DE638234C

DE638234C - Method for operating deflagration chambers, in particular for internal combustion turbines

Info

Publication number: DE638234C
Application number: DEH131593D
Authority: DE
Original assignee: E H HANS HOLZWARTH DR ING
Current assignee: E H HANS HOLZWARTH DR ING
Priority date: 1932-04-28
Filing date: 1932-04-28
Publication date: 1936-11-12
Also published as: US2004945A; FR754394A; NL37625C; GB405157A

Description

Verfahren zum Betriebe von Verpuffungskammern, insbesondere für Brennkraftturbinen Zur Betriebszündung der in Verpuffungskammern, insbesondere von Brennkraftturbinen, erzeugten verpuffungsfähigen Brennstoffluftgemische hat man sich bisher vorzugsweise eines im Zündzeitpunkt auf elektrischem Wege erzeugten Zündfunkens bedient; dieser Zündfunke wurde dabei durchweg durch eine elektrisch angesteuerte Zündkerze hervorgerufen. Die Zündung mittels Zündfunken hat jedoch grundsätzliche Nachteile, die durch die verhältnismäßig geringe Zündungsoberfläche derartiger Funken verursacht werden. Einerseits fehlen die Voraussetzungen dafür, daß selbst bei völlig gleichmäßiger Durchsetzung der Luftladung mit Brennstoff unmittelbar nach Auftreten des Zündfunkens die Entzündung einsetzt, weil nicht mit Sicherheit in jedem Zeitpunkt der für die Einleitung der Zündung in Betracht kommenden Zeitspanne ein Brennstoffteilchen in Gegenwart des erforderlichen Sauerstoffs mit dem Zündfunken in Berührung kommt. Andererseits setzt sich von ,der kleinen Oberfläche des Zündfunkens aus die Verbrennung nach erfolgter Entzündung in Form von Kugelschalen fort, wobei sich die im Brennstoffluftgemisch bildende Entzündungsoberfläche fortschreitend vergrößert. Handelt es sich um schwer entzündliche Brennstoffe, welche insbesondere vor der Entflammung erst aufgeschlossen oder vergast werden müssen, so erfolgt das Fortschreiten der Entzündungsoberfläche von der Zündoberfläche des Zündfunkens her langsam, und es dauert einige Zeit, bevor sich eine wirksame Zündoberfläche, die groß genug ist, innerhalb des Gemisches bildet. Handelt es sich um flüssigen Brennstoff, so maß außerdem die zur Verdampfung und Vergasung erforderliche Wärmemenge aus dem Innern :der Kugelschalen heraus an eine außerordentlich große Umgebung ausgestrahlt werden, wodurch der Flamme eine derart große Wärmemenge entzogen wird, daß die Temperatur im Innern der Kugelschalen absinkt. Hierdurch tritt leicht eine schleichende und unvollkommene Verbrennung ein. Als Beispiel, um welche Größenordnung des Wärmeentzuges es sich hierbei handelt, sei angeführt, daß ein aus flüssigem Benzol und Luft bestehendes Gemisch allein durch die Verdampfung des in ihm selbst enthaltenen Brennstoffes um mehr als 2o° C abgekühlt wird. Zusätzliche Abkühlung tritt bei einigen gebräuchlichen Brennstoffen weiterhin durch die vor der Verbrennung eintretende Aufspaltung ein. Eine solche Abkühlung vermehrt sich um das Vielfache, wenn von einem kugelförmigen Brennstoffluftgemisch aus, wie oben beschrieben, der dieses allseitig umgebende Brennstoff verdampft und aufgespalten werden muß.Process for operating deflagration chambers, in particular for internal combustion turbines For operating ignition of the deflagration chambers, in particular of internal combustion turbines, generated deflagrant fuel-air mixtures have so far been preferred operated an ignition spark generated electrically at the ignition point; this Ignition sparks were always caused by an electrically controlled spark plug. The ignition by means of ignition sparks, however, has fundamental disadvantages caused by the relatively small ignition surface caused by such sparks. On the one hand, the prerequisites are missing for that, even with completely uniform Enforcement of the air charge with fuel immediately after the ignition spark occurs the inflammation sets in because not with certainty at any point in time for the Initiation of ignition into a fuel particle in the relevant period The ignition spark comes into contact with the presence of the required oxygen. On the other hand, from the small surface of the ignition spark, the combustion takes place after ignition continues in the form of spherical shells, which are in the fuel-air mixture forming inflammatory surface progressively enlarged. Is it difficult Flammable fuels which, in particular, are only unlocked before they catch fire or must be gassed, the inflammation surface progresses from the ignition surface of the spark slowly, and it takes some time before an effective ignition surface that is large enough is formed within the mixture. If it is a liquid fuel, then also measured those for evaporation and Gasification required amount of heat from the inside: the spherical shells out to a extraordinarily large surroundings are emitted, which makes the flame such a large amount of heat is withdrawn so that the temperature inside the spherical shells drops. As a result, slow and imperfect combustion can easily occur. as Example of the order of magnitude of the heat extraction that is involved here stated that a mixture consisting of liquid benzene and air alone by the evaporation of the fuel contained in it cooled down by more than 20 ° C will. Additional cooling still occurs with some common fuels due to the splitting that occurs before combustion. Such a cooling off multiplies many times if from a spherical fuel-air mixture from, as described above, the fuel that surrounds this on all sides and evaporates must be split up.

