DE3018326A1 - Turbomotor mit konstantem verbrennungsvolumen und uebertragung der zuendflamme - Google Patents

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PFENNING ■ MAAS · MEINIG ■ SPOTT

Patentanwälte KurfOrstendamm 170. 0 1000 Berlin 15

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PATENTANWÄLTE BERLIN · MÜNCHEN

J. Pfenning, Dipl.-lng. · Berlin Dr. I. Maas, Dipl.-Chem. - München K. H. MeInIg, Dipl.-Phys. · Berlin Dr. G. Spott, Dipl.-Chem. München

Zugelassene Vertreter beim Europaischen Patentamt

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I Kurfürstendamm

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030/8812008/8812009

Telegramme: Seilwehrpatent

Telex: 5215 880

Berlin
Date

9. Mai 1980

Paraskevas Nikiforakis of Dimitrios Moustoxidi and II Therianou strs., Athen, Griechenland

Turbomotor mit konstantem Verbrennungsvolumen und Übertragung der Zündflamme

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Die Erfindung betrifft den in den Ansprüchen gekennzeichneten Gegenstand.

Der erfindungsgemäße Motor kann aufgrund seiner neuartigen Eigenschaften auf vielerlei Anwendungsgebieten benutzt werden. Nachfolgend werden einige dieser Anwendungsgebiete aufgeführt.

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a) Er kann verwendet werden bei großen Industrieöfen, Kesseln zur Erzeugung von elektrischer Energie, rotierenden Öfen, und.so-weiter, wobei der Vorteil darin liegt, daß anstelle von Masut oder Kohle hoher Güte irgendein anderer fester Treibstoff niederer Güte oder sogar Abfallprodukte in Stauboder Pulpe-Zustand verbrannt werden können. Die Verbrennung ist in jedem Falle vollständig und die Gastemperaturen können nach Wunsch beliebig hoch sein. In anderen Fällen kann die überschüssige Asche leicht abgetrennt werden vor ihrem Auftreffen auf die erhitzten Oberflächen, weil sie sich mit den Verbrennungsgasen ausbreitet.

b) Aufgrund der Fähigkeit zur Erzeugung sehr hoher Temperaturen kann er in der chemischen und Bergbau-Industrie zur Reduktion von Oxiden und zur Spaltung

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chemischer Verbindungen verwendet werden. Ferner kann er überall dort eingesetzt werden, wo gasförmige, flüssige oder feste Treibstoffe anstelle von elektrischer Energie eingesetzt werden können.

c)Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Motors ist eine Umwandlung von Treibstoffen niederer Güte in ein Gemisch von gasförmigen Treibstoffen leicht möglich. Die Verwendung von mit Sauerstoff angereicherter Luft liefert Kohle-Gas mit hoher kalorischer Kraft und darüber hinaus das heutzutage besonders wichtige Mond-Gas (CO und H»).

Dieses Verfahren ist vorteilhaft, da jeder Treibstoff niederer Güte, Abfallpapier, Holz, Kunststoffe und so weiter, welche ansonsten nicht mehr verwendet werden können, eingesetzt werden können. Nach diesem Verfahren kann der Motor ein Kohle-Gas auf sehr einfache, hygienisch und technisch fortschrittliche Weise liefern, wenn Kohle anstelle von Abfallprodukten eingesetzt wird.

d)Die Verwendung des erfindungsgemäßen Turbomotors bei bekannten Fahrzeugen und Schwimmkörpern bei dem gleichzeitigen Vorteil der möglichen Verwendung

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eines beliebigen Treibstoffes (Wasserstoff, seine Verbindungen, auch andere als Kohlenwasserstoffe) ist verbunden mit Vorteilen einer großen Kraftkonzentration, wirtschaftlicher Konstruktion und Dauer.

e)Während die bekannten Motoren sehr große Nachteile bezüglich ihrer Verwendung in Luftfahrzeugen mit vertikalem Aufstieg (V TQL.) aufweisen, erweist sich der erfindungsgemäße Motor auf diesem Anwendungsgebiet als besonders geeignet. Wenn auch erwiesen ist, daß ein oder mehrere erfindungsgemäße Motoren zum Antrieb eines beliebigen Luftfahrzeuges verwendet werden können, hat sich gezeigt, daß ihre Anwendung bei scheibenförmigen Körpern besonders vorteilhaft ist, wobei lediglich ein Motor gemäß der Erfindung fast den gesamten Durchmesser der Scheibe einnimmt. Viele Arten von scheibenförmigen Körpern wurden bis heute ausprobiert unter Verwendung von Kombinationen bekannter Motoren. Im vorliegenden Fall ist jedoch diese Art Körper nicht lediglich eine Anforderung, sondern eine Notwendigkeit. .

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AA

Die Größe (Durchmesser) des Körpers kann sehr groß oder sehr klein sein.

Die Einfachheit der Konstruktion, die Einsparung des Gewichtes bei der Bewegungskontrolle und den Sicherheitsmechanismen, sowie die wirtschaftliche Produktion werden wahrscheinlich eine Lösung bieten für die Luftverbindungen der Zukunft ohne Startbahn.

Der erfindungsgemäße Motor gehört keiner der üblichen Motorenarten an. Er gehört weder zu den Kolbenmotoren, den verdichtenden Motoren oder Turbojets mit der bekannten gleichmäßigen Verbrennung. Es gehört weder zu der Art Ramjets oder den Puls-Jets, bei denen die Verbrennung konstanter Volumina erfolgt. Schließlich gehört er auch nicht zu irgendeiner Art von Raketen-Antrieben.

Gegenstand der Erfindung ist ein Motor mit interner Verbrennung, welcher keiner Verdichtungskolben aufweist/ sondern gleichmäßig um eine Welle (wie eine Turbine) rotiert, wobei jedoch die Verbrennung des verdichtenden Gemisches von Luft-Treibstoff in abgestimmten Kammern (befestigt oder rotierend) unter konstantem Volumen und nicht unter konstantem Druck erfolgt.

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Die Luftkömpression findet nicht innerhalb fester oder rotierender Verbrennungskammern statt und wird ■ auch nicht durch die relative Rotation der bewegbaren und festen Teile des Motors hervorgerufen, v/elche möglicherweise eine Luftkompression aufgrund der richtigen Modulation verursachen kann (wie bei bekannten Motorarten). Die Luft gelangt verdichtet in die Verbrennungskammern (oder in ein spezielles Rohr des Motors mit sehr hoher Geschwindigkeit), während die Arretierung und die. Konstruktion des rotierenden Teils des Motors symmetrisch ist.

Die fortlaufende Entlastung und Belastung der Verbrennungskammern mit einem neuen kalten Gemisch an Luft-Treibstoff, wodurch der Eindruck eines Arbeitszyklus eines Kolbenmotors entsteht, garantiert eine hinreichende Kühlung, so daß hohe Verbrennungstemperaturen erlaubt sind. Andererseits erlauben die wachsenden i ■ ■ ■ ■ - - - . . ""

hohen Drücke der Verbrennungsgase (wegen des konstanten Verbrennungsvolümens) in Verbindung mit der Abwesenheit von Ventilen, welche den Druck des Luftzuflusses drosseln könnten innerhalb der Verbrennungskammern eine Abnahme des Luftdruckes. Das bedeutet eine Abnahme bis zum minimalen Gewicht des-Kompressionssystems,

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AS

-U-

V7odurch eine Abnahme des Gesamtgewichtes des Motors bedingt ist. Ein v/eiterer deutlicher Unterschied des erfindungsgemäßen Motors in Relation zu bekannten Motoren liegt in der Art der fortlaufenden Zündungen des Gemisches Luft-Treibstoff, welche innerhalb der Verbrennungskammern ablaufen.

Diese Zündungen müssen durch fortlaufende Übertragung der Flamme von einer Kammer zur nächsten während des Arbeitsganges erfolgen. Sie erfolgen weder durch Funken-Zündeinrichtungen noch durch andere bekannte Methoden für heiße Bestandteile. Dieses Verfahren kann als Lauf der Flamme durch Abschnitte bezeichnet werden. Eine Kammer gibt die Flamme an die nächste weiter, diese weiter zu der nächsten und so weiter. Dadurch entsteht eine endlose Rotation der Zündflamme, solange der Motor arbeitet.

Aufgrund dieser genannten Zündeigenschaft wird der Motor auch als "Motor mit übertragener Flamme" bezeichnet.

Diese Art der Zündung in Verbindung mit anderen Maßnahmen bietet einige Vorteile des Motors, wie beispielsweise:

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a) Aufgrund der hohen Flammentemperatur (überhitzte Verbrennungsgase) und der gleichzeitigen Kompression des neuen Luft-Treibstoff-Gemisches zur Verbrennung durch die Flamme werden sogar die am wenigsten entflammbaren Treibstoffe und sogar feste Treibstoffe in Puder- oder Pulpe-Zustand verbrannt.

b) Diese Art der Zündung.erniedrigt ferner die Zündverzögerung eines bestimmten Treibstoffes, so daß je nach Anforderung eine große Anzahl fortlaufender Zündungen pro Zeiteinheit erreicht-werden kann. Das bedeutet eine große Kraftkonzentration pro Volumen-einheit oder Motorgewicht.

c) Die Zündung des neuen Luft-Treibstoff-Gemisches durch Verbindung der Verbrennungskammern absorbiert einen plötzlichen Druckanstieg. Somit werden stoßweise Spannungen nicht zugelassen, obwohl keine Kolben vorliegen. Die Stoßspannungen, welche das Material der Verbrennungskammern verformen könnten, werden aufgrund der Verbrennung konstanter Volumina unterdrückt. Diese Nicht-Explosivität ermöglicht die Verbrennung jeder Flüssigkeit oder jedes gasförmigen Treibstoffes, der Wasserstoff enthält, ohne besondere Regulierungen.

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A*

d) Aufgrund der zulässigen hohen Verbrennungstemperaturen (ermöglicht durch die periodische Kühlung der Kammern) entfaltet die entstehende Zündflamme eine große thermische Kraft, so daß einerseits eine sichere Verbrennung möglich ist und andererseits eine sichere Strömung der Luftmenge und der Treibstoffmenge möglich ist.

Wie bei jedem Motor, so besteht auch der erfindungsgemäße Turbomotor aus einem beweglichen oder rotierenden Teil und einem festen Teil. Der erstgenannte Teil sind die Verbrennungskammern und der andere Teil wird als Verteiler bezeichnet, welcher den gesamten Arbeitsprozeß der Kammern regelt.

Die beiden Teile (Kammern und Verteiler), welche sich in permanenter rotierender Bewegung befinden, sind einander exakt gegenüberliegend mit einem sehr geringen Abstand zwischen ihnen angebracht.

Ihre geometrische Anordnung im Raum ist entsprechend einem Ring innerhalb eines weiteren Ringes größeren Durchmessers in einigen Fällen und anderen Fällen entsprechend einem Ring, der gegenüber einer kreisförmigen Scheibe gleichen Durchmessers befestigt ist.

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Afc

In der weiteren Beschreibung werden diese beiden Grundtypen des erfindungsgemäßen Turbomotors beschrieben.

In Abhängigkeit von dem Anwendungsgebiet des Motors werden die Motorenkammern, in denen die Verbrennung unter konstantem Volumen des Luft-Treibstoff-Gemisches stattfindet, an dem feststehenden oder dem rotierenden Teil des Motors angebracht (während entsprechend der Verteiler ah dem festen oder dem rotierenden Teil des Motors angebracht wird).

Eine entsprechende Variation tritt bei den Radial-Kolben-Motoren in einigen Flugzeugen auf, bei denen die Motorzylinder rotieren, während sie befestigt sind (mit befestigter Kurbelwelle).

Da der erfindungsgemäße Ttirbomotor vorzugsweise Luftfahrzeuge mit vertikalem Aufstieg betrifft, ist es vorteilhaft, die Verbrennungskammern an dem rotierenden Teil zu befestigen.·

Im Falle des Kolbenmotors bringt diese Umkehrung keine Änderungen in der Art des Motorbetriebes. Bei dem erfindungsgemäßen Turbomotor jedoch sind unterschiedlich

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Voraussetzungen erforderlich und werden andere Arbeitsergebnisse erzielt, die von der Kammern abhängen (fest oder rotierend). Deswegen müssen beide Ausführungsformen gesondert betrachtet werden.

Zunächst sollen jedoch die beiden grundlegenden Teile des Motors, das heißt Kammern und Verteiler, näher, betrachtet werden.

Die Kammerform ist nicht zylindrisch, wie bei den Kolbenmotoren, sondern weist eine Form auf, welche besser der Gesamkonstruktion und der Kühlung dient. Die Gestalt der Kammern weist Abschnitte (Schnitte) eines Ringes auf. Sie sind fortlaufend einer nach dem anderen angebracht und nehmen den gesamten Kreisumfang ein. In einer sehr einfachen Ausführungsform nehmen sie lediglich einen Teil des Kreisumfangs ein.

Jeder Motor weist drei unterschiedliche Arten von Kammern auf. Dies ist typisch und notwendig für den erfindungsgemäßen Turbomotor. Die einzelnen Kammern werden als "innere" Kammern, "äußere" Kammern und "Verbindungs-" Kammern bezeichnet. Bei bestimmter Abstimmung des Motors haben diese Bezeichnungen eine reale Bedeutung, weil sie die unterschiedlichen

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Durchmesser charakterisieren, auf welchen die "inneren" und "äußeren" Kammern angebracht sind. Bei anderen Abstimmungen des Motors haben sie keinerlei Bedeutung, weil alle Kammern auf dem gleichen Durchmesser angebracht sind. Im zweiten Falle ist es vorteilhafter, sie als "obere" und "untere" Kammern und "Verbindungs"-Kammern zu bezeichnen. In einem dritten Falle, welcher sich jedoch nicht so gut zur Anwendung bei Antriebsmotoren eignet, sind die drei unterschiedlichen Kammerarten nicht aufgrund ihrer unterschiedlichen Anbringung im Räume zu unterscheiden, sondern durch die unterschiedliche Arretierung ihrer Verbindungsöffnungen.

