-
Erzeuger von gespannten Verbrennungsgasen Die Erfindung betrifft einen
Erzeuger von gespannten Verbrennungsgasen, der mehrere im Kreise angeordnete Verbrennungskammern
besitzt, die einen Steuerschieber umgeben, der den Eintritt in die Kammern und den
Austritt aus denselben steuert.
-
Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß der Steuerschieber unbeweglich
ist und einige oder sämtliche seiner Kanäle, welche die Druckgase aus den Verbrennungskammern
in eine oder mehrere allen Verbrennungskammern gemeinsame Austrittsdüsen leiten,
in einem derartigen Winkel zur Radiahichtung in die Verbrennungskammern einmünden,
daß sich der Kammernblock durch Reaktionswirkung der aus den Kammern austretenden
Druckgase selbsttätig dreht. Um zu verhindern, daß die lebendige Kraft der ausströmenden
Gase entsprechend dem sinkenden Druck in der Brennkammer abnimmt, wird jede Brennkammer
nacheinander mit mehreren Düsen, die verschiedene Abmessungen besitzen, in Verbindung
gebracht.
-
Die Zeichnungen stellen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar.
-
Abb. i ist ein vertikaler Schnitt durch den Kammernblock.
-
Abb. 2 ist ein zugehöriger Grundriß, teilweise im Schnitt, und zwar
in der oberen Hälfte nach Linie 2-2 und in der unteren Hälfte nach Linie 2`-2' der
Abb. i.
-
Abb.3 und 6 zeigen den Steuerschieber in aufeinander senkrechten Längsschnitten.
-
Abb. 4 ist eine Ansicht von unten und Abb. 5 eine Ansicht von oben
auf den Schieber. Abb.7 ist ein Schnitt nach Linie 7-7 der Abb. 6.
-
Abb. 8 ist ein Schnitt nach Linie 8-8, der Abb. 6; Abb. 3 und 6 sind
dabei Schnitte nach Linien 3-3 und 6-6 der Abb. 7.
-
Abb. 9 zeigt die zusammengestellte Maschine im Schnitt.
-
Abb. io ist ein zugehöriger Grundriß.
-
Abb. ii zeigt schematisch in Abwicklung das Zusammenwirken der Kanäle
des Schiebers und der Kammern.
-
Bei der dargestellten Ausführung sind gemäß Abb. i und 2 im Kreise
nebeneinander acht Kammern io angeordnet, die mit ihren Innenflächen einen kegelstumpfförmigen
Hohlraum bilden. jede Kammer ist durch eine Zwischenwand ii in einen eigentlichen
Verbrennungsraum io' und in einen Raum io" geteilt, der im weiteren als Kompressionsraum
bezeichnet wird. Diese beiden Räume hängen durch einen verhältnismäßig schmalen
Kanal 12 zusammen. Der Raum io' mündet in den inneren kegelförmigen Hohlraum mit
einer Öffnung 13, und der Raum io" mündet in diesen Hohlraum mit einer Öffnung 14.
Am unteren Ende ist der mittlere kegelförmige Hohlraum durch einen Boden 15 mit
Öffnungen 16 und Flansch 17 für die Lagerung des unteren Endes des Schiebers mittels
eines Kugellagers 18 und Muttern i9 abgeschlossen, wie aus Abb.9 ersichtlich ist.
An der Außenseite sind die Kammern mit Kühlrippen 2o versehen.
-
In den inneren, von Kammern io umgebenen kegelförmigen Hohlraum ist
ein Steuerschieber eingesetzt, der als Ganzes mit 21 bezeichnet ist
(Abb.
