DE602006000228T2 - Vorrichtung mit pulsierender Verbrennung - Google Patents

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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Diese Erfindung betrifft Pulsverbrennungsvorrichtungen, und insbesondere Pulsverbrennungsmaschinen.
  • Es gibt diverse Pulsverbrennungstechnologien. Pulsdetonationsmaschinen („pulse detonation engines", PDE) stellen Bereiche besonderer Entwicklung dar. In einer generalisierten PDE werden Brennstoff und Oxidationsmittel (z. B. Sauerstoff enthaltendes Gas, wie z. B. Luft) in eine langgezogene Verbrennungskammer an einem stromaufwärts gelegenen Einlassende hineingelassen. Die Luft kann durch ein stromaufwärts gelegenes Einlassventil eingeführt werden, und der Brennstoff kann stromabwärts davon eingespritzt werden, um ein Gemisch zu bilden. Alternativ kann ein Treibstoff-Luft-Gemisch durch das Ventil eingeführt werden. Auf Einführung dieser Ladung hin wird das Ventil geschlossen, und eine Zündvorrichtung wird verwendet, um die Ladung zu detonieren (entweder direkt oder durch einen Abflammung-zu-Detonation-Übergangsprozess). Eine Detonationswelle pflanzt sich mit Überschallgeschwindigkeit zu dem Auslass fort, wobei sie wesentliche Verbrennung des Treibstoff-Luft-Gemisches verursacht, bevor das Gemisch im Wesentlichen aus dem Auslass geführt werden kann. Das Ergebnis der Verbrennung ist, den Druck in der Kammer schnell zu erhöhen, bevor eine wesentliche Gasmenge inert durch den Auslass entkommen kann. Der Effekt dieser inerten Einschließung ist, Verbrennung mit nahezu konstantem Volumen im Unterschied zu beispielsweise Verbrennung mit konstantem Druck zu erzeugen. Beispielhafte Pulsverbrennungsmaschinen sind in US Patenten 5 353 588 , 5 873 240 , 5 901 550 , 6 003 301 und 2004/0261396 gezeigt.
  • Zusätzlich sind Pulsverbrennungsvorrichtungen zur Verwendung als Verbrennungseinrichtungen in Hybridturbinenmaschinen vorgeschlagen worden. Z. B. kann die Vorrichtung eine konventionelle Turbinenmaschinenverbrennungsein richtung ersetzen. Solche vorgeschlagenen Hybridmaschinen sind in US Patent 3 417 564 und US-Veröffentlichung 20040123583 A1 gezeigt.
  • Kurze Zusammenfassung der Erfindung
  • Ein Aspekt der Erfindung umfasst eine Pulsverbrennungsvorrichtung, die eine ringförmige Anordnung von Verbrennungskanälen aufweist. Jeder Kanal enthält eine Wandfläche, die sich von einem stromaufwärts gelegenen Einlass zu einem stromabwärts gelegenen Auslass erstreckt. Mindestens ein Ventil ist positioniert, mindestens eine erste Gaskomponente eines Treibstoffs zu den Verbrennungskanaleinlässen hereinzulassen. Die Vorrichtung enthält ein Auslassendelement. Die Anordnung und das Auslassendelement sind in mindestens einer ersten Richtung relativ zueinander rotierbar. Eine mindestens teilweise in dem Auslassendelement gelegene Einrichtung zum Führen von Verbrennungsprodukten von mindestens einem ersten der Kanäle zu mindestens einem zweiten der Kanäle ist vorgesehen, um Verbrennung des Treibstoffs in dem zweiten Kanal einzuleiten, wenn sich die Anordnung relativ zu dem Auslassendelement dreht.
