Verfahren und Einrichtung zum Antrieb eines Fahrzeugs durch den Rückstoß
sich entspannender Gase
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und
eine EinrIchtung zum Anifirieb eines Fahr-
zeugs., insbesondere einfies Luftfahrzeugs,
durch Iden Rückstoß sich entspannender Gase,
z. B. Luft, die aus einem Verdichter, einer
dien Veirdiahfier antreibenden Koilbenibrenn-
knaftmaschine und einer Auss@tröm:düse be-
steht.
Sowohl hei Triehwerken von Luftfahr-
zeugen, 'bei welchen die gesamte verfügbare
mechanische Leistung einer Kolibenbrenn-
kraftm@aschine an eine, Luftsahraübe, algeggeben
witrd, alis auch bei Triebwerken, bei welchen
die gesamte verfügbare- mechanische Leistung
an einen Ver@di.dhter abgegeben wird, .wurde
vorgeschlagen, .einen Teil der Abwärme der
Bremrnkraftmasahine, z. B. die- an dias Kühl-
mittel abgegeben,- Wärme oder die in den
Abgasen einthalteme Wärme, zur Erhöhung
der Vertriebsleistung zu. verwerten.
Bei diesen '#,"o-r,sah@läge@n handelt es sich
hauptsächlich ium besondere Anordnungen der
Kalben!brennikraftmaschine und :ihres Kühlers,
einerseits um die Leistungsabgabe an dien
Verdichter zu vergrößern, andererseits urn
eine genügende Kühhvi.rkung bei .mögliieh-st
geringen Widierstandsverliusten - diwrch den
Kühler zu erzielen. Bei den nacih diesen Ge-
sichtspunkten gewählten Anordnungen wurde
zwangläufi@g auch die Abwärme dies Motors
oder ein Teil derselben auf die verdichtete. den Rückstoß erzeugende
Luft übertragen. Der Vortrieb, wurde bei einer derartigen Erwärmung der Arbeitsluft
nur geringfügig erhöht. Demzufolge wurde eine soliche Form der Energieerhöhung der
den Rückstoß erzeugenden Luft lediglich als ein nehensächlich2r Vorteil erkannt.Method and device for propelling a vehicle by the recoil of relaxing gases The invention relates to a method and
a device for firing a vehicle
stuff, especially an aircraft,
by the repulsion of expanding gases,
z. B. Air coming from a compressor, a
the Veirdiahfier driving Koilbenbrenn-
Knaftmaschine and an out @ tröm: nozzle loading
stands.
Both in aerospace engines
witness' in which the entire available
mechanical performance of a piston combustion
Kraftm @ aschine to one, Luftsahraübe, algegend
witrd, alis also with engines, with which
the total available mechanical power
is given to a Ver@di.dhter, .was
suggested .part of the waste heat of the
Bremrnkraftmasahine, z. B. the- to the cooling
medium emitted - heat or the in the
Exhaust gases contain heat, to increase
the sales performance. utilize.
These '#, "or, saw @ läge @ n are
mainly due to special arrangements of the
Calving! Combustion engine and: its cooler,
on the one hand, about the performance of the service
To enlarge the compressor, on the other hand urn
a sufficient cooling effect at .mögliieh-st
low resistance losses - diwrch
Achieve cooler. In the case of these
chosen arrangements
inevitably also the waste heat from this engine
or part of it on the condensed. transmit the air generating the recoil. The propulsion was only slightly increased when the working air was heated in this way. As a result, such a form of increasing the energy of the air generating the recoil has been recognized as merely an advantage.