3 bis 8). - Im oberen Teil des Schiebers ist ein flacher Kanal 22 vorgesehen, der
in der Achsrichtung des Schiebers verläuft und in einen quer liegenden durchlaufenden
Kanal 23 (Abb. 3 und 6) übergeht. Dieser Querkanal. 23 mündet an seinen beiden Enden
in der Höhe. der Öffnungen 13 der Verbrennungsräume io'. Ferner sind im oberen Teil
des Schiebers, horizontal zwei schräge Kanäle 24 vorgesehen, von denen jeder vom
Umfang des Schiebers zum Kanal 25 führt, welcher vertikal 'nach oben verläuft. Die
oberen Mündungen dieser Kanäle 25 befinden sich diametral auf beiden Seiten der
oberen Mündung des -Kanals 22, wie besonders aus Abb. 5 zu sehen ist. Die Kanäle
24 münden am Umfang des Schiebers ebenfalls gegenüber den Öffnungen 13 der Verbrennungsräume
iö'. -Im unteren Teil des Schiebers ist ein durchlaufender Querkanal 26 ausgebildet,
der am Schieberumfang gegenüber den Öffnungen 14 der Kompressionsräume io" mündet.
Mit diesem Querkanal ist ein Kanal 27 in Verbindung, welcher schräg nach
aufwärts führt, wie dies insbesondere aus Abb. 6 ersichtlich ist. Weiter sind im
unteren Teil des Schiebers- in der Höhe der Öffnungen =4 der Kompressionsräume io't
zwei Umströmungskanäle28 . (Abb.4 -und 8) vorgesehen. In der mittleren Bohrung im
unteren Teil des- Schiebers ist eine Zündkerze 29 (Abb. 3) eingeschraubt; zu der
der Strom durch eine Leitung 30 zugeführt wird, welche durch eine Bohrung
des Zapfenansatzes 31 am unteren Schieberende hindurchfuhrt. Dieser Ansatz
hat' an seinem Ende ein- Schraubengewinde 32 zum Aufschrauben der Muttern ig und
ist mit einem Kanal 33 (Abb.6) für die Zuführung des Schmiermittels in das
Kugellager 18 (Abb. g) und zur Gleitfläche des Schiebers versehen.
-
Im oberen Teil des -Schiebers sind weiter in .der- Höhe der- Öffnungen
13 der Verbrennungsräume io' diametral einander. gegenüber zwei Kanäle. 34 vorgesehen,
welche von der oberen Fläche des Schiebers zu seinem Umfang verlaufen: -Schließlich
'hat der -Schieber zwei diametral gegenüberliegende Kanäle 47 (Abb. 4 und 7), -welche
von der oberen Schieberfläche bis zu seiner Kegelwand gegenüber den Öffnungen i3:
der Verbrennungsräume io'- führen, Die übrigen- Hohlräume des Schiebers sind; wassergekühlt,
und das Wässer fließt aus einem' Kühlwasserkreis zu, der durch den Körper 35 der.
Austrittsdüse (Abb. g) geführt wird, wie im` weiteren beschrieben -werden wird,
Der Schieber hat Kegelform, weil sich hier-' durch die Ausdehnung bei verschiedenen
Tem-` peraturen unter ständiger Aufrechterhaltung; der Dichtung selbsttätig ausgleicht
und -weih der Schieber vollkommen von der Reibung ent-' lastet wird, die sich auf
das Lager überträgt.` . ; Am oberen Flansch 37 _ des Schiebers. ist; ;mittels Bolzen
38 der Düsenbor r 35 (Abb. g) befestigt. Der eigentliche Dü#kanal36 iYät eine dreieckförmige
Grundfläche, welche die oberen Mündungen der Düsen 22 und 25 und des Kanals 27 umfaßt
und sich nach oben hin zu einem länglichen Schlitz 39 (Abb. io) ver-=engt.
Der Düsenkörper 35 enthält ferner zwei diametral gegenüberliegende Mischkammern
40, in die durch- Öffnungen 41 Brennstoff eingeleitet wird. Durch Kanäle q2 tritt
in diese Kammern Verbrennungsluft ein. - Die Kammern 40 sind an die Kanäle 34- des
Schiebers angeschlossen. Der übrigbleibende Raum des Düsenkörpers 35 dient zur Wasserkühlung.
Er ist an die wassergekühlten -- Hohlräume des Schiebers angeschloessen 'und durch
Öffnungen 43 mit der Wasserzuleitung verbunden (Abb. g und io).