  • In einer oder mehreren Ausführungen kann das Auslassendelement im Wesentlichen fest sein und die Anordnung sich drehen. Alternativ kann die Anordnung im Wesentlichen fest sein und das Auslassendelement sich drehen. Die Einrichtung kann eine Passage innerhalb des Auslassendelements enthalten. Das Auslassendelement kann weiterhin eine Zündvorrichtung enthalten. Das Auslassendelement kann weiterhin eine Einrichtung zum Einführen von mindestens einem von einem Starttreibstoff und einen zusätzlichen Treibstoff enthalten. Die Vorrichtung kann als eine Turbinenmaschinenverbrennungseinrichtung verwendet werden. Das Einlassventil kann ein Einlassendelement aufweisen, das sich relativ zu dem Auslassendelement nicht dreht.
  • Die Details von einer oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen und der Beschreibung unten dargelegt. Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der Beschreibung und den Zeichnungen und aus den Ansprüchen deutlich.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine schematische Seitenansicht einer Gasturbinenmaschine.
  • 2 ist eine Schnittansicht einer Verbrennungseinrichtung der Maschine von 1, entlang Linie 2-2.
  • 3 ist eine teilweise schematische, abgewickelte Längs- und Umfangsschnittansicht der Verbrennungseinrichtung der Maschine von 1.
  • Gleiche Bezugszeichen und Bezeichnungen in den verschiedenen Zeichnungen bezeichnen gleiche Elemente.
  • Detaillierte Beschreibung
  • 1 zeigt eine Gasturbinenmaschine 20 mit einer zentralen Längsachse 500. Von stromaufwärts nach stromabwärts enthält die beispielhafte Maschine 20 einen Gläserabschnitt 22, mindestens einen Verdichterabschnitt 24, einen Pulsverbrennung-Verbrennungseinrichtungsabschnitt 26 und einen Turbinenabschnitt 28. Die beispielhafte Verbrennungseinrichtung 26 enthält eine umlaufende Anordnung von sich längs erstreckenden Kanälen 30 (2), die innerhalb eines Maschinengehäuses 32 zur Rotation um die Achse 500 angebracht sind (z. B. gehalten an einer Karussellstruktur 34, die an einer der Verdichter/Turbine-Wellen oder an einer separaten freien Welle sein kann).
  • 3 zeigt weitere Details der beispielhaften Verbrennungseinrichtung 26 während des Betriebs im gleichbleibenden Zustand. Die beispielhafte Verbrennungseinrichtungsanordnung enthält 18 Verbrennungseinrichtungskanäle 30 (zur Veranschaulichung als gerade, ringförmige, geschnittene, längs orientierte Röhren gezeigt). Alternative Querschnitte inklusive Ringsektoren sind möglich, so wie Orientierungen nicht der Länge nach und nicht gerade Konfigurationen möglich sind. Die Rotationsrichtung ist mit 506 gekennzeichnet. Positionen der Röhren an einem beispielhaften Punkt in dem Zyklus sind entsprechend mit 30A–30R gekennzeichnet. Jede beispielhafte Röhre 30 hat einen stromaufwärts gelegenen Einlass 36 und einen stromabwärts gelegenen Auslass 38. Für eine leichte Bezugnahme werden die Röhren mit den Bezugszeichen gekennzeichnet, die mit den dargestellten Positionen assoziiert sind. Zu dem dargestellten Zeitpunkt tritt ein letztes Bisschen eines Spülungsstroms 50 von Verbrennungsprodukten aus dem Auslass 38 der Röhre 30A aus. Ein Durchschuss eines Puffergases 52 ist in einem stromabwärtigen Endbereich der Röhre 30A, wobei er dem Spülungsstrom 50 direkt nachfolgt. Eine Treibstoffladung 54 folgt hinter dem Pufferdurchschuss 52, wobei sie von einem Treibstofffüllstrom 56 durch den Einlass 36 geliefert wird. Ein beispielhafter Treibstoffstrom enthält ein gasförmiges Oxidationsmittel (z. B. Luft) und einen Brennstoff (z. B. einen gasförmigen oder flüssigen Kohlenwasserstoff). In der beispielhaften Turbinenmaschinenausführungsform kann die Luft von dem Verdichter 24 geliefert werden, und der Brennstoff kann durch Brennstoffinjektoren (nicht gezeigt) eingeführt werden.