Im Prinzip ist auf jedem Motorumfang eine bestimmte Anzahl von "inneren" Kammern, welche durch die gleiche Anzahl von "äußeren" Kammern gefolgt wird, angebracht, so daß sich ein vollständiger Kreis ergibt.

In einigen Motoren gibt es nicht lediglich zwei Kammereien, sondern jeweil paarig eine Vielzahl von ihnen mit jeweils unterschiedlicher Anordnung, das heißt "innere"- "äußere"-"innere"-"äußere" und so weiter.

Die Anzahl der Kammern jeder Reihe (10) und die Vielzahl der Reihen hängen von dem Kreisumfang ab, auf dem sie

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angebracht sind, von der Anzahl der Motorumdrehungen, von der Art des Treibstoffes und vor der Art der Verwendung des Motors.

Die dritte Kammerart, das heißt die "Verbindungs"-Kammern, sind am Ende einer jeden Reihe angebracht und am Beginn der nächsten Reihe. Ihre Vielzahl entspricht der Vielzahl der Reihen. Es handelt sich dabei um einzelne Kammern, welche geometrisch zu beiden der unterschiedlichen Reihen zählen ("innere" und '/äußere"), welche sie auf irgendeine Art und Weise verbinden. Mit anderen Worten heißt dies, daß die "Verbindu-ngs"-Kammern gleichzeitig "innere" und "äußere" Kammern oder "obere" und "untere" Kammern sind.

Die Zweckmäßigkeit des Auftretens der beiden Hauptarten von Kammern, das heißt, "innere" und "äußere" oder "obere" und "untere" Kammern ist folgendermaßen begründet: Jede diese Kammerarten hat ihren eigenen Bereich (Zone) des Verteilers, von welchem der gesamte Arbeitsvorgang der Kammern kontrolliert wird.

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SO

Aufgrund der fortlaufenden Anordnung der beiden Reihen (Kammerarten) finden die Verteiler-Teile, welche einer Kammerart dienen, freie Kühlräume, welche erlauben,ihre Überhitzung und Zerstörung zu vermeiden, die aufgrund ihres periodischen direkten Kontaktes mit überhitzten Verbrennungsgasen erfolgen würde.

Die Zweckmäßigkeit der Anordnung von "Verbindungs"-Kammern ergibt sich aus folgender Überlegung: Die"Verbindungs"-Kammern sind für die Zündung nach der Methode der übertragenden Flamme unerläßlich. Sie sind die Kammern, welche den Übergang der Flamme von einer "inneren" Kammer zu einer "äußeren" Kammer und umgekehrt ermöglichen. Aufgrund dieses Zündungsverfahrens werden die größten Vorteile des erfindungsgemäßen Turbomotors erzielt.

Der Verteiler stellfe eine feste oder rotierende metallische Oberfläche mit vielen.Ausgestaltungen und'Variationen auf seiner Gesamtlänge dar, von welchen die Kontrolle des gesamten Arbeitsvorganges der Verbrennungskammern des Motors abhängig ist.

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Der Verteiler ist in Abhängigkeit von dem Motortyp zylindrisch oder scheibenförmig. Im Falle des rotierenden Verteilers ergibt sich dessen vollständige geometrische Symmetrie, so daß sich hinsichtlich der Abgleichung keinerlei Probleme ergeben. Die Teile der Verteileroberflächen sind in einer sehr geringen Entfernung von den Kanten (Öffnungen) der Verbrennungskammern und relativ dazu rotierend angebracht.

Dieser sehr geringe Abstand in der Phasenfolge dient hinreichend der Dichtheit der Verbrennungskammern, wobei deren sehr hohe Geschwindigkeit berücksichtigt wird.

Prinzipiell-verfolgt der Verteiler folgende Aufgaben:

1) Die Verteileroberfläche schließt die Öffnung einer Kammer, so daß die verdichtete Luft in ihr geleitet wird. In einigen Ausführungsformen ist der Verteiler derart abgestimmt, daß die Füllung der Verbrennungskammern mit Frischluft ermöglicht wird.

2) Der Verteiler erlaubt die Treibstoffexpansion innerhalb der Verbrennungskammern während ihres fortlaufenden Kurses (aufgrund der relativen

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- 21 Rotation des Systems Kammern-Verteiler) .

3) Auf der Verteiler-Oberfläche befindet sich eine Aussparung oder ein Schlitz, der in unmittelbarem Anschluß daran die Verbindung der genannten Kammer mit der vorherigen Kammer, in welcher die Verbrennung des Gemisches Luft-Treibstoff stattgefunden hat, herstellt. ·.

Solange diese Verbindung besteht, hält die Verteiler Oberfläche beide Kammern geschlossen. So wird durch die Verteileröffnung, die Verbrennungsflamme (Verbrennungsgase höchsten Druckes) in der genannten Verbrennungskammer übergeleitet, in welcher eine Verbrennung des Gemisches Luft-Treibstoff ebenfalls stattfindet.

4) Der Verteiler, welcher die mit Verbrennungsgasen unter hohem Druck gefüllte Kammer geschlossen hält, verbindet sie mit der unmittelbar folgenden Verbrennungskammer durch die gleiche öffnung, so daß die Flamme ihren Weg zu allen Kammern fortsetzt.

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5) Nach der Phase der Flammenübertragung aus der genannten Kammer Öffnet der Verteiler stufenweise seine Öffnung. Durch diese öffnung erfüllt der hohe Druck der Verbrennungsgase innerhalb der genannten Kammer seine wertvolle Aufgabe. Dies, kann auf drei unterschiedlichen Wegen geschehen. Erstens, durch Blätter auf den rotierenden Verteiler (Bewegung). Zweitens, durch Blätter und geeignete Neigung gegen die öffnungen der Kammern (Reaktion). Drittens, durch weitere Druckausdehnung der Verbrennungsgase zu festen Düsen hin (erneute Reaktion). Der dritte Fall betrifft überwiegend Antriebsmotoren, bei denen Verteiler und Düsen die festen Teile sind, während die Verbrennungskammern die rotierenden Teile darstellen.

6) Nach der Druckausdehnung der Verbrennungsgase und der Erfüllung der wertvollen Aufgabe erlaubt der Verteiler die Evakuierung der Verbrennungskammern unter niederem Druck. In dieser Phase kann ein Teil der Frischluft, welche in die Verbrennungskammern gelangt, mit den Verbrennungsgasen entweichen, und erreicht so eine gute Spülung und Kühlung der Verbrennungskammern.

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7) Letztlich schließt die Verteileroberfläche erneut die Öffnung der genannten Verbrennungskammer zu ihrer erneuten Füllung mit Luft unter Druck, so daß die gleichen Arbeitsphasen erneut ablaufen.

Drei Teile des Motors werden besonders von den hohen Temperaturen der Verbrennungsgase angegriffen: Verbrennungskammern, Verteiler und Antriebsdüsen. Die Arbeitsfrequenz der Verbrennungskammern _r aufgrund derer die neu eintretende Kaltluft direkt die inneren Oberflächen kühlt, erlaubt die Anwendung sehr hoher Verbrennungstemperaturen ohne die Gefahr einer überhitzung. Ähnlich sind die Verhältnisse beim Kolbenmotor, jedoch ist beim erfindungsgemäßen Turbomotor die Kühlung stärker und effektiver:

1) Die Luftmenge, welche in die Kammer eintritt und diese kühlt, ist weder durch das Kammervolumen (aufgrund der Saugwirkung), noch durch die engen Öffnungen mit kurzer Öffnungszeit begrenzt. Es kann eine beliebig große Luftmengedie Kammer durchströmen, bevor ihre Öffnung durch den Verteiler geschlossen wird und so eine hinreichende innere Kühlung erzielt werden.

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2) Die Kammerwandungen sind aus Eisenblechen relativ geringer Dicke hergestellt, so daß auch die äußere Kühlung der Kammern hinreichend ist, ohne daß die Konstruktion durch Kreisläufe mit j Kühlflüssigkeit und so weiter verstärkt werden muß.

Im Falle der rotierenden Kammern (das betrifft die Anwendung in Luftfahrzeugen mit vertikalem Anstieg) gewährleistet die Rotation der Kammern selbst ihre perfekte äußere Kühlung.

3) Schließlich ermöglicht die Abwesenheit von Kolben,

Blechen und Schmiermitteln innerhalb der Kammern des erfindungsgemäßen Turbomotors die Anwendung höherer durchschnittlicher Arbeitstemperaturen.

Auch der Verteiler weist, wie bereits vorstehend beschrieben, aufgrund seiner periodischen Arbeit eine ausgezeichnete Kühlung auf. Die Periodizität wird durch die Existenz zweier Arten von Kammern erreicht, das heißt durch die "inneren" und "äußeren" oder "oberen" und "unteren" Kammern und die entsprechende Abstimmung des Verteilers In dem Verteiler

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gibt es zwei Arbeitszonen, von denen eine den "inneren" oder "oberen" Kammern und die andere den "äußeren" oder "unteren" Kammern entspricht.

In diesen beiden Zonen befinden sich alle Oberflächen und die Ausgestaltung, welche den vorstehend beschriebenen Arbeitszyklus jeder Kammer gewährleistet. Es sind Oberflächen vorhanden, welche die öffnungen der Kammern schließen (zu ihrer Füllung mit Druckluft), Schlitze oder Aussparungen auf der Projektion dieser gleichen Ob erflächen (welche die Verbindung der Kammern für den übergang der Zündflamme zulassen), Blätter oder Düsen für die Valorisation der Verbrennungsgas Expansion und schließlich sind Verteiler-Zonen angeordnet, welche die Reinigung der Kammern von den Verbrennungsgasen erlauben.

Um den Umfang des Verteilers, welcher eine kreisförmige oder zylindrische Gestalt aufweist, herum sind alle die vorstehend genannten Komponenten in doppelter Ausführung und auf dem gleichen Radius vorhanden, so daß sich zwei gleiche Zonen ergeben, das heißt "innere" und "äußere" oder "obere" und "untere" Zonen.

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Jede Zone arbeitet und unterliegt dementsprechend dem Angriff der überhitzten Verbrennungsgase, wenn die entsprechenden Kammern exakt gegenüberliegen. Das bedeutet, daß die "innere" Zone des Verteilers arbeitet, wenn die "inneren" Kammern gegenüberliegen und die "äußere" Zone arbeitet, wenn die "äußeren" Kammern gegenüberliegen. Aufgrund der Anordnung der Kammerreihen in Wendungen, welche auf den Umkreis eine Zick-Zack-Form bilden ("innen"-"außen"-"innen"-"außen"- und so weiter), arbeitet die "äußere" Zone des Verteilers nicht an den Stellen, wo die "inneren" Kammern angebracht sind, noch hat sie ein Hindernis vor sich, so daß es möglich ist, sie zu einem beliebige Grade direkt zu kühlen.

Dementsprechend ist an den Stellen, an welchen die "äußeren" Kammern sind, die "innere" Zone des Verteilers völlig klar, so daß es möglich ist, mit einem starken Luftstrom von dem Motor selbst eine hinreichende Kühlung zu erreichen. Die Verteileroberflächen, Aussparungen, Blätter und Düsen und so weiter widerstehen den Angriffen der überhitzten Verbrennungsgase, mit denen sie in direkten Kontakt kommen, lediglich aufgrund ihrer periodischen direkten Kühlung.

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-Vl-

Die Frequenz der Erhitzung und Kühlung des Verteilers kann unterschiedlich sein bezüglich der einen der Verbrennungskammern.

Daraus ergibt sich folgendes: Als "Einheit" werden alle die oberen Oberflächen und Komponenten des Verteilers bezeichnet, welche für die Durchführung eines Arbeitsganges notwendig, sind. Eine "Einheit" kann alle Verteiler-ümfänge oder nur einen Teil davon umfassen. Es kann also sowohl lediglich eine "Einheit" als auch eine Vielzahl von ihnen auf dem Verteilerümf ang angeordnet sein.

Sind viele "Einheiten" angeordnet, so liegt eine Vielzahl von Arbeitszyklen jeder Verbrennungskammer bei jeder (relativen) Rotation des Verteilers vor. Der Buchstabe η soll die Anzahl der Motorumdrehungen pro Zeiteinheit, Z_ die Vielzahl der Reihenpaare der Verbrennungskammern und M die Anzahl der Verteiler-"Einheiten", wie oben, bedeuten..

Bei jeder Rotation des Motors treten M Wiederholungen auf, das heißt Arbeitszyklen bezüglich einer Verbrennungskammer. Es ergeben sich Z- aufeinanderfolgende Erhitzungen und Abkühlungen der Verteileroberflächen,

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welche durch überhitzte Verbrennungsgase angegriffen werden. Somit ergibt sich als Arbeitsperiode der Verbrennungskammern

I
η. Μ

während die Erhitzungs-Abkühlungs-Frequenz des Verteilers

n.Z

beträgt.

Diese Differenzierung der Heiz- und Kühl-Perioden ermöglicht die genaue Auswahl einer hinreichenden Kühlung der Verbrennungskammern und des Verteilers. Schließlich muß hinsichtlich der gegebenenfalls vorhandenen Antriebsdüsen des Motors festgestellt werden, daß sie bezüglich der thermischen Belastung die Düsen der bekannten Turbojets weit übertreffen. Dies hängt mit der Frequenz des Angriffes durch die Verbrennungsgase auf der einen Seite und auf der anderen Seite mit der Zwischenkühlung durch den gleichejn Luftstrom, welcher auch den Verteiler kühlt, zusammen.

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Den Zentrifugalkräften, welche auf den rotierenden Teil einwirken und den Drucken, welche den Kammern und dem Verteiler aufgrund der Verbrennungen auferlegt werden, kann durch geeignete Unterteilungen und Verstärkungen des Metalls begegnet werden.

Eine Tatsache, welcher nicht begegnet werden kann, ist der Verbrennungsstoß. Das bedeutet, daß aufgrund der Tatsache, daß die Verbrennungen unter konstantem Volumen stattfinden, sie einen sprunghaften Anstieg. des Druckes (Explosionen) bewirken können mit dem Ergebnis, daß viele Teile des Motors auf Dauer belastet und zerstört werden. Diese Stöße aufgrund der Verbrennung können vermieden werden nach der Methode der Zündung und Verbrennung, wie sie in dem erfindungsgemäßen Turbomotor angewendet wird, das heißt mit der Methode der übertragenen Zündflamme. Zur Durchführung dieses Verfahrens sind Schlitze oder Aussparungen (wie zuvor erwähnt) auf der Oberfläche des Verteilers und außerdem eine dritte Art von Kammern, die "Verbindung s" -Kammern, vorgesehen. Die Schlitze, welche auf der Verteiler-Oberfläche vorgesehen sind, erlauben die Übertragung der Flamme von einer Kammer zur nächsten.