-
Bei der- Beschreibung der Wirkungsweise der Maschine sei wiederholt,
daß der Schieber unbeweglich ist, während der Kammernblock io rotiert. Abb. i= zeigt
schematisch in Abwicklung das Zusammenwirken der Schieberkanäle und der Kammern.
Vorläufig sei nur eine Kammer betrachtet, Wenn diese Kammer in die gestrichelt eingezeichnete
Lage A gelangt, enthält sie bereits komprimiertes und zündbereites Verbrennungsgemisch,
wie - im folgenden beschrieben. wird. In dieser Lage A beginnt die Kammer die Mündung.
des Kanals 23 bloßzulegen; so daB das Explosionsgemisch. in diesen Kanal gelangt
und durch -die in diesem Kanal angeordnete Zündkerze 2g. (Abb, 3) gezündet wird,
Die Zündung breitet sich in den Verbrennungsraum io' selbst aus,. so daß in diesem
Raum. ein hoher Druck .entsteht. Die gebildeten Gase von hohem Druck strömen durch
den Kanal 23 in die Primärdüse 22 und weiter in die Austrittsdüse 35, aus der sie
heraustreten. Bei .der Bewegung der Kammer aus. der Lage A in die Lage B (Abb. ii).
gelangt die Öffnung 14 des Kompressionsraumes-io" gegenüber den Kanal 28, so. daß
ein Teil der Druckgase durch diesen Kanal in, die vorhergehende Kammer zu strömen
.beginnt, welche sich. i der Lage C befindet und angesaugtes Explosionsgemisch enthält.
Dadurch . wird dieses Gemisch komprimiert, ohne sich jedoch mit den verbrannten
Gasen zu mischen,- die durch den Kanal 28 aus der Kammer in der Lage B kommen, da
die verbrannten Gase nur Zeit haben, - den Kompressionsraum io" auszufüllen und
dadurch das angesaugte _ Gemisch vom ursprünglichen Volumen der ganzen Kammer io
auf das Volumen des eigentlichen . Verbrennungsraumes io' zu l ompriznieren. Eine
Vermischung des angesaugten Gemisches mit den verbrannten Gasen. wird außer durch
die Zwischenwand i= .auch durch die Wirkung der Zentrifugalkraft verhindert, denn
die Öffnung. z2 ist am Umfang der Kammern angeordnet, wohin durch die Zentrifugalkraft
Gase- größeren -spezifischen Ge-
Wichtes gedrückt werden, also das
Verbren- ; nungsgemisch, das den Durchgang der leichteren . verbrannten Gase verhindert.
Bei geeigneter ' Steuerung des Zuflusses des. Gemisches tritt die beschriebene Komprimierung
in einem solchen Maß ein, daß das Gemisch im Kanal z2 gezündet wird oder vorteilhafte
Vorzündung erhalten wird.
-
Wenn die Kammer bei ihrer weiteren Bewegung in die gestrichelt eingezeichnete
Lage D . gelangt, so ist bereits der in die Sekundärdüse 25 führende Kanal 24 teilweise
bloßgelegt, der Kanal 28 ist abgedeckt und der Kanal 23 noch teilweise abgedeckt.