  • Zu dem dargestellten Zeitpunkt hat die nächste Röhre 30B gerade ihren Auslass geschlossen bekommen, indem sie vor einer stromaufwärtigen Stirnfläche 58 eines sich in Relation nicht drehenden stromabwärtigen Elements 60 der Verbrennungseinrichtung vorbeiläuft. Zu dem Zeitpunkt der Schließung/Verdeckung kann etwas oder alles des Pufferdurchschusses 52 aus dem Röhrenauslass ausgetreten sein. Der Pufferdurchschuss 52 dient dazu, verfrühte Zündung der Ladung 54 aufgrund von Kontakt mit den Verbrennungsgasen zu verhindern. Die Schließung der Auslassöffnung führt dazu, dass eine Verdichtungswelle 62 in eine nach vorne gerichtete/stromaufwärtige Richtung 510 durch die Ladung 54 gesendet wird, wobei sie einen verdichteten Teil 63 der Ladung in ihrem Nachlauf zurücklässt.
  • Dieser Verdichtungsprozess fährt bis zu der Position fort, die ungefähr für Röhre 30C gezeigt ist. An einem gewissen nachfolgenden Punkt (z. B. wie für die Röhre 30D gezeigt) wird der Röhrenauslass gegenüber einer Öffnung 64 in dem Element 60 freigelegt. Die Öffnung 64 ist eine Auslassöffnung für eine Passage 66. Die Passage 66 hat eine Einlassöffnung 68. Die Einlassöffnung 68 ist positioniert, gegenüber dem Auslass einer oder mehrerer Röhren in einer späteren Position (z. B. ungefähr der für Röhre 30G gezeigten Position) offen/freigelegt zu sein. Wie in weiterem Detail unten diskutiert, findet zu dem Zeitpunkt schon Verbrennung statt, wenn eine Röhre diese spätere Position erreicht hat. Dem entsprechend kann ein Strom 70 von Verbrennungsprodukten 71 von solch einer Röhre die Passage 66 von der Einlassöffnung 68 aus durchströmen. Wenn diese heißen Verbrennungsprodukte aus der Auslassöffnung 64 austreten, kommen sie in Kontakt mit dem verdichteten Teil 63 der Ladung 54 hinter der Verdichtungswelle 62. Die heißen Verbrennungsprodukte rufen Verbrennung der verdichteten Ladung 63 hervor, was eine Detonation verursacht und eine Detonationswelle 72 nach vorn/stromaufwärts hinter der Verdichtungswelle 62 her sendet (z. B. wie gezeigt für Röhren 30E, 30F und 30G). Die neu gebildeten Verbrennungsprodukte 71 werden in dem Nachlauf der detonierenden Welle gelassen.
  • In der beispielhaften Maschine enthält das Element 60 einen blockierenden Wandbereich 74 zwischen dem Passageneinlass 68 und dem Passagenauslass 64. Dies hilft zu verhindern, dass Verbrennungsgase aus den Röhrenauslässen entweichen, wenn die Röhren zwischen dem Passagenauslass 64 und dem Passageneinlass 68 vorbeilaufen. Diese Blockierung hilft auch, die Detonationswelle 72 zu führen.
  • Eine Fläche 80 eines Hauptteils eines sich in Relation nicht drehenden stromaufwärtigen Elements 82 der Verbrennungseinrichtung ist positioniert, die Röhreneinlässe während eines Großteils des Verbrennungsprozesses zu blockieren. In der beispielhaften Implementierung ist die Fläche 80 (eine stromabwärtige Stirnfläche) positioniert, die Einlässe 36 zu blockieren, um einen stromaufwärtigen Ausstoß der Ladung 54 zu verhindern, wenn sich die Verdichtungswelle 62 nähert. Die Fläche 80 ist auch positioniert, stromaufwärtige Abgabe von Verbrennungsprodukten während eines Hochdruckintervalls danach zu verhindern. Eine beispielhafte umfangsmäßige Ausdehnung der Fläche 80 liegt zwischen 40° und 160° (enger zwischen 90° und 120°).
