DE2200102A1

DE2200102A1 - Arbeitsverfahren fuer abgasgeneratoren und abgasgenerator

Info

Publication number: DE2200102A1
Application number: DE19722200102
Authority: DE
Inventors: Stefan Dipl-Ing Kotoc
Original assignee: Ustav Pro Vyzkum Motorovych Vozidel
Current assignee: Ustav Pro Vyzkum Motorovych Vozidel
Priority date: 1972-01-03
Filing date: 1972-01-03
Publication date: 1973-07-19
Also published as: DE2200102C3; DE2200102B2; GB1329803A; US3782111A

Description

Patentanwälte Dlpf.-Ing. R. QEET2 sent DfpJ.-Fn~. K. i A'·;'·>·'-»^HT*

Dr..!r,£.. P. Γ3 ;■.:.: τ ä jr.
Müno.'ian £2, Gi_ti.,cJorfetr. 10

233-13.1HP(18.112H)-HdOt (7)

P 23 OO 102.1 · 28.4.1972

Arbeitsverfahren für Abgasgeneratoren und Abgasgenerator

Die Erfindung betrifft ein Arbeitsverfahren von Abgasgeneratoren mit selbsttätigem, dauerndem Durchströmen des Arbeitsmediums, wobei auf der Austrittsseite des Generators ein Strom von Abgasen mit großer Druck-, Wärme- und Bewegungsenergie entwickelt wird. Die Abgase aus diesen Generatoren werden entsprechenden Verbrauchern zugeleitet, wie Verbrennungsmotoren, zum 3eispiel insbesondere für Transportmittel, die dann Turbinen oder reaktive Düsen enthalten, oder die erwähnten Abgase werden zu Wärmeverbrauchern, zum Beispiel unter Kessel od.JgI., geleitet.

Die Ao^asgeneratoren dieser Art stellen ein offenes System dar, womöglich mit stationärer Strömung und mit äußerer Zufuhr von Energie, die durch verbrennung von Brennstoffen in einer Verbrennungskammer gewonnen ist. Zur Verbrennung wird üblicherweise der verbrennungskammer Luft mit Hilfe eines Kompressors zugeführt, oder mit Hilfe eines Ventilators oder durch den direkten Aufprall der Luft auf den Eintrittsmechanismus der Verbrennungskammer. Die Luftströmung in der Verbrennungskammer kann prinzipiell auch durch den Druckunterschied am Eintritts- und Austritts-

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mechanismus der Kammer erzielt werden, der durch Druckschwankungen oder durch den Unterschied des spezifischen Gewichts der kalten und der erwärmten Luft erzielt wird. Die bekannten stationären oder mobilen Maschinensätze sowie deren Betriebseinheiten bestehen gewöhnlich aus einer Verbrennungskammer, einem Kompressor und einer Turbine. Zum Erzielen einer hohen spezifischen Leistung in diesen Vorrichtungen sowie eines hohen Wirkungsgrads wird bis jetzt üblicherweise in diesen Vorrichtungen die Luft in mehrstufigen Kompressoren verdichtet; dann ist für die Abgase, die eine hohe Temperatur besitzen, die Expansion in mehreren Stufen einer Gasturbine vorgesehen, die einen Kompressor antreibt. Infolgedessen ist ein solcher Abgasgenerator (auch Turbokompressor genannt) in DUsenmotoren oder -triebwerken und Propellerturbinenmotoren oder -triebwerken oder in Verbrenr mgsmotoren von Fahrzeugen der größte, kostspieligste und störanfälligste Bestandteil.

Das Arbeitsverfahren eines Abgasgenerators sowie auch der Generator für die Durchführung dieses Verfahrens gemäß der Erfindung besitzt in sämtlichen diesen Einrichtungen bedeutend verbesserte Eigenschaften und Charakteristiken im Vergleich zu den bisher bekannten Ausführungen. Der Abgasgenerator gemäß der Erfindung bildet einen integralen Teil des Systems des Arbeitsmediums und gibt Wärme ab und entnimmt diese aus diesem System in einem sich wiederholenden regenerativen Zyklus.