Die Druckgase strömen daher aus der Verbrennungskammer einerseits in die Primärdüse
22 und andererseits in die Sekundärdüse 25. Schließlich wird der Kana123 vollkommen
geschlossen, und die Druckgase strömen einzig und allein durch den Kanal 24 in die
Sekundärdüse 25. Bei der Weiterbewegung in die Lage E wird der Kanal 24 fortschreitend
geschlossen, und es beginnt sich der Kanal 26 zu öffnen, bis in der Lage E der Kanal
24 vollkommen geschlossen ist und die. Reste der verbrannten Gase mit geringem Druck
durch den Kanal 26 und 27 in die Düse 36 entweichen. Die Kammer bewegt sich weiter
in die gestrichelt eingezeichnete Lage F und beginnt den Kanal 34 freizugeben. Inzwischen
sind jedoch durch den Kanal 36 aus der Kammer alle. Druckgase entwichen, und da
inzwischen eine andere, zwischen den Lagen A, B und D -befindliehe Kammer Druckgase
in die Düse 36 durch die primäre und sekundäre Düse 22 und 25 sendet, tritt im Kanal
27, 26 eine Saugwirkung ein, wodurch in den Verbrennungsraum io' Explosionsgemisch
aus der Kammer 4o durch . den Kanal 34 angesaugt wird. In der Lage G ist der Saugkanal
34 sowie auch der Auspuffkanal 26 vollkommen geöffnet, so daß das Ansaugen sehr
.intensiv und ebenfalls mit einer guten Durchspülung der ganzen Verbrennungskammer
verbunden ist. Bei der Bewegung der Kammer aus der Lage G in die Lage C wird schließlich
der Auspuff- und Saugkanal26 geschlossen, und in der gestrichelt eingezeichneten
Lage $ ist endlich nur der Saugkanal 34 freigelegt, wodurch das Explosionsgemisch
infolge seines Beharrungsvermögens weiter zufließt und die ganze Kammer vollkommen
ausfüllt. In der Lage C wird dann dieses Gemisch durch Druckgase komprimiert, welche
durch den Kanal 28 aus der Kammer in der Lage B entweichen usw. -Da der Schieber
bezüglich der Anordnung der Kanäle doppeltwirkend ausgebildet ist, ist er durch
die gegeneinanderwirkenden Drücke vollkommen entlastet, und es werden bei jeder
Umdrehung des Kammernblockes in jeder Kammer zwei Zündungen erhalten.
-
Der Schieber kann auch derart angeordnete Kanäle haben, daß der Brennstoff
im Augenblick der größten Kompression in heiße Luft eingespritzt wird. Bei diesem
Verfahren ist natürlich eine Vorkompression der Luft notwendig, die am vorteilhaftesten
die rotierenden Kammern selbst besorgen können.
-
Die Drehung des Kammernblockes erfolgt selbsttätig durch die Reaktion
der in die schräg ausgebildeten Kanäle 24 (Abb. 7) entweichenden Gase.
-
Es ist natürlich auch möglich, einen Teil der Druckgase durch die
Anlaßkanäle 47 in einen Hilfsmotor zu leiten, durch den dann der Kammernblock bzw.
der Schieber zwangläufig in Drehung versetzt wird.
-
Zum Ingangsetzen der Maschine werden die bereits erwähnten Kanäle
47 verwendet. In diese Kanäle wird durch die Leitung 45 mit Ventilen 46 Druckluft
aus einer nicht dargestellten Quelle, z. B. aus einer Stahlflasche, eingeleitet.
Dadurch wird der ganze Kammernblock durch die Reaktionswirkung der aus den Kammern
austretenden Druckluft in Umdrehung versetzt, und durch die Saugwirkung in der Düse
36 wird Brennstoff in die Kammern anzusaugen begonnen.
-
Die Schmierung der Gleitflächen des Schiebers erfolgt zweckmäßig durch
Zusetzen des Schmiermittels zum Brennstoff, außer der bereits erwähnten Schmierung
durch die Zuleitung 33.
-
Es ist bereits erwähnt worden, daß die gegenseitige Anordnung und
die Dimensionen der Kanäle des Schiebers und der Kammeröffnungen derart gewählt
sind, daß die lebendige Kraft der aus der Düse 36 austretenden Gasstrahlen im wesentlichen
konstant ist. Dazu trägt auch die zweckmäßige Anordnung der Primärdüse 22 und der
Sekundärdüse 25 bei.
-
Der durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung gelieferte Gasstrom
kann sehr vorteilhaft zum Antriebe von Flugzeugen, Fahrzeugen usw. verwendet werden.
Die ganze Konstruktion ist sehr einfach und verläßlich, hat geringe Dimensionen
und ein unbedeutendes Gewicht. Als Beispiel sei angeführt, daß bei der Verwendung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Antrieb eines Flugzeuges diese Vorrichtung
annähernd ein achtmal kleineres Gewicht hat als der übliche Flugmotor mit Propeller
für die gleiche Leistung.