  • In der beispielhaften Verbrennungseinrichtung gibt es ein kurzes Intervall, das für die Röhre 30H gezeigt ist, worin sowohl ihr Einlass als auch ihr Auslass blockiert sind, nachdem der Auslass aus der Freilegung gegenüber dem Passa geneinlass 68 herausgelaufen ist. Alternative Konfigurationen können dieses Intervall entbehren. Kurz danach (z. B. wie gezeigt für die Röhre 30I) kommt der Röhrenauslass frei von der Fläche 58 und wird dadurch geöffnet. Ein abwärts blasender Strom 84 von Hochdruckverbrennungsgasen tritt dann aus dem Röhrenauslass aus. Dieses Abwärtsblasintervall kann andauern (z. B. für die Röhren gezeigt als 30J, 30K und 30L).
  • Nach dem Abwärtsblasintervall kann es ein Pufferfüllintervall geben, worin ein Einlasspufferstrom 90 den Pufferdurchschuss stromaufwärts von den Verbrennungsgasen 71 erzeugt. Der beispielhafte Strom 90 kann aus nicht mit Brennstoff versehener Luft sein. In der beispielhaften Verbrennungseinrichtung ist dieser Strom 90 von dem Strom 56 durch ein schmales Segment 92 des stromaufwärtigen Elements 82 isoliert (wodurch eine Öffnung definiert wird, durch die der Strom 90 strömt). Alternative Konfigurationen könnten solch ein Segment 92 entbehren und sich auf Injektorpositionierung verlassen, um den Strom 90 relativ nicht mit Brennstoff versehen zu halten. Danach kann die Röhre durch mehrere weitere Stufen (z. B. für Röhren 30M, 30N, 30O, 30P, 30Q, 30R und zuletzt zurückkehrend zu 30A) wieder mit Treibstoff aufgeladen werden.
  • Beim Start kann Maschinenwellenrotation durch konventionellen pneumatischen oder elektrischen Antrieb begonnen werden. Dem Startzustand kann der Strom 70 fehlen. Dementsprechend kann eine zusätzliche Starteinrichtung vorgesehen sein. In einem Beispiel zeigt 3 Brennstoffleitung 100 und Oxidationsmittelleitung 102, die sich zu der Passage 66 erstrecken und von Ventilen 104 und 106 gesteuert werden. Diese Leitungen 100 und 102 können verwendet werden, um Startmengen von Brennstoff und Oxidationsmittel in die Passage einzuführen, welche wiederum von einer Zündvorrichtung 108 (z. B. einer Funken-Zündvorrichtung) gezündet werden, um einen Startstrom von Verbrennungsprodukten bereitzustellen.
  • Die Brennstoffleitung 100 und die Oxidationsmittelleitung und 102 (oder andere separate Leitungen) können auch verwendet werden, um zusätzliche Mengen von Brennstoff und/oder Oxidationsmittel während des Betriebs im gleichbleibenden Zustand und/oder während Übergangszuständen einzuführen. Abhän gig von den Umständen können solche zusätzlichen Mengen mager, fett oder stöchiometrisch sein.
  • Der Betrieb der beispielhaften Verbrennungseinrichtung kann dazu neigen, selbstzeitsteuernd zu sein. Jedoch kann zusätzliche Zeitverlaufssteuerung vorgesehen sein. Zum Beispiel kann eine Einrichtung vorgesehen sein, um die relativen Phasen des stromabwärtigen Elements 60 und des stromaufwärtigen Elements 82 zu ändern (z. B. durch Versetzen von deren Phasenorientierung um die Achse 500). Alternativ kann eine Einrichtung vorgesehen sein, um die Eigenschaften von jedem dieser Elemente individuell zu variieren. Zum Beispiel kann es mehrere Passagen in dem stromabwärtigen Element 60 geben, oder eine einzelne Passage kann mehrere Auslässe oder Einlässe haben, die selektiv individuell oder in Kombinationen geöffnet oder geschlossen werden können. Auf ähnliche Weise kann die umfangsmäßige Ausdehnung der durch das stromaufwärtige Element 82 vorgesehenen Blockierung einstellbar gemacht werden, wie die umfangsmäßigen Ausdehnungen und Positionierungen des entsprechenden mit Brennstoff versetzten Stroms 56 und des entsprechenden nicht mit Brennstoff versetzten Stroms 90 einstellbar sein können.
