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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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(1) Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Pulsverbrennungsvorrichtungen
und betrifft im Spezielleren Pulsdetonationsmaschinen.
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(2) Beschreibung des einschlägigen Standes
der Technik
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Es
gibt verschiedene Pulsverbrennungstechnologien. Pulsdetonationsmaschinen
(Pulse Detonation Enginees bzw. PDEs) verkörpern Bereiche einer speziellen
Entwicklung. Bei einer allgemeinen PDE werden Brennstoff und Oxidationsmittel
(z.B. sauerstoffhaltiges Gas, wie z.B. Luft) an einem strömungsaufwärtigen Einlassende
in eine längliche
Brennkammer eingeleitet. Die Luft kann durch ein strömungsaufwärtiges Einlassventil
eingeleitet werden, und der Brennstoff kann strömungsabwärts davon eingespritzt werden,
um ein Gemisch zu bilden. Nach Einleiten dieser Charge wird das
Ventil geschlossen, und ein Zünder
wird zum Detonieren der Charge (entweder direkt oder durch einen Übergangsprozess
von einer Deflagration zu einer Detonation) verwendet. Eine Detonationswelle
pflanzt sich mit Überschallgeschwindigkeit
in Richtung zu dem Auslass fort und verursacht eine substantielle
Verbrennung des Brennstoff-/Luft-Gemisches, bevor das Gemisch im Wesentlichen
aus dem Auslass ausgeleitet werden kann. Das Resultat der Verbrennung
besteht in einer raschen Erhöhung
des Drucks im Inneren der Kammer, bevor das in nennenswertem Umfang
durch Trägheit
durch den Auslass entweichen kann. Der Effekt dieses Trägheitseinschlusses
besteht in der Erzeugung einer Verbrennung mit nahezu konstantem Volumen
im Gegensatz z.B. zu einer Verbrennung mit konstantem Druck.
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Exemplarische
Pulsverbrennungsvorrichtungen sind in den US-Patenten 5,353,588;
5,873,240; 5,901,550 und 6,003,301 offenbart.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Ein
Gesichtspunkt der Erfindung besteht in einer Pulsverbrennungsvorrichtung,
die eine Anzahl von Brennkammern aufweist. Jede Brennkammer weist
eine Wandoberfläche
auf, die von einem strömungsaufwärtigen Einlass
zu einem strömungsabwärtigen Auslass
geht. Die Oberfläche
definiert einen Hauptkörperbereich,
der von dem Einlass nach strömungsabwärts geht,
sowie eine Düse
strömungsabwärts von
dem Hauptkörperbereich.
Eine Anzahl von Verbindungsleitungen schafft eine Verbindung zwischen
den Brennkammern. Für
jede vorgegebene Brennkammer gibt es eine erste Verbindung zwischen
einer ersten Stelle strömungsaufwärts der Düse dieser
Brennkammer und einer ersten Stelle entlang der Düse einer
ersten weiteren Brennkammer. Es gibt eine zweite Verbindung zwischen
einer zweiten Stelle strömungsaufwärts der
Düse einer zweiten
weiteren Brennkammer und einer zweiten Düsenstelle entlang der Düse der vorgegebenen Brennkammer.
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Bei
verschiedenen Ausführungen
kann eine dritte Verbindung zwischen einer dritten Stelle strömungsaufwärts der
Düse der
vorgegebenen Brennkammer und einer dritten Stelle entlang der Düse einer
dritten weiteren Brennkammer vorhanden sein. Es kann eine vierte
Verbindung zwischen einer vierten Stelle strömungsaufwärts der Düse einer vierten weiteren Brennkammer
und einer vierten Düsenstelle entlang
der Düse
der vorgegebenen Brennkammer vorhanden sein. Eine Anzahl von Rückschlagventilen kann
angeordnet sein, um die erste und die dritte Verbindung in Richtungen
von der vorgegebenen Brennkammer weg im Wesentlichen zu unterbinden,
und um die zweite und die vierte Verbindung in Richtungen zu der
vorgegebenen Brennkammer hin im Wesentlichen zu unterbinden. Die
Düse kann
einen konvergierenden Bereich, einen divergierenden Bereich strömungsabwärts von
dem konvergierenden Bereich und eine Verjüngung dazwischen aufweisen. Die
erste und die zweite Düsenstelle
können
in der Nähe
der Verjüngung
der Düse
liegen, entlang derer sie positioniert sind. Ein Rotations-Einlassventil
kann die Einlässe
der Brennkammern sequentiell öffnen und
schließen.
