DE596856C

DE596856C - Control device for the combustion chamber of back pressure drive devices

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Publication number: DE596856C
Application number: DEG82011D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1932-02-25
Filing date: 1932-02-25
Publication date: 1934-05-11

Description

Steuereinrichtung zur Erennkammer von Rückdruckantriebsvorrichtungen Bei der Rückstoßantriebsvorrichtung nach Patent 544 834 ist die Steuerung der zu jeder Brennkammer gehörigen Ein- und Auslaßkolbenventile durch direkten Nockenwellenantrieb vorgesehen. Dieser direkte Antrieb der Kolbenventile weist nun bemerkenswerte Nachteile auf. Zunächst sind große Beschleunigungskräfte von geringer Dauer durch die Nockenwellen zu übertragen, welche deshalb mitsamt den übrigen Steuerungsteilen das Leistungsgewicht der Maschinenanlage um ein beträchtliches erhöhen. Dies um so mehr,- als eine Antriebskraftmaschine erforderlich ist, .welche die ganze .erforderliche mechanische Arbeit zur Bewegung der Kolbenventile leisten muß. Als weiterer Nachteil kommt hinzu, daß bei durch Nockenscheiben gesteuerten Ventilen, besonders wenn mit Rücksicht auf Raumverhältnisse keine großen Nockenscheibendurchmesser verwendet werden können, ein verhältnismäßig großer Anteil der gesamten Nockendrehung auf den Ventilhub entfällt. Dieses im Verhältnis eines Arbeitsspieles langsame Öffnen und Schließen der Kolbenventile muß sich natürlich sehr schädlich auswirken,. da gerade beim Durchströmen der Luft bzw. der Gase durch halb geöffnete Ventile .dieser Bauart große Wirbelverluste.entstehen. Außerdem machen sich die ober- oder unterhalb der Brennkammer lagernden Nockenwellen dann störend bemerkbar, wenn es sich darum handelt, den Einbau z. B. bei Flugzeugen innerhalb einer Tragfläche vorzunehmen. Schließlich sei noch auf die Betriebsunsicherheit hixigewiesen, die durch evtl. eintretenden Bruch der Nockenwellen gegeben ist, in welchem Falle sofort eine große Anzahl von Brennkammern außer Betrieb gesetzt würde.Control device for the separation chamber of back pressure drive devices In the recoil propulsion device of patent 544,834, the control is to intake and exhaust piston valves belonging to each combustion chamber by direct camshaft drive intended. This direct drive of the piston valves now has notable disadvantages on. First of all, large acceleration forces of short duration are caused by the camshafts to transfer which therefore together with the other control parts the power-to-weight ratio the machine system by a considerable increase. All the more so - as a prime mover what is required is all of the mechanical work required for movement the piston valves must perform. Another disadvantage is that through Cam disc controlled valves, especially when considering space no large cam diameter can be used, a proportionately a large proportion of the total cam rotation is attributable to the valve lift. This in proportion a work cycle slow opening and closing of the piston valves must of course very harmful. because just when the air or the gases flow through half-open valves of this type cause large eddy losses. Also do the camshafts located above or below the combustion chamber then interfere noticeable when it comes to installing z. B. in aircraft within to make a wing. Finally, there is the operational uncertainty hixigritten, which is given by a possible breakage of the camshafts, in in which case a large number of combustion chambers would immediately be put out of operation.

Die obenerwähnten Nachteile sollen durch vorliegende Erfindung beseitigt werden. Die Erfindung besteht darin, daß die Absperrorgane der Brennkammer mit in Zylindern beweglichen Treibkolben versehen sind und durch eine Ventilfeder offen gehalten werden, wobei über eine mechanisch angetriebene Schiebersteuerung wechselweise zum Schließen der Ventile in die Zylinder ein Druckmittel eingelassen wird und zum Öffnen der Ventile der Zylinder mit dem Auspuff bzw. mit seinem Entspannungsraum verbunden wird, so daß die Feder das Kolbenventil öffnet. Nach der Erfindung soll weiterhin die geteilte Antriebswelle der Druckmittelsteuerschieber für den Einlaß und den Auslaß durch eine Verstellvorrichtung zusammengehalten werden. Endlich soll die Brennstoffeinspritzvorrichtung durch Getriebeteile der Dr uckmittelsteuerung bewegt werden.The above-mentioned disadvantages are intended to be eliminated by the present invention will. The invention consists in that the shut-off elements of the combustion chamber with in Cylinders are provided with movable drive pistons and are open by a valve spring are held, alternately via a mechanically driven slide control to close the valves in the cylinder, a pressure medium is admitted and for Opening the valves of the cylinders with the exhaust or with its expansion chamber is connected so that the spring opens the piston valve. According to the invention should furthermore the split drive shaft of the pressure medium control slide for the inlet and the outlet are held together by an adjustment device. Should finally the fuel injector through gear parts of the pressure medium control be moved.