Man hat zur Einleitung der Entflarnmung von Gemischen aus staubförmigen Brennstoffen bereits vorgeschlagen, dadurch von Anfang an eine große Entzündungsoberfläche zu schaffen, daß man eine Selbstzündung des Gemisches an Katalysatoren, glühenden Teilen oder glimmenden Ascheresten künstlich herbeiführt. -Ein`-söldies Verfahren führt selbst bei den ganz besonders schwer entzündlichen'- 'Geriiischen 'aus' staubförmigen Brennstoffen zum Ziele. Es hat aber den,: Nachteil, daß die Lebensdauer von in dä Verpuffungskammer angeordneten Katalysä:=.', toren und glühenden Teilen beschränkt ist' und daß insbesondere die Anbringung solcher Vorrichtungen nicht einfach durchzuführen ist. Auch können aus praktischen Gründen diesen Körpern nur beschränkte Abmessungen gegeben werden. Weiterhin macht es große Schwierigkeiten, die Temperatur glühender Teile für alle Betriebsbedingungen auf der richtigen Höhe zu halten. Werden sie bei kälter verlaufender Verpuffung zu kalt, so setzt die Selbstzündung -des frischen Gemisches verspätet ein oder fällt ganz aus. Werden die Teile bei heißer werdender Verpuffung zu heiß, so unterliegen sie der Gefahr vorzeitiger Zerstörung. Der Ausweg, im Brennstoff anfallende Asche künstlich an Stellen, welche auf einer entsprechenden Temperatur gehalten werden, anzulagern und diese Asche- oder Schlackeansammlungen als Katalysatoren oder als Selbstzündungsstellen zu benutzen, kommt bei flüssigen und gasförmigen Brennstoffen nicht in Betracht.One has to initiate the ignition of mixtures of dusty Fuels already proposed, thus a large ignition surface from the start to create that one auto-ignition of the mixture of catalysts, glowing Artificially split or smoldering ash residues brings about. -Ein`-söldies Procedure leads even with the particularly difficult to ignite odor 'from' dusty fuels to the target. But it has the disadvantage that the Lifetime of catalytic converters arranged in the deflagration chamber: =. ', Gates and glowing Sharing is limited 'and that in particular the attachment of such devices is not easy to do. Also, for practical reasons, these bodies only limited dimensions are given. Furthermore, it makes great difficulties the temperature of glowing parts at the right level for all operating conditions to keep. If they become too cold with a colder deflagration, self-ignition will start - the fresh mixture arrives late or fails completely. Will the parts be at If the deflagration becomes too hot, they are subject to the risk of premature destruction. The way out, artificially in the fuel ash in places, which on a are kept at the appropriate temperature, and these ash or slag accumulations to use as catalytic converters or as auto-ignition points comes with liquids and gaseous fuels are not considered.

Es ist auch bekanntgeworden, daß in der Verpuffungskammer eingeschlossene Gasreste zu Zündungen Anlaß geben können. Insbesondere hat man festgestellt, daß bei einer Einführung des Brennstoffes, bei der die gesamte Verpuffungskammer augenblicklich mit Brennstoff erfüllt wird, eine Urzündung erfolgen kann, ehe die Einführung des Brennstoffes beendet ist. Diese Urzündung erfolgt bei langgestreckten Kammern in der Nähe des Auslaßorganes der Verpufl"ungsli;ammer, weil hier stets die die Zündung hervorrufenden Mittel angeordnet sind, so daß es zu Urzündungen, hervorgerufen durch elektrische Zündfunken, durch Glühzündungen, durch Zündungen an katalysatorisch wirkenden Stoffen oder insbesondere auch durch Zündungen qm heißen Feuergasrest, kommen kann. Infolge .der augenblicklichen Erfüllung der Verpuffungskammer mit Brennstoff kommt es dann zu einer Einführung von Brennstoff in die durch die Urzündung gebildete Flamme, womit eine Reihe von Nachteilen entstehen, die zur Abänderung des Einführungsverfahrens für den Brennstoff Anlaß gegeben haben.It has also become known that trapped in the deflagration chamber Gas residues can give rise to ignitions. In particular, it has been found that with an introduction of the fuel, in which the entire deflagration chamber instantly is met with fuel, a primary ignition can take place before the introduction of the Fuel is finished. This primary ignition takes place in elongated chambers in near the outlet of the deflagration, because it is always the ignition evoking means are arranged so that there are primary inflammations caused by electrical ignition sparks, through glow ignitions, through ignitions on catalytic converters active substances or especially hot flue gas residue caused by ignitions, can come. As a result of the momentary filling of the deflagration chamber with fuel there is then an introduction of fuel into the one formed by the primary ignition Flame, which gives rise to a number of disadvantages which lead to the modification of the introduction procedure have given rise to the fuel.