Es können
eine Brennstoffquelle und eine Oxidationsmittelquelle und für jede vorgegebene
Brennkammer ein Brennstoffventil und ein Oxidationsmittelventil
vorgesehen sein, die die Brennstoff- und die Oxidationsmittelströmung von
den Quellen zu der vorgegebenen Brennkammer steuern. Die Brennkam mern
können
in einem Kreis um eine Längsmittelachse
der Vorrichtung angeordnet sein. In exemplarischer Weise können zwischen
drei und fünfzig,
jeweils einschließlich,
Brennkammern vorhanden sein.
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Ein
weiterer Gesichtspunkt der Erfindung befasst sich mit einem Verfahren
zum Betreiben einer Pulsverbrennungsvorrichtung. Für jede Brennkammer
wird Gas lateral in die Brennkammer zwischen dem Einlass und dem
Auslass abgegeben. Eine Abgaberate wird während eines Zyklus der vorgegebenen
Brennkammer variiert, um so einen Rückdruck in der vorgegebenen
Brennkammer zu kontrollieren. Das Abgeben von Gas kann das Umlenken
von Gas von mindestens einer weiteren der Brennkammern beinhalten.
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Die
Details von einem oder mehreren Ausführungsbeispielen der Erfindung
sind in den Begleitzeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung erschließen sich
aus der Beschreibung und den Zeichnungen sowie aus den Ansprüchen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
Darstellung einer Brennkammergruppe für eine Pulsverbrennungsmaschine;
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2 eine
Rückansicht
der Gruppe der 1;
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3 eine
Längsschnittdarstellung
der Gruppe der 2 entlang einer Linie 3-3;
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4 eine
teilweise schematische Frontansicht eines an der Gruppe der 1 angebrachten Einlassventils;
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5 eine
teilweise schematische, abgewickelte Längsschnittdarstellung in Umfangsrichtung der
Gruppe der 4; und
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6 eine
teilweise schematische, abgewickelte Schnittdarstellung in Umfangsrichtung
einer alternativen Ventil-/Gruppen-Kombination.
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In
den verschiedenen Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen und
Begriffe gleichartige Elemente.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG
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1 zeigt
eine Brennkammergruppe 20 für eine Pulsdetonationsmaschine.
Die exemplarische Gruppe beinhaltet fünf Brennkammerrohre 22A bis 22E,
die um eine zentrale Längsachse 500 der
Gruppe angeordnet sind und jeweils ihre eigene Längsmittelachse 502A bis 502E aufweisen.
Jedes exemplarische Rohr 22A bis 22E weist einen
strömungsaufwärtigen Einlass 24 und
einen strömungsabwärtigen Auslass 26 auf.
Ein allgemein gerader Hauptrohrbereich 28 erstreckt sich
strömungsabwärts von
einem Rand an dem Einlass zu einer Verbindungsstelle mit einer Düse 30,
die strömungsabwärts von
dem Auslass vorgesehen ist. Bei dem exemplarischen Ausführungsbeispiel
sind die Achsen 500 und 502A bis 502E parallel,
wobei die Achsen 502A bis 502E auf einem vorgegebenen
Gruppenradius RC umfangsmäßig um die
Achse 500 angeordnet sind (2). Eine
Reihe von Leitungen schafft Passagen, die die Rohre miteinander
verbinden und im Folgenden noch ausführlicher erläutert werden.
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3 veranschaulicht
weitere Details der exemplarischen Rohre. Jedes Rohr hat eine Gesamtlänge L1 zwischen dem Einlass 24 und dem
Auslass 26. Jedes Rohr weist eine innere Oberfläche 40 auf, die
sich im Wesentlichen in Längsrichtung über einen signifikanten
Bereich der Rohrlänge
erstreckt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich die
Oberfläche
in Längsrichtung
strömungsabwärts von
dem Einlass 24 über
eine Länge
L2 zu einer Stelle geringfügig strömungsabwärts von
der Verbindungsstelle zwischen der Düse 30 und dem Hauptbereich 28.