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3Λ

- 3β -

Die "Verbindungs"-Kammern erlauben die Flammenübertragung von den "inneren" Kammern zu den "äußeren" Kammern und umgekehrt.(Die beiden genannten Kammerarten sind für den erfindungsgemäßen Motor unbedingt erforderlich wegen der Verteiler-Kühlung). .

Soll die Zündung des Luft-Treibstoff-Gemisches mit Zündfunken und nicht gemäß der Methode der übertragenen Zündflamme erzeugt werden, so ist offensichtlich die Anordnung von "Verbindung"-Kammern nicht erforderlich. Die "Verbindungs"-Kammern sind so angeordnet, daß sie sich am Ende einer Kammerreihe befinden und am Beginn der nächsten Reihe. Sie sind geometrisch gestreckt, so daß sie gleichzeitig zu beiden Arten gehören, das heißt zu den "inneren" und "äußeren" oder "oberen" und "unteren". Diese Anordnung dient exakt dem Weitergabe-Lauf der Flamme und genauer ihrer Übertragung von den "inneren" Kammern zu den "äußeren" Kammern (und umgekehrt). Die Flammenübertragung durch die Verteileröffnungen von einer Kammer zu der anderen bewirkt die folgenden Erscheinungen.

Als ν wird jede Kammer in dem Moment des Abschlusses der Verbrennung des Luft-Treibstoff-Gemisches bezeichnet

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38.

- -31 -

Der Verteiler verbindet durch seine öffnung sofort die Kammer ν mit der unmittelbar benachbarten Kammer ν + 1 , wo die Verbrennung 'noch nicht begonnen hat.

Aufgrund des hohen Druckes (Ergebnis der Verbrennung unter konstantem Volumen) in der Kammer ν und des niedrigen Druckes der Luft in der Kammer ν + I strömen die überhitzten Gase aus der Kammer ν in die Kammer ν + I durch die Verteileröffnung.

Dieses Überströmen verringert den Druck in der Kammer ν (wo der explosive Anstieg des Druckes auch nicht erwünscht ist) einerseits und andererseits wird das Luft-Treibstoff-Gemisch in der Kammer ν -f I erhitzt, verwirbelt und stark komprimiert, so daß in der Kammer ν + I ebenfalls die Verbrennung beginnt.

Die Verbrennung in der Kammer ν + I kann nicht schlagartig in eine Explosion überführt werden, da eine direkte Verbindung der Kammer ν + I mit der nächsten Kammer ν 4- 2 besteht, wo eine Übertragung der Flamme' stattfindet, wie zuvor oben beschrieben wurde, das heißt eine teilweise Expansion des Druckes in der Kammer ν + I. Dieser Weg der Zündung-Verbrennung bewirkt die folgenden Ergebnisse.

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1) Aufgrund der teilweisen Expansionen und Rückbewegungen der Drucke aus einer Kammer nicht nur in die nächste, sondern auch in die vorhergehende, ergibt sich eine Beruhigung der Verbrennungen und eventuelle schlagartige Zunahmen des Druckes werden ausgeschlossen. So v/erden stoßartige Belastungen des Motors vermieden und die Treibstoffe, welche in anderen Motoren mit Verbrennung konstanter Volumina explosiv sind, v/erden verbrannt.

2) Aufgrund der starken Turbulenzen durch die hohen Temperaturen der Verbrennungsgase, welche die übertragene Flamme bilden, ist eine Verteilung des Treibstoffes innerhalb der Verbrennungskammern mit hohem Druck und speziellen Injektoren nicht notwendig. Der Treibstoff wird kontinuierlich den Verbindungsschlitzen des Verteilers mittels einfacher Röhren und unter niederem Druck zugeführt, mittels der eintretenden Verbrennungsgase eingeführt und innerhalb der Verbrennungskammern verteilt, um anschließend verbrannt zu werden. Aufgrund dieser Zuführung können auch leicht feste Treibstoffe im Staub- oder Pulpe-Zustand verbrannt werden.

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	Mittels, des Verfahrens der übertragenen Flamme
3)	wird eine sichere Verbrennung erreicht, auch
	wenn große Fluktuationen bezüglich der Luft
	oder Treibstoffmenge auftreten.
	Aufgrund der sehr großen thermischen Kraft der
4)	Zündflamme, der Turbulenz und der gleichzeitigen
	Kompression des Luft-Treibstoff-Gemisches, welches
	verbrannt wird, ergibt sich eine Abnahme der
	Zündverzögerung und eine rasche Zündung des
	Treibstoffes und somit die Möglichkeit der
	Erhöhung der Motorrotationen, das heißt eine
	große Kraftkonzentration bei konstantem Volumen
	oder Gewicht des Motors. .
	Bei Verwendung von Zündkerzen oder anderen ther
5)	mischen Komponenten für die Flairanenübertragung
	anstelle der Verbindung der Kammern ergeben sich
	nicht hinreichende Resultate bezüglich der
	periodischen Zündung des Luft-Treibstoff-Gemisches
	Bei geringer Luftverdichtung ist das Luft-Treib
a)	stoff-Gemisch in den Verbrennungskammern relativ
	kalt. So. ergibt sich eine große Verzögerung der

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- τα

Zündung und eine geringe Verbrennungsgeschwindigkeit. Das bedeutet wenige Verbrennungen innerhalb einer Kammer pro Zeiteinheit, woraus eine geringe Kraftkonzentration des Motors resultiert.

b) Die erforderliche Kraft der Zündkerzen muß sehr groß sein.

c) Sofern keine Verbindung der Kammern über die Verteilerschlitze besteht (übertragung der Flamme} ergibt sich eine abrupte Steigerung des Druckes, das heißt,die Verbrennung verläuft in einem unexeptablen Maße schlagartig. Auch bei der Kombination der Zündung über eine übertragene Flamme existieren Zündkerzen (eine für jede "Einheit" des Verteilers). Dies ist notwendig, da die erste Flamme zum Start des Motors notwendig ist und aus Sicherheitsgründen. Die eingesetzten Zündkerzen entsprechen genau denen, die in ölbrennern Anwendung finden.Sie werden in der Nähe der Verbindungsschlitze des Motors eingesetzt und arbeiten zur Erzeugung der ersten Flamme, wenn der Motor mittels eines Starters langsam gedreht wird. Nach ihrem ersten Auftreten wird

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Vo

-as -

die Flamme gehalten und übertragen aufgrund der fortlaufenden Verbrennungen in den Kammern, ohne die Notwendigkeit des Einsatzes von Zündkerzen. Bei Motoren, die besondere Sicherheitsmaßnahmen erfordern (zum Beispiel in Flugzeugen) können Zündkerzen-Formen von Zeit zu Zeit angebracht werden, so daß im Falle des Verlöschens der Flamme diese sofort erneut erzeugt wird.

Es ergeben sich keine Probleme bezüglich der Überhitzung der Zündkerzen, da diese zusammen mit dem gesamten Verteiler periodisch gekühlt werden. : Die zum Start dienende Zündkerze ist vorzugsweise auf den festen Verbrennungskammern angebracht, sofern der Verteiler rotiert. Es genügt eine Zündkerze, die an einer beliebigen Verbrennungskammer befestigt ist. Für sie genügt eine kurze Arbeitszeit, um die Kammer geschlossen und mit Treibstoff und Luft gefüllt vorzufinden, so daß eine erste Flamme erzeugt werden muß. Im Anschluß an den langsamen Start des Motors wird die Flamme auf alle Kammern übertragen und. rotiert ohne Unterbrechung solange, wie der Motor arbeitet.:

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Voraussetzungen für die Arbeit des erfindungsgemäßen Turbomotors sind Luft-Kompression und Treibstoff-Expansion, welche in Abhängigkeit von dem Typ des Motors und seiner Bestimmung vielen Variationen unterliegen. So ist beispielsweise bei der industriellen Anwendung des Motors zur Erzeugung von gasförmigem Treibstoff oder zur Spaltung chemischer Verbindungen die Luft-Kompression und die Treibstoff-Expansion nicht von so großer Bedeutung, wie die chemischen Prozesse während der Verbrennung und ihre Ergebnisse.

Andererseits spielen bei der Anwendung eines erfindungsgemäßen Motors in einem Flugzeug mit vertikalem Aufstieg die Luft-Kompression und die Treibstoff-Expansion eine große Rolle. Sie sin d erforderlich zur Sicherung großer Kengen komprimierter Luft bei möglichst geringem Gewicht des Kompressors. Schließlich sind sie bedeutsam für die beste Valorisation der Verbrennungsgas-Expansion, um Antriebs- oder Auftriebs-Kräfte zu erzeugen.

Die besondere Anwendung des Motors in einem scheibenförmigen Luftfahrzeug mit vertikalem Anstieg verwendet in besonders guter Weise die Vorteile, die der Motor mit der Anordnung der Verbrennungskammern auf seinem

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*■ ■ ■ .

Kreisumfang mit sich bringt.

Aus dem Zentrum wird Luft angesaugt und zu dem Kreisumfang weitergeleitet, wo sie zunächst auf die Verbrennungskammern trifft, welche periodisch gefüllt werden und nachfolgend auf den Verteiler und die Düsen trifft und diese hinreichend kühlt. Bezüglich der Druckexpansion der Verbrennungsgase zu den Düsen und der Entwicklung von Antriebskraft muß festgestellt werden, daß ihre periodische Arbeit einige Nachteile, jedoch mehr Vorteile beinhaltet.

Als Nachteil ist der Lärm nicht von Bedeutung, da die Unterbrechung der Arbeit einer Düse sofort von der Aufnahme der Arbeit durch eine andere Düse mit der gleichen Ausströmung gefolgt wird. Das bedeutet, daß der Gesamtvorgang so abläuft, als wären keine Unterbrechungen der Verbrennungsgas-Expansion in. dem Raum vorhanden. Die diskontinuierliche Expansion zu den Düsen stört den gleichmäßigen Fluß und die Effektivität der Düsen. Jedoch ist dieser Verlust nicht groß, da keine.Druckexpansion jeder einzelnen Kammer vorliegt, sondern alle Kammern eine Reihe ihren Druck kontinuierlich zu der gleichen Düse leiten, so daß eine sofortige Kühlung folgt. Das bedeutet, daß

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-seeine große Menge an Verbrennungsgasen (von allen Kammern eine Reihe) kontinuerilich zu jeder Düse expandiert wird. So bedingen die Störungen beim Starten und Beenden dieser Expansion keine ernsthafte Beeinträchtigung der gesamten Expansion. Neben diesen Nachteilen bietet jedoch die periodische Arbeit der Düsen eine große Anzahl an Vorteilen:

1) Aufgrund der zwischenzeitlichen Kühlung der Düsen können sie mit Verbrennungsgasen beliebiger Temperatur beschickt werden, ohne daß eine Gefahr ihrer überhitzung auftreten würde. Diese Möglichkeit in Kombination mit der Fähigkeit zu einer großen Fluktuation des Luft-Treibstoff-Verhältnisses in den Verbrennungskammern (ohne die Gefahr einer Unterbrechung der Flamme) liefert eine ideale Möglichkeit zur Änderung der Hubkraft bezüglich der verschiedenen Punkte des ümfanges des scheibenförmigen Luftfahrzeugs. Daraus ergibt sich eine wünschenswerte Abgleichung und Steuerung des Luftfahrzeugs im Raum aufgrund des automatischen Anstiegs oder des Abfalls der Treibstoffmenge, welche durch drei oder mehrere Punkte des auf dem Umfangskreise befestigten Verteilers eingespeist wird.

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MO

-■30 -

2) Die Periodizität der Arbeit der Düsen wird gefolgt von einer Verbrennung unter konstantem Volumen in den Kammern unter einem Druck, der ein Vielfaches des Druckes der angesaugten Luft beträgt. Das bedeutet, daß für den gleichen.; mittleren Druck der Verbrennungsgase ein geringer Ersatz an Luft-Kompression in dem erfindungsgemäßen Motor erzeugt wird. Dadurch ist eine große Abnahme des Motorgewichts und sehr einfache Konstruktion bedingt, da die Luftkompression zu einem hohen Grad den Hauptgrund bildet für die Nachteile der bestehenden Turbojets.

Nachfolgend werden die anliegenden Figuren beschrieben.

Fig. 1 zeigt die typische Form des erfindungsgemäßen Motors, bei welchem die Verbrennungskammern, mäanderförmig angeordnet sind, so daß der erfindungsgemäße neue Motor auch als "Mäander-Motor" bezeichnet werden kann. Mit M werden die "inneren" oder "oberen" Kammern bezeichnet. E sind die "äußeren" oder "unteren" Kammern und K sind die "Verbindungs "-Kammern (welche "innere" und "äußere" oder "obere" und "untere" Kammern darstellen).

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MA

Jede Reihe von Kammern 0 setzt sich aus Kammern der ■gleichen Art zusammen, welche zwischen zwei aufeinanderfolgenden "Verbindungs"-Kammern angeordnet sind.

Fig. 2 zeigt den Verteiler entsprechend den Verbrennungskammern in Fig. 1. Der Verteiler und die Verbrennungskammern sind einander exakt gegenüberliegend angeordnet mit einem kleinen Zwischenraum zwischen ihnen, auf dem zusammengesetzten Motor. Es sind die beiden Zonen'des Verteilers, Z^ und Z₂ erkennbar, von welchen Z₁ den

"inneren" Kammern M entspricht und Z„ den "äußeren"

Kammern E. Am Verteiler sind die folgenden Einzelteile mit Bezugszeichen versehen:

1 ist die Verteileroberfläche, welche die öffnungen der Verbrennungskammern schließt, so daß sie mit dem Druck der eingespeisten Luft beaufschlagt sind. Die Füllung der Kammern mit Frischluft findet in der Zeit statt, wenn sich die Kammern über der Verteileroberfläche 1 befinden.

