
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In 1 und 2' befindet sich Luft atmosphärischen Druckes.
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Jetzt wird zur Einleitung des Vorgangs (Anlassen !) durch ein nicht
dargestelltes Ventil in die Kammer 2 Luft von 10 atü gepresst, Brennstoff eingespritzt
und gezündet (Fremdzündung oder SeLbstzündung). Es erfolgt isochore Verbrennung,
der Druck steigt auf 50 atü, die Temperatur auf 2.000 O C.
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Arbeitstakt 2: Ventil 3 wird geöffnet. Kammer 2, Rohr 1 und Kammer
2' bilden jetzt einen miteinander verbundenen geschlossenen Raum. Die Verbrennungsgase
strömen in das Rohr 1, vermischen sich am Anfang mit der dort befindlichen Luft,
treiben aber im weiteren Verlauf unvermischte Luft vor sich her und verdichten sie
in dem Raum 2' auf 10 atü.
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Unmittelbar nach erfolgtem Druckausgleich herrscht in Kammer 2' ein
Druck von 10 atü, in den Kammern 1 und 2 ein Druck von vielleicht nur 8 - 9 atü.
In Kammer 2 befinden sich nur Verbrennungsgase sehr hoher Temperatur, im Rphr 1
befinden sich links Verbrennungsgase, so-dann Verbrennungsgase mit Luft durchmischt
mit etwas niedrigerer Temperatur und fortschreitend nach rechts abnehmende Temperatur
und abnehmende Durchsetzung der Luft mit Verbrennungsgasen,
so daß
schließlich in Kammer 2' reine oder nur wenig verunreinigte verdichtete Luft von
wenigen 100 ° C Temperatur vorhanden ist.
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Arbeitstakt 3: Ventil 3' wird geschlossen und die vorverdichtete Luft
in Kammer 2' gespeichert.
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Arbeitstakt 4: Ventil 5 wird geöffnet. Die in Kammer 2 und Rohr 1
befindlichen Verbrennungsgase vermischt mit Luft von 8 - 9 atü strömen aus und werden
zur Arbeitsleistung genutzt. Unmittelbar darauf wird auch Ventil 4' geöffnet.
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Von hier strömt, entweder unter Ausnutzung des Soges der abströmenden
heißen Gase oder mittels erzeugten geringen Überdruckes Frischluft ein. Rohr 1 und
Kammer 2 werden durchspült und frisch mit atmosphärischer Luft geladen.
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Arbeitstakt 1': Jetzt ist derselbe Zustand wie beim Arbeitstakt 1
vorhanden, nur mit dem Unterschied, daß jetzt in Kammer 2' Brennstoff eingespritzt
und gezündet wird.
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Der Vorgang wie beim Arbeitstakt 1 wiederholt sich sodann von rechts
nach links durch Öffnen des Ventils. 3', Voraussetzung für ein sich wiederholendes
Arbeitsspiel des Gerätes ist, daß in die Verbrennungskammern 2 und 2' bei jedem
vollendeten Expansionsvorgang der Verbrennungsgase mindestens soviel reine und auf
den erforderlichen Druck vorverdichtete Luft gepresst wird, wie sie für den darauffolgenden
Arbeitsprozess erforderlich ist. Da ein
Teil der durch das Einströmen
von Verbrennungsgasen zu verdichtenden Luft hierfür verloren geht, weil sie mit
Verbrennungsgasen vermengt wird, muß im ganzen eine größere Luftmenge verdichtet
werden, als die, die für die Wiederholung des nachfolgenden Arbeitsspiels benötigt
wird. Man muß also eine entsprechend große Luftmenge atmosphärischen Druckes einbringen,
und zwar entweder dadurch Vergrößerung des Fassungsvermögens des Teiles 1 oder durch
Einbringene der Luft mit Überdruck0 So ist ja auch beim Kolbentreibgaserzeuger,
z.B. Pescara-Verfahren, der Verdichterkolben im Durchmesser bei gleichem Hub erheblich
größer, während bei dem hier beschriebenen Verfahren gewissermaßen der Hub vergrößert
wird. Je größer im Verhältnis zum Inhalt der Brennkammern der rohrförmige Behälter
1 dabei gestaltet werden kann, je höher der Überdruck beim Einbringen der atmosphärischen
Luft über Ventil 4 bzw. 4' ist, um so größer ist auch die Treibgasmenge, die zur
Arbeitsleistung in Takt 4 dem Treibgasgenerator entnommen werden kann, um so niedriger
ist dann aber auch die Temperatur und der Druck des zu nutzenden Treibgases.