Bei der exemplarischen Ausführungsform sind
die Rohre um ihre Achsen symmetrisch, so dass die Oberfläche 40 entlang
dieses in Längsrichtung verlaufenden
Bereichs 42 einen vorgegebenen Hauptrohradius RP aufweist. Bei der exemplarischen Düse 30 handelt
es sich um eine konvergierende/divergierende Düse mit einem konvergierenden
strömungsaufwärtigen Bereich 44,
der sich von einer Verbindung mit dem Bereich 42 strömungsabwärts erstreckt,
und mit einem divergierenden strömungsabwärtigen Bereich 46,
der sich von einer Verbindung mit dem konvergierenden Bereich 44 strömungsabwärts zu dem
Auslass 26 (der einen Innenradius RO aufweist)
erstreckt. Die Verbindung zwischen dem konvergierenden und dem divergierenden
Bereich bildet eine Verjüngung 48 mit
einem Verjüngungsradius
RT. Die Düse beinhaltet einen Sammelraum 50, der
die Verjüngung
umgibt. Der Sammelraum weist eine Innenwand 52 und eine
Außenwand 54 auf.
Bei der exemplarischen Ausführungsform
handelt es sich bei der Innenwand 52 um einen Bereich einer
allgemein kontinuierlichen Wandkonstruktion oder Wandanordnung,
deren innere Oberfläche
durch die Oberfläche 40 gebildet
ist und deren äußere Oberfläche lokal
eine innere Oberfläche
des Sammelraums bildet. Zum Schaffen einer Verbindung zwischen dem Sammelraum
und dem Rohrinneren beinhaltet die Innenwand 52 eine in
Umfangsrichtung verlaufende Anordnung von Öffnungen 56. Bei der
exemplarischen Ausführungsform
sind die Öffnungen
nahe bei der Verjüngung 48,
jedoch ganz geringfügig
strömungsaufwärts von
dieser angeordnet.
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Im
Betrieb können
Brennstoff und Luft in der Nähe
des Rohreinlasses eingeleitet werden, verbrannt werden sowie von
dem Rohrauslass abgegeben werden. Bei einer exemplarischen Ausführungsform
wird ein Brennstoff-/Luft-Gemisch durch die Rohreinlässe eingeleitet. 4 zeigt
eine Rotations-Ventilanordnung 60 mit einer feststehenden
Ventilplatte oder einem feststehenden Ventilkörper 62 mit einer
vorderen und einer hinteren Oberfläche, wobei letztere in abdichtender
Weise an den Rohren in der Nähe
der Einlässe
von diesen angebracht ist. Ein Ventilelement oder Schieberelement 64 weist
eine Nabe 66 auf, die zur Ausführung einer relativen Rotation
um die Achse 500 an der Platte 62 angebracht ist.
Ein Paar Keulenbereiche 67 und 68 erstrecken sich
von der Nabe radial nach außen.
Die Keulenbereiche schließen
und öffnen
sequentiell Öffnungen 70A bis 70E in
der Platte, die den jeweiligen Rohren 22A bis 22E zugeordnet
sind. Wenn sich das Ventilelement 67 in einer vorgegebenen
Richtung 504 um die Achse 50 relativ zu der Gruppe
dreht, weist jeder Keulenbereich 67, 68 eine vordere
Kante 72 und eine hintere Kante 73 auf. Die exemplarischen Öffnungen sind
als Sektoren um die Achse 500 der überlagerten Rohreinlässe ausgebildet. 4 zeigt
die Ventilanordnung 60 mit dem Schieberelement 64 in
einer Orientierung, in der die Öffnung 70A für das erste
Rohr 22A durch einen vorderen Bereich des ersten Keulenbereichs 67 soeben
vollständig überlappt
worden ist, um die Öffnung
zu schließen.
Die Öffnung 70B für das zweite
Rohr 22B ist gerade vollständig geöffnet worden, nachdem der hintere
Rand 73 des ersten Keulenbereichs 67 diese passiert
hat. Die Öffnung 70C für das dritte
Rohr 22C ist bereits offen, und der vordere Rand 72 des
zweiten Keulenbereichs 68 ist unmittelbar davor, das Überlappen
dieser Öffnung
zu beginnen und diese zu schließen.