Es sind ferner Einrichtungen zum Antrieb eines Fahrzeugs, insbesondere
eines Flugzeug, durch den Rückstoß sich entspannender Gase vorgeschlagen worden,
die, aus einem Verdichter, einer diesen antreibenden Kolben-.- brenn Lraftmasc.hine
und einer Rückstoßdüse bestehen und bei denen eine möglichst weitgehende Umsetzung
der zugeführten Energie in Vortriebsenergie angestrebt war. -Man versuchte, diese
möglichst weitgehende Ausnutzung der zugeführten Energie zu erreichen, indem man
die Abgase der in den Rückstoßdüsenkörpereinbezogenen Brennkraftmaschine durch einzelne
an jedem Zylinder vo@rgeseh ene Auslaßöftnungen unmittelbar in den Strom der an
den Bre-nnkraftmaschinenzyl.indern zum Zweck-, ihrer Kühlung vorbeistre.ichenden
Luftstrom eintreten ließ, damit die Abgase sich mit dieser Luft mischen und gemeinsam
mit ihr in der anschließenden Rüokstoßdüse entspannt werden können. Bei einer solchen
Einführung der Abgase der Brennkraftmaschine in den Strom der verd@iehteten Arbeitsluft
treten jedoch starke Energieverluste infolge heftiger Wirbelbildungen auf. Außerdem
ist bei einer solchen Einrichtung niemals eine Durchmischung und ein vollständiger
Wärmeaustausch zwischen den Abgasen der Brennkraftmaschine und der Arbeitsluft zu
erwarten, so daß auch hierdurch eine Beeinträchtigung der Strä.mungsverhältnisse
und eine nur ungenügende Ausnutzung der in den Abgasen noch enthaltenen Energie
in Kauf zu nehmen ist. Eine Einrichtung der erwähnten Art kann daher nicht als Lösung
der Aufgabe, die Abgase der Verdichterantriebsmaschine eines Strahlantriebes restlos
oder mindestens nahezu restlos auszunutzen und damit den bestmöglichen Gesamtwirkungsgrad
der Anlage zu erzielen, angesehen werden.There are also devices for driving a vehicle, in particular
of an airplane, suggested by the recoil of relaxing gases,
which, from a compressor, a piston -.- burning Lraftmasc.hine that drives it
and a thrust nozzle and where the greatest possible implementation
the energy supplied was aimed at in propulsion energy. -You tried this
To achieve the greatest possible utilization of the supplied energy by
the exhaust gases of the internal combustion engine included in the thrust nozzle body by individual
Exhaust openings provided on each cylinder directly into the flow of the
the internal combustion engine cylinders for the purpose of passing their cooling
Air flow was allowed to enter so that the exhaust gases mix with this air and together
can be relaxed with it in the subsequent Rüokschlagdüse. With such a
Introduction of the exhaust gases from the internal combustion engine into the flow of the twisted working air
however, strong energy losses occur as a result of violent vortex formations. aside from that
With such an arrangement there is never a thorough mixing and a complete one
Heat exchange between the exhaust gases of the internal combustion engine and the working air
expect, so that this also has an adverse effect on the flow conditions
and insufficient use of the energy still contained in the exhaust gases
is to be accepted. A device of the type mentioned cannot therefore be considered a solution
the task of completely removing the exhaust gases from the compressor propulsion engine of a jet propulsion system
or at least to be used almost completely and thus the best possible overall efficiency
of the plant to be achieved.
Der Grund dafür, daß mit den bekannten Einrichtungen eine wesentliche
Erhöhung des Vortriebes nicht erzielt werden konnte, liegt darin, daß ein wirtschaftliches,
narb thermodynamischen Gesichtspunkten aufgebautes Verfahren zur Übertragung der
Abwärme der Brennkraftmaschine auf die den Rückstoß erzeugende Luft fehlte. Außerdem
fehlten zur Durchführung eines derartigen Verfahrens Einrichtungen, die so ausgebildet
sind, daß bei ihrer Anordnung im Strom der Arbeitsluft die entstehenden Strömungsverluste
weitestgehend vermieden werden, anderer_e:ts eine möglichst vollständige Wärmeiibertragung
erfolgt.The reason that with the known facilities an essential
Increase in the advance could not be achieved, is that an economic,
Process for transferring the scar thermodynamic point of view
There was no waste heat from the internal combustion engine to the air generating the recoil. aside from that
there was a lack of facilities designed in this way to carry out such a process
are that when they are arranged in the flow of the working air, the resulting flow losses
largely avoided, other_e: ts as complete a heat transfer as possible
he follows.