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In Bild 4 - 7 ist das Schema eines Treibgaserzeugers mit u-förmig
gebogener Expansionskammer 3 dargestellt, die wechselseitig von 2 Brennkammern 1
und 2 mit Verbrennungsgasen beschickt wird. Bild 4 zeigt den ersten Arbeitstakt:
Zünden und Verbrennung in der geschlossenen Kammer 1, die vorher über Leitung 4
mit Druckluft geladen wurde. Takt 2 -(Bild 5) Ventil 8 geöffnet, in die Expansionskammer
3 und Verbrennungskammer 2 expandieren die Hochdruckverbrennungsgase. Es entsteht
ein Druckausgleich zwischen den Gefaßen 1, 3 und 2 und eine Verdichtung der in Kammer
2 und 3 befindlichen Luft. Arbeitstakt 3 (Bild 6): Das Ventil 7 wird
geschlossen.
In Kammer 2 befindet sich vorverdichtete Luft.
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Unmittelbar darauf werden die Ventile 9 und 10 geöffnet.
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Die in Kammern 1 und 3 befindlichen Verbrennungsgase und Luftmenge
beaufschlagen als Treibgas eine Turbine 11.
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Arbeitstakt 4: (Bild 7) Ventile'9 und 10 werden geschlossen, die Auslaßventile
12 und 13 geöffnet, so daß die Restgase entweichen können. Ventil 14 wird geöffnet
und von hier Frischluft in die Kammern 1 und 3 eingeführt. Nach Beendigung der Spülung
und Auffüllung werden die Ventile 12, 13 und 14 geschlossen und Kammer 2 gezündet,
so daß sich das Spiel zn umgekehrter Richtung wiederholt.
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Bild 8 zeigt, wie praktisch ein Treibgasgenerator der beschriebenen
Art in etwa funktionieren würde. Der Expansions- und Verdichtungsbehälter besteht
aus einem langgestreckten rohrförmigen Zylinder 1, der über ein Ventil 3 bzw. 3'
mit den beiden an Ende liegenden Brennkammern 2 und 2' verbunden ist. Weiterhin
sind Ventile 4 und 4' sowie 5 und 5' vorhanden. Sämtliche Ventile könnten von einer
Nockenwelle 8 gesteuert werden, die von einem Elektromotor mit regelbarer Drehzahl
angetrieben wird.
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Takt 1: In der Brennkammer 2 befindet sich Druckluft von 10 atü, Ventile
3,4, 4', 5 und 5' sind geschlossen, nur 3' ist geöffnet. Über 7 wird Brennstoff
eingespritzt und mittels Glühkerze 6 gezündet.
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Takt 2: Ventil 3 wird geöffnet, die Verbrennungsgase strömen aus Kammer
2 in Rohr 1, welches überdas offenstehende Ventil 31 mit Kammer 2' verbunden ist.
Die Ventile 4, 4' sowie 5 und 5' sind geschlossen. Im Rohr 1 und in Kammer 2' befindet
sich
atmosphärische oder Luft geringen Überdrucks.