Soweit es sich um das Arbeitsverfahren eines Abgasgenerators handelt, besteht die Erfindung darin, daß die chemische Energie des in den Generator geleiteten Brennstoffs in einer Verbrennungskammer des Generators in Anwesenheit eines Oxydationsmittels in Druck-, Wärme- und Bewegungsenergie der Abgase umgewandelt wird, daß die Abgase nach der Expansion und nach der Beschleunigung in einer Beschleunigungsvorrichtung in einen Ejektor und in einen Kontakt-Energieaustauscher zwischen den

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Abgasen und dem Oxydationsmittel geführt werden, welcher Austauscher im wesentlichen die Form einer krummlinigen Schlitzkammer (15) hat, in dem sie in eine krummlinige Bewegung unter gleichzeitiger Wärmeübertragung und Bewegung des Oxydationsmittels versetzt werden, das in den Raum durch Ejektionswirkung abgesaugt und mit den Abgasen vermischt wird, worauf ein erster Teil des entstandenen Arbeitsmediums durch Fliehkraftwirkung komprimiert und im Diffusor nach Abbremsunj?· als Oxydationsmittel zur Umwandlung der chemischen Energie des Brennstoffs in andere Arten der Energieformen zurück in die Verbrennungskammer geführt wird und ein zweiter Teil des Arbeitsmediums aus der Schiit^kammer in einen Verbraucher (Turbine, reaktive Düsen, unter einem Kessel od.dgl.) zur Ausnutzung der Druck-, 3ewegungs- und Wärmeenergie des Mediums geführt wird, wobei ,..ur 'Bildung des ersten Zyklus der energetischen Umwandlungen und Übergänge eine äußere Energiequelle benutzt wird.

Die Erfindung wird dadurch vorteilhaft weitergebildet, da3 Maßnahmen für eine stetige Lieferung des Brennstoffs in die Verbrennungskammer vorgesehen werden, in der ein gasförmiges Medium mit vorbestimmtem Druck und Temperatur hergestellt wird, äie eine Vermischung des gasförmigen Mediums und der Luft mit aer Sauerstoff enthaltenden Luft ;-,ur Erhöhung der Temperatur und des Drucks der Atmosphäre einschließen, wobei die Druckerhöhung des Gemisches von Medium und Atmosphäre durch Fliehkraftwirkung bei einer krummlinigen Strömung und Abbremsung im Diffusor erzielt wird, die weiter die Rückleitung eines Teils des Gemisches von Atmosphäre und Medium in die Verbrennungskammer unter Erhöhung von Druck und Temperatur so einschliessen, so da_;3 es zu einer selbsttätigen Zündung des zugeleiteten 'Brennstoffs und sum Ausstoßen des "Rests des angeführten Gemisches von Medium und erwärmter und komprimierter Atmosphäre in die Arbeitsvorrichtung kommt.

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Es ist ferner zweckmäßig, daß die Mischung des Gasmeaiums mit der Atmosphäre im Ejektor und in der Schlitzkamner oder gegeoenenfalls auch in einer weiteren eingeschalteten Kammer durchgeführt wird, welche Räume auf beiden Seiten offene Eintritts- und Austrittsöffnungen besitzen, wobei das Gasmedium mittels eines Einweg-Axialstromes zugeleitet wird, der im Ejektor ein Vakuum bildet und bewirkt, daß die Atmosphäre durch eine Eintrittsöffnung in die Austrittsöffnungen sowie in die Schlitze der Schlitzkammer angesaugt wird.

Ein Teil des in die Verbrennungskammer zurückgeführten Gemisches wird von dem inneren Umfang des krummlinig strömenden Mediums abgelenkt. Für das Anlassen des Abgasgenerators können eine oder mehrere Raketenladungen, eine oder mehrere kleine Bomben mit komprimierter Luft, komprimiertem Gas aus einer fremden Cuelle, oder ein mechanischer Kompressor benutzt werden. Das Startmedium wird dem Ejektor des Abgasgenerators vorteilhaft durch den äußeren Mantel der Generatordüse oder des Generator-Schaufelmechanismus zugeführt.

Der Abgasgenerator für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besitzt eine Einrichtung zur Beschleunigung und Expansion des Mediums hinter der Verbrennungskammer, die durch eine Düse bzw. durch mehrere Düsen oder aurch ein Schaufelgitter gebildet wird.

Der Ejektor des Abgasgenerators, seine Mischkammer und die eingeschaltete Schlitzkammer oder seine Austrittsrohrleitung können mit einem Schaufel- und Netzgitter versehen werden. Die angeführten Schlitze, gegebenenfalls auch die Diffusoren, können durch einen Schaufel-, Kanal- oder Rohrmechanismus gebildet werden. Die Verbrennungskammer des Ao^asgenerators kann als Gleichstromkemmer, und zwar als Querkairmer oder Ringkammer,

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ausgebildet werden. Zwecks Erreichung eines hohen Kompressionsgrades können mehrere Schlitzkarnmern mit einer krummlinigen Strömungsbahn und mehrere Verbrennungskammern und Generatoren in Reihe geschaltet werden.