Vorliegende Erfindung geht nun von der Erkenntnis aus, daß die so bekanntgewordene Erscheinung der Entstehung von Urzündungen an einer in .der Verpuffungskammer eingeschlossenen Gasmasse entsprechend hoher Temperatur .die Möglichkeit der Durchführung von Betriebszündungen gewährt, wenn man die Bildung und den Zustand dieser Gasmasse _ so zu beherrschen versteht, daß in genau vorbestimmten Zeitpunkten, eben den ;durch das Arbeitsverfahren vorgeschriebenen @ZiÜdzeitpunlcten, die Zündung der in der Ve@puffungskammer gebildeten verpuffungsfähgen Ladung durch die Gasmasse erfolgt. Die Erfindung beruht auf der weiteren Erkenntnis, daß diese Beherrschung dadurch möglich ist, daß man den Wärmezustand des Verpuffungskammerauslaßendes in der beliebigsten Weise beeinflussen kann, insbesondere derart, daß die entweder aus Restverbrennungsgasen oder aus eingeschlossener Luft bestehende Gasmasse die zur Zündung der Ladung erforderliche Temperatur annimmt und die Gleichraumverbrennung einleitet. Demgemäß kennzeichnet sich das erfindungsgemäß vorgeschlageneVerfahren zum Betriebe von Verpuffungskammern, insbesondere für Brennkraftturbinen, in denen die Ladung durch Zündgase entflammt wird, durch eine Einstellung des Wärmezustandes des Verpuffungskammerauslaßendes, bei dem die entweder aus Restverbrennungsgasen oder aus eingeschlossener Luft bestehenden Gase die zur Zündung der Ladung erforderliche Temperatur annehmen und die Gleichraumverbrennung der Ladung einleiten. Ein derartiges Betriebszündungsverfahren gewährt die mannigfachsten Vorteile gegenüber der eingangs erwähnten Betriebszündung unter Verwendung elektrischer Zündfunken. Denn es findet im Gegensatz zu dieser Zündung mit punktartiger Zündoberfläche und sich an diese anschließender kugelförmiger Ausbreitung der Zündung nunmehr die Zündung auf einer großen, praktisch etwa senkrecht zur Kammerlängsachse gelegenen und den Gesamtkammerquerschnitt einnehmenden Fläche statt. Von -hier aus schreitet die Zündoberfläche nach dem Einlaßende der Verpuffungskammer zu fort, so daß eine Ausstrahlung von Wärme nur an dieser praktisch ebenen oder nur leicht gekrümmten, im Verhältnis zum brennenden Kern kleinen Oberfläche eintritt.The present invention is based on the knowledge that the so known phenomenon of the formation of primary ignitions in one in .der deflagration chamber enclosed gas mass corresponding to high temperature. the possibility of implementation of operating ignitions granted, if one considers the formation and the condition of this gas mass _ understands how to master that in exactly predetermined times, just the; through the working procedure prescribed @ ignition times, the ignition of the in the Deflagrant charge formed by the gas mass is carried out by the gas mass. The invention is based on the further knowledge that this control thereby it is possible that the heat state of the Verpuffungskammerauslaßendes in the arbitrary Way can influence, in particular such that the either from residual combustion gases or the mass of gas consisting of trapped air necessary to ignite the cargo Temperature and initiates constant room combustion. Accordingly identifies the method proposed according to the invention for operating deflagration chambers, especially for internal combustion turbines in which the charge is ignited by ignition gases is, by adjusting the thermal state of the deflagration chamber outlet end, which consists of either residual combustion gases or trapped air Gases take on the temperature required to ignite the charge and the combustion in the same space initiate the charge. Such a service ignition method allows the most varied Advantages over the initially mentioned operating ignition using electrical Spark. Because, in contrast to this ignition, it takes place with a point-like ignition surface and this subsequent spherical expansion of the ignition is now the Ignition on a large, practically located approximately perpendicular to the longitudinal axis of the chamber and the area occupying the entire chamber cross-section. From here it goes the ignition surface continues to the inlet end of the deflagration chamber, so that a Radiation of heat only on this practically flat or only slightly curved, small surface area occurs in relation to the burning core.