  • In alternativen Ausführungsformen kann die Röhrenanordnung fest sein, und mindestens das stromabwärtige Element kann sich drehen. Ein sich synchron mit dem stromabwärtigen Element drehendes stromaufwärtiges Element sorgt für einen ähnlichen Betrieb wie oben für 3 diskutiert. Jedoch könnte das Ventilzusammenspiel des stromaufwärtigen Elements mit den Röhren leicht durch diskrete Ventile an den Einlassenden jeder Röhre ersetzt werden. Solche diskreten Ventile würden für größere Flexibilität bei der Zeitverlaufsteuerung des Verbrennungsprozesses sorgen.
  • Eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind beschrieben worden. Dennoch ist es zu verstehen, dass verschiedene Modifikationen gemacht werden können, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Zum Beispiel können selbst bei der dargestellten Grundkonstruktion viele Parameter verwendet werden, um die Leistung zu beeinflussen. Dementsprechend sind andere Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche.

Claims (18)

  1. Pulsverbrennungsvorrichtung (26), aufweisend: eine ringförmige Anordnung von Verbrennungskanälen (30), wobei jeder eine Wandfläche aufweist, die sich von einem stromaufwärts gelegenem Einlass (36) zu einem stromabwärts gelegenem Auslass (38) erstreckt; mindestens ein Einlassventil, das positioniert ist, mindestens ein erstes Gas zu den Verbrennungskanaleinlässen (36) hereinzulassen; ein Auslassendelement (60), wobei die Anordnung und das Auslassendelement in mindestens einer ersten Richtung relativ zueinander rotierbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslassendelement (60) eine Passage (66) aufweist, die positioniert ist, Verbrennungsgase von einem oder mehreren der Kanäle (30) in einem ersten Positionsbereich zu einem oder mehreren der Kanäle (30) in einem zweiten Positionsbereich zu führen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei: das Auslassendelement (60) im Wesentlichen fest ist und die Anordnung sich um eine einzelne zentrale Längsachse (500) dreht.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Einlassventil aufweist: ein Segment einer ringförmigen Wandfläche (80), das positioniert ist, die Einlassöffnungen (36) der Kanäle (30) während eines einzelnen Teils einer Umdrehung zu blockieren, wobei der einzelne Teil zwischen 40° und 160° beträgt.
  4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Auslasselement (60) weiterhin aufweist: eine Zündvorrichtung (108), die ein operatives Ende in der Passage (66) hat.
  5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Auslasselement weiterhin aufweist: mindestens eine Öffnung zum Einführen von mindestens einem von einem Starttreibstoff und einem zusätzlichen Treistoff.
  6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die ringförmige Anordnung von Verbrennungskanälen zwischen zehn und fünfzig Kanäle (30) inklusive aufweist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die ringförmige Anordnung von Verbrennungskanälen (30) zwischen zwölf und fünfundzwanzig Kanäle (30) inklusive aufweist.