Zwecks Erreichung eines relativ hohen Durchflusses könne.n mehrere Verbrennungskammern, Generatordüsen, Ejektoren, Mischkammern oder Schlitzkammern verbunden werden.

Zur Stabilisierung des 3etriebs bzw. gegen unerwünschte dynamische Auswirkungen der Gase oder für die Abnahme der Leistung ,mm Antrieb des elektrischen Zubehörs, des Brennstoff oder anderen Zubehörs enthält der Abgasgenerator einen Sohaufelkörper mit großer Trägheit.

Die Verbrennungskammer des Abgasgenerators besitzt einen durch eigene Abgase oder durch eine äußere Quelle geheizten Körper, der die Verbrennung stabilisiert.

Für das Starten und für die Entwicklung eines Stromes des Startmediums sowie eines komplementären Mediums kann ein Schaufelventilator oder ein Kompressor verwenaet werden.

Im Ansaugstutzen des Abgasgenerators kann eine Membran, eine Klappe oder ein Schaufel-Drosselm-ichanismus ,;ur Leistungsregelung und zur Staoilisierun--; des Betriebs angebracht werden.

Ebenso kann in der Austrittsrohrleitung des Abgasgenerators eine Membran, eine Klappe oder ein Schaufel-Drosselmechanismus zur Regelung der Leistung und Stabilisierung des betriebs angebracht werden.

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Zum gleichen Zweck kann die Schlitzkammer schwenkbare Schlit/,-schaufeln besitzen, oder der Abgasgenerator kann auch Diffusoren mit regelbaren Schlitzen und Charakteristiken besitzen.

Endlich kann die Schlitzkammer bzw. der Raum, in dem es zur Kompression durch Fliehkraftwirkung kommt, eine Einrichtung für eine kontinuierliche regelbare "Änderung der Krümmung der 3ahn des strömenden Mediums enthalten.

Der Hauptvorteil des Arbeitsverfahrens für Abgasgeneratoren nach der Erfindung sowie auch des Generators selbst besteht insbesondere darin, daß es nicht notwendig ist, in diesem das Gas mit mechanischen Mitteln zu komprimieren und daher große und kostspielige Kompressoren zu benutzen. Die im Generator entwickelten Abgase haben eine hohe Temperatur und Bewegungsenergie und können direkt als Energiequellen für Motoren benutzt werden. Dabei sind sowohl die Abgasgeneratoren als auch die von denselben gegebenenfalls gespeisten Motoren von einfacher Konstruktion; sie sind leicht, besitzen wenig bewegliche Teile, haben einen hohen Wirkungsgrad und eine große Leistung, und ihr 3etrieb ist sehr einfach.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Abgasgenerators gemäß der Erfindung und die Art seiner Anwendung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen radialen Schnitt durch den Abgasgenerator;

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Detail desselben; und Fig. j5 wiederum schematisch eine Seitenansicht auf einen Propellerturbinenmotor eines Flugzeugs mit teilr weise axialem Schnitt, wobei zum Antrieb drei Abgasgeneratoren gernäß der Erfindung benutzt werden.

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Der in Fig. 1 dargestellte Abgasgenerator besteht aus einer Verbrennungskammer 3» die ein Flammrohr ^J4 enthält, weiter aus einer Generatordüse 8, aus einem Ansaugstutzen 9, einer Mischkammer 11, einer Schlitzkammer I3 und einer Auspuffrohrleitung 15. Die Verbrennungskammer 3 ist mit einer Brennstoffdüse 1 und mit einer nicht dargestellten Einrichtung zur Lieferung eines geeigneten gasförmigen oder flüssigen Brennstoffes zur Verbrennung in ein Gasgemisch von hoher Temperatur versehen. Das Ende der Verbrennungskammer mündet in eine Generatordüse 8, die weiter in einen Ejektor und in eine Mischkammer 11 mündet.