2 ist die Verteileroberfläche, welche gegenüber den öffnungen der Verbrennungskammern geschlossen gehalten wird, während sie zusätzlich die Verbindung der Verbrennungskammern mit der Zufuhr an komprimierter Luft unterbricht.

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-*i - ■.'■■

3 ist ein Schlitz oder eine Aussparung, welche sich auf der oberen Fläche von 2 befindet und die Übertragung der Flamme von einer Kammer zur nächsten ermöglicht,

4 ist die Zuleitung für den Nachschub. ..

5 ist der Bereich, welcher die Expansion des Verbrennungsgas-Druckes zu der Zeit ermöglicht, wenn die Verbrennungskainmern diesen Bereich durchlaufen.

6 zeigt eine.spezielle Ausgestaltung des obengenannten Bereiches 5 des Verteilers durch Blätter und Düsen in. Abhängigkeit von den"verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten des Motors.

7 ist der Spülbereich der Verbrennungskammern.

Es besteht eine direkte Verbindung der Kammern mit dem Außenraum (Atmosphäre) mit dem gleichzeitigen Beginn der Luftzuführung darin, . "

Die Gesamtheit der vorstehend aufgeführten Oberflächen und Komponenten des Verteilers (1 bis 7) ,

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»ft

welche zur Vollendung eines Arbeitszyklus der Verbrennungskammern erforderlich sind, wird in dem Verteiler als "Einheit" 8 bezeichnet. Auf der Oberfläche des Verteilers können viele "Einheiten" angeordnet sein (immer integrale Vielheiten). In den Fällen von rotierenden Verteilern sind aus Balancegründen viele Einheiten zu wählen.

Die Fig. 3 und 4 zeigen zwei grundsätzliche Anordnungen der Verbrennungskammern und des Verteilers in räumlicher Darstellung. In Fig. 3 hat der Verteiler d eine plane Oberfläche eines zyklischen Ringes. Die Öffnungen der Verbrennungskammern gegenüber dem Verteiler sind ebenfalls auf einer planen Oberfläche angebracht.

In Fig. 4 ist der Verteiler d eine zylindrische Oberfläche. Die Öffnungen der Verbrennungskammern gegenüber dem Verteiler sind ebenso auf einer zylindrischen Oberfläche angeordnet.

In beiden Fällen ist ein Zwischenraum C zwischen den Öffnungen der Verbrennungskammern und der Oberfläche des Verteilers. Die Breite des Abstandes liegt in der Größenordnung von zehntein mm.

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NAL

Bei der Anordnung gemäß Fig. 3 haben die Bezeichnungen "innere" und "äußere" Kammern, eine reale geometrische Bedeutung.

In der Anordnung gemäß Fig. 4 werden die Begriffe "innere" und "äußere" Kammern besser ersetzt durch "obere" und "untere" Kammern.

In beiden Fällen kann die Aufeinanderfolge der Kammern M und E_ unterschieden werden, weil die VerteilerZonen periodische freigelassen werden, so daß sie hinreichend gekühlt werden (durch Luftstrom) nach dem Angriff durch überhitzte Verbrennungsgase.

Es muß hervorgehoben werden, daß die Anordnung gemäß Fig. 4 vorteilhaft ist für Verteiler mit großen Durchmessern, weil der zylindrische Verteiler großen Belastungen oder Beugungen nicht standhält aufgrund der Gasdrucke innerhalb der Verbrennungskammern. Die bezeichnete Anordnung kann verwendet werden in Scheibenförmigen Luftfahrzeugen mit vertikalem Anstieg, in welchen der Verteiler (welcher sich aus zylindrischen Teilen zusammensetzt) und die Düsen zu den festliegenden Teilen des Luftfahrzeuges rechnen.

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MS

Fig. 5 zeigt den Verteiler und eine seine "Einheiten" S auf einem feststehenden Platz. Vor dem Verteiler wurde zur linken Seite hin eine Verbrennungskammer entfernt in sieben aufeinanderfolgenden Phasen (Nr. 1 bis 7 am rechten Rand der Fig. ).Die Bewegung von einer Phase zur nächsten geht über die Länge von zwei Verbrennungskammern. Die Fig. soll den Lauf der Flammenübertragung und der nachfolgenden Kühlung der einzelnen Teile des Verteilers darstellen, In der ersten Phase ist Schlitz 3 der Verteilerzone Z^ mit den Verbrennungskammern M, und M„ verbunden. Die Flamme wirdvon Verbrennungskammer M, zu Verbrennungskammer M₂ geleitet. Schlitz 3 der Zone Z- und Teile der Oberflächen 1 und 2 des Verteilers haben keine Verbrennungskammern über sich und werden somit von dem Luftstrom, welcher gegen sie bläst, stark gekühlt.

In der zv/eiten Phase hat die Flamme die Verbrennungskammer IA. erreicht. Der Schlitz 3 der Zone Z„ wird kontinuierlich gekühlt und die Kühlung der Düsen der Zone Z₂/ das heißt des Bereiches 5 auf dem Verteiler, hat ebenfalls begonnen.

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Mio

In der dritten Phase wird die Flamme zur "Verbindungs"-Kammer K, geleitet, worin das dort anwesende Luft-Treibstoff -Gemisch gezündet wird. Sofern sich diese Kammer nach unten bewegt in den Bereich der "äußeren" Kammern E ist dann die Bereitschaft gegeben, die Flamme durch den anderen Schlitz 3 der Zone Z„ zu leiten zu den "äußeren" oder "unteren" Kammern E.

Während der Übertragung der Flamme zu der "Verbindungs" -Kammer K, tritt ein Problem auf. Aus der Fig. ist zu ersehen·, daß diese Kammer nicht mehr dicht abschließt, weil die Verbindung mit dem Schlitz 3 der Zone Z~ beginnt. Auch in dem weiteren Lauf der "Verbindungs"-Kammer K, nach links neigt sie ζμ einer Verbindung mit dem Außenraum durch den anderen Spalt 4 der Zone Z,, was aber nicht zuzulassen ist, da davon ausgegangen wird, daß der Verbrennungsdruck innerhalb der Kammer entwickelt wird. Diesen Schwierigkeiten wird durch Zusatz von zwei flachen Erhebungen auf beiden Seiten der "Verbindungs"-Kammern begegnet, deren Länge mit der Länge der Schlitz 3 übereinstimmt. Diese Er- ■ hebunge.n, welche als "Deckel" bezeichnet werden können, sind auf der gleichen Höhe wie die öffnungen der Verbrennungskammern angebracht, das heißt, sie sind parallel zu dem Verteiler und weisen einen Abstand auf,

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welcher dem Abstand der öffnungen der Verbrennungskammern entspricht. Einzelheiten der "Deckel" werden in der nächsten Fig. beschrieben.

In der nächsten Phase ist die Kühlung der Düsen der Zone Z₂ beendet und die Kühlung des Bereiches 2 der Zone Z₁ beginnt. In der vierten Phase ist die Flamme bereits übertragen zu den äußeren Kammern und in der dargestellten Phase wird sie von der Kammer E, zur Kammer E₂ durch den Schlitz 3 weitergeleitet. In der unmittelbar vorhergehenden Phase wurde die Flamme von der "Verbindungs"-Kammer K, zur Kammer E, durch den gleichen Schlitz 3 geleitet. Auch in dieser Phase erfolgt eine Fortsetzung der Kühlung der Zone Z, des Verteilers. Diese Kühlung betrifft vorwiegend den Schlitz 3 und den Bereich 2 der Zone Z,, welche von den hohen Temperaturen der Verbrennungsgase der vorhergehenden Phase angegriffen werden. In der fünften Phase ist die Flamme von der Kammer E, zur Kammer E weitergeleitet worden. Die Kühlung der Zone Z, wird fortgesetzt und umfaßt auch die Düsen (Bereich 5).

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In der sechsten Phase wird die Flamme zur "Verbindungs¹ -Kammer K₂ geleitet. Das Ende der Zone Z, und der Beginn der Zone Z_ werden gekühlt.

In der siebenten Phase ist die Flamme wieder in die

Kammer M geleitet worden. Somit ist wieder die gleiche

Phase, wie unter 1 erreicht. Danach wird der gleiche

Zyklus wiederholt. ■_'"·..-

In den Fig. 6 und 7 ist die Form und die Arbeit der "Deckel" dargestellt. Fig. 6 zeigt die "Verbindungs"-Kammer K mit ihren beiden Deckeln A, welche an ihren beiden Seiten und diagonal angebracht sind. Hinter den Deckeln liegen zwei querlaufende Platten Y, wie Träger, so daß die Deckel'selbst nicht durch die Expansion der Verbrennungsgase gebogen_; werden, wenn diese unter ihre Oberfläche treten durch den Schlitz des Verteilers. Die Deckel stellen plane Flächen dar, welche auf dem gleichen Niveau, wie die Öffnungen der Verbrennungskammern befestigt sind. Ihre Länge S₁ ist etwas länger als.die der Schlitze 3, welche sich an dem Verteiler für die Flammenubertragung befinden.

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Aufgrund dieser Länge, welche die Schlitze 3 übertrifft, wird eine unerwünschte Verbindung der Kammer K mit dem Außenraum (Atmosphäre) vermieden in der Phase, in welcher die Flamme durch diese Kammer übertragen wird.

In Fig. 7 wird die Arbeitsweise der "Verbindungs"-Kammer K und ihrer Kappen in vier aufeinanderfolgenden Phasen dargestellt.

In der ersten Phase befindet sich die Flamme in der Kammer M und wird zu der "Verbindungs"-Kammer K übertragen. Zu diesem Zwecke ist die Verbindung der Kammern M und K bereits hergestellt. Ein Teil des Schlitzes 3 der Zone Z, ist bereits in Verbindung mit der Kammer K. Die unteren Kappen bedecken den Spalt der Zone Z-, so daß unabhängig von der Tatsache, daß dieser Schlitz bereits teilweise in die Kammer K eingedrungen ist, die Dichtheit der Kammer K aufrechterhalten bleibt. Lediglich eine kleine Menge komprimierter Luft der Kammer K wird den Schlitz 3 der Zone Z„, der von Kappen bedeckt ist, füllen.

In der zweiten Phase befinden sich die Schlitze 3 weitgehend in der "Verbindungs"-Kammer K.

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Das bedeutet, daß die Flamme nun hinreichend weit in die Kammer K eingedrungen ist und die Verbrennung hohen Druck der Verbrennungsgase erzeugt hat. Auch in dieser Phase ist die Dichtheit der Kammer K gut, weil die untere Kappe, den Schlitz 3 der Zone Z_ verschließt.

In der dritten Phase hat die Flammenübertragung von der Kammer K zu den Kammern E durch denSchlitz 3 der Zone Z_ (in der ersten Kammer E) begonnen. Der Schlitz 3 der Zone Z₂ kann trotz der Tatsache, daß sr teiL· weise außerhalb der öffnung der Kammer liegt, nicht die Verbrennungsgase der Kammer K nach außen (Atmosphäre) entlassen, da er von der oberen Kappe bedeckt ist. So wird auch in dieser Phase die Dichtheit aufrechterhalten.

In der vierten Phase ist die Flamme, das heißt, die Verbrennung, in die Kammer E übertragen worden. Der Schlitz 3 der Zone Z₁ ist durch die obere Kappe völlig bedeckt und kann deswegen mit der Kammer K nicht in Verbindung treten. Der durch die Verbrennung auftretende hohe Verbrennungsgas-Druck ist innerhalb der Kammer K isoliert. Unmittelbar danach expandiert der Druck zu den Düsen, mit welchen die Kammer K in Verbindung ist.

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Eine geringe Menge von Verbrennungsgasen befindet sich in dem Schlitz 3 der Zone Z, aufgrund der anhaltenden Verbindung von Schlitz 3 mit der Kammer K. Diese gringe Menge der Verbrennungsgase wird nach außen entlassen, sobald die obere Kappe ein wenig nach links verschoben wird, wenn der Schlitz 3 geöffnet wird. Die Kappen I, welche gelegentlich in den "Verbindungs"-Kammern K angebracht sind, unterliegen keiner überhitzung aus den folgenden Gründen:

a) Es liegt kein kontinuierliches Ausströmen der Verbrennungsgase unter ihrer Oberfläche vor, sondern lediglich ein Vorrat einer geringen Menge an Verbrennungsgas, welche dem Volumen der Schlitze 3 entspricht.

b) Da es sich um Erhebungen handelt, werden sie durch den gleichen Luftstrom, der ebenfalls alle Verteilerteile kühlt, stark gekühlt.

Die Fig. 8 bis 18 zeigen unterschiedliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Turbomotors: Fig. 8 zeigt die typische Form einer Verbrennungskammer eines planen Motors, das heißt, eines Motors, bei welchem die öffnungen der Verbrennungskammern und

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- HärVerteiler auf einer planen Fläche liegen.

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In der dargestellten Ausführungsform sind zwei Reihen von yerbrennungskamniern (eine "innere" und eine "äußere") zu erkennen. ' :

Fig. 9 zeigt den Verteiler des planen Motors mit zwei "Einheiten", das heißt, mit zwei Arbeitsgängen auf seiner Oberfläche.

Wie bereits ausgeführt wurde, können an die Stelle von zwei Reihen von Kammern viele Reihen treten. In Fig. 10 ist ein Teil der Verbrennungskammern mit zwei Reihenpaaren ("innere"-"äußere"-"innere"-"äußere") dargestellt. ..,-..

In Fig. 111 ist eine spezielle Ausführungsform des

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erfindungsgemäßen Motors dargestellt, bei welcher lediglich eine Reihe an Verbrennungskaininern vorhanden ist.

Nachfolgend wird näher auf die "vereinfachte" Form, soweit diese bei Motoren geringer Stärker verwendet werden kann;, eingegangen.

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In dieser vereinfachten Form hat eine Zuleitung I, welche die beiden Endkammern (EM, und EM._nJ verbindet, die Stelle einer ganzen Reihe von Kammern eingenommen und auch die beiden "Verbindungs"-Kammern. Die Verbrennungskammern wurden mit E M bezeichnet, das heißt, "innere" und "äußere", da lediglich eine Reihe von Kammern vorliegt. Nach der Fig. haben diese Kammern die Form eines halben Kreisumfangs. Die andere Hälfte des Kreisumfangs ist frei zur Kühlung des Verteilers.