Durch die Erfindung sollen bei einer zum Antrieb eines Fahrzeugs,
insbesondere eine: Luftfahrzeugs, dienenden, mit dem Rückstoß sich entspannender
Gase, z. B. Luft, arbeitenden Einrichtung, die aas einem Verdichter, einer den Verdichter
antreibenden Kolbenbremilcraftma.:chiiie und einer Aii#;str;imdiis@ besteht, die
Nachteile b,-kannterAnordnaiigen vermieden werden durch der folgenden Gesichtspunkte:
i. Es soll die gesamte Energie des in den Arbeitszylindern der Brennkraftinaschine
verbrannten Brennstoffes zur Erhöhung des Druck- und Wärmegefälles der den Vortrieb
erzeugenden Arbeitsluft ausgenutzt würden; 2. es soll gleichzeitig durch Anwendung
bestimmter -Mittel die Energieumwandlung bei dem Verdichten und die Energieübertragung
bei dem Erwärmen der Arbeitsluft mit den geringsten Verlusten erfolgen; 3. es soll
die Energieübertragung beim Erwärmen der verdichteten Arbeitsluft nach bestimmten
thermischen Gesetzen vor sich gehen; @.. es sollen bei einer bestimmten sekundlich
geförderten Luftmenge der End.druci@ und die Endtemperatur der Arbeitsluft in einem
bes s timmten Verhältnis stehen; 5. es soll dieses Verhältnis so gewählt werden,
daß der gesamte wirtschaftliche Wirkungsgrad als das Ergebnis aus dem dynamischen
und dem thermischen Wirkungsgrad einen Bestwert erreicht, d. h. dar) der Brennstoff
möglichst vollständig ausgenutzt wird: 6. die Einrichtungen zur Durchführung <1s
Verfahrens nach der Erfindung sollen so beschaffen sein, daß nennenswerte Ströni"ing#-und
Wärmeverluste vermieden «-erden.The invention is intended to drive a vehicle,
in particular one: aircraft, serving, relaxing with the recoil
Gases, e.g. B. air, working device that aas a compressor, one the compressor
driving piston bremilcraftma.:chiiie and an Aii #; str; imdiis @ consists which
Disadvantages of known arrangements are avoided by the following points of view:
i. It should take all the energy in the working cylinders of the internal combustion engine
burned fuel to increase the pressure and heat gradient of the propulsion
generating working air would be exploited; 2. It should be applied simultaneously
certain means the energy conversion during compression and the energy transfer
when the working air is heated with the lowest losses; 3. it should
the energy transfer when the compressed working air is heated according to certain
thermal laws going on; @ .. it should be at a specific second
conveyed air volume of End.druci @ and the end temperature of the working air in one
have a specific relationship; 5. this ratio should be chosen so that
that the overall economic efficiency as the result of the dynamic
and the thermal efficiency achieved an optimal value, d. H. dar) the fuel
is used to the fullest possible extent: 6. the facilities for implementation <1s
The method according to the invention should be such that significant Ströni "ing # -und
Avoided heat losses «-earth.
Wenn man bedenkt, daß bisher rund zwei Drittel der gesamten durch
die Verbrennung des Brennstoffes frei werdenden Wärme verlorengingen, so erkennt
man den Wert der mit der Erfindung erzielbaren restlosen Wärmeausnutzung, insbesondere
bei den in Frage kommendenTriehwerken von Luftfahrzeugen.If you consider that so far around two thirds of the total through
The heat released by the combustion of the fuel was lost, so recognizes
the value of the complete heat utilization achievable with the invention, in particular
in the aircraft gears in question.
Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß
ein Teil der durch Verbrennung in den Arbeitszylindern der Bre@nnkraftmaschine frei
werdenden Wärme durch Umwandlung in mechanische Leistung ixt an sich bekannter Weise
zum Antrieb des Verdichters und damit zur Erhöhung des Druckes der Arbeitsluft des
Rückstoßers verwendet wird, während der in den Abgasen der Brennkraftmaschine enthaltene
Rest der frei werdenden Wärme des Brennstoffes mittels eines besonderen Wärmeaustauschers
auf die verdichtete Arbeitsluft übertragen
und zur Erhöhung des Wärmeinhalts dieser
Arbeitsluft .herangezogen wird. Bei einer be-
stimmten sekundlich ggefördierten Luftmenge
sollen dabei .durch Bemessung des Wärme-
auistaiuschers dier Enddruck und die End-
teimpseiratuir der vesrdiichteten Ambeitslsuft und
damit der zur Verdichtung verwendete Teil
und der zur Erwärmung .der Arbeitsluft ver-
wendete, Teil sder freu werdenden Wärme in
einem bestimmten, dem angestrebten Aus-
strömzustan.d der Axbeitsiluft angepaßte.n
Verhältniis stechen. Vorteilhaft ist dabei die
tIerbeliführung :eines Ausströmzulstandes, bei
dem die Endgescjhwindiigleeit der aus der
Auisss.trömdüse austretenden Aribeits:liuft an-
nähernd gleich der einfachen bis doppelten
Geschwindigkeit des Luftfährzeugs ist. Bei
der Verwirklichung des Verfahrens nach der
13rfin,d,tiirg ist es zweckmäßig, durch An-
ordnulig der Wärmeaustauscsheinrichtung in
die Nähe des Verdichters den Wärmeinhalt
der verdichteten Arbeits:luft bei annähernd
gleichbleibendem und vosrtei,111aft bei dem
liöcliis@ten Betrieibssdruck der Antriiebisluft zu
erhöhen, und zwar vorzugsweis e indem die
gesamte verdichtete Arbeitsluft mittels dien
Wärine-austatuischvornichtung gleichmäßig er-
wärmt wnrid. Zur Erz,ieliungeiner erhöhten
Leistung einer Eiin :niscJJhturng mach der Erfin-
dung isst es möglich, den Wärmeinhialt der
versdii,chetem und eir-wärm:.ten Arbeitsluft iii
einem einen Teil der Au:ss:trömd'wse bildenden
Brennra;uim duirch zaisätzkohe Verbrennung
vorn in diesen Brennraum eingeführtem
Brennstoff weiter zu erhöhen. So kann z. B.