Im dargestellten Abgasgenerator tritt in die Mischkammer 11 durch die Düse 8 ein Generatorstrom von Flüssigkeit ein, der die durch den Ansaugstutzen 9 angesaugte Luft in die Schlitzrkarnmer Ij3 mitnimmt. Die Abgase werden mit der Luft gegebenenfalls mit Hilfe einer Mischvorrichtung 12 zu einem homogenen Gemisch des nach Möglichkeit mit gleichförmiger Geschwindigkeit in die Schlitzkammer Ij3 strömenden Mediums gemischt. Die Düse 8, der Stutzen 9 und die Mischkammer 11 bilden gemeinsam einen Ejektor, dessen Funktionszweck darin besteht, einen nötigen Überschuß von Luft beim Verbrennen in der Verbrennungskammer zu sichern. Bei großen Geschwindigkeiten der aus der Generatordüse 8 austretenden Abgase ist der Ejektor mit Schlitzen zur Herabsetzung einer ungünstigen Turbulenz versehen, die durch die gegenseitige Einwirkung von Flüssigkeiten mit wesentlich verschiedeilen Geschwindigkeiten entsteht.

Ferner ist die Generatoräüse 8 mit einem Mantel 10 versehen, der auf einer Seite mit dem Rohr 5 der Zuleitung des Startmediums verbunden ist (siehe auch Fig. 2) und auf aer anderen Seite gemeinsam mit der Düse in den Ejektor und in die Mischkammer 11 mündet. Die Startvorrichtung; ist weiter mit einem Ventil 6 und mit einer Quelle des Mediums versenen, die einen Ansät::; 7 aufweist. Als Quelle des Startmediums können Startraketen oder kleine Bomben mit Druckgas (S uerstoff) benutzt

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werden. Bei der Benutzung von Startraketen wird das auf Fig. dargestellte Ventil 6 durch eine zündvorrichtung ersetzt.

Der beschriebene Abgasgenerator arbeitet wie folgt: Nach dem Starten wird durch eine übliche Starteinrichtung eine oder mehrere Rak\eten gezündet oder wird das Gefä'B mit dem Druckgas mittels des Ventils 6 geöffnet. Dadurch entsteht ein Strom S des Startmediums' mit relativ hoher Bewegungsenergie, so aa.3 in der Verbrennungskammer eine zuverlässige Zündung ermöglicht wird.

Der Strom S des Startmediums strömt durch den Mantel 10 der Generatordüse (gegebenenfalls wird er an einer anderen geeigneten Stelle dem Umlauf zugeteilt) in den Ejektor und in die Mischkammer 11. Beim Austritt aus dem Mantel 10 bildet sich eine sehr günstige doppelte Ejektionswirkung durch das insaugen des Luftstroms E aus dem Ansaugstutzen Q und gleichzeitig durch das Ansaugen des Stroms G des Mediums aus der Generatordüse 8 und aus der Verbrennungskammer J;. Dadurch wird ein intensives erstes Strömen des Mediums in der richtigen Richtung durch den ganzen Abgasgenerator hervorgerufen.

Im Innern der Mischkammer 11 kommt es zu einem komplizierten Vorgang des Austausches der Bewegungs- und V/arme energie zwischen dem Strom des Startmediums und dem Strom E der angesaugten Luft. Während des Startens beteiligt sich an diesem Vorgang auch der Strom G des aus der Generatordüse 8 und aus der Verbrennungskammer j5 angesaugten Gases. Unter dem Einfluß ihrer Bewegungsenergie strömen die Strome S und E weiter in die Mischkammer 11 und in die krummlinip-e Schlitzkammer IJ, wo ihr Gemisch durch Fliehkraftwirkung komprimiert wird und mit Hilfe der durcn die Schaufeln 14 gebildeten Schlitze verzweigt

wird. Der Rest N dieses Gemisches strömt aus dem Generator durch eine Austrittsrohrleitung. Die entnommenen und durch die Schlitze verzögerten Ströme C vereinigen sich vor der Verbrennungskammer 3, um einen relativ langsamen, in die Verbrennung skammer J5 gerichteten und ein notwendiges Gesamt-Druckgefälle aufweisenden Strom zu bilden. Durch die Wirkung dieses durch die Fliehkraft-Kompression und^durch die Diffusor-Abbremsung der einzelnen Ströme C entstandenen Druckgefällen strömt der- erste Teil des Anfanggemisches von Luft und Startmedium in die Verbrennungskammer 3, wo bei geeigneter Durchflussmenge die Brennstoffzuleitung in die Brennstoffdüse 1 geöffnet wird. Die erste Zündung wird mit Hilfe einer Zündkerze

2 durchgeführt. Bei Anwendung von Startraketen, die einen Startstrom von hoher Temperatur bilden, verläuft diese erste Zündung automatisch.

Durch diese Zündung des Brennstoffes in der Verbrennungskammer 3 verwandelt sich der Brennstoff und die Luftteilchen in ein Gas von hoher Wärmeenergie. In der Generatordüse 8 erhält dieses Gas die notwendige Bewegungsenergie. Als ein Strom G strömt es aus der Verbrennungskammer 3 in die Generatordüse 8 und ersetzt nach und nach ganz den Startstrom S.