Der Verteiler besitzt nicht mehr zwei Zonen Z, und Z„, wie in den vorgenannten Beispielen, sondern lediglich eine Zone, da nur eine Reihe von Kammern existiert. Er weist jedoch auf seinem Kreisumfang mindestens zwei "Einheiten" auf (wie der Verteiler gemäß Fig. 9), so daß bei Übertragung der Flamme durch die eine Einheit zu den Kammern E M die symmetrische Einheit aus den Kammern hinreichend gekühlt wird. Diese beiden "Einheiteiji" v/erden kontinuierlich in den einzelnen Arbeitsphasen oder Kühlphasen vertauscht während der relativen Rotation des Verteilers.

Wenn die Flamme die Kammer EM₁ erreicht hat, wird sie auch auf die Kammer EM, übertragen durch die Zuleitung 1. Auf diese Art und Weise beginnt, wenn der Schlitz

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einer Einheit des Verteilers die Kammer EM, verläßt, um gekühlt zu werden, der zweite Schlitz für die zweite Einheit des Verteilers zu arbeiten, das heißt, er überträgt die Flamme von Kammer EM, zu EM_ und so weiter. Somit ist die Flammenübertragung kontinuierlich. Zur Erhöhung der Verteiler-Einheiten kann der Bereich der Verbrennungskammern erhöht oder verringert werden.

Das bedeutet, daß mehr oder weniger als die Hälfte des Kreisumfanges belegt wird. So können beispielsweise für vier "Einheiten" des Verteilers die Verbrennungskammern dreiviertel oder einviertel des Kreisumfanges belegen. Auf diese Weise ergibt sich eine Abnahme der Länge der Zuleitung 1, welche trotz der Tatsache, daß sie durch die Blätter extern gekühlt wird, von den .hohen Verbrennung^temperaturen angegriffen wird. Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, ihre Länge zu verringern.

Die beiden genannten Fälle der Zunahme oder Abnahme der Verbrennungskammer-Bereiche (zum, Beispiel· 5/6 oder 1/6 des Kreisumfanges) betreffen zwei völlig unterschiedliche Anwendungsarten. Bei der ersten müssen die Verbrennungstemperaturen niedrig seih (wie zum Beispiel ein Heizboiler), da die Verteiler-Kühlung schlecht wird, sobald nur ein geringerer Teil des

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Kreisumfangs zu Kühlzwecken frei ist. Im zweiten Fall können Verbrennungsgas-Bündel höchster Temperaturen
zu vielerlei Zwecken auftreten. Diese hohen Temperaturen der Verbrennungsgase können auftreten, weil die Kühldauer der Verteiler-"Einheiten" lang sind. Im zweiten Falle verbindet die Verbindungs-Zuleitung 1 die Böden der beiden End-Verbrennungskammern.

In Fig. 12 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Motors dargestellt, bei v/elcher die zur Verbrennung
notv/endige Luft in den Verbrennungskammern aufgrund
des "Antriebs" des Verteilers verteilt wird. Das axiale Gebläse 4 erzeugt einen Luftstrom hoher Geschwindigkeit, welcher sich vorwärts bewegt und auf den Verteiler 2
auftrifft. An den Stellen des Verteiler-Umfangs, welche mit den Phasen der Verbrennungskammer-Füllung übereinstimmen, sind geneigte Bleche 1 angebracht, welche den Luftstrom in das Innere der Verbrennungskammern ableiten. Der Verteiler entspricht dem gemäß Fig. 9, in welchem, die Bereiche 1 der Bleche zur Luftablenkung ebenfalls sichtbar sind. Die Verbrennungsgase der Verbrennungskammern, welche auf die Blätter 5 des Verteilers auftreffen, liefern die gewünschte Kraft für die Rotation des Verteilers und des axialen Gebläses, welche auf einer Welle angebracht sind.

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Der gleiche Luftstrom des Gebläses 4 kühlt extern die Verbrennungskammern und auch alle Teile des Verteilers.

In Fig. 13 ist eine Ausführungsform des Motors dargestellt, bei welcher die Verbrennungskammern mit Luft auf den zweiten Öffnungen gespeist werden, welche sich in ihrem oberen Teil befinden. Diese Öffnungen werden nacheinander geschlossen und geöffnet von einer metallischen Fläche 2, welche zusammen mit dem Verteiler 3 und dem axialen Gebläse 4 rotiert wird. Der Luftstrom ist gerade. Das bedeutet, daß die Luft vorwiegend durch das axiale Gebläse 4 nach unten geführt wird. Danach tritt die Luft in die Verbrennungskammern ein zu dem Zeitpunkt, wenn ihre öffnungen nicht durch die metallische Fläche 2 bedeckt sind, welche nicht einem vollen Kreis entspricht, sondern sich aus Kreisausschnitten zusammensetzt. Nach Schließen der oberen und unteren öffnungen der Verbrennungskammern (unter Zuhilfenahme der Metallflache 2 und des Verteilers) läuft nacheinander in ihnen die Verbrennung ab. Die Verbrennungsgase werden nach unten hin expandiert und stellen die erforderliche Kraft zur Verfugung

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für die Verteilerrotation der Fläche 2 und des axialen Gebläses 4 mittels des Blattes 5 des Verteilers Die gleiche Luft, welche Vom axialen Gebläse 4 herstrünt, kühlt den Verteiler und die rotierende metallische Fläche 2.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Turbomotors, die in Fig. 14 dargestellt ist, wird die Luft von den oberen seitlichen Öffnungen zu den Verbrennungskammern geleitet. Auch die zylindrische Fläche 3, welche periodisch die Öffnungen der Mündungen der Verbrennungskammern öffnet und schließt, wird mit den Verteiler und dem axialen Gebläse 4 rotiert.

In Fig. 15 ist eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Motors dargestellt, bei welcher nicht "innere" und "äußere" oder "obere" und "untere" Kammern vorliegen, sondern Kammern, welche untereinander gleichartig sind, deren öffnungen jedoch ia "inneren" und "äußeren" Reihen angeordnet sind. Diese öffnungen dienen der Flammenübertragung von einer Kammer zur nächsten. In der Fig. sind die Kammern M zu erkennen mit "inneren" öffnungen I, die Kammern E mit den "äußeren" Öffnungen 2 und die "Verbindungs"-Kammern K mit "inneren" und "äußeren" Öffnungen (1 und 2). Die Schlitz 3 haben die

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Aufgabe, die-flamme weiterzugeben. Diese Schlitze 3 des festen Verteilers sind vor der Expansionsphase angebracht, welche an den Düsen 4 abläuft und sie arbeiten abwechselnd. Das bedeutet, daß bei Weiterleitung, der Flamme durch, einen Schlitz der andere Schlitz gekühlt wird. Aufgabe der Kammern O ist es, das Gehäuse des Kreisumfangs zu kühlen und insbesondere den Bereich in der Umgebung der Düsen 4, welcher von denüberhitzten Verbrennungsgasen angegriffen wird. In Fig. 16 wird eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Turbomotors dargestellt, die sich insbesondere für die Fälle eignet, in vrelchen eine große Kraft verlangt wird. Nachfolgend wird die Verwendung dieses Motors in einem scheibenförmigen Luftfahrzeug mit vertikalem Anstieg dargestellt.-Der zylindrische Motor, das heißt, ein Motor, bei welchem die öffnungen der Verbrennungskammer und der Verteiler auf zylindrischen Flächen angebracht sind, hat üblicherweise einen festen Verteiler und rotierende Verbrennungskammern. Dieses geht aus den Fig. 16, 17 und 18 hervor. . ■

In Fig. 16 ist ein Aufriß wiedergegeben, in welchem die festen Teile des Motors zu erkennen sind, an welchem der zylindrische Verteiler 2 angebracht ist.

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Die Düsen 3, welche den Verbrennungsgas-Druck in Antriebskräfte umwandeln, sind auf der Erhebung des Verteilers befestigt. Der rotierende Teil 4, welcher auf seinem Kreisumfang die Verbrennungskammern M, K und E aufweist, ist ein znetrifugaler Kompressor. Er saugt die Luft vom Zentrum 5 an und leitet sie mit Hilfe der geneigten Platten 6 zum Kreisumfang. Die Luft füllt auf ihrem Wege zum Kreisumfang die Verbrennungskammern mit der zur Verbrennung notwendigen Luft einerseits und kühlt andererseits periodisch den Verteiler und die Düsen. In der Mitte des rotierenden Teils kann anstelle einer Welle eine zylindrische Lagerbüchse 7 angebracht sein (die Welle ist feststehend). Diese Möglichkeit existiert lediglich beim Antrieb .unter Reaktion, das heißt bei Expansion der Verbrerinungsgase, wenn eine rotierende Welle nicht erforderlich ist. Dieser MOtor kann zum Antrieb von Fahrzeugen und im allgemeinen für jede beliebige Maschine verwendet werden. In diesem Fall wird eine rotierende Welle an dem rotierenden Teil befestigt sein, welche die Nutzarbeit des Motors v/eiterleitet zu irgendeiner der nachfolgend dargestellten Verwendungszwecke.

In Fig. 17 sind die "Einheiten" 2 des Verteilers sichtbar (sechs Einheiten), in welchen der periodische Arbeitsgang

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der Verbrennungskanimern abläuft. Diese "Einheiten" sind gesonderte zylindrische Teile und dies erleichtert das Einfügen in einen Motor großen Durchmessers. Fig. 17 zeigt ebenfalls die Bleche8, welche den Zutritt von Luft in die Verbrennungskammern ermöglichen. Wenn die Flamme (Verbrennungsgase unter . Druck) eine beliebige Verbrennungskammer erreicht, so schließen die Bleche 8, die vom Druck bewegt werden, den Luftzutritt und isolieren die Verbrennungskammer. Umgekehrt werden nach der Expansion der Verbrennungsgase die Platten von denöffnungen der Verbrennungskammern aufgrund der erzeugten Abnahme und des Luftimpulses des zentrifugalen Kompressors die Platten entfernt und erlauben den Eintritt einer neuen Menge an Luft. Die Aufrechterhaltung der Öffnung für eine kurze Zeit ermöglicht die wünschenswerte Reinigung der Verbrennungskainmern. An der oberen oder unteren Fläche des zentrifugalen Kompressors und in der Nähe der Verbrennungskammern befinden' sich entfernbare Bleche, welche die Aufgabe haben, die Bleche S aufzunehmen oder zu ersetzen.

Dieses Verfahren der Luftzuführung, welches dem in einem' Staustrahl-Jet ählich sieht, hat die Vorteil eines geraden Luftstromes ohne Eingreifen eines anderen

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Leiters. Jedoch ist dies nicht die einzige Möglichkeit Die Verbrennungskammern können auch völlig geschlossen an den Stellen der Bleche 8 sein und die Luftzuführung kann durch ihre Öffnungen oder durch den Verteiler erfolgen. In diesem Falle wird die Luft des zentrifugalen Kompressors ober- oder unterhalb der Verbrennungskammern an einen Lufttrichter geleitet, v/elcher parallel zum Verteiler befestigt ist. Der Lufttrichter ist mit den "Einheiten" des Verteilers verbunden und insbesondere ir.it den Bereichen, welche mit den Phasen der Luftfüllung der Verbrennungs kammern übereinstimmen. -So füllt die komprimierte Luft die Verbrennungskammern durch ihre Öffnungen. Eine Vielzahl von "Einheiten" des Verteilers, wie sie vorstehend erwähnte wurde, beinhaltet einen wichtigen Vorzug bei der Anwendung des Motors in Luftfahrzeugen mit vertikalem /mstieg. Das bedeutet, daß sechs oder mehr Expansionen der Verbrennungsgase auf dem Kreisumfang des Luftfahrzeuges entstehen, wodurch seine Stabilisierung und Steuerung im Raum gewährleistet wird, wie weiter unten ausgeführt v/erden v/ird.

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Der Fig. 17 ist ebenfalls zu entnehmen, daß die Wände 9 der Verbrennungskammern geneigt sind. Der Grund liegt darin, daß die Expansion der Verbrennungsgase in eine solche Richtung als Kreisumfangs-Kraft erzeugt werden soll, daß der Kompressor des Kreisumfangs die Fähigkeit zur Rotation erhält. Die teilweise umsetzung des Verbrennungsgas-Druckes: in Geschwindigkeit, wie sie sich in der Rotation des zentrifugalen Kompressors durch Reaktion zeigt, wird durch kleine Bleche unterstützt, welche an den Öffnungen der Verbrennungskammern angebracht sind.

In Fig. 18 sind die vorstehend genannten Anordnungen der Verbrennungskammern dargestellt, das heißt "obere" Kammern, "untere" Kammern und "Verbindüngs"-Kammern. Unterhalb der Kammern M oder oberhalb der Kammern E . sind die freien Räume 10 des zentrifugalen Kompressors sichtbar, durch welche Luft direkt auf die zu kühlenden Flächen des Verteilers und seiner Düse geleitet wird zu deren periodischer Kühlung.

In den Fig. 19 und 20 sind zwei Anordnungen dargestellt zur Verwendung des Motors in kreisförmigen Luftfahrzeugen mit vertikalem Anstieg. Der erfindungsgemäße Turbomotor benutzt, die periodische Arbeit der Verbrennungs-

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kammer, obwohl es sich nicht um einen Kolbenmotor handelt. Andererseits valorisiert er die Verbrennung unter konstantem Volumen ©ehr einfach, obwohl es sich nicht um einen Staustrahl-Jet handelt. Der erfindungsgemäße Turbomotor kann jederlei Verbrennungsgase und öl (sogar Mazout) zum Antrieb verbrennen, obwohl es sich nicht um einen Dieselmotor handelt. Er weist die Fähigkeit auf, einen oder mehrere "Feuerstellen" für die Verbrennung aufzusparen (aufgrund des Verfahrens der übertragenden Flamme), obwohl es sich nicht um ein Gasturbinen-System handelt', welches ebenfalls eine Feuerstelle zur kontinuierlichen Verbrennung von Treibstoff aufweist. Er zeigt eine kontinuierliche rotierende Bewegung, wie eine Turbine und kann Gas durch seine Düsen expandieren, obwohl es sich nicht um einen Turbo-Jet handelt. Der erfindungsgemäße Turbomotor kombiniert somit zahlreiche Vorteile bekannter Flotoren.