Als Mittel zur Beeinflussung des Wärmezustandes des Verpuffungskammereinlaßendes bietet sich insbesondere eine entsprechende Einstellung des Temperaturzustandes des Kühlmittels der Verpuffungskammer an, bei dem die Zündgase die zur Entflammung der Ladung erforderliche Temperatur annehmen und die Gleichraumverbrennung einleiten. Dabei wird vorzugsweise die Temperatur des Kühlmittels für das Verpuffungskammerauslaßende höher einzustellen sein als die Temperatur des Kühlmittels für die anderen Teile der Verpuffungskammer. Eine unmittelbare Zufuhr äußerer Wärme zu den Zündgasen wird vor oder während des Anfahrens erforderlich sein. Das kann beipielsweise durch eine Aufheizung in dem Wärmetauscher erreicht werden, in dem im Beharrungszustand die Kühlung des betreffenden ,Mittels vorgenommen wird.As a means of influencing the thermal state of the deflagration chamber inlet end In particular, a corresponding setting of the temperature state is offered of the coolant of the deflagration chamber, in which the ignition gases are responsible for ignition assume the temperature required for the cargo and initiate combustion in the same space. The temperature of the coolant for the deflagration chamber outlet end is preferred must be set higher than the temperature of the coolant for the other parts the deflagration chamber. A direct supply of external heat to the ignition gases will may be required before or during start-up. This can be done, for example, by a Heating can be achieved in the heat exchanger in which the steady state Cooling of the agent in question is made.

Die Vorrichtungen zur Durchführung des neuen Verfahrens können in der beliebigsten Weise ausgebildet sein. Zweckmäßig wird die Verpuffungskammer in langgestreckter Form ausgeführt, wobei an dem einen Ende die Betriebsmitteleinlaßorgane, an dem anderen Ende die Auslaßorgane angeordnet sind. Hierdurch wird erreicht, daß das Einlaßende, an welchem die Betriebsmittel eingeführt werden, kühl bleibt, während das Auslaßende, über das die hocherhitzten Verbrennungsgase abströmen, erheblich aufgeheizt wird. Weiterhin wird vorteilhaft das Einlaßende kegelig ausgebildet, so daß die Verbrennungsgase nach beendeter Verpuffung ausgeschoben werden können, ohne daß sich eine starke Mischung zwischen Luft und Verbrennungsgasen einstellt. Auch das Auslaßende wird vorteilhaft kegelig verengt, so daß die Ausströmgeschwindigkeit der Verbrennungsgase und damit der Wärmeübergang allmählich erhöht wird. Die Mittel zur Erreichung einer genügend hohen Temperatur des nach vollendeter Ausspülung am Auslaßende angelagerten Gasrestes und seiner Umgebung sind hierbei folgende: Zunächst wird die Kammer so lang gewählt @ und dem Ausspülvorgang so viel Zeit zugeteilt, daß bereits während des Ausspülvorganfies eine starke Wärmeabstrahlung aus den Feuergasen in das an diese angrenzende Luftpolster stattfindet. Weiterhin ist es möglich, das Auslaßorgan so früh zu schließen, daß ein Verbrennungsgasrest noch am Austrittsende der Kammer festgehalten wird. Die Kammerwandungen am Austrittsende werden hierbei zweckmäßig nur mit einem verhältnismäßig heißen Kühlmittel (d. h. heißer als die Siedetemperatur des Wassers) gekühlt, und ihre Temperatur wird dadurch wesentlich erhöht, daß dzs Austrittsende nach dem Austrittsventil hin stark verjüngt wird, so daß der Wärmeübergang infolge der hohen Strömungsgeschwindigkeit der ausfließenden Verbrennungsgase große Werte annimmt, Die am Auslaßende befindlichen Teile oder Wandungen strahlen nunmehr infolge ihrer hohen Temperatur eine große Wärmemenge in den am A.uslaßende eingelagerten Gasrest, der aus Verbrennungsgasen mit oder, ohne Beimengung von Luft oder aus Luft allein bestehen kann, aus. Diese Ausstrahlung kann dadurch begünstigt werden, daß dem Aufladevorgang, welcher den Gasrest bereits am Auslaßende eingelagert vorfindet, eine genügende Zeitspanne zugeteilt wird. Diese Ausstrahlung ersetzt aber auch noch während des Zündvorganges die durch Verdampfung und Aufspaltung des Brennstoffes entzogene Wärme.The devices for carrying out the new method can be found in be designed in the most arbitrary way. The deflagration chamber is expedient in executed elongated shape, at one end the operating medium inlet organs, the outlet organs are arranged at the other end. This achieves that the inlet end at which the resources are introduced remains cool while the outlet end, through which the highly heated combustion gases flow out, considerably is heated. Furthermore, the inlet end is advantageously conical, so that the combustion gases can be expelled after the deflagration, without creating a strong mixture between air and combustion gases. The outlet end is also advantageously conically narrowed, so that the outflow speed the combustion gases and thus the heat transfer is gradually increased. The means to achieve a sufficiently high temperature after rinsing is complete on The outlet end of the accumulated gas residue and its surroundings are as follows: First if the chamber is selected so long @ and so much time is allocated to the rinsing process, that already during the rinsing process there is a strong radiation of heat from the flue gases takes place in the air cushion adjacent to this. It is also possible to use the To close the outlet element so early that a residual combustion gas is still at the outlet end the Chamber is detained. The chamber walls at the outlet end are here expediently only with a relatively hot coolant (i.e. hotter than the Boiling temperature of the water), and their temperature becomes essential as a result increased that the outlet end is strongly tapered towards the outlet valve, so that the heat transfer due to the high flow velocity of the outflowing Combustion gases assume large values, The parts located at the outlet end or Walls now radiate a large amount of heat due to their high temperature in the gas residue stored at the outlet end, which is made up of combustion gases with or, without the admixture of air or can consist of air alone. This charisma can be favored by the fact that the charging process, which already has the gas residue found stored at the outlet end, a sufficient period of time is allocated. These Radiation also replaces that caused by evaporation during the ignition process heat extracted and splitting the fuel.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß durch das Zusammenwirken dieser Mittel eine genügende Temperaturerhöhung des am Auslaßende eingelagerten Gasrestes leicht erreicht werden kann. Eine Selbstzündung des in die Verpuffungskammer eingeführten Brennstoffgemisches tritt nunmehr mit Sicherheit ein, und zwar auf der außerordentlich großen Oberfläche, mit welcher das Gemisch mit dem am Auslaßende eingelagerten Gasrest und seiner heißen Umgebung zusammentrifft. Die auf diese Weise hervorgerufenen Zündungen treten mit großer Genauigkeit zum gewollten Zeitpunkt ein und leiten eine bedeutend schnellere Verbrennung durch die ganze Masse ein, als solche, welche durch Zündfunken hervorgerufen werden. Es gelingt auf diese Weise, Brennstoffe, welche z. B. in Dieselmotoren nur mit Schwierigkeit und unvollkommen verbrannt werden können, so völlig zu verbrennen, daß es mit chemischen Mitteln nicht mehr möglich ist, unverbrannte Bestandteile nachzuweisen. Insbesondere verbrennen Brennstoffe, welche bei unvollkommener Verbrennung einen unangenehmen Geruch verbreiten, völlig geruchlos.Experience has shown that through the interaction of these means a sufficient temperature increase of the gas residue stored at the outlet end is easy can be reached. Autoignition of the one introduced into the deflagration chamber Fuel mixture now occurs with certainty, on the extraordinary large surface with which the mixture with the gas residue stored at the outlet end and its hot surroundings. The ignitions produced in this way occur with great accuracy at the desired time and lead one significantly faster combustion through the whole mass than those caused by ignition sparks be evoked. It is possible in this way, fuels which z. B. in diesel engines can only be burned with difficulty and imperfectly, so to burn completely, that it is no longer possible to use chemical agents to remove unburned components to prove. In particular, fuels burn if they are imperfectly burned give off an unpleasant odor, completely odorless.