In den Abb. i bis 7 ist ein Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung nach der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Abb. i eine innerhalb einer Tragfläche angeordnete Rückdruckantriebsvorrichtung, Abb.2 Seitenansicht eines Flügelhohnes nach Abb. i, Abb.3 die Anordnung eines mechanischen Antriebes der Druckmittelsteuerschieber zu einer Zwillingskammer, Abb.4 einen Querschnitt durch einen Einlaßteil der Brennkammer nach Linie a-a der Abb. i, Abb. 5 eine Steuerschieberstellung und einen Querschnitt durch einen Tragarm nach Linie b-b der Abb. 4., Abb.6 eine andere Schieberstellung, Abb. 7 Ventilanordnung zur Gemischbildung und Einblasung.In Figs. I to 7 is an embodiment of the control device shown according to the invention. They show: Fig. I one within a wing arranged back pressure drive device, Fig.2 side view of a wing horn according to fig. i, fig.3 the arrangement of a mechanical drive of the pressure medium control slide to a twin chamber, Fig. 4 shows a cross section through an inlet part of the combustion chamber according to line a-a of Fig. i, Fig. 5, a control slide position and a cross section by means of a support arm according to line b-b in Fig. 4., Fig. 6 a different slide position, Fig. 7 Valve arrangement for mixture formation and injection.

In den Abb. i und 2 ist die aus Einlaßkopf i, Auslaßkopf 2 und dem -Zwischeninante13 bestehende Brennkammer im Querschnitt der innenverspannten "Pragfläche 4. so untergebracht, daß der Zwischenmantel 3 zur Versteifung des Flügelgerüstes mit den gitterähnlichen Holmen 5 fest verbunden ist. Die Kammerköpfe mit den Triebwerksteilen sind nach Aufheben der drehbaren Flügelnase 6 bzw. nach Herablassen eines Teiles der Flügelhaut 7 zum Zwecke der Auswechselbarkeit oder der Reparatur zugänglich. Das Einblaseventil8 und das Auslaßventil9 befinden sich in geöffnetem Zustande, während welcher Zeit die Brennkammer gespült und abgekühlt wird. Die windschnittigen Ventilkammern io mit den Tragarmen i i und den Kammerköpfen i und 2 bestehen aus einem Stück, oder sie sind durch Schweißung miteinander verbunden. Dies zeigt die Abb. 4.In Figs. I and 2 is the inlet head i, outlet head 2 and the - Intermediate 13 existing combustion chamber in the cross section of the internally braced "Prague area 4. housed so that the intermediate jacket 3 to stiffen the wing frame with the lattice-like spars 5 is firmly connected. The chamber heads with the engine parts are after lifting the rotating wing nose 6 or after lowering a part the wing skin 7 accessible for the purpose of replaceability or repair. The injection valve 8 and the outlet valve 9 are in the open state, during which time the combustion chamber is purged and cooled down. The streamlined Valve chambers io with the support arms i i and the chamber heads i and 2 consist of one piece, or they are connected to one another by welding. This shows the Fig. 4.