die Kod:bencbne;unkraftsmaisohine mit Kra.ft-
stoffiiibser sdhsuß ar bccitenm, wobei die Abgase der
Br:einakraftmaschine in einen von der ver-
diichteten Arbeitsluft durchiströmten, zweck-
mäßig einen Teil der Ausströmd'üse bildenden
Brenaraum geleitet werden, in welchem der
überschüssige, in den Zylindern der Brenn-
krafbmaschine nicht verbrannte Kraftstoff in
der verdichteten Arbeitsluft verbrennt und so
den Wärmeiin:halt der Arbeitsluft weiterhin
steigert.
Ziir Durchführung dcieses Verfahiren:.' wird
in der dem Verdiichteir ambgeischlossisenen Aus-
strömdüse ein Wärmeausfiausc@her angeosrdnet,
der von dien iheißen Abgaisen der Brennkraft-
maschine beheizt wird und die von den Ab-
gasen abgegebene Wärme auf die die Aus-
str ösmadüse durchströmende verdichtete Ar-
beitsluft unter Erhöhung deren Wärmeinhalts
überträgt. Ist die Brennkraftmaschiine Luft-
gekühlt, :darin wird .sie in der Ausiströmdiise
anigeo-rdnet, wo, @scie. von Ader ver:ddschstetein
Arbehsluft unter Erhöhung deren Wärme-
inhalts usnm.ittelbur gekühlt wird. Ist jedoch
die Brennikraftmaschine flüss:igkeitsgeskühlt,
so wird sie- zweckmäßig außerhalb der Düse
angeordnet und von der Arbeitsluft unter
Erhöhung .deren Wärmeinhalts mitteilbar ge-
kühlt, indem der Kühler der Brennikratt-
masehine sm der Anss-trömdü:se, und zwar
@-orteiühaft unmittelbar hinter dseim Verdichter,
angeordnet wird. Die vom der Arbeitsluft
umströmten Teile werden. windschnittig aus-
gebildet so daß d sie, vom diesen Teilen und
der Düsenwandung begrenzten Dur-chtr.iitts-
duer,schnitte, von der Arbieistsluft mögLichst
verlustfrei durchs:trämt werden. Ferner sind
die von der beheizten Arbeitsluft durch-
strömten wud von den Brenngasen: dir Brenn-
kraftmaschin ne mittelbar oder unimittelbar
erwärmtenTeiiilie (Wärmeau,staiu.ssoh:e-r, Kühler)
mit an sich bie:kannten Mitteln z,ur Ver-
besseirung der Wärmieiaibigabe versehen. Be-
ziigliscih der Strömungsrichtung sder verdiich-
teten Arbsei,ts-luft wird zuerst die Birennkraift-
m:aschine, insbesondere der Kühler der
Brennk.r.aftmaschine, und auf diese folgend
der von den Abgasen der Bremskraftmaschine
beheizte Wärmeau.stauscher angeordnet. Hier-
lie-i kann der Wärmeasustawscher unmittelbar
bei oder in einem bestimmten Abstand von der
Brennkriaftmacsdhisrne oder dien Kühler der
B.rennckraftmasch.ine =geordnet sein.
Durch @d"i@eVe@rfahren und die Einriehtungen
nach der Erfindung wind einerseits eine Vor-
ringerang des Leistungsgewichtes des Trieb-
@v erls und andererseits eine bedeutende
Senileung des Brennstoffverbrauches der
Brennkraftmaschine erzielt.