Bei einem solchen Verfahren wird ,es selbstverständlich eintreten, daß die Selbstzündung infolge plötzlicher, sprungweiser Veränderung in den Aufladebedingungen, z. B. bei plötzlich einsetzenden Lastschwankungen von Verpuffungsturbinen, wenn .die Verpuffungskammern zu deren Antrieb dienen, vorübergehend aussetzt. Es wird .deshalb zweckmäßig sein, für diesen Fall und für das Anfahren zusätzliche Fremdzünder anzuordnen, z. B. dauernd glühende Teile oder, noch besser, elektrisch angesteuerte Zündkerzen. Werden elektrisch angesteuerte Zündkerzen als Hilfszünder angeordet, so müssen diese vorteilhaft so gesteuert werden, da.ß ihre Einschaltung gleichzeitig oder kurz hinter .der bei normalem Betrieb einsetzenden Selbstzündung erfolgt. Derartig eingestellte Zünder stören alsdann den Selbstzündungsbetrieb nicht, halten aber die Zündung aufrecht, im Falle, daß die Selbstzündung versagt.In such a procedure it will of course occur that the self-ignition as a result of a sudden, abrupt change in the charging conditions, z. B. with sudden load fluctuations of deflagration turbines, if .the deflagration chambers are used to drive them, temporarily stops. It will .Therefore, it is advisable to use additional external igniters in this case and when starting up to arrange, e.g. B. continuously glowing parts or, even better, electrically controlled Spark plugs. If electrically controlled spark plugs are arranged as auxiliary igniters, so these must advantageously be controlled in such a way that they are switched on at the same time or shortly after the self-ignition that occurs during normal operation. Such Set detonators then do not interfere with the auto-ignition operation, but they do hold the ignition is maintained in the event that the self-ignition fails.

Die Abb. i"gibt einen Längsschnitt durch eine Verpuffungskammer, mit welcher das vorliegende Verfahren verwirklicht werden kann.Fig. I "gives a longitudinal section through a deflagration chamber, with which the present method can be implemented.

Die Abb. 2 zeigt den üblichen Verlauf der Wegdrucklinie für eine solche Verpuffungskammer.Fig. 2 shows the usual course of the pressure line for such Deflagration chamber.