Die Betätigung der Kolbenventile 8 und 9 erfolgt nun so, daß Wasserdampf oder Luft von einigen Atmosphären Druck durch eine Steuervorrichtung, im vorliegenden Beispiel durch die Drehung eines Rundschiebers 12, nach Durchströmen des Zuführungskanals 13 und des Schieberschlitzes 14 auf einen mit dem. Kolbenventil durch eine Kolbenstange 15 fest verbundenen Treibkolben 16 geleitet wird. Hierdurch wird dann jeweils das Kolbenventil 8 oder 9 nach Zusammendrücken der Rücklauffeder 17 auf seinen Sitz 18 gedrückt. Der Druck auf den Treibkolben 16 bleibt nun so lange erhalten, wie das Ventil geschlossen bleiben soll. Bei der Weiterdrehung des Rundschiebers 12 verbindet dann der Schieberschlitz 14 den Treibkolbenzylinderraum 19 mit dem Kondensatorkanal 2o, und der verbrauchte Dampf wird durch die Rücklauffeder 17 in den Kondensator gedrückt. Das Kolbenventil 8 wird durch die Feder 17 so lange offen gehalten, wie es der weitere Arbeitsvorgang gerade erfordert. Um beim Auftreffen des Kolbenventils harte Schläge zu vermeiden, ist am Ende des Ventilhubes eine Kompensatorfeder 2 i vorgesehen, welche die Ventilmassen elastisch abfängt. Diese Art der Ventilbetätigung, darin bestehend, daß mittels kleiner Steuerungsenergie unter Verwendung einer Rücklauffeder die Hauptarbeit zur Ventilbetätigung durch ein geeignetes gas- oder dampfförmiges Mittel bewerkstelligt wird, soll für die Ein- und Auslaßkolbenventile aller zum Antriebe dienenden Brennkammern Anwendung finden.The actuation of the piston valves 8 and 9 now takes place in such a way that water vapor or air of a few atmospheres pressure by a control device, in the present case Example by rotating a circular slide 12 after flowing through the feed channel 13 and the slider slot 14 on one with the. Piston valve through a piston rod 15 firmly connected driving piston 16 is passed. This then becomes the Piston valve 8 or 9 after compressing the return spring 17 on its seat 18 pressed. The pressure on the driving piston 16 is now maintained as long as the valve should remain closed. When turning the round slide 12 The slide slot 14 then connects the drive piston cylinder space 19 to the condenser duct 2o, and the used steam is passed through the return spring 17 into the condenser pressed. The piston valve 8 is kept open by the spring 17 as long as the further work process just requires it. To when the piston valve hits To avoid hard blows, there is a compensator spring 2 at the end of the valve stroke i provided, which elastically intercepts the valve masses. This type of valve actuation, consisting in that by means of small control energy using a return spring the main work for valve actuation by a suitable gas or vapor Means is accomplished is intended for the inlet and outlet piston valves all for Find drives serving combustion chambers application.

Die Anordnung des mechanischen Rundschieberantriebes geht aus den Abb.3- und 4 hervor. Hierbei wird bei einer Zwillingblockausführung durch eine Turbine 22 die geteilte Zwischenwelle 23 mit der Verstellvorüchtung 24 angetrieben. Die Zwischenwelle ist über ein Untersetzungsgetriebe 25 mit der jeweiligen Rundschieberwelle 26 am zweckmäßigsten durch ein Schnecken- oder Kegelrädergetriebe 27 verbunden. Die Verwendung einer Verstellvorrichtung 24 in der geteilten Zwischenwelle 23 ist insofern günstig, als nur sehr geringe Umfangskräfte bei der Verschiebung der AbschlußzeitenderKolbenventile auftreten. Die Verschiebung der Abschlußzeiten zwischen den Einlaß- und Auslaßkolbenventilen ist zur Erzielung des höchstmöglichen Staudruckes, besonders im Hinblick auf die wechselnde Luftdichte in verschiedenen Flughöhen, unbedingt erforderlich.The arrangement of the mechanical round slide drive is based on the Figures 3 and 4 emerge. In the case of a twin block design, this is done by a turbine 22, the split intermediate shaft 23 is driven with the adjustment device 24. the The intermediate shaft is connected to the respective round slide shaft via a reduction gear 25 26 most expediently connected by a worm gear or bevel gear 27. The use of an adjusting device 24 in the split intermediate shaft 23 is beneficial in that there are only very small peripheral forces when shifting the closing times of the piston valves appear. The shift in completion times between the inlet and outlet piston valves is to achieve the highest possible back pressure, especially with regard to the changing air density at different flight altitudes, absolutely necessary.