In Fig. 19 ist ein unteres Gehäuse dargestellt, welches den größten Raum des Fahrzeugs einnimmt und gleichzeitig den festen Teil des Motors darstellt. Der rotierende zentrifugale Kompressor 2 mit den auf dem Umkreis liegenden Verbrennungskammern M, K und E ist daran befestigt.

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Auch der Umfang des Gehäuses I, die "Einheiten" 3 des Verteilers sind ebenfalls unterstützt. Die Kontroll kammer 4 ist oberhalb des rotierenden zentrifugalen Kompressors angebracht. Diese kleine Kammer ist auf

dem Gehäuse mittels eines Rohres 5 unterstützt, dessen Weite die Anbringung von zwei Räumen 1 und 4. ermöglicht. .Das Vorhandensein der Kammer 4 oberhalb der Kompressoröffnung ist vorteilhaft bezüglich der Glättung der Luftausströmung und besonders bei

hohen Geschwindigkeiten der Luftfahrzeug-Bewegung. Aufgrund dieser Geschwindigkeiten ist eine automatische Änderung aer Luftgeschwindigkeit vorgegeben, um den gewünschten Druck der komprimierten Luft zu erzielen. Der zentrifugale Kompressor 2 wird um das Rohr 5 und das Lager ;8 herum rotiert. Die Rotationen des zentri-

fugalen Kompressors sind langsam, da er einerseits lang ist u|nd andererseits nur eine geringe Notwendigkeü der Luftverdichtung besteht. So ist die Verwendung eines Lagers (anstelle eines Kugellagers) möglich und vorteilhaft, da es wenig Vibrationen, Lärm und Abnutzung aufweist und sein Ersatz nach einer gewissen Arbeitszeit nicht notwendig ist. Der ursprüngliche Start wird mittels des Starters 9 und dem Zahnkranz

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bewirkt, die sich auf einem bestimmten Durchmesser auf der unteren Fläche des zentrifugalen Kompressors befinden. Anstelle eines elektrischen Starters kann auch ein kleiner Benzinmotor verwendet werden, welcher kontinuierlich für den Start des Hauptmotors arbeitet und zu-dem der Kontrolle seiner Rotationen während der Arbeit dient. Mit 11 sind die Düsen für die Verbrennungsgas-Expansion und mit 12 die Blätter unterhalb der Düsen bezeichnet. Die Blätter 12 haben die Aufgabe, die ausströmenden Verbrennungsgase abzulenken, so daß eine Autorotation des Fahrzeugs vermieden wird und eine Rotation des Fahrzeugs in beliebige Richtung erfolgen kann, wenn das erwünscht ist.

Die Elätter 7, welche an dem Umkreis des zentrifugalen Kompressors befestigt sind, sind lediglich an privaten oder Transport-Fahrzeugen von mittlerer Geschv/indigkeit vorgesehen. Diese Vorrichtung bezieht j

I sich also lediglich auf die Fälle, in denen eine besonders ökonomische Arbeit oder lange Flüge erforderlich sind.

ORIGINAL

(ob

Der Landefuß 13, welcher mit entsprechenden Federn versehen ist, ist an derartigen Stellen- angebracht, daß eine Deformation des Fahrzeugs aufgrund seines plötzlichen Anstiegs vermieden wird. Der Zugang zu dem Fahrzeug befindet sich jeweils durch die untere Öffnung 14.

In Fig. 20 ist die gleiche öffnung mit der gleichen Bezugsnummer zu sehen. Der Unterschied zwischen dieser Ausführung Und der vorhergehenden, liegt in der Tatsache, daß der Motor unterhalb des Gehäuses 1 angebracht ist. Die Schraube und die Blätter 3 sind an einer Wellen-Erhebung des zentrifugalen Kompressors vorgesehen. Die Schraube hat den Zweck, das Fahrzeug ökonomisch anzutreiben und ist in den Fällen nicht

vorgesehen, in denen hohe Geschwindigkeiten verlangt j

v/erden. Die in Fig. 20 dargestellte Ausführungsform [

des Motors benötigt nicht die Bedier.ungskammer 4, j da sich eine ausgzeichnete Sicht durch das Gehäuse des Fahrzeugs ergibt. Aus diesem Grunde wird sie * ·

bei sehr kleinen privaten Fahrzeugen angebracht, j

während die in Fig. 19 gezeigte Darstellung für j

große Transportfahrzeuge vorgesehen ist. |

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BAD ORIGINAL

3 O

In Fig. 21 ist ein Fahrzeug dargestellt, welches Überschall-Geschwindigkeiten erreichen kann. Es kann bemannt oder unbemannt sein.Die Bezugszeichen entsprechen den Zahlen in den vorhergehenden Figuren. Der Treibstoff wird in dem Bereich 16 gelagert.

Der Durchmesser des zentrifugalen Kompressors ist I : . I

j relativ gering (etwa 1.00 cn) und die höchste Drehzahl j

j betragt etv/a COOO Umdrehungen pro Minute. Die Lcinqe

und Höhe der Verbrennungskammern betragen 10 cm, ; die Kompression 1,-1 und vier "Einheiten" des Verteilers bewirken in Betrieb eine Kraft von «twa

42 000 'si.V. (Verbrauch 0,75 kg Treibstoff pro Sekunde).'

ι Da keineSchraubenblätter vorhanden sind, benutzt das

j Fahrzeug lediglich die Antriebskraft seines Motors

zur:. vertikalen Anstieg, und wiegt etwa 3500 kg. '

Das Motorgewicht überschreitet 300 kg nicht und das r.estcjühäuse des Fahrzeugs wiegt nicht mehr als 1200 kg. Lei einer ijutzladung von 400 ko kann das

	ahr	zeug	nit 1500	kg Treibstoff	Wahl	von etv/a	beladen werden	. Das
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'3Oi "8326"

horizontalen Kurs und der Motor akzeptiert einen großen Rückgang seiner Rotationen und damit seinfes TreibstoffVerbrauches.

Darüber hinaus wird der Treibstoffverbrauch bei holien Geschwindigkeiten geringer, da der Wirkungsgrad des Motors steigt, Dies wird bewirkt durch die Umwandlung der Luftgeschwindigkeit in Druck bei Erweiterung der öffnungen des Kompressors» Die gestreckte Form des Fahrzeugs und die metallischen Flächen 13, welche gleichzeitig den Landfuß darstellen, neutralisieren das Fahrzeuggewicht während des Horizontal-Fluges durch die Aufrechterhaltung einer geringen Querneigung bezüglich des horizontalen Niveaus.

Die allgemeine Steuerung des Fahrzeuges erfolgt ohne Einwirken von Blättern auf die Luftgeschwindigkeit., da diese Probleme bei Überschallgeschwindigkeit aufwerfen. Bezüglich der in Fig. 19 und 20 dargestellten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Motors (und teilweise in Fig. 21) wird folgendes angemerkt:

Bei einer relativ geringen Umdrehungszahl und relativ geringem Durchmesser des kreisförmig gestalteten Fahrzeugs; lassen sich außerordentlich hohe Kräfte entwickeln.

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Beispielhaft werden folgende Daten benannt:

a) Umdrehungszahl des zentrifugalen Kompressors: 10 Umdrehungen pro Sekunde.

b) Durchmesser des zentrifugalen Kompressors

200 cm und Höhe der beiden Verbrennungskammern

! auf dem Umkreis 20 cm.

ι

c) Anzahl der "Einheiten" des Verteilers 8 (Länge ' I j jeweils 70 cm).

; d) Länge der Verbrennungskammer (in der Nähe des

Zentrums) 10 cm. -i

! I
e) Druck der eingespeisten Luft (innerhalb der

Verbrennungskammern) 1,1 Atmosphären (ein wenig

höher als der atmosphärische Druck).

f) 1 kg Treibstoff wird mittels 15 Kubikmeter Luft verbrannt.

Aus dieser Aufzählung ergibt sich:

a) Die Arbeitsfrequenz der Verbrennungskammern beträgt 80 pro Sekunde oder 4800 pro Minute. Aufgrund des Zündverfahrens mit der übertragenen Flamme erlaubt diese Frequenz die Anwendung eines beliebigen flüssigen Treibstoffs.

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-W-

b) Luftmenge der Verbrennung 5,3 Kubikmeter pro Sekunde.

c) Treibstoff-Verbrauch 0,35 kg pro Sekunde. Aufgrund der bereits vorstehend angeführten Gründe liegt ein Luftüberschuß vor.

d) Der vorstehend genannte Treibstoff-Verbrauch |

"■. ■ ■.. ! entspricht einer Kraftentwicklung von etwa j

■ ■ ■ ■ ' · ■ !

20G0 H.P., welche aufgrund der Treibstoffver- I brennung dem Motor zur Verfügung gestellt werden. j Diese Kraft; kann wesentlich erhöht werden, indem der Motordurchmesser oder seine Rotationen oder das Volumen der Verbrennungskammern vergrößert wird oder die Anzahl der Verteiler-"Einheiten" erhöht wird..

Es stellt sich die Frage nach dem Wirkungsgrad des Motors und zum anderen nach den Ergebnissen bezüglich der Flugfähigkeit und der ökonomischen Arbeitsweise.

Trotz der sehr geringen Luftkompression (1,1) ist der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Turbomotors nicht schlecht.. Da der Motor nach dem Kreisprozeß von Atkinson arbeitet (Verbrennung unter konstantem Volumen), wobei der Wirkungsgrad von dem Grad der

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Luftkompression abhängig ist und sogar vom Enddruck oder von der Verbrennungstemperatur. Der Druck und die Temperatur sind die kochst möglichen, welche ohne Luftüberschuß erzielt werden können. Dies ist möglich, da eine ausgezeichnete externe und interne Kühlung aller Moi:orteile vorgesehen ist. Der Wirkungsgrad steigt mit wachsender Geschwindigkeit des Fahr- I zeugs. Dies beruht auf der Vergrößerung der Kompressoröffnung, welche e.ine Änderung der Auftreffgeschwindigkeit der Luft in gewürsehten Druck umsetzt.

Die Ergebnisse der Anwendung des Motors während des Fluges und Fahrzeugen mit vertikalem Anstieg ist aufgrund der nachfolgenden Angaben besonders gut:

a) Der Motor weist relativ zu einer bestimmten Aufstiegskraft ein geringes Gewicht auf. Dieses hängt hauptsächlich mit dem geringen Luftdruck zusammen, welcher die Zufuhr außerordentlich großer Mengen an Luft ermöglicht zum Zwecke einer Verbrennung unter konstantem Volumen und der Entwicklung von Verbrennungsgasen unter Druck.

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b) Aufgrund der geringen Motorrotation entstehen kleine zentrifugale Belastungen, welche bekanntlich dem Durchmesser und der zweiten Rotationskraft proportional sind. So kann der zentrifugale Kompressor mit Blechen geringer Stärke gebaut werden und es treten keine Probleme der Stabilisierung und der Vibrationen bei der Arbeit auf.

c) Das Fahrzeug selbst dient gleichzeitig als festes Gehäuse für den Motor. Dadurch wird das Gesamtgewicht des Fahrzeugs wesentlich gesenkt.

d) Der Abgleich und der Steuermechanismus sind, wie weiter unten beschrieben -wird, sehr einfach, preiswert und von geringem Gewicht. ·

e) Eine Erhöhung oder Erniedrigung der Motorrotationen ist leicht möglich und bewirkt einen entsprechenden Anstieg oder Abfall der Steig- oder Antriebskräfte für dad Fahrzeug.

f) Aufgrund der geringen mechanischen und thermischen Belastung der einzelnen Motorteile ergeben sich keine baulichen Erfordernisse, wie beispielsweise die Verwendung spezieller Metalle oder teure Verarbeitungsprozesse.

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g) Aufgrund der Betriebsweise des Motors ist die
Verwendung einer großen Anzahl von Treibstoffen
möglich und insbesondere von den weniger seltenen
und preiswerten Treibstoffen. Hinsichtlich der
Schmierstoffe wird festgestellt, daß die einzigen
zu schmierenden Teile des Motors das zentrale
Lager des rotierenden Kompressors und der Antrieb i für den Start sind. Bezüglich der ökonomischen j

I Nutzung, weLche eine Voraussetzung für Transport-

fahrzeuge oder private Fahrzeuge darstellt, ist j bekannt, daß sie nicht durch den Antrieb über eine

Reaktion al Lein erreicht werden kann. Die ökono- I

mische Arbeitsweise oder die Vielzahl von An- ! Wendungsmöglichkeiten des Fahrzeugs ermöglichen
den Einsatz von Blättern oder Schrauben, welche
j durch den Motor selbst gedreht werden (gegen die j

j Geschwindigkeit des Fahrzeugs). Die Flügel 7 j

j in Fig. 19 und 20 in Kombination mit dem er- | findungsgemäßen Turbomotor liefern die folgenden j

. ι

Vorteile:

! a) Aufgrund der geringen Umdrehungszahl des Motors

I ergibt sich ein direkter Kontakt der Flügel mit j

dem rotierenden Teil ohne Zwischenschaltung eines
Rotationsminderers. Darüber hinaus ergibt sich

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in der Ausführungsform gemäß Fig. 19 aufgrund der Flügel 7, welche auf demKreisumfang des zentrifugalert Kompressors befestigt sind, die Anordnung einer Schraube von minimalem zusätzlichen Gewicht.

b) Aufgrund der Tatsache, daß die Luftkompression innerhalb des zentrifugalen Kompressors sehr gering ist, ist die zu diesem Zwecke absorbierte Kraft sehr niedrig. So besteht die Möglichkeit, eine große Kraft auf den rotierenden Teil zur Arbeit der Flügel 7 einwirken zu lassen, welche große Mengen an Luft zum Boden hin bewegen und dadurch entsprechende Hub- oder Antriebskräfte erzeugen. .

c) Es besteht keine Notwendigkeit für eine Neigung der Flügel 7 zur Steuerung des Fahrzeugs oder zum Anstieg oder Abfall der Steigkräfte, da die Steuerung durch die Expansion der Verbrennungsgase geleistet wird und die Änderung der Steigkraft sehr einfach durch Expansion der Verbrennungsgase und durch Änderung der Umdrehungszahl des Motors zu erreichen ist.