Die Öffnung 70D für das vierte
Rohr 22D war verschlossen, und der hintere Rand 73 des
zweiten Keulenbereichs 68 befindet sich unmittelbar vor
der Freigabe dieser Öffnung,
wodurch diese geöffnet
wird. Die Öffnung 70E für das fünfte Rohr 22E war
für ein
Intervall und bleibt für
ein Intervall vollständig
geöffnet,
nachdem der hintere Rand des zweiten Keulenbereichs diese Öffnung bereits
passiert hat und der vordere Rand des ersten Keulenbereichs noch
nicht in die Nähe
dieser Öffnung
gekommen ist.
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5 veranschaulicht
in schematischer Weise die Bedingungen der Rohre 22A bis 22E sowie
die relativen Positionen der Schieberkeulenbereiche 67 und 68.
Jedes Rohr durchläuft
einen Verbrennungszyklus. Bei dem exemplarischen Schieberventil
mit zwei Keulenbereichen gibt es zwei Verbrennungszyklen pro Schieberventilrotation.
Der Zyklus beinhaltet das Beschicken jedes Rohrs mit Brennstoff
und Oxidationsmittel, um ein Brennstoff-/Oxidationsmittel-Gemisch
zu bilden. Die Mischung wird dann zur Detonation gebracht, wobei
sich eine Detonationswelle von dem Einlass in Richtung auf den Auslass fortpflanzt.
Nach der Detonation findet anfänglich eine
Entladung mit hohem Druck aus dem Auslass statt. Im Anschluss daran
erfolgt ein erneuter Ladevorgang. Wie im Folgenden noch erläutert wird,
erfolgt bei der exemplarischen Ausführungsform auf die Entladung
mit hohem Druck eine Entladung mit niedrigem Druck sowie die gleichzeitige,
darauf folgende oder überlappende
Einleitung einer Durchspülpuffercharge.
Ein exemplarisches Durchspülpuffermaterial
besteht im Wesentlichen aus dem Oxidationsmittel oder einem mageren
Gemisch oder dem Brennstoff oder einem fetten Gemisch.
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Das
exemplarische System der 4 und 5 kann auftreff-gespeist
oder Verdichter-gespeist vertrieben werden, wobei Luft 80 in
einer strömungsabwärtigen Richtung 506 durch
die geöffneten Öffnungen
hindurch strömt.
Brennstoff 82 kann durch eine Brennstoffleitung 84 eingeleitet
werden, die von einem Ventil 86 gesteuert wird. Bei der
exemplarischen Ausführungsform
ist jedes Brennkam merrohr mit seiner eigenen einen oder mehreren
Leitungen 84 mit Auslässen
in der Nähe
des Rohreinlasses positioniert und wird durch ein zugeordnetes Ventil 86 gesteuert,
das wiederum durch ein (nicht dargestelltes) Steuersystem elektronisch
(alternativ pneumatisch oder hydraulisch) gesteuert wird. Die Brennstoffleitungsauslässe dienen
somit als Brennstoffeinlässe
für die
zugeordneten Brennkammerrohre.
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Unter
der speziellen Bedingung der 4 und 5 ist
der Einlass des ersten Rohrs 22A erst vor kurzem geschlossen
worden. Nach dem Schließen
hat ein in der Nähe
des Einlasses positionierter Zünder
(z.B. eine Zündkerze 90)
die Verbrennung des Brennstoff-/Luft-Gemisches 92 initiiert,
dass das Rohr im Wesentlichen ausgefüllt hat. Es ist eine Detonationswellenfront 100 dargestellt,
die sich über den
größten Teil
des Weges durch das Gemisch hindurch in Richtung auf den Auslass 26 fortgepflanzt hat,
so dass Verbrennungsprodukte 94 dahinter in einem Zustand
unter hohem Druck zurückbleiben. Während eines
kurzen Anfangsstadiums des Intervalls, in dem das Rohr geschlossen
ist, passiert die Detonationswellenfront im Allgemeinen rasch den gesamten
Weg durch das Gemisch. Anschließend werden
die Verbrennungsprodukte 94 bei einem relativ hohen Druck
ausgestoßen,
wobei durch diesen Ausstoß der
Druck vermindert wird. Bei der exemplarischen Ausführungsform
mit zwei Zyklen pro Rotation ist das vierte Rohr 22D an
dem Ende seines geschlossenen Intervalls dargestellt, so dass sich
dessen Verbrennungsprodukte 94 über die gesamte Rohrlänge in einem
Zustand mit relativ niedrigem Druck befinden. In dem dargestellten
Zustand ist das zweite Rohr 22B in einem nachfolgenden
Bereich des Zyklus dargestellt, in dem eine Spülpuffercharge 96 der
Luft 80 durch den Rohreinlasses eingeleitet wird, wobei
der Auftreffeffekt oder der Verdichtereffekt weiterhin dafür sorgt,
dass die Verbrennungsprodukte 94 bei einem relativ niedrigen
Druck ausgestoßen
werden. Die Spülpuffercharge
kann einfach dadurch erzeugt werden, dass das Ventil 86 der
zugeordneten Brennstoffleitung für
ein kurzes Intervall geschlossen wird und anschließend das
Ventil wieder geöffnet
wird, um mit der Erzeugung des Gemisches 92 zu beginnen.