Die Abb. 3 gibt das Schaubild eines einzelnen Arbeitsspieles in größerem Maßstab wieder, wobei der durch das neue Verfahren zu erzielende Fortschritt deutlich gemacht wurde. Die Abszissen stellen ein Arbeitsspiel in Winkelgraden des Verteilers dar, der das zur Einstellung der Steuerorgane dienende gespannte Mittel auf die Ventile zur Wirkung bringt und. sie von ihn entlastet, während die Ordinaten den jeweilig in der Kammer herrschenden Druck angeben.Fig. 3 gives the diagram of a single one Work cycle on a larger scale again, showing the progress to be made by the new process was made clear. The abscissas represent a working cycle in degrees of the Distributor, which is used to adjust the control organs tense means on the valves and. they are relieved of it while the ordinates indicate the pressure prevailing in the chamber.

In bekannter Weise geht das Arbeitsverfahren in der in Abb. i veranschaulichten Kammer wie folgt vor sich: Es wird ausgegangen von dem Zustande in Punkt b, in welchem die Kammer mit Spülluft von über' der Atmosphäre liegender Spannung erfüllt ist. Durch das Luftventil i erfolgt die. Aufladung - der Brennkammer :2 mit höher gespannter Druckluft unter gleichzeitiger Öffnung des Brennstoffventils 3. Dieser Aufladevorgang ist im Schaubild Abb. 3. dargestellt durch die Strecke a von Punkt b bis Punkt c. Im. Punkte c setzt die Zündung und damit die Verpuffung des in der Kammer -, eingeschlossenen Brennstoffgemisches ein, welche im Punkte d praktisch beendet ist. In diesem Zeitpunkt 'öffnet das Düsenventil ¢ und läßt die Verbrennungsgase anströmen, im gezeichneten Beispiel durch die Düse 5 nach der Beschaufelung 6 des Turbinenrades 7. Während dieser Ausströmung findet die Ausnutzung der in den Verbrennungsgasen enthaltenen Energie statt. Die Ausströmung dauert während der Strecke e von d : f . Im Punkte f öffnet das Spülluftventil 8 und läßt frische Luft in die Kammer z eintreten, wobei die verbrannten Feuergase über das noch geöffnete Düsenventil q. ausgeschoben werden. Nach beendeter Ausspülung der Verpuffungskammer beginnt im Punkte b der Vorgang von neuem. Wie die Zeichnung veranschaulicht, ist die Verpuffungskaminer in langgestreckter Form ausgeführt. Die Einlaßventile 1, 3 und 8 liegen in diesem Ausführungsbeispiel am rechten Ende der Kammer, das Düsenventil 4. am linken Ende. Das Eintrittsende weist einen Hohlkegel 9 auf, ebenso das Austrittsende einen Hohlkegel io.In a known manner, the working process in the chamber illustrated in Fig. I proceeds as follows: The starting point is the state in point b, in which the chamber is filled with scavenging air with a voltage above the atmosphere. The air valve i causes the. Charging - the combustion chamber: 2 with higher pressure compressed air while simultaneously opening the fuel valve 3. This charging process is shown in the diagram in Fig. 3. by the distance a from point b to point c. At point c, the ignition and thus the deflagration of the fuel mixture enclosed in the chamber begins, which is practically ended at point d. At this point in time, the nozzle valve [opens] and allows the combustion gases to flow, in the example shown through the nozzle 5 after the blades 6 of the turbine wheel 7. During this outflow, the energy contained in the combustion gases is utilized. The outflow lasts during the distance e from d: f. At point f , the purging air valve 8 opens and allows fresh air to enter the chamber z, the burned fire gases through the still open nozzle valve q. be pushed out. After the purging of the deflagration chamber has been completed, the process starts again at point b. As the drawing illustrates, the deflagration chimney is designed in an elongated form. The inlet valves 1, 3 and 8 are in this embodiment at the right end of the chamber, the nozzle valve 4 at the left end. The inlet end has a hollow cone 9, as does the outlet end a hollow cone io.