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Der erfindungsgemäße Turbomotor stellt ein ausgezeichnetes Steuerungssystem zur Verfügung aufgrund seiner Arbeitsweise. Die Verteiler-"Einheiten" (aus denen die Verbrennungsgase expandiert werden) sind auf dem Umkreis des Fahrzeuges äqidistaht ver-

teilt. Durch Änderung der Menge oder der Geschwindigkeit der Verbrennungsgase, welche durch eine "Einheit" j expandiert werden, ergibt sich ein Anstieg oder ein Abfall der Hub- oder Antriebskräfte an der entsprechenden Stelle. Jede "Einheit" hat ihre eigene Treibstoff-Zuleitung und in den vorstehend genannten Beispielen wurden eine Vielzahl von "Einheiten" genannt. So kann bezüglich des Operateurs ein Kreuz von Verteilern angeordnet sein (vorne-hinten-linksrechts), welches die Möglichkeit einer Zunahme oder Abnahme der Hub- oder Antriebskräfte in allen vier Richtungen des Fahrzeugs durch Änderung der Treibstoffmenge zur Verfügung stellt. Die Geschwindigkeitsänderung der Verbrennungsgase wird durch die Änderung des Luft-Treibstoff-Verhältnisses in den Düsen einer jeden "Einheit" bewirkt. Das bedeutet eine Änderung der Treibstoffmenge, welche kontinuierlich einer jeden "Einheit" zugeleitet wird. Soll beispielsweise die linke Seite des Fahrzeugs angehoben werden, so

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ist die Treibstoffmenge in den linken "Einheiten" des Verteilers zu erhöhen oder umgekehrt, die Treibstoffmenge in den rechten "Einheiten" des Verteilers herabzusetzen. Aufgrund des Zündyerfahrens mittels der ί übertragenen Flamme kann die Abnahme der Treibstoffmenge sehr groß sein (geringer als die Hälfte der üblichen Menge), ohne daß die Gefahr einer Unterbrechung der Verbrennung in den entsprechenden "Einheiten" !

des Verteilers auftreten würde. j

^ ί

Mehr als die Änderung der Geschwindigkeit der Verbrennungsgase kann die Steuerung durch Änderung der j Menge der Verbrennungsgase, die jeder Verteiler-"Einheit" zugeleitet wird, verstärkt werden. Das bedeutet, daß zu der Zeit, wenn die Verbrennungsgase einer Reihe von Verbrennungskammern durch eine Düse ! expandiert werden, die Kühlluft durch die andere Düse des gleichen Verteilers geleitet wird. So befindet sich an ihrem gemeinsamen Austritt 15 Verbrennungsgas sehr hoher Temperatur einerseits und zum anderen eine große Luftmenge, welche eine neue bedeutsame Verbrennung für kurze Zeiten erzeugen können. Die Expansion einer Treibstoffmenge zu einem beliebigen Platz der Düsen ist hinreichend für ihre sofortige Zündung, welche hingeführt wird zu dem gemeinsamen

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Austritt 15 der Düsen. Während der Start- und Landephasen ist der Abgleich des Fahrzeugs in horizontale Lage automatisch geregelt * Das ist erforderlich, da der Operateur mit zwei anderen wichtigen Tätigkeiten beschäftigt ist. Dabei handelt es sich um die Regulierung der Anstiegskraft für die normale Landung oder den Start und zum anderen um die Kontrolle der Autorotation des Fahrzeugs durch die Flügel 12.

Zum automatischen Abgleich gibt es ein· sehr einfaches System aus einem Pendel und Ventilen, welche kreisförmig darum angeordnet sind, so daß bei der kleinsten Neigung gegenüber dem horizontalen Niveau des Fahrzeuges die Ventile veranlaßt werden, Treibstoff an die verschiedenen "Einheiten" des Verteilers weiterzugeben.

Wenn das Fahrzeug große Höhe und einige Geschwindigkeit erreicht hat, erfolgt die Treibstoffverteilung zu den Verteiler-"Einheiten" und demzufolge die Steuerung manuell, das heißt durch Bewegung eines Stabes.

Aufgabe der Blätter 12 ist es, die Autorotation des Körpers zu vermeiden und zum anderen ihn in die Richtung rotieren zu lassen, die der Operateur einschlägt.

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Es sind so viele Blätter 12 vorhanden, wie es Verteiler-"Einheiten" gibt. Sie sind unterhalb der Düsen befestigt und lenken die ausströmenden Verbrenhungsgase ab, um so eine Drehbewegung des Körpers zu erzeugen. Die Neigung (für alle gleich) wird den Blättern 12 manuell seitens des Operateurs durch einen Stab oder ein Steuerrad aufgegeben.

Eine langsame Zunahme oder Abnahme der Anstiegs-(oder Antriebs-)kraft des Körpers wird erreicht durch eine Änderung der Motorrotationen. Diese Änderung ist aufgrund der nachfolgend aufgeführten Tatsachen innerhalb weiter Grenzen möglich:

a) Eine bedeutsame Änderung des Luftdruckes ergibt sich nicht innerhalb der Verbrennungskammern aufgrund der Steigerung oder Abnahme der Motorrotationen. Dies ist zurückzuführen auf die entsprechende Abnahme oder Zunahme des Zeitintervalls, welches zur Füllung der Verbrennungskammern benötigt wird. Das bedeutet, daß mit Anstieg der Rotationen der Zeitabschnitt für die Füllung abnimmt keinen bemerkenswerten Anstieg des Luftdruckes innerhalb der Verbrennungskammern zuläßt.

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Andererseits ist bei langsamer Motorrotation die zentrifugale Luftgeschwindigkeit niedrig und die für die Reinigung und Füllung der Verbrennungskammern benötigte Zeit lang. So ergibt sich eine regelmäßige Auffrischung der Luft in den Verbrennungskammern und der Motor arbeitet. Aus dem vorstehend genannten Grund ist eine geringe Rotationszahl hinreichend für den Start des Motors unter Zuhilfenahme eines Starters.

b) Dank des Zündungsverfahrens mit der übertragenen Flamme läuft die Verbrennung innerhalb der Verbrennungskammern ab und ist unabhängig von dem Grad der Kompression.

Daraus ergibt sich als hinreichend die Steigerung oder Abnahme der Menge Treibstoff, welche zu den Verteiler-"Einheiten" hin geleitet wird, um eine Steigerung oder Abnahme der Umdrehungszahl des Motors zu erreichen.

Die Abgleichsbedingungen, das heißt, die Motorrotationer bezüglich einer bestimmten Zuführung an Treibstoff, sind die Verbindung der strukturellen Elemente des zentrifugalen Kompressors, der Blätter 7, der Neigung

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SO

der Verbrennungskammern, der Blätter an ihre öffnung und so weiter.

Bei niederen Motorumdrehungen findet die Verbrennung in gesteigertem Überschuß innerhalb der Verbrennungskammern statt, was sich als besonders wertvoll für rasche Änderungen der Anstiegskräfte erweist.

Diese Änderungen betreffen vor allem die Start- und Landephasen oder Schwingungen in niedriger Höhe, wenn das Erfordernis einer raschen Änderung der Anstiegskraft gegeben ist, ohne daß eine langsame Änderung der Motorumdrehungen erwartet wird. In diesen Fällen ist eine Abnahme oder Steigerung der Menge des verteilten Treibstoffes hinreichend, um Verbrennungsgase mit niedrigerer oder höherer Geschwindigkeit der Expansion durch die Düsen zu erzeugen. Das bedeutet eine Steigerung oder Abnahme der Aufstiegskräfte durch umsetzung, bevor eine mögliche entsprechende Änderung der Motorrotationen (und der damit rotierenden Blätter 7) gegeben ist.

über die Fälle hinaus, in denen der Motor die Kraft des Treibstoffs in Bewegungskraft umsetzt, gibt es eine Reihe weiterer bedeutsamer Anwendungsgebiete,

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in denen der erfindungsgemäße Turbomotor wie ein Brenner arbeitet oder wie eine Maschine für chemische Umsetzungen oder wie eine- Maschine zur Trennung chemischer Verbindungen.

Als Brenner überführt er die Treibstoff-Energie in atomare Energie. Die Vorzüge dieses Anwendungsgebietes sind die Erzeugung sehr hoher Temperaturen und zum anderen die Möglichkeit der Verbrennung und Valorisatior der Treibstoffe niederer Qualität und der Abfallprodukte in Kombination mit niedrigen Investitionskosten, leichter Entfernung der Asche und geringer Umweltbelastung.

Als Maschine zur chemischen Umsetzung wird die Treibstoff-Energie zum Zwecke der Erzeugung neuer chemischer Verbindungen eingesetzt, oder zur Dispersion anderer Verbindungen oder zu beiden Zwecken. Beispielsweise werden Festbrennstoffe in ein Gemisch von gasförmigen Treibstoffen überführt. Darüber hinaus kann er für die Dispersion chemischer Verbindungen in den Fällen verwendet werden, in denen bis heute die Elektrolyse verwendet wird (Verbrauch teurer elektrischer Energie).

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Als Maschine zur Trennung komplizierter chemischer Verbindungen liefert er Energie aus Treibstoffen niederer Qualität (bei denen es sich selbst um die chemischen Verbindungen handeln kann) mit dem Ziel der Dispersion des Gemisches chemischer Verbindungen (zum Beispiel Kohlen), so daß jede von ihnen gesondert isoliert und entsprechend verwendet werden kann. Aus den vorstehenden Ausführungen ergeben sich zwei Fragen.

Es stellen sich die Fragen, warum der erfindungsgemäße Turbomotor sich für die genannten Anwendungsgebiete in besonderem Maße eignet und warum er in den genannten Anwendungsgebieten effektiver und vorteilhafter als die bislang bekannten Verfahren arbeitet.

Die Beantwortung dieser Fragen ergibt sich aus den folgenden Eigenschaften des Motors:

1) Die Einfachheit der Konstruktion. Es fehlen Ventile Federn,Kolben und dergleichen Komponenten. So ist die Bewegung eines beliebigen Materials innerhalb der MOtorkammern ohne die Gefahr einer Beschädigung oder Zerstörung möglich. Es befinden sich auch keine Schmiermittel innerhalb der Verbrennungs-

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Vb

kammern und im Verteiler, welche während ihrer Anwendungszeit Probleme der Verschmutzung mit sich bringen.

Fig. 22 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Turbomotors zum Zwecke der genauen Beschreibung der Verwendung. Es handelt sich um einen zylindrischen Motor, was bedeutet, daß die öffnungen der Verbrennungskammern und der Verteiler auf
zylindrischen Flächen angebracht sind. Es sind die Kammern M, K und E sichtbar, welche innerhalb des festen Gehäuses 1 rotiert werden, welches
gleichzeitig den Motor-Verteiler darstellt. Die Rotation der Kammern wird unter Mitwirkung von Welle 2 und Scheibe 3 durchgeführt, welche üblicherweise durch einen kleinen Elektromotor 4 gedreht wird.

2) Die Luft- oder Sauerstoffmenge, welche für die Verbrennungen genötigt wird, wird weder aus den Verbrennungskammern abgesaugt, noch in ihnen
komprimiert. Sie kann von außenliegenden Kompressoren mit dem gewünschten Druck eingespeist werden.

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Das erlaubt die geeignete Verbrennung für die Rotationen des Motors und zum Nutzen der vorgesehenen Aufgabe in Übereinstimmung mit den Materialmengen, welche in die Kammern eingespeist werden. In Fig. 22 bedeutet 5 die Zuleitung, durch welche die Verbrennungskammern mit Luft oder Sauerstoff gespeist werden* Der Treibstoff kann in dieser Luft verteilt sein (das heißt in fester Form oder in Form von Körnern), oder es kann sich um eine chemische Verbindung in Staubform handeln. Diese chemische Verbindung liegt lediglich vor, wenn der Motor nicht als Brenner eingesetzt wird, j

■■'.-■■"■■- ■ ■ !

sondern als Maschine zur Dispersion einer chemische^ Verbindung oder zur Reaktion mit anderen Rückständen und so weiter.

3) Bei diesen Anwendungsgebieten wird vom Motor nicht die Erfüllung wertvoller mechanischer Arbeiten erwartet. Auch seine Autorotation ist nicht erforderlich. Das bedeutet, daß er durch einen externen Elektromotor 4 mit nicht wertvoller Energie rotiert werden kann, während gleichzeitig die erwarteten Arbeiten innerhalb der Verbrennungskammern ablaufen.

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4) Die in der Verbrennungskammer erzeugten Temperaturen können beliebig hoch sein. Es wurden sogar hohe Temperaturen mit Treibstoffen niedriger Heizkraft erzielt zur Luft-Einspeisung unter'Druck und nach der Vorheizung durch Anreicherung der Luft mit Sauerstoff, das heißt durch teilweise Entfernung der Stickstoffmenge, welche aufgrund ihres großen Anteils in der Luft die Entwicklung hoher Temperaturen verhindert.

5) Aufgrund der hohen Temperaturen, welche in den geschlossenen Verbrennungskammern erzeugt werden und aufgru-nd des Zündverfahrens durch Flammenübertragung ergibt sich folgendes:

a) Während der übertragung der Flamme innerhalb der geschlossenen Verbrennungskammer (überhitzt und unter Verbrennungsgas-Druck) entsteht eine sehr große Hitze und weiter eine Kompression und starke Turbulenz des Gemisches, welches sich in der Verbrennungskammer befindet. Das bedeutet eine schnelle und vollständige Verbrennung der Treibstoffe mit geringer thermischer Kraft und großem Ascherückstand.

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b) In Verbindung mit der Verbrennung ist eine Dispersion der meisten chemischen Verbindungen oder Gemische, welche mit Luft versorgt werden (oder Sauerstoff) über die Zuleitung 5 möglich.

c) Die Pulver!sierung von Treibstoffen niederer Güte ist zu einem hohen Grade nicht erforderlich, wie auch nicht die Pulverisierung von Abfallprodukten oder chemischen Verbindungen.