Die Erfindung sohl im nachs.tehensden an
Hand der Zeichnung erläutert werden, in
welcher
Abib, r ein Zuistands'bdlsd der Arbeitsluft,
Absb. z ein Triebwerk mit Luftgekühlter
Brennkraftimaschi:nse,
Alb. 3 ein Triebverlc mit flüssigkeits-
gekühlter Brenmkraftim.aschine,
Abb. q. eine besonders vorteilhafte An-
o-ridnung des Flüsis,icgkeitsikühlers und des
Wärmeaaustauschers einsec Einir:lehtunig ähnlich
derjenigen mach Abcb. 3,
Abh. 5 einen Teiclausischnii@tt aus einem
Wärmieaiusitaus,oher,
Abb. 6. einen Teilschnitt einer Einrichtung
nach der Erfindung mit einem zusätzlichen
Brennraum in der Ausströmdüse und mit
Zuführung des Brennstoffes durch döse Abgase
der B@.rennkraftmaschine,
Abib. 7 einen Teilschnitt einer Einrichtung
nach .der Erfindung mit einem zusätzslichen
Brennraum in :der Aus,s:trömdü,s,e und mit
Zuführunig,des. Brennstoffes durch Einspr itz-
düsen zeugt.
In Abh. r scin:d als Abszisse des Zustando-
hidsdes der Arbeitsluft diie spezifischen Mengen,
als Ordinaten die dazugehörigen Drücke,
Temperaturen aufgetragen. Luft von dem
Zustand o (p0 To) wird auf Grund ihrer Strömungsene-rgie und mittels
eins Verdichters entlang der Linie I" (Ad.iabate, Polytrope oder Isotherme) bei
dem Druck p1 bis zum Zustand i (pl=pl, v1) verdichtet. Gleichzeitig steigt .die
Temperatur je nach dem Zustandsänderungsgesetz von der Temperatur To auf die Temperatur
T1. (Bei der vorteilhaften isothermen Verdichtung ist Tl=To.) Bei gleichblei.bendemDruclzpl=plwirdvorerst
dieKühlwärme Q1 der Brennkraftmasc:h@ine, weiterhin die in den Abgasen der Brennkraftmaschine
enthaltene Wärme Q2 zugeführt. Durch diese Wärmezufuhr Q1 -I- Q2 steigen die Temperaturen
gemäß der Linie IIb (Linie rein b°.-ispielsweise) bis zu dem Zustand 2 (Temp2ratur
T2). Vom Zustand 2 an entspannt sich die verdichtete und erwärmte Arbeitsluft auf
den Außendruck p" und erreicht den Zustand 3 (p3=pa, v3) und die Temperatur T3.
Es ist anzustreben, daß die Endtemperatur T3 annähernd bleich der Anfangstemperatur
T1 der Erwärmung ist, da in einem solchen Fall die gesamte zugeführte Wärme in Geschwindigkeit
umgesetzt wird. Es wird dann der beste wirtschaftliche Wirkungsgrad bei einem bestimmten
Enddruck p2 erreicht. In bestimmten Fällen ist nun eine vorübergehende Steigerung
der Schubkraft erforderlich, z. B. beim Start. Eine solche Steigerung der Schubkraft
ist erzielbar durch Einführung und Verbrennung von Brennstoff in die verdichtete
Arbeitsluft. Es wird hierbei eine weitere Wärmemenge, Q3 zugeführt (gestrichelte
Linie Ib*) und damit der Zustand 2" erreicht. Entsprechend der Wärmezufuhr Q3 steigt
die Temperatur vom WertT2 entlang der Linie IID' auf den Wert T2, weiter an. Bei
der nachfolgenden Entspannung längs der Linien IIc' und Ie' auf den Außendruck pa=p,
verringert sich die Temperatur auf den M%ert T3, Diese Temperatur ist aber höher
als die Temperatur Ti und T3, d. h. die Wärme Q3 wird nur teilweise ausgenutzt.
Eine Leistungssteigerung in der beschriebenen W ei hat also eine Verschlechterung
des wirtschaftlichen Wirkungsgrades zur Folge. S.ie wird vorteilhaft nur vorübergehend
und für kurze Zeit angewendet.The object is achieved according to the invention in that part of the heat released by combustion in the working cylinders of the Bre @ nnkraftmaschine is converted into mechanical power in a known manner to drive the compressor and thus to increase the pressure of the working air of the