Während des beschriebenen Aus.spülvorganges bildet sich, begünstigt durch das kegelig geformte Eintrittsende, eine praktisch ebene oder schwach gewölbte Trennschicht zwischen denVerbrennungsgasen und der eintretenden Spülluft aus, welche sich langsam von rechts nach links herüberschiebt. Schon während dieses Ausschiebens findet ein starleer Wärmeübergang an der Trennschicht statt. Zweckmäßig wird das Düsenventil q. so frühzeitig geschlossen, daß keine Spülluft verlorengeht, vielmehr ein kleiner Verbrennungsgasrest am linken Ende der Kammer eingeschlossen wird. Die Wandungen des Hohlkegels io am Auslaßende werden durch ein Kühlmittel hoher Temperatur gekühlt, welches im Kreislauf durch die Pumpe i i über den Kessel i- und die Rohrleitung 13 durch den Kühlraum i4 gedrückt wird und über die Leitung 13' der Pumpe wieder zufließt. Dieses Kühlmittel wird in dem Kessel 1z nur teilweise zurückgekühlt und fließt der Kühlkammer 1q. mit noch hoher Temperatur wieder zu. Die Temperatur der Wandungen des Austrittsendes io wird gerade durch dessen kegelige Form besonders erhöht, da durch .die so auftretende Verengung des Strömungsquerschnittes in dem engen Teil des Hohlkegels hohe Strömungsgeschwindigkeiten der ausfließenden Verbrennungsgase auftreten. Bekanntlich erhöhen hohe Strömungsgeschwindigkeiten denWärmeübergang stark, so daß eine große Wärmemenge in die Wandungen des Hohlkegels io abgeführt wird. Infolge der beschriebenen Maßnahmen bleiben die Wandungen des Hohlkegels io heiß und strahlen eine große Wärmemenge in die in ihm eingeschlossene Luft- oder Gasmenge aus. Es befindet sich also innerhalb des Hohlkegels io eine heiße Gasmenge, deren Temperatur noch weiter durch andauernde Strahlung der Wandung erhöht wird. Die Grenzfläche dieser dem Einfluß der heißen Wandung und des Abgasrestes ausgesetzten Gasmenge, in der Zeichnung als konkave Fläche 15 dargestellt, bildet nun die Zündfläche für die frische Ladung.During the described rinsing process, it forms, favored due to the cone-shaped entry end, a practically flat or slightly curved one Separating layer between the combustion gases and the incoming purge air, which slowly pushes over from right to left. Already during this pushing out a rigid heat transfer takes place at the separating layer. That will be useful Nozzle valve q. closed so early that no purge air is lost, rather a small residue of combustion gas is trapped at the left end of the chamber. the Walls of the hollow cone io at the outlet end are cooled by a high temperature coolant cooled, which in the circuit by the pump i i via the boiler i- and the pipeline 13 is pressed through the cooling space i4 and again via the line 13 'of the pump flows in. This coolant is only partially cooled back in the boiler 1z and flows through the cooling chamber 1q. closed again at a still high temperature. The temperature of the The walls of the outlet end io are particularly special because of their conical shape increased because of .the resulting narrowing of the flow cross-section in the narrow part of the hollow cone high flow velocities of the outflowing combustion gases appear. It is known that high flow velocities increase heat transfer strong, so that a large amount of heat is dissipated into the walls of the hollow cone io will. As a result of the measures described, the walls of the hollow cone remain io hot and radiate a large amount of heat into the air or enclosed in it Amount of gas. So there is a hot amount of gas inside the hollow cone io, the temperature of which is further increased by continuous radiation from the wall. The interface of these exposed to the influence of the hot wall and the residual exhaust gas Amount of gas, shown in the drawing as a concave surface 15, now forms the ignition surface for the fresh load.

Zur Veranschaulichung der Wirkung dieser Zündfläche sind um die Zündkerze 16, die ohnehin als Sicherheit und Anlaßzündung notwendig ist, Kreise 17 gezeichnet, welche veranschaulichen sollen, wie sich von dem kleinen Zündpunkt der Zündkerze aus die Verbrennung fortsetzen muß, wobei die Ausstrahlung einer verhältnismäßig großen Wärmemenge in die umfangreiche Umgebung erforderlich ist. Ein Blick auf die konvex gekrümmten Kugeloberflächen, welche durch die Kreise 17 dargestellt werden, und die eben oder konkav gekrümmten Zündungsoberflächen 15 zeigt den großen Vorteil des neuen Zündungsverfahrens. Innerhalb der im Verhältnis großen Zündungsoberfläche 15 kann nur ein verhältnismäßig kleiner Wärmeentzug zur Verdampfung, -Vergasung und Aufspaltung des Brennstoffes erforderlich werden, klein im Verhältnis zu den aufgespeicherten Wärmemengen. Unterstützend wirkt hierbei die große Wärmespeicherung in der hoch erhitzten Oberfläche der Wandungen des Kegels xo. Von diesen Oberflächen geht, wie durch Strahlungslinien angedeutet, eine starke Strahlung aus zur Zündungsoberfläche hin, welche einen etwa auftretenden Wärmeentzug sofort ersetzt.To illustrate the effect of this ignition surface are around the spark plug 16, which is necessary as a safety and starting ignition anyway, drawn circles 17, which are intended to illustrate how different from the small ignition point of the spark plug from the combustion must continue, with the charisma being a proportionate large amount of heat is required in the extensive surroundings. A look at the convex curved spherical surfaces, which are represented by the circles 17, and the planar or concave curved ignition surfaces 15 shows the great advantage of the new ignition process. Within the relatively large ignition surface Only a relatively small amount of heat can be extracted for evaporation or gasification and splitting of the fuel will be required, small in proportion to the stored amounts of heat. The large amount of heat storage has a supporting effect in the highly heated surface of the walls of the cone xo. From these surfaces As indicated by the radiation lines, strong radiation emanates to the ignition surface there, which immediately replaces any loss of heat that may occur.