  8. Pulsverbrennungsvorrichtung (26), aufweisend: eine ringförmige Anordnung von Verbrennungskanälen (30), wobei jeder eine Wandfläche aufweist, die sich von einem stromaufwärts gelegenem Einlass (36) zu einem stromabwärts gelegenem Auslass (38) erstreckt; mindestens ein Einlassventil, das positioniert ist, mindestens eine erste Gaskomponente eines Treibstoffs zu den Verbrennungskanaleinlässen (36) hereinzulassen; ein Auslassendelement (60), wobei die Anordnung und das Auslassendelement in mindestens einer ersten Richtung relativ zueinander rotierbar sind; und gekennzeichnet durch eine mindestens teilweise in dem Auslassendelement (60) gelegene Einrichtung zum Führen von Verbrennungsprodukten von mindestens einem ersten der Kanäle (30) zu mindestens einem zweiten der Kanäle (30), um Verbrennung des Treibstoffs in dem zweiten Kanal (30) einzuleiten, wenn sich die Anordnung relativ zu dem Auslassendelement (60) dreht.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Auslassendelement (60) im Wesentlichen fest ist und die Anordnung sich dreht.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Anordnung im Wesentlichen fest ist und das Auslassendelement (60) sich dreht.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 8, 9 oder 10, wobei die Einrichtung eine Passage (66) innerhalb des Auslassendelements (60) aufweist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei das Auslasselement (60) weiterhin aufweist: eine Zündvorrichtung (108).
  13. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Auslasselement (60) weiterhin aufweist: eine Einrichtung zum Einführen von mindestens einem von einem Starttreibstoff und einem zusätzlichen Treibstoff.
  14. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, benutzt als eine Turbinenmaschinenverbrennungseinrichtung.
  15. Verfahren zum Betreiben einer Pulsverbrennungsvorrichtung (26), wobei die Vorrichtung aufweist: eine Mehrzahl von Verbrennerkanälen (30), wobei jeder aufweist: eine Wandfläche; einen stromaufwärts gelegenen Einlass (36); und einen stromabwärts gelegenen Auslass (38), wobei das Verfahren sequentiell und zyklisch für jeden Kanal aufweist: Einführen eines Treibstoffs in den genannten Kanal (30); und Abgeben von Verbrennungsgasen aus einem anderen der Kanäle (30) in den genannten Kanal, um Verbrennung des Treibstoffs in dem genannten Kanal anzustoßen.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei: das Abgeben von Gas Führen der Verbrennungsgase von dem Auslass des genannten anderen Kanals (30) in den genannten Kanal durch den Auslass (38) des genannten Kanals (30) aufweist; und das Einführen durch den Einlass (36) des genannten Kanals (30) stattfindet.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei: das Führen der Verbrennungsgase Blockieren des Einlasses (36) des genannten anderen Kanals (30) aufweist.
  18. Verfahren nach Anspruch 16, wobei: das Führen der Verbrennungsgase Freigeben des Auslasses (38) des genannten Kanals (30) aufweist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015200964A1 (de) * 2015-01-21 2016-07-21 Freie Universität Berlin Brennkammersystem für eine Gasturbine und Verfahren zur Verbrennung eines brennbaren Gemisches in einer Brennkammer

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7500348B2 (en) * 2005-03-24 2009-03-10 United Technologies Corporation Pulse combustion device
US7448200B2 (en) * 2005-03-24 2008-11-11 United Technologies Corporation Pulse combustion device
WO2008070210A2 (en) * 2006-06-15 2008-06-12 Indiana University Research And Technology Corporation Pilot fuel injection for a wave rotor engine
US20080310984A1 (en) * 2007-06-12 2008-12-18 General Electric Company Positive displacement capture device
US20100071458A1 (en) * 2007-06-12 2010-03-25 General Electric Company Positive displacement flow measurement device
US20080310981A1 (en) * 2007-06-12 2008-12-18 General Electric Company Positive displacement flow separator
US8146371B2 (en) * 2007-12-21 2012-04-03 United Technologies Corporation Direct induction combustor/generator