Ein Teil des Generatorstromes, der in die Verbrennungskammer

3 eintritt, wird nach dem Vermischen mit der angesaugten Luft ein wenig abgekühlt, besitzt jedoch noch immer eine genügend hohe Temperatur und kann selbsttätig ohne Zündkerze kontinuierlich einen gasförmigen oder flüssigen Brennstoff bei einem weiteren wiederholten Zyklus zünden. Falls es dazu nicht kommen sollte, kann die Zündkerze 2 als eine Ersatzeinrichtung benutzt werden.

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Durch Bildung eines Druckgefälles des Mediums von der Verbrennungskammer 3 und aurch dessen Erwärmung auf die nötige Temperatur wird ein kontinuierlicher Zyklus hervorgerufen, der durch die Brennstofflieferung des nach Energiebedarf aus dem Generator austretenden Mediums in einen Gleichgewichtszustand gehalten werden muß.

Vom Gesichtspunkt des Gesamtwirkungsgrades und der Leistung des Abgasgenerators ist die gesamte Energie des Gemisches von Abgasen und Luft hinter dem Ejektor maßgebend und nicht nur nur die durch die von den Abgasen angesaugte Luft gewonnene Energie (der sogenannte Wirkungsgrad des Ejektors). Die Energie der schnelleren Abgase wird in der Mischkammer 11 und in der Schlitzkammer 13 zur Beschleunigung der Luft und als nutzbare Leistung in einer Einrichtung ausgenutzt, die an die Auspuffrohrleitung 15 angeschlossen ist. Falls die Verbrennungskammer bei einem Überschuß von Luft arbeitet, zum Beispiel bei einem zweifachen Überschuß im Verhältnis zum stöchiometrischen Gemisch, beteiligt sich offensichtlich an der Rezirkulation eine beträchtliche Menge von Sauerstoff, der eine große Bewegungsenergie besitzt. Schließlich, wie schon erwähnt wurde, ist es prinzipiell nicht unvermeidlich, daß die angesaugte Luft in der Mischkammer im Gemisch des Mediums eine möglichst große Bewegungsenergie erreicht. Einen Vorteil des Verfahrens und der Einrichtung nach der Erfindung bildet der Umstand, daß es den Schichten, die verhältnismäßig wenig Bewegungsenergie aufweisen, ermöglicht, die Gesamtenergie mit Hilfe von Fliehkräften zu erhöhen. Deshalb bildet erfindungsgemäß der Ejektor kein Element, das durch die Grenze des eigenen Wirkungsgrades den Wirkungsgrad der ganzen Einrichtung begrenzen würde und derselben auf Grund der begrenzten Möglichkeiten je Übertragung der Bewegungsenergie eine kleine spezifische Leistung vorgeben würde.

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Ξε ist notwendig, durch die Schlitze aus der Schlitzkammer eine solche Menge des Mediums zu entnehmen, die bei den gegebenen Bedingungen der Belastung des Abgasgenerators (Gegendruck auf der Seite des Aufpuffs, Drosselung im Ansaugstutzen, Zustrom des Brennstoffs in den Verbrennungskammern) die Zirkulation und einen Betrieb im Gleichgewichtszustand sicherstellt. Vom Gesichtspunkt der Regelung ist die nutzbare Leistung des Generators, gemessen durch die Menge und den Stand des Mediums In der Auspuffrohrleitung, bei der gegebenen Einstellung der Schlitze abhängig von der Zufuhr des Brennstoffs zur Verbrennungskammer und von dem gegebenen Maß der Drosselung der angesaugten Luft. Das durch die Schlitze abgenommene und im Diffusor komprimierte Medium wird in der Verbrennungskammer durch die Verbrennung des Brennstoffs in solchem Maß erwärmt, daß in der Generatordüse die Bewegungsenergie in einem sogenannten Gleichgewichtszustand erhalten wird, Die Verbrennung und der Austritt des Mediums durch die Generatordüse bilden den vorletzten Schritt der Funktion des Generators, der gleichzeitig den ersten Schritt bei dem xveiteren Umlauf (Rezirkulation) bildet. Den letzten Schritt der Punktion des Generators bildet der Austritt des nicht verzweigten Rests des Stammstroms aus der Schlitzkammer in die Auspuffrohrleitung bei der Leistung nutzbarer Arbeit.