Wie stark sich die Wirkung der neuen Zündungsart auch im Schaubild ausdrückt, ist durch die Abb.3 veranschaulicht. Die vollausgezogene Linie in dieser Abbildung stellt das übliche Schaubild mit Hilfe ge-: steuerter Fremdzündung, z. B. der in Abb. i gezeigten Zündkerze 16, dar. Der Augenblick der Zündung liegt im Punkte c. Von diesem Punkt aus schreitet die Verbrennung verhältnismäßig langsam fort; insbesondere wird die Verbrennung schleichend, nachdem ein Druck von etwa 25 Atm. abs. erreicht ist. Die Form der Verbrennungslinie von z5 Atm. abs. ab bis zu dem Punkt d, in dem das Düsenventil öffnet, läßt mit Sicherheit darauf schließen, daß im Punkte d die Verbrennung noch nicht beendet ist und während der Entspannung von d-f noch ein starkes Nachbrennen stattfindet. Nachdem die Verpuffungskammer unter Anwendung der beschriebenen Mittel einige Zeit in Betrieb gewesen war, nahm das Schaubild die langgestrichelt gezeichnete Form an, d. h. im Punkte g setzte nunmehr die erstrebte Selbstzündung ein. Die Verbrennung verläuft nach diesem Schaubild ganz bedeutend schneller, als es durch den steilen Verlauf der Verpuffungslinie zum Ausdruck kommt. Im Punkt k ist die Verbrennung völlig beendet. Dieses geht deutlich daraus hervor, d.aß bei allseits geschlossener Verpuffungskammer ein Druckabfall h-d stattfindet, entsprechend der Wärmeabgabe an die Kammerwandungen. Wird nunmehr die Eröffnung des Düsenventils vorverlegt in den Punkt der beendeten Verbrennung h, so würde die Entspannungslinie entsprechend der punktiert gezeichneten Linie h-i verlaufen. Der Druck bei Beginn der Entspannung beträgt in diesem Falle 23,a5 Atm. abs., während er bei der Fremdzündung nur 26,15 Atm. abs. betrug. Die Drucksteigerung, welche durch das neue Verfahren erzielt wurde, bei gleicher Brennstoffzufuhr und gleichem Gemisch, beträgt also 12%. Entsprechend größer ist der Leistungsanfall. Bei der Entnahme der vorliegenden Schaubilder wurde die Verbesserung der Verbrennung auch dadurch sichtbar, daß der bei dem Schaubild mit Fremdzündung wolkige Auspuff nach Einsetzung der Selbstzündung farb- und geruchlos wurde.How strong the effect of the new ignition type is in the diagram expresses is illustrated by Fig.3. The full line in this one Figure represents the usual diagram with the help of: controlled spark ignition, e.g. B. the spark plug 16 shown in Fig. I. The moment of ignition is in Points c. From this point on, the combustion proceeds relatively slowly away; in particular, the combustion becomes insidious after a pressure of about 25 atm. Section. is reached. The shape of the burn line of z5 atm. Section. from to at point d, at which the nozzle valve opens, it can be concluded with certainty that that in point d the combustion has not yet ended and during the relaxation from d-f there is still a strong afterburning. After the deflagration chamber had been in operation for some time using the means described, took the diagram shows the shape drawn in long-dashed lines, d. H. set in point g now the desired self-ignition. The combustion proceeds according to this diagram significantly faster than it is due to the steep slope of the deflagration line is expressed. The combustion is completely ended at point k. This is clearly possible it shows that there is a pressure drop when the deflagration chamber is closed on all sides h-d takes place, according to the heat dissipation to the chamber walls. Will now the opening of the nozzle valve brought forward to the point of finished combustion h, the relaxation line would correspond to the dotted line h-i run. The pressure at the beginning of the relaxation is in this case 23, a5 Atm. abs., while with external ignition it is only 26.15 Atm. Section. fraud. The pressure increase, which was achieved by the new process, with the same fuel supply and same mixture, is 12%. The performance is correspondingly greater. The improvement of the combustion was seen when taking the present graphs also visible by the fact that the exhaust is cloudy with spark ignition in the diagram became colorless and odorless after the onset of self-ignition.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Procedure for the operation of deflagration chambers, especially for internal combustion turbines in which the charge is ignited by ignition gases is characterized by an adjustment of the thermal state of the deflagration chamber outlet end, which consists of either residual combustion gases or trapped air Gases assume the temperature required to ignite the charge and combustion in the same space initiate the charge.

2. The method according to claim i, characterized by an adjustment the temperature state of the coolant in the deflagration chamber at which the ignition gases assume the temperature required to ignite the cargo and the combustion in the same space initiate the charge.

3. The method according to any one of claims i and z, characterized in that that the temperature of the coolant for the deflagration chamber outlet end is set higher is used as the temperature of the coolant for the other parts of the deflagration chamber. q ..

The method according to claim i, characterized in that the ignition gases before or external heat is supplied during start-up.

5. Device for implementation of the method according to one of claims i to q., characterized by arrangement an additional externally heated ignition point in the deflagration chamber.