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Durch die nach Öffnen des Ventils 3 einströmenden
und/expan(1lerenden Verbrennungsgase wird die in 1 und 2 eingeschlossene Luft verdichtet,
dabei zum Teil mit Verbrennungsgasen durchmengt, in die Kammer 2' aber wird nur
reine oder wenig verunreinigte Luft getrieben und verdichtet.
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Takt 3: Unmittelbar nach erfolgter Expansion, vorteilhafterweise unter
Ausnutzung der Druckwelle und vor ihrem Zurückebben, wird Ventil 3' geschlossen
und die in Kammer 2" verdichtete Luft gespeichert.
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Takt 4: Ventil 5 wird geöffnet. Die expandierten Verbrennungsgase
einschließlich der im Rohr 1 noch befindlichen mit Luft vermischten Verbrennunrsrase
können entweichen und/K-Beit leisten. Anschließend wird Ventil 4' geöffnet und von
hier atmosphärische Luft eingeführt, um das Rohr 1 und die Brennkammer 2 zu spülen
und mit frischer atmosphärischer Luft aufzuladen.
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Takt 1': Derselbe Vorgang wiederholt sich, dieses Mal von rechts nach
links, durch Einspritzen und Zünden von Brennstoff in Kammer 2'.
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Eine Variation mit nur einer Brennkammer ist in Bild ß 3 dargestellt.
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Die Hochdruckkammer 1 ist mit verdichteter Luft von 10 atü aufgefüllt.
In die Rammer wird durch eine Düse 4 Brennstoff
eingespritzt und
durch eine Glühkerze 5 zur Entzündung gebracht. Die Temperatur in der Kammer steigt
je nach der eingespritzten Brennstoffmenge und Kühlung der Kammer auf etwa 2.000
° C, der Druck von 10 atü auf beispielsweise 50 atü. Nach Öffnen des Ventils 2 strömt
das Druckgas in eine langgestreckte enge Verdichtungskammer 7, z.B. ein Rohr oder
Röhrenbündel, welches mit atmosphärischer oder nur wenig vorverdichteter Luft gefüllt
ist. Diese Verdichtungskammer 7 hat ein bestimstes, der Hochdruckkammer 1 angepaßtes
Volumen, so daß beispielsweise die aus der Kammer 1 ausströmenden Verbrennungsgase
von 50 auf 10 atü und darunter expandieren und dabei die in der Kammer 7 befindliche
Luft jedoch von 1 ata auf 10 at verdichten.
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Infolge des geringen Querschnitts der Kammer 7 - ggf.
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unterstützt durch geeignete Gestaltung der Ausströmöffnung -kann das
Verbrennungsgas nur in kleiner Berührungsfläche und in einer Schicht geringer Tiefe
auf die Luft in der Kamner 7 aufprallen. Es bildet sich eine wie ein Kolben wirkende
kräftige Druckwelle 8 aus, welche die in der Kammer 7 befindliche Luftsäule vor
sich herschiebt und verdichtet. Bei Beendigung des Expansionsprozesses, d.h.
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nach stattgefundenem Druckausgleich zwischen den Kammern und 7, befindet
sich am Ende der Kammer 7 in der Nähe des Ventils 9 reine oder nur wenig mit Verbrennungsgasen
vermischte Druckluft. Das Verbrennungsgas selbst hat dabei durch Expansion und Arbeitsleistung
an Druck und Temperatur verloren. Es steht nunmehr eine gegenüber dem Inhalt in
der Brennkammer vervielfachte Druckgasmenge zur Verfügung mit einem Druck von 10
atü, bestehend aus etwa 2 Teilen
Druckluft, 1 Teil Gemisch und
einem Teil Verbrennungsgas.
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Durch den Arbeitsvorgang sind so anstelle von 1 Gewichtseinheit Hochdruckgas
von 50 atü und 2.000 ° 4 Gewichtseinheiten Druckgas von 10 atü verfügbar.
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Für die Wiederholung des Verbrennungsvorganges in der Hochdruckkammer
1 ist vorverdichtete Luft erforderlich.