Es ist hinreichend, sie in kleinen Stücken zuzuführen, um ihre Menge und die Verhältnisse zu • kontrollieren.

d) Aufgrund der aus den genannten Gründen erreichten hohen Geschwindigkeit der Verbrennung ist es möglich, die Motorrotationen zu beschleunigen, um eine sehr große thermische Kraft zu erreichen oder eine große Produktivität aus einem geringen -Volumen (das betrifft die chemischen Umsetzungen und so weiter).

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6) Aufgrund der Verbrennung unter Konstanthaltung des Volumens wird ein großer Druck innerhalb der Kammern erzeugt, so daß die Verbrennungsprodukte nach außen hin expandiert werden müssen. In Fig. 22 sind die Verteilerdüsen 22 zu sehen, in welchen die Verbrennungsprodukte der Kammern M, K und E periodisch expandiert werden.

7) Die hohen Temperaturen der Verbrennung und der Verbrennungsgase rufen keine Probleme hervor bezüglich der thermischen Belastung des Motors aufgrund der periodischen Arbeit der Verbrennungskammern und des Verteilers und zum weiteren aufgrund ihrer guten Kühlung. In Fig. 22 ist die Zuleitung 7 zu sehen, durch welche das Kühlmittel zugeleitet wird. Es füllt den zylindrischen Raum 8, wo es extern die Verbrennungskammern 5 kühlt und danach wird es periodisch in den Verteilerzonen und den Düsen 6 verteilt, wodurch eine Kühlung nach demAngriff durch die überhitzten Verbrennungsgase erfolgt.

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Das Kühlmittel wird mit den Verbrennungsprodukten "in dem gemeinsamen Austritt der Düsen 9 gemischt. Im Falle der Brenner wird Eis als Kühlmittel verwendet. In anderen Anwendungsgebieten, das heißt bei der Erzeugung von gasförmigen Treibstoffen oder bei der Dispersion von chemischen Verbindungen und so weiter kann ein geeignetes Material als Kühlmittel verwendet werden, zum Beispiel expandiertes Wasser, welches in Wasserdampf übergeht. In dem gemeinsamen Austritt 9, in welchem die Verbrennungsprodukte und das Kühlmittel verteilt sind, kann die entsprechende Auftrennung durch Kühlung oder Zentrifügierung erreicht werden oder durch elektrostatische Methoden, und so weiter.

Im Falle des Glühens von Kohlestaub innerhalb der Verbrennungskammern und aufgrund der folgenden Expansion von Wassergas an die Atmosphäre können CO und H₂ erzeugt werden. Dieses Verfahren ist einem anderen Verfahren entgegengesetzt, in welchem der Dampf periodisch in die Masse der glühenden Kohle geblasen wird.

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Bezüglich der zweiten Frage, warum in den genannten Fällen die Anwendung des erfindu-ngsgemäßen Turbomotors gegenüber den bekannten Verfahren Vorteile bietet, müssen folgende Überlegungen beachtet werden:

In allen genannten Fällen, das heißt bei der Verbrennung von Treibstoffen niedriger Qualität und bei der Verbrennung von Abfallprodukten oder bei der Herstellung chemischer Verbindungen und so weiter werden bei den bekannten Verfahren offene Feuerstätten benutzt. Zu diesen Räumen werden die Treibstoffe kontinuierlich mit mechanischen Mitteln transportiert, um dort zusammen mit verteilter Luft verbrannt zu werden, während die erzeugten Verbrennungsgase und die Treibstoffasche kontinuierlich von diesem Raum entfernt wird.

Im Falle des erfindungsgemäßen Turbomotors liegt eine geschlossene Feuerstätte vor, das heißt, Verbrennungskammern, in welchen bestimmten Mengen an Luft und Treibstoff isoliert und periodisch verbrannt werden. Die Vorteile einer geschlossenen Feuerstelle in Relation zu einer offenen Feuerstelle sind die folgenden:

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a) Es können hohe Verbrennungstemperaturen erzeugt werden und somit kann die Zeit zur Verbrennung des Treibstoffs verkürzt werden. So ergibt sich die Möglichkeit der Herstellung großer Mengen an Treibstoff hoher Temperatur aus einem kleinen Volumen des Motors. Das bedeutet eine Abnahme des Verbrennungsraumes mit großen ökonomischen Vorteilen. Im Falle von chemischen Umsetzungen oder Dispersion chemischer Verbindungen und so weiter ergibt sich eine große Produktivität aus Motoren kleiner Größenordnung.

Auf der anderen Seite sind im Falle offener Feuerstellen die Temperaturen von mittlerer Größe und die Verbrennung verläuft langsam. Bei einer Intensivierung der Verbrennung trägt der Luftstrom die Treibstoffe von der Feuerstelle fort und die Verbrennung wird mangelhaft (die Treibstoffe werden weggetragen und gehen in der Luft verlustig, wie auch das für die Verbrennung wertvolle Kohlenmonoxid) .

b) Im Falle geschlossener Verbrennungskammern des Motors können Luft oder Sauerstoff unter Druck

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gehalten werden, das heißt unter höheren Temperaturen. Das ist im Falle eines offenen Feuerplatzes nicht möglich.

c) Im Falle geschlossener Kammern können exakt die Mengen an Luft und Treibstoff ermittelt werden, um eine vollständige Verbrennung zu erreichen. Das ist im Falle offener Feuerstellen nicht möglich, da bei diesen Zonen schlechter Verbrennung existieren.

d) Die aus dem Motor expandierten Verbrennungsgase besitzen eine sehr hohe Temperatur. Ihre Vermischung mit der Luft, welche den Motor kühlt, ermöglich eine einfache Regulierung der Temperatur auf beliebigem Niveau und zudem eine folgende einheit? liehe Hitze der Heizflächen der Installation. Im Falle offener Feuerstellen existieren immer Unregelmäßigkeiten in der Beheizung und die Heiζ-Regulierung ist schwierig.

e) Im Falle einer geschlossenen Feuerstelle lassen sich hohe Geschwindigkeiten des Verbrennungsgas-Stromes erzielen aufgrund ihrer Expansion unter Druck

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Das bedeutet, daß eine große thermische Leitungsfähigkeit erreicht wird, welche eine Abnahme der Heizflächen einschließt und eine Abnahme des Volumens des Kessels.

f) Die Verbrennungsgase und die Asche werden nach vollständiger Verbrennung des Treibstoffes aus dem Motor expandiert. Das ermöglicht eine leichte Entfernung der Asche. Andererseits werden bei offenen Feuerstellen komplizierten Anordnungen und Kontrollen benötigt, da mit der nicht verbrannte Treibstoff nicht mit der Asche entfernt wird oder die Konzentration der Asche nicht die reguläre Verbrennung des Treibstoffes verhindert.

In Fig. 23 und 24 sind zwei Anordnungen der Aufstellung eines Motors in Kesseln hoher Größenordnung gezeigt, zum Beispiel in Kesseln zur Elektroproduktion und zum anderen in rotierenden öfen, zum Beispiel in Öfen für die Zementproduktion. Der Motor verbraucht Treibstoffe niederer Qualität oder Abfallprodukte mit großem Aschegehalt in beiden Fällen.

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In Fig. 23 expandiert der Motor seine Verbrennungsgase mit der Asche abwärts durch die Düsen 2. Der abwärtige Weg der Verbrennungsgase erlaubt,die Asche in dem tiefer gelegenen Platz 3 zu halten, von wo aus sie bei einer geringen Konzentration automatisch unter Zuhilfenahme eines Balancesystems 4 zum Austritt gelangt

Die Verbrennungsgase von der Stelle 3 setzen ihren aufwärtigen Weg innerhalb des Kessels fort, bis zum Kamin 5 gelangen.

In Fig. 24 expandiert der Motor 1 die Verbrennungsgase mit der Asche durch seine Düsen 2, welche eine Krümmung beschreiben innerhalb der thermisch isolierten Kammer 3.

Die Verbrennungsgase sind innerhalb der Kammer 3 zu einer Wegänderung gezwungen in Richtung auf die Leitung 4, während die zentrifugierte Asche zum Austritt 5 befördert wird. Von der Zuleitung 4 gehen die Verbrennun^sgase zu dem rotierenden Ofen 6 über unter beliebig ' hohen Temperaturen.

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Die Kammer 3 ist nicht genau vertikal ausgerichtet, sondern mit einer Neigung nach rechts oder links versehen, so daß Austritt und Kontrolle der nach unten strömenden Produkte 7 für den Ofen erleichtert wird.

Dieses Verfahren weist Vorteile auf in den Fällen, in denen die Asche Probleme bei der Beheizung der Oberflächen oder der thermisch behandelten Produkte erzeugt.

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Claims (1)

1. 3018328

   ANSPRÜCHE

   I.) Turbomotor mit konstantem Verbrennung svo lumen und Übertragung der Zündflamme, dadurch gekennzeichnet , daß eine große Anzahl Verbrennungskammern kreisförmig angeordnet ist, deren öffnungen auf einer planen oder zylindrischen Oberfläche angebracht sind und die Verbrennungskammern in der Reihenfolge von inneren und äußeren Kammern auf einem Kreisumfang mäanderförmig ausgebildet sind.

   2. Turbomotor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein flacher oder zylindrischer Verteiler in geringem Abstand von den öffnungen der Verbrennungskammer angeordnet ist und zwei, den inneren und äußeren Verbrennungskammern zugeordnete Zonen aufweist, welche alle Phasen der periodischen Operation der Verbrennungskammern unter Mitwirkung der entsprechenden Komponenten, mit denen er ausgerüstet ist, bewirkt und so die Verbrennungskammern von den Verbrennungsgasen säubert, sie mit Luft und Treibstoff füllt, die Verbrennung von konstanten Volumina des verbrennbaren Gemisches durchführt und schließlich die Expansion der Verbrennungsgase zur

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   18328

   Erzeugung mechanischer Arbeit oder zur Antriebskraft durchführt.

   3. Turbomotor gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Luft-Treibstoff-Gemisch der .Verbrennungskammern unter Mithilfe von Schlitzen oder Aussparungen auf der Oberfläche des Verteilers, welcher die Weiterleitung der überhitzten und unter Druck stehenden Verbrennungsgase von einer zur anderen Kammer ermöglicht, gezündet wird und die weitergeleitete Flamme eine fortlaufende Zündung des Luft-Treibstoff-Gemisches der Verbrennungskammern auslöst.

   4. Turbomotor gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Verbindungskammern am Ende einer Reihe von Kammern und am Beginn einer anderen, die geometrisch zu beiden Reihen gehören, die Zündflamme von einer Kammerreihe zur nächsten weiterleiten, so daß die Zündung nicht unterbrochen wird und bei allen Verbrennungskammern des Motors kontinuierlich ist.

   5. Turbomotor gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler aus vielen Einheiten

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   besteht und so bei einer Motordrehung viele Arbeitsläufe der Verbrennungskammern erfolgen.

   Turbomotor gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler in zwei Zonen aufgeteilt ist und die interne periodische Kühlung eine Zone erfolgt, wenn die andere Zone arbeitet und von den Verbrennungsgasen der Verbrennungskammern überhitzt ist, wobei der Wechsel von Arbeits- und Kühlphase jeder Zone des Verteilers der periodischen Änderung der verschiedenen Reihen der Verbrennungskammern von dieser Zone des Verteilers folgt.

   Turbomotor gemäß Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen und Blätter des Verteilers und die Öffnungen der Verbrennungskammern so angeordnet sind, daß während ihrer relativen Rotation eine Umsetzung des Verbrennungsgas-Druckes in verwertbare mechanische Arbeit zum Antrieb einer beliebigen Maschine oder eine Umsetzung des Verbrennungsgas-Druckes in ein sich ausbreitendes Bündel hoher Geschwindigkeit zum Antrieb oder Anheben eines Fahrzeuges erfolgt.

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   301S32S

   8. Turbomotor gemäß Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine Art Verbrennungskammern in einem Teil des Motorumfanges angebracht ist und eine Zuleitung die beiden letzten Verbrennungskammern miteinander verbindet, wobei der Verteiler lediglich eine Zone, aber mehrere Einheiten aufweist.

   9. Turbomotor gemäß Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen der kreisförmig angeordne ten Verbrennungskammern in inneren und äußeren Reihen liegen und die Verbindungskammern beide Öffnungsarten aufweisen, wobei die Zündung mittels der weiter gegebenen Flamme über zwei Verteileröffnungen im Wechsel erfolgt.

   10. Turbomotor gemäß Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen der Verbrennungskammern und der Verteiler in planen Oberflächen liegen und die Luft auf drei verschiedene Arten zugeführt wird.

   11. Turbomotor gemäß Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungskammern und der Verteiler auf zylindrischen Ebenen angeordnet sind.

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   12. Verwendung des Turbomotors gemäß Anspruch 1 bis 11 in Landfahrzeugen, Schiffen, Flugzeugen und Weltraumraketen.

   13. Verwendung des zylindrischen Turbomotors gemäß Anspruch 11 in Fahrzeugen mit vertikalem Aufstieg (V TOL).

   14. Verwendung des zylindrischen Turbomotors gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebskraft variiert wird und die Eigendrehung des Flugkörpers unterdrückt wird.

   15. Verwendung des Turbomotors gemäß Anspruch 1 bis 11 zur

   a) Erzeugung thermischer Energie unter Verwendung von flüssigen oder festen Treibstoffen oder von Abfallprodukten ;

   b) Erzeugung von gasförmigen Treibstoffen aus festen Treibstoffen von vorzugsweise schlechter Qualität;

   c) Dispersion chemischer Verbindungen und deren Isolierung;

   d) Herstellung neuer chemischer Verbindungen,sowie zur

   e) Dispersion von Mischungen chemischer Verbindungen zu deren Auftrennung.

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   16. Verwendung des Turbomotors gemäß Anspruch 1 bis 11 zur Verbrennung von festen Treibstoffen und Abfallprodukten sowie zur Abtrennung und Verwerfung der entstandenen Asche.

   17. Verwendung des Turbomotors gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Äsche durch Zentrifugieren und Änderung des Treibstoff-Stromes abgetrennt wird.

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