Im Vergleich mit einem schon bekannten Abgasgenerator eines Wir'oeltyps weist der erfindungsgemäße einige grundsätzliche Vorteile auf. Diese bestehen zum Beispiel in der Möglichkeit der !Bildung eines energetisch sehr homogenen Abspaltstromes, was einen günstigen Einfluß auf den Wirkungsgrad und die Stabilität des Betriebs ausübt. Außerdem besteht im erfindungs- -emäßen Abgasgenerator eine kleinere Reibung der äußeren Schichten an den Wänden der Rohrleitung (Kammer, infolgedessen erpeben sich kleinere Wirbel- und Bewegungsenergieverluste.

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Der Abgasgenerator mit der gewünschten Kennleistung kann a:n besten durch eine kreisförmige Anordnung einiger typisierter Generatoren hintereinander oder durch lie ⁷ergrö⁵erun- der Generatori änre senkrecht .-,ur Fbene der Strömung ics Generatorstroins gebildet werden (in diesem Fall ist aie Verorennungskammer flach gestaltet). Die --weite Art ist in konstruktiver Hinsicht einfach und für die Ausbildung von Leistungsreihen am zugänglichsten.

Der in Fig. 3 dargestellte Flugzeug-Propellerturbinenmotor ist durch eine ringförmige Vereinigung von drei Generatoren, wie sie in Fig. 1 angedeutet sind, gebildet. Ihre Austrittsrohrleitung ist an einen gemeinsamen Sammler 16 für die Beaufschlagung von Turbinenschaufeln 1/ angeschlossen. In Fig. sind ferner eine Ansaugrohrleitung 18 der Generatoren, eine Auspuffrohrleitung 19 des Motors, ein Schaltgetrieb 20 und ein Antriebspropeller 21 dargestellt.

Völlig analog mit dem beschriebenen Abgasgenerator kann zum Beispiel ein Düsenmotor angeordnet werden, bei dem dann die Turbine und der Propeller durch eine reaktive Düse oder eine stationäre Verbrennungsturbine ersetzt werden, die mit drei Abgasgeneratoren nach der Erfindung versehen werden kann usw.

Die konstruktive Lösun.g der Hauptknotenpunkte (der Ansaug- und Auspuffsammler) kann bei Motoren mit Abgasgeneratoren nach der Erfindung von für sich bekannter Ausführung sein.

Die Ausnutzung des Abgasgenerators nach der Erfindung als energetische Quelle zur Heizung von Kesseln oder eines direkt bestimmten Raumes ist leicht vorstellbar. Die Ansaug- und die Auspuffrohrleitungen des Generators, gegebenenfalls seine anderen Teile, können durch eine Schaufelvorrichtung für die Gleichrichtung der Strömung ergänzt und in der Form der gegebenen Verwendung angepaßt werden.

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3ei einem Abgasgenerator gemäß der Erfindung, gegebenenfalls beim Arbeitsverfahren dieser Generatoren, kann ferner auch die Möglichkeit der Erzielung der Rezirkulation einer großen Menge von Abgasen und des Ablassens einer relativ großen Luftmenge mit niedriger Temperatur vorausgesetzt werden. Mit Rücksicht darauf ist dieser Generator auch besonders dazu geeignet, die Antriebseinheit von Schwebefahrzeugen zu bilden.

Wie schon erwähnt, ist in den Abgasgeneratoren nach der Erfindung die Notwendigkeit einer mechanischen Verdichtung der Gase ausgeschlossen, was die Kompliziertheit und das Gewicht der Antriebseinheiten in sämtlichen diesen Fällen bedeutend herabsetzt. Bei Verbrennungsturbinen macht sich weiter die Möglichkeit einer bedeutenden Erhöhung der Arbeitstemperatur der Abgase ohne höhere Beanspruchung des Materials der Turbinenschaufeln geltend. Die höchsten Temperaturen der Abgase, die für feuerbeständige Materialien der Schaufeln zulässig sind, können nämlich bei Benutzung eines Generators nach der Erfindung auf die Stufen der nutzbaren Leistung übertragen werden mit Rücksicht darauf, daß die Stufen der Generatorturbine weggefallen sind und durch das Strömen des Mediums ersetzt' werden. Bei Benutzung eines Abgasgenerators nach der Erfindung bei einem Düsenmotor braucht der Motor keine beweglichen Teile, wie zum 3eispiel mehrstufige, durch zugehörige Turbinen angetriebene Kompressoren enthalten, was sicher sehr vorteilhaft ist.