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Deshalb kann zunächst bei Beendigung der Expansion des Verbrennungsgases
ein Teil der erzeugten komprimierten Luft (Rückschlagventil 9) in einen Behälter
10 gespeichert werden. Nach Aufladen des Behälters 10 schließt sich Ventil 9 und
das Ventil 11 wird geöffnet. Es strömen verdichtete Luft gemischt mit Verbrennungsgas
aus der Verbrennungskammer 1 und der Kompressionskammer 7 in die Druckgasableitung
zur Arbeitsleistung oder Wärmeabgabe.
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Infolge des Vorhandenseins einer ausreichenden Menge Sauerstoffs kann
dabei eine weitere Temperatursteigerung durch zusätzliche Einführung und Verbrennung
von Brennstoff stattfinden. Nach Aufhören des Ausströmens über Ventil 11 oder schon
kurz vorher, kann ein Ventil 12 geöffnet und das Ventil 11 geschlossen werden, so
daß die Restgase bei beliebigem Druck aus der Kammer in eine Minderdruckgasableitung
14 ausströmen könnens um von dort ins Freie zu gelangen. Gleichzeitig wird ein in
der Hochdruckkammer 1 befindliches Ventil 3 geöffnet.
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Durch dieses tritt Frischluft einlentweder durch den Sog des bei dem
Ventil 12 noch mit verhältnismässip großer Geschwindigkeit austretenden Restgases
oder mit Hilfe eines Gebläses oder Vorverdichters. Auf diese Weise sind die Kammern
1 und 7 während dieser Periode wieder mit Frischluft gefüllt bzw. aufgeladen. Anschließend
werden die
Ventile 3,(12
geschlossen. Uber ein Ventil 6 wird
die Kammer 1 wieder mit verdichteter
Luft aus Kammer 10 aufgefüllt. Das Ventil 6 wird geschlossen, erneut Brennstoff
durch die Düse 4 eingespritzt und gezündet.
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Anschließend wird das Ventil 2 geöffnet, womit der Arbeitsgang des
Generators in Lauf ist.
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Die Vorteile des beschriebenen Treibgaserzeugers liegen in der Einfachheit
und Zuverlässigkeit der Konstruktion, dem hohen erreichbaren Wirkungsgrad, den niedrigen
Kühlverlusten, der hohen Frequenz und dem geringen Leistungsgewicht. Als bewegliche
Teile sind nur Ventile oder Schieber vorhanden, die, soweit sie nicht nur durch
den auftretenden Druck oder Unterdruck oder Druckwellen gesteuert werden, statt
mittels Nockenwelle auch z.B.
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elektromagnetisch betätigt werden können. Dabei können auf entlastete
Ventile Verwendung finden, die zur Verringerung des Gewichtes mit stromdurchflossenen
Spulen verbunden sind, die ihrerseits in einem ferromagnetischen Feld angeordnet
sind (Elektrodynamisches Prinzip bei Lautsprechern). Die Steuerung der Magnetventile
könnte z.B. durch einen von einem Motor angetriebenen Kontaktgeber erfolgen, ebenso
wäre denkbar, die Steuerung direkt abhängig von den Temperatur- oder Druckvorgängen
innerhalb des Gerätes zu betätigen, indem Sensoren wie z.B. thermisch gesteuerte
Uder piezoelektrisch druckgesteuerte elektronische Kc'ntaktgeber die Magnetventile
betätigen.
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Das Vorgesagte gilt auch für die Brennstoffeinführung und Zündung.
Auch die Regelung, d.h. die Zahl der ArMeitstakF22 in der Zeiteinheit, kann z,B,
durch Drehzahlregelung des Motors zum Antrieb der Nockenwelle oder durch Regelung
der eingefuhrt£n Brennstoffmenge oder durch beide Vorgänge gemeinsam erfolgen.