Während die Abb. 5 die Stellung des Rundschiebers 12 angibt, in welcher der Dampf in den Treibkolbenzylinderraum i 9 eintritt, das Kolbenventil also schließt, zeigt Abb.6 die Lage, in welcher der abgearbeitete Dampf über den Kanal 20 und die zugehörige Rohrleitung in den Kondensator entweicht, das Kolbenventil also von der Rüchlauffeder 17 geöffnet wird. Der Rundschieber ist so auszubilden, daß er sich nach Art der Kolbenringe federnd und dicht schließend gegen seinen Spiegel anlegt. Die konische Kupferdichtung.28 dient zum Abdichten der Kanalöffnungen 13 und 2o auf der Oberfläche der Aufnahmebuchse 29 gegeneinander. Mit 38 ist ein Ejektor zum Absaugen der Restgase aus der Brennkammer bezeichnet.While Fig. 5 indicates the position of the circular slide 12 in which the steam enters the driving piston cylinder space i 9, i.e. the piston valve closes, Fig.6 shows the position in which the processed steam via the channel 20 and the The associated pipeline escapes into the condenser, i.e. the piston valve from the Return spring 17 is opened. The round slide is to be trained so that it can resiliently and tightly closes against its mirror in the manner of the piston rings. The conical copper seal. 28 serves to seal the channel openings 13 and 2o on the surface of the receiving socket 29 against each other. At 38 there is an ejector for Sucking off the residual gases from the combustion chamber.

Der Dampf zur Betätigung der Kolbenventile 8 und 9, der Turbine 22 und der Ejektoreinrichtung 38 wird einer Leichtkesselanlage entnommen.The steam for actuating the piston valves 8 and 9, the turbine 22 and the ejector device 38 is taken from a light boiler system.

Sollen die Kolbenventile mit Druckluft betrieben werden, so wäre die Luftverdichteranlage durch eine Dampfturbine anzutreiben. Hierbei muß dann an Stelle eines Kondensators ein Sammelbehälter zum Druckausgleich für die abgearbeitete Luft treten, damit beim Fluge in dünnen Luftschichten keine Luft aus der umgebenden Atmosphäre angesaugt zu werden braucht. Da die Druckluft in :den Kolbenventilen sich mit Rücksicht auf den Gegendruck der Rücklauffeder doch nicht sehr tief entspannen darf, so ist es weben des weniger hohen Verdichtungsverhältnisses energiesparender, wenn die Abluft von einem. Rückleitungsnetz 2o und einem angeschlossenen Ausgleichbehälter aufgenommen wird. Zur Unterstützung dieses Vorganges können auch während der Zündzeit aus einem an der Brennkammer angeordneten Ü b:erdruckventil entnommene Brenngase in die Rückleitung eingeführt werden, um den an den Kolbenventilen usw. durch Undichtigkeit entstehenden Verlust zu ersetzen.If the piston valves are to be operated with compressed air, that would be Air compressor system to be driven by a steam turbine. This must then be in place a condenser a collecting tank for pressure equalization for the Processed air is released so that no air is released when flying in thin layers of air the surrounding atmosphere needs to be sucked in. Since the compressed air in: the Piston valves do not, considering the counter pressure of the return spring May relax very deeply, so it is weaving of the less high compression ratio More energy-saving if the exhaust air is from one. Return network 2o and one connected Expansion tank is added. To support this process you can also during the ignition time from an overpressure valve arranged on the combustion chamber removed fuel gases are introduced into the return line to the at the piston valves etc. to replace any loss caused by leakage.