Das fünfte
Rohr 22E ist in einem Anfangsstadium seines Ladeintervalls
dargestellt, und das dritte Rohr 22C ist in einem anschließenden Stadium
seines Ladeintervalls dargestellt, während dessen die Brennstoff-/Luft-Charge und die Spülpuffercharge
strömungsabwärts davon
weiterhin dafür
sor gen, dass die restlichen Verbrennungsprodukte weiter strömungsabwärts verlagert
werden.
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Die
Brennkammerrohre sind miteinander verbunden, um eine gewisse Gaspassage
zwischen den jeweiligen Rohren an verschiedenen Punkten in ihren
Zyklen zu ermöglichen.
Die exemplarische Verbindung liegt in Form von Passagen vor, die
durch zugeordnete Verbindungsrohre gebildet sind. Bei bestimmten
Ausführungsbeispielen
kann jedes Brennkammerrohr mit einem oder mehreren der anderen Rohre
durch ein oder mehrere Verbindungsrohre pro angeschlossenes Brennkammerrohrpaar
verbunden sein. Bei einer exemplarischen Ausführungsform ist jedes Brennkammerrohr
mit vier anderen Rohren gekoppelt. Eine Mindestanzahl von Rohren
für ein
solches System mit vier Verbindungen beträgt definitionsgemäß fünf, wobei
jedes Brennkammerrohr mit jedem anderen Brennkammerrohr verbunden
ist. Bei anderen Anzahlen von Verbindungen ändert sich die Mindestanzahl
entsprechend. Bei der exemplarischen Ausführungsform ist für jedes
Verbindungsrohr eine bevorzugte Strömungsrichtung von dem einen Rohr
des angeschlossenen Paares von Brennkammerrohren zu dem anderem
Rohr vorhanden. Zur einfacheren Erläuterung sind die Verbindungsrohre, die
eine bevorzugte Strömungsrichtung
von einem vorgegebenen Brennkammerrohr weg aufweisen, mit dem diesem
Brennkammerrohr zugeordneten Referenzbuchstaben bezeichnet. Somit
sind bei der exemplarischen Ausführungsform
der 5 jedem Brennkammerrohr 22A bis 22E ein
erstes Verbindungsrohr 120A bis 120E und ein zweites
Verbindungsrohr 122A bis 122E zugeordnet. In jedem
dieser Verbindungsrohre ist ein Einweg-Rückschlagventil 124 angebracht,
um die Verbindung auf die bevorzugte Richtung zu beschränken. Jedes
exemplarische Verbindungsrohr weist an jedem Ende eine Öffnung auf.
Die bevorzugte Strömungsrichtung
macht diese zu einer Einlassöffnung 126 und
einer Auslassöffnung 128.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
befinden sich die Einlassöffnungen
in Längsrichtung
an Stellen entlang der Hauptrohrbereiche 28 der Quellenbrennkammerrohre,
und die Auslassöffnungen 128 befinden
sich in den Sammelraum-Außenwänden der
zugeordneten Zielbrennkammerrohre. Die Sammelräume und die Verbindungsrohre
bilden in Kombination zugeordnete Zwischenverbindungspassagen, wobei
die Sammelraum-Auslassöffnungen 56 als
Passagen-Auslassöffnungen
dienen. Bei der exemplarischen Ausführungsform besitzen die Passa gen
eine in Längsrichtung
verlaufende L3 (5, wobei
die Länge
entlang der Passagen naturgemäß geringfügig länger ist).
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Bei
der exemplarischen Ausführungsform
erstreckt sich das erste Verbindungsrohr 120A des ersten
Brennkammerrohrs 22A zu dem dritten Brennkammerrohr 22C.