US10900443B2 (en) * 2009-10-06 2021-01-26 De Zhen Corporation Pty Ltd. Optimal feedback heat energy internal combustion engine and applications
DE102010016832A1 (de) * 2010-05-06 2011-11-10 Bundesanstalt für Materialforschung und -Prüfung (BAM) Brennstoffgemisch zur Geräuschminimierung in Triebwerken
US9777627B2 (en) * 2010-12-30 2017-10-03 Rolls-Royce North American Technologies Inc. Engine and combustion system
US9506654B2 (en) * 2011-08-19 2016-11-29 General Electric Company System and method for reducing combustion dynamics in a combustor
US10060419B2 (en) * 2014-11-21 2018-08-28 Northrop Grumman Systems Corporation Battery powered vehicle propulsion system
FR3032024B1 (fr) * 2015-01-26 2018-05-18 Safran Module de combustion a volume constant pour une turbomachine comportant un allumage par communication
FR3037384B1 (fr) * 2015-06-11 2017-06-23 Turbomeca Module de chambre de combustion cvc de turbomachine comportant une prechambre de combustion
FR3092615B1 (fr) * 2019-02-13 2021-01-22 Safran Aircraft Engines module de combustion CVC pour turbomachine d’aéronef comprenant des sous-ensembles de chambres indépendants
CN110905688B (zh) * 2019-10-16 2021-06-11 西北工业大学 一种利用不可燃液体提高脉冲爆震发动机工作频率的装置
US20210140641A1 (en) * 2019-11-13 2021-05-13 General Electric Company Method and system for rotating detonation combustion

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2942412A (en) * 1952-09-30 1960-06-28 Curtiss Wright Corp Pulse detonation jet propulsion
US3417564A (en) * 1967-04-19 1968-12-24 John G. Call Jet engine with relatively rotatable combustion means, intake manifold and exhaust manifold
DE2232025A1 (de) * 1972-06-30 1974-01-17 Motoren Turbinen Union Gasturbinenanlage, insbesondere triebwerk mit gleichraumverbrennung
US3848408A (en) 1973-02-08 1974-11-19 L Tompkins Counter-wave pulse jet engine
US4241576A (en) * 1979-01-15 1980-12-30 Gertz David C Gas turbine engine
DE4113680A1 (de) 1991-03-12 1992-09-17 Asea Brown Boveri Gasturbogruppe
US6003301A (en) * 1993-04-14 1999-12-21 Adroit Systems, Inc. Exhaust nozzle for multi-tube detonative engines
US5901550A (en) * 1993-04-14 1999-05-11 Adroit Systems, Inc. Liquid fueled pulse detonation engine with controller and inlet and exit valves
US5873240A (en) * 1993-04-14 1999-02-23 Adroit Systems, Inc. Pulsed detonation rocket engine
US5345758A (en) * 1993-04-14 1994-09-13 Adroit Systems, Inc. Rotary valve multiple combustor pulse detonation engine
GB2377257B (en) * 2001-07-06 2004-09-01 Hubert Michael Benians Compound gas turbine engines and methods of operation thereof
US6584765B1 (en) * 2001-12-21 2003-07-01 United Technologies Corporation Pulse detonation engine having an aerodynamic valve
US6981365B1 (en) * 2001-12-28 2006-01-03 Sierra Engineering Incorporated Supersonic revolving nozzle
US7621118B2 (en) * 2002-07-03 2009-11-24 Rolls-Royce North American Technologies, Inc. Constant volume combustor having a rotating wave rotor
US6901738B2 (en) * 2003-06-26 2005-06-07 United Technologies Corporation Pulsed combustion turbine engine
US7047724B2 (en) * 2002-12-30 2006-05-23 United Technologies Corporation Combustion ignition
US6889505B2 (en) 2003-04-02 2005-05-10 General Electric Company Pulse detonation system for a gas turbine engine
US6931833B2 (en) * 2003-04-30 2005-08-23 United Technologies Corporation Pulse combustion device
JP3952202B2 (ja) * 2004-02-19 2007-08-01 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 パルスデトネーションエンジン
US7448200B2 (en) * 2005-03-24 2008-11-11 United Technologies Corporation Pulse combustion device
US7500348B2 (en) * 2005-03-24 2009-03-10 United Technologies Corporation Pulse combustion device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015200964A1 (de) * 2015-01-21 2016-07-21 Freie Universität Berlin Brennkammersystem für eine Gasturbine und Verfahren zur Verbrennung eines brennbaren Gemisches in einer Brennkammer

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Publication number Publication date
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