Die Motoren mit einem Abgasgenerator nach der Erfindung können leicht baukastenartig für die gewünschte Leistung sowie auch für eine ganze Leistungsreihe ausgestaltet werden, praktisch ohne Vibrationen arbeiten und einheitlich ausgewuchtet und in voller Abstimmung mit dem Rumpf des Plugzeugs oder mit einem anderen Objekt sein. Die Motoren haben eine viel längere Lebensdauer als die heutigen Verbrennungsturbinen

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und bedürfen nur einer sehr geringen Wartung. 3ei ihnen sind Schmierstellen und Kühlstellen ausgeschlossen, und ihre Zuverlässigkeit ist erhöht. Der Anschaffungspreis dieser Motoren beträgt nur einen Bruchteil des Preises der bekannten Motoren mit Turbokompressoren.

Die Motoren mit einem Abgasgenerator nach der Erfindung können leicht gestartet werden, da bei ihnen keine Trägheitskräfte der Rotoren überwunden werden müssen, die in den üblichen Motoren enthalten sind. Die Motoren mit Abgasgeneratoren nach der Erfindung können beim Starten nahezu augenblicklich die maximale Leistung entwickeln.

Mit Rücksicht darauf, daß die' Abgase im Motor praktisch in einem geschlossenen Sy item umströmen, kann nur eine kleine Menge verunreinigender, toxischer Gase im Vergleich mit der Gesamtleistung des Motors in die Atmosphäre abgelassen werden.

Claims

Patentansprüche

1. Arbeitsverfahren eines Abgasgenerators mit einem selbsttätigen, dauernden Durchströmen des Arbeitsmediums, in dem sich hinter dem Generator ein Abgasstrom mit einer groi3en Druck-, Wärme- und Bewegungsenergie entwickelt, d a d u r ch gekennzeichnet , daß die chemische Energie des in den Generator geleiteten Brennstoffs in einer Verbrennungskammer (3) des Generators in Anwesenheit eines Oxydationsmittels in Druck-, Wärme- und Bewegungsenergie der Abgase umgewandelt wird, daß die Abgase nach der Expansion und nach der Beschleunigung in einer Beschleunigungsvorrichtung in einen Ejektor und in einen Kontakt-Energieaustauscher zwischen den Abgasen und dem Oxydationsmittel geführt werden, welcher Austauscher im wesentlichen die Form einer krummlinigen Schlitzkammer (15) hat, in dem sie in eine krummlinige Bewegung unter gleichzeitiger Wärmeübertragung und 3ewegung des Oxydationsmittels versetzt werden, das in den Raum durch Ejektionswirkung abgesaugt und mit den Abgasen vermischt wird, worauf ein erster Teil des entstandenen Arbeitsmediums durch Fliehkraftwirkung komprimiert und im Diffusor nach Abbremsung als Oxydationsmittel sur Umwandlung der chemischen Energie des Brennstoffs in andere Arten der Energieformen zurück in die Verbrennungskammer (j5) geführt wird und ein zweiter Teil des Arbeitsmediums aus der Schlitzkammer in einen Verbraucher (Turbine, reaktive Düsen, unter einem Kessel od.dgl.) zur Ausnutzung der Druck-, Bewegungs- und Wärmeenergie des Mediums geführt wird, wobei zur Bildung des ersten Zyklus der eiergetischen Umwandlungen und Übergänge eine äußere Energiequelle benutzt wird.

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2. Arbeitsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Maßnahmen für eine stetige Lieferung des Brennstoffs in die Verbrennungskammer vorgesehen werden, in der ein gasförmiges Medium mit vorbestimmtem Druck und Temperatur hergestellt wird, die eine Vermischung des gasförmigen Mediums und der Luft mit der Sauerstoff enthaltenden Luft zur Erhöhung der Temperatur und des Drucks der Atmosphäre einschließen, wobei die Druckerhöhung des Gemisches von Medium und Atmosphäre durch Fliehkraftwirkung bei einer krummlinigen Strömung und Abbremsung im Diffusor erzielt wird, die weiter die Rückleitung eines Teils des Gemisches von Atmosphäre und Medium in die Verbrennungskammer (8) unter Erhöhung von Druck und Temperatur so einschließen, so daß es zu einer selbsttätigen Zündung des zugeleiteten Brennstoffs und zum Ausstoßen des Rests des angeführten Gemisches von Medium und erwärmter und komprimierter Atmosphäre in die Arbeitsvorrichtung kommt.

2. Arbeitsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, da3 die Mischung des Oasmediums mit der Atmosphäre im Ejektor und in der Schlitzkammer oder gegebenenfalls auch in einer weiteren eingeschalteten Kammer durchgeführt wird, welche Räume auf beiden Seiten offene Eintritts- und Austrittsöffnun^en besitzen, wobei das Gr= s medi um mittels eines Einweg-Axialstromes zugeleitet wird, der im Ejektor ein Vakuum bildet und bewirkt, da3 die Atmosphäre durch eine Eintrittsöffnung in die Austrittsöffnungen sowie in die Schlitze der Schlitzkammer angesaugt wird.

¹I. Arbeitsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis >, dadurch gekennzeichnet, da3 ein Teil des in die Verbrennungskammer zurückgeführten Gemisches von dem inneren Umfang des krummlinig strömenden Mediums abgeleitet wird.

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5. Arbeitsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für das Anlassen des Abgasgenerators eine oder mehrere Raketenladungen oder eine oder mehrere kleine 3ornben mit Druckluft, Druckgas aus einer fremden Quelle oder ein Ventilator oder ein mechanischer Kompressor benutzt werden.

6. Arbeitsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, da3 das Startmedium in den Ejektor des Abgasgenerators durch den äußeren Mantel (10) der Oeneratordüse (8) oder des Generator-Schaufelmechanismus geführt wird.

7. Abgasgenerator zur Durchführung des Arbeitsverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß seine Anordnung für die Beschleunigung und Expansion des Mediums hinter der Verbrennungskammer (3) durch eine Düse (8) bzw. durch mehrere Düsen oder durch ein Schaufelgitter gebildet ist.

8. Abgasgenerator nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet,

daiE sein Ejektor, seine Mischkammer (11) und die eingeschaltete Schlitzkammer (13) oder seine Austrittsrohrleitung mit einem Schaufel- und Netzgitter versehen sind, durch das die Schlitze oder der Diffusor gebildet sind bzw. ist.

9. Abgasgenerator nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, da3 zwecks Erreichung eines hohen Kompressionsgrades mehrere Schlitzkammern mit krummliniger Strömungsbahn und mehrere Verbrennungskammern und Generatordüsen in Reihe verbunden sind.

10. Abgasgenerator nach einem der Ansprüche 7 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Erreichung eines relativ hohen Durchstroms von Abgasen mehrere Verbrennungskammern, Generatordüsen, Ejektoren, Mischkammern oder Schlitzkammern verbunden sind.

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11. Abgasgenerator nach einem der Ansprüche 7 - 10, gekennzeichnet durch einen Schaufelkörper großer Trägheit zur Stabilisierung des Betriebs bzw. gegen unerwünschte dynamische Auswirkungen der Gase oder zur Leistungsabnähme für den Antrieb des elektrischen Zubehörs, des Brennstoffzubehörs und anderen Zubehörs.

12. Abgasgenerator nach einem der Ansprüche 7-11, dadurch gekennzeichnet, da3 seine Verbrennungskammer einen durch eigene Abgase oder durch eine äußere Quelle geheizten Körper enthält, der die Verbrennung stabilisiert.

13. Abgasgenerator nach einem der Ansprüche 7 - 12, gekennzeichnet durch einen Schaufelventilator oder einen Kompressor für das Starten und für die Entwicklung eines Stromes des Startmediums sowie eines komplementären Stromes des Mediums.

14. Abgasgenerator nach einem der Ansprüche 7 - 13> dadurch gekennzeichnet, daß im Ansaugstutzen oder in der Austrittsrohrleitung zur Regelung der Leistung und zur Stabilisierung des Betriebs eine Membran,eine Klappe oder ein Schaufel-Drosselmechanismus angebracht sind.

15. Abgasgenerator nach einem der Ansprüche 7 - 1^, dadurch-

gekennzeichnet, daß seine Schlitzkammer zur Regelung der Leistung und für die Stabilisierung des Betriebs verdrehbare Schlitzschaufeln enthält.

16. Abgasgenerator nach einem der Ansprüche 7 - 15, dadurch gekennzeichnet, daß er ;.:ur Regelung der Leistung und zur Stabilisierung des Betriebs einen Diffusor mit regelbaren Schlitzen und Charakteristiken enthält.

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17. Abgasgenerator nach einem der Ansprüche 7 - 16, dadurch gekennzeichnet, daß seine Schlitzkammer bzw. der Raum, in dem es zur Kompression durch Fliehkraftwirkun^ kommt, eine Vorrichtung zur kontinuierlichen regelbaren 'tnderung der Bahnkrümmung des strömenden Mediums enthält.

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