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Es wurde schon angedeutet, daß innerhalb des Gerätes Gasschwingungen
auftreten, daß mit dem Entstehen einer Druckwelle gerechnet werden muß, die zurückschwingt,und
daß es gilt, das System so zu steuern, daß der günstigste Effekt erreicht wird.
Da das System je nach Länge und Gestaltung des Behälters, in welchem die Verbrennungsgase
expandieren und in welchem Luft verdichtet wird, eine Eigenschwingung der Gassäule
aufweist, kann man die Steuerung der Vorgänge geschickt der Gassäulenschwingung
anpassen oder die Schwingungen zur Unterstützung der Steuerung ausnutzen (Das gilt
z.B. für die Aufladung des Gerätes mit Frischluft).
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Je nach Verwendungszweck gilt es, mittels des Treibgaserzeugers entweder
ein geringeres Treibgasgewicht hohen Druckes und hoher Temperatur, in anderen Fällen
ein möglichst große8 Treibgasgewicht, dafür aber niedrigeren Druckes un(rniedrigerer
Temperatur herauszuholen (Direktantrieb von Flugzeugen). Diese quantität und Qualität
der erzeugten Treibgasmenge hängt einmal ab von dem Volumen in der Verdichtungskamner
(Bild 3 - Volumenverhältnis der Brenn er 2 zu Rohr 1 einschließlich Kai-er 2'),
wobei die Volumina der Kamner 2 und 2' gleich groW sind), weiterhin aber von der
Vorverdichtung, mit welcher die Frischluftladung eingebracht wird. Auf der anderen
Seite hängt die Funktion des Gerätes bei Einbringung großer Volumina atmosphärischer
Luft davon ab, daß die nach Bild 3, Arbeitstakt 2, einströmenden und expandierenden
Verbrennungsgase nicht nur einen Druckausgleich verbunden mit einem Temperaturausgleich
herbeiführen, sondern darüber hinaus zusätzlich Kompressionsarbeit leisten, in dem
sie eine möglichst große Luftmenge über das für die Aufrechterhaltung des Arbeitsprozesses
erforderliche Maß hinaus verdichten.
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Das kann erreicht werden durch Anordnung von Düsen an geeigneter Stelle,
die den Druck der Verbrennungsgase bzw. der bereits mit Frischluft vermischten Verbrennungsgase
in hohe Geschwindigkeit wandeln, andererseits mit Düsen oder durch entsprechende
Formgestaltung des Behälters Bild 3, so daß beim Kompressionsvorgang wiederum Geschwindigkeit
in Druck umgesetzt wird.
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Bei der bisher beschriebenen Anordnung wurde davon ausgegangen, daß
das erzeugte Treibgas voll expandiert, d.h.
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daß der Behälter 1 und 2' Arbeitstakt 4(Bild3\)bis auf 1 ata entleert
wird, um Frischluft nachladen zu können. Die so entstehenden Druckschwankungen sind
für viele Arbeitsmaschinen ungünstig, bei Turbinen sinkt der Wirkungsgrad.
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Wenn mehrere Treibgas erzeuger als Batterie gemeinsam wirken, kann
ohne Zweifel die Notwendigkeit der völligen Expansion des Treibgases - z.B. zum
Antrieb von Flugzeugen -hingenommen werden. Man kann aber auch das Druckniveau des
Gerätes im ganzen erhöhen, d.h. mit höheren Anfangsdrucken vor Einleitung der Verbrennung
fahren, auch kann man das erzeugte Treibgas z.B. von 10 atü bei einer Entspannung
bis auf 5 atü in einem Sammelbehälter speichern, von welchem aus Treibgas gleichmässig
hohen Druckes entnomnen werden kann. die restliche Gasmenge von 5 atü äuf
1 atü ins Freie strömen lassen oder zur Arbeitsleistung, z.B. zum Antrieb einer
Frischluftaufladung oder zur thermischen Ausnutzung verwenden.