Das zweite Verbindungsrohr 122A des ersten Brennkammerrohrs 22A erstreckt
sich zu dem fünften
Brennkammerrohr 22E (dem ersten Rohr weiter in der Richtung 504).
Das erste Verbindungsrohr 120A verbindet das erste Brennkammerrohr 22A mit
dem dritten Brennkammerrohr 22C (dem zweiten Rohr weiter
in gegenläufiger
Richtung). Das erste und das zweite Verbindungsrohr der anderen
Brennkammerrohre sind mit den ähnlich
relativ orientierten Brennkammerrohren verbunden.
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Während des
Betriebszyklus jedes Brennkammerrohrs kommen die vier Verbindungsrohre, denen
es zugeordnet ist, folgendermaßen
ins Spiel: Wenn die Wellenfront 100 die Verbindungsrohr-Einlassöffnungen
der beiden Rohre passiert, die sich von einer vorgegebenen Brennkammer
(z.B. 120A und 122A für das erste Brennkammerrohr 22A in dem
Zustand der 5) weg erstrecken, werden Anteile
der Verbrennungsgase 94 durch diese Verbindungsrohre freigesetzt.
Ein erster Anteil wird zu der Verjüngung des dritten Brennkammerrohrs 22C geleitet,
und ein zweiter Anteil wird zu der Verjüngung des fünften Brennkammerrohrs 22E geleitet.
Der erste und der zweite Anteil werden an einer zweiten bzw. ersten
Brennstoff-/Luft-Ladezwischenstufe für ein vorgegebenes Brennkammerrohr
eingeleitet. Die Strömungen
bewirken das Unterbinden einer Entladung der unter niedrigem Druck
stehenden Verbrennungsprodukte durch die Verjüngung, wobei sie in wirksamer
Weise als weitere Verjüngungsbegrenzung
dienen. Zu diesem Zweck befinden sich die Öffnungen 56 vorteilhafterweise
etwas strömungsaufwärts von
der exakten mechanischen Verjüngung, um
dadurch den Verengungseffekt zu maximieren und jeglichen gegenläufigen Mitnahmeeffekt
zu minimieren. Der Begrenzungseffekt steigert den Rückdruck
an den verbleibenden Verbrennungsgasen und erhöht dadurch den Druck des Brennstoff-/Luft-Gemisches 92.
Der Druckanstieg ist mit einem molaren Anstieg/Dichteanstieg verbunden,
so dass eine größere Menge
an Brennstoff und Luft in jedem Zyklus verbrannt werden kann. Indem
der erste oder der zweite Strömungsanteil
in einen vorgegebenen Sammelraum durch ein diesem Sammelraum zugeordnetes
erstes oder zweites Verbindungsrohr einströmt, verhindert das Rückschlagventil
in dem anderen Verbindungsrohr, das diesem Sammelraum zugeordnet ist,
eine Strömung
in gegenläufiger
Richtung. In anderen Stadien kann der Druckunterschied über ein vorgegebenes
Verbindungsrohr geringer sein. Zum Beispiel kann in dem Zustand
der 5 eine viel geringere Druckdifferenz über das
Verbindungsrohr 122B zwischen den unter niedrigem Druck
stehenden Verbrennungsgasen in dem zweiten Rohr 22B und
den unverbrannten Gasen in der Nähe
der Verjüngung
des ersten Verbrennungsrohrs 22A als über das Verbindungsrohr 120A zwischen
dem ersten Brennkammerrohr und dem dritten Brennkammerrohr vorhanden
sein. Entweder eine Vorspannung in dem Rückschlagventil in dem Verbrennungsrohr 122B kann
die Strömung
durch dieses verhindern oder, falls zulässig, es kann der Umfang einer
solchen Strömung
relativ gering sein.