Den Antrieb der Brennstoffeinspritzeinrichtüng durch Getriebeteile der Druckmittelsteuerungsanlage zeigen die Abb. 4. und 7. Die Nocken 3o auf den Kegelrädern a7 öffnen nach erfolgter Verdichtung der Ladeluft mittels eines Stößels 31 ein Mischventil 32 unter "Zusammendrücken der Feder 33. Hierdurch kann Druckluft aus einer Zuleitung 34 bei gleichzeitiger Absaugung des unter geringem Druck stehenden Brennstoffes aus der Brennstoffleittuig 3 5 bzw. den im Ventilsitz befindlichen Brennstoffdüsen 36 in die Brennkammer 3 strömen. Das hinter dem 1Vlischventil32 erzeugte übermäßig fette Gemisch kann sich dann an dem Glühzünder 37 leicht entzünden und infolge seiner beträchtlichen Entspannungsgeschwindigkeit in kürzester Zeit weit in die Brennkammer zerstäubt werden, worauf ein hoher Verbrennungsdruck entsteht. Die Einrichtung des Mischventils 32 ist so ,getroffen, daß der Ventilkegel in der Sitzlage gleichzeitig den Brennstoff sowie die Druckluft absperrt. Die Einblaseeinrichtung wird zweckmäßig in den Einlaßteil i verlegt, weil die Zeit der Einblasung dann von der Schließmlg des Einlasses, nicht aber von der Schließung des Auslasses abhängig ist und somit die störende Wirkung der Verstellvorrichtung umgangen wird. Der Ejektor 3ä innerhalb der Ausströmdüse 39 zur Absaugung der Restgase während der Startzeit aus der Breimkammer erhält das erforderliche gas- oder dampfförmige Mittel aus der Rohrleitung q.o.The drive of the fuel injection device through gear parts of the pressure medium control system are shown in Figs. 4. and 7. The cams 3o on the After the charge air has been compressed, bevel gears a7 open by means of a tappet 31 a mixing valve 32 under "compression of the spring 33. This allows compressed air from a supply line 34 with simultaneous suction of the low pressure Fuel from the fuel line 3 5 or those located in the valve seat Fuel nozzles 36 flow into the combustion chamber 3. That behind the 1Vlischventil32 The excessively rich mixture produced can then easily ignite on the glow igniter 37 and as a result of its considerable speed of relaxation in a very short time be atomized far into the combustion chamber, whereupon a high combustion pressure arises. The device of the mixing valve 32 is made so that the valve cone in the Sitting position cuts off the fuel and the compressed air at the same time. The blowing device is expediently relocated to the inlet part i, because the time of injection then of the closing of the inlet, but not dependent on the closing of the outlet and thus the disruptive effect of the adjustment device is bypassed. The ejector 3ä within the discharge nozzle 39 for sucking off the residual gases during the starting time from the pulp chamber receives the required gaseous or vaporous agent from the Pipeline q.o.

Die Hauptvorteile der Erfindung sind diese Die Einbaufähigkeit innerhalb einer @Tragfläche bei geringstem Flugwiderstand, wobei gleichzeitig die Möglichkeit besteht, verschiedene Größen dieser Brennkammern imn:erhalb einer Tragfläche mit sich verjüngendem Profil unterzubringen. Dann die leichtere Bauart gegenüber derjenigen mit Nockenwellenantrieben mit erforderlicher Antriebskraftmaschine. Ferner die kurze Schließungs- und öffnungszeit der Kolbenventile und schließlich die größere Betriebssicherheit insofern, als bei Bruch irgendeines Triebwerksteiles höchstens eine Zwillingskammer ausfällt.The main advantages of the invention are that it can be installed within an @ wing with the lowest flight resistance, while at the same time the possibility consists, different sizes of these combustion chambers imn: erhalb a wing with to accommodate tapered profile. Then the lighter type compared to that with camshaft drives with the necessary drive engine. Furthermore the short one Closing and opening times of the piston valves and, finally, greater operational reliability insofar as if any part of the engine breaks, at most one twin chamber fails.

Claims

PATENT CLAIM. 73r, i. Control device for the combustion chamber of back pressure drive devices according to patent 544 834, characterized in that the shut-off devices of the combustion chamber are fixedly connected with moving pistons in cylinders and by a valve spring be kept open, Tiber being a mechanically driven slide control alternately admitted a pressure medium to close the valves in the cylinder and to open the valves of the cylinder with the exhaust or a relaxation space is connected so that the spring opens the piston valve.

2. Control device according to Claim i, characterized in that the split shaft for driving the pressure medium control slide for the Eimaß and outlet is held together by an adjusting device.

3. Control device according to Claim 2, characterized in that the injection or injection valve through direct connection with gear parts of the mechanically moved Control system for the pressure medium is operated.