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Die
verschiedenen Abmessungen unterliegen zu einem großen Teil
der Auswahl durch einen Ingenieur sowie der Optimierung. Eine exemplarische
Anzahl von Brennkammerrohren liegt zwischen drei und fünfzig, jeweils
einschließlich
(in engerer Weise liegt diese Anzahl zwischen drei und sechs für eine exemplarisch
PDE sowie zwischen zwanzig und fünfzig
für eine
exemplarisch Hybrideinrichtung (die z.B. als Gasturbinenmaschinen-Brennkammer
verwendet wird)). Exemplarischee Brennkammerrohrdurchmesser liegen
bei 25 bis 200 mm. Exemplarisch Brennkammerrohrlängen liegen bei 75 mm bis 2,0
m, wobei längere
Längen
im Allgemeinen größeren Durchmessern
zugeordnet sind. Dennoch sind auch andere Größen (insbesondere größere Größen) möglich. Bei
den exemplarischen Ausführungsformen
wird der Großteil
der in einem vorgegebenen Brennkammerrohr erzeugten Verbrennungsgase
von dem Auslass dieses Rohres ausgeleitet, anstatt zu den anderen
Rohren umgeleitet zu werden. Ein engerer Bereich einer exemplarischen
Umleitung beträgt
weniger als 20%. Die exakte Position der Verbindungsrohr-Einlässe kann
durch zahlreiche Überlegungen
beeinflusst werden, wobei diese die Anzahl und die Anordnung der
Brennkammerrohre, die Zykluszeitsteuerung von diesen und dergleichen
beinhalten. Theoretisch kann dies nahezu jede beliebige Stelle strömungsabwärts von
dem Brennkammerrohr-Einlass sein, wobei dies auch die Möglichkeit
einer direkten Kreuzkopplung der Düsen-Sammelräume beinhaltet. Bei einer exemplarischen
Gruppe von Ausführungsformen
sind die Verbindungsrohr-Einlässe
dennoch in den strömungsabwärtigen Hälften der in
Längsrichtung
verlaufenden Bereiche 42 und so mit nahe bei oder in den
strömungsabwärtigen Hälften der
Brennkammerrohre insgesamt positioniert.
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6 zeigt
ein alternatives System, das ähnliche
Brennkammerrohre und Verbindungsrohre verwendet, wobei jedoch ein
alternatives Induktionssystem vorhanden ist. Für jedes Brennkammerrohr werden
Brennstoff und Oxidationsmittel in der Nähe der Einlassenden von diesem über eine
Brennstoffleitung und eine Oxidationsmittelleitung 206 bzw. 208 eingeleitet,
die durch jeweilige elektronisch betätigte Ventile 210 und 212 gesteuert
werden. Leitungsauslässe
dienen als Brennkammerrohr-Einlässe
für den Brennstoff
und das Oxidationsmittel. Eine unabhängige Steuerung der beiden
Ventile eines jeden Brennkammerrohrs sorgt für gesteigerte Flexibilität und verbesserte
Verbrennungszyklus-Zeitsteuerung, insbesondere während eines Betriebs außerhalb
von grundlegenden Bedingungen. Zum Beispiel kann die zeitliche Steuerung
während
des Anfahrens und während
des Übergangs
zu oder von einem grundlegenden Zustand oder während eines konstanten Betriebs
außerhalb
der grundlegenden Bedingung geändert
werden. Bei Befreiung von den Einschränkungen in Verbindung mit dem
Rotations-Schieberventil kann die relative zeitliche Steuerung der
Zyklen der Brennkammerrohre in der Anordnung derart verändert werden,
dass die Verbindungsrohre in einer größeren Anzahl verschiedener
Kombinationen verwendet werden können.
Dies würde
auch die Verwendung von anderen Gruppierungen als kreisförmigen Anordnungen
von Brennkammerrohren (z.B. linearen Anordnungen) vereinfachen.
Alternative Auftreff-gespeiste Ausführungen könnten einzelne Drehventile aufweisen,
die einzelnen Brennkammerrohren oder Untergruppen von Brennkammerrohren
zugeordnet sind.
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Vorstehend
sind eines oder mehrere Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschrieben worden. Dennoch versteht
es sich, dass im Umfang der Erfindung verschiedene Modifikationen
vorgenommen werden können.
Beispielsweise können selbst
bei der erläuterten
Grundkonstruktion viele Parameter dazu verwendet werden, die Leistungseigenschaften
zu beeinflussen. Diese beinhalten die Lage der Verbindungsrohröffnungen,
die Strömungsweglänge entlang
der Verbindungsrohre (zum Beeinflussen der Überlegungen hinsichtlich der
zeitlichen Steuerung), die Öffnungsorientierung
und die Öffnungsgeometrie,
die Rohrgeometrie (einschließlich solchen
Modifikationen wie gegabelter Ausbildung usw.) und dergleichen.
Aus diesem Grund liegen auch andere Ausführungsformen im Umfang der nachfolgenden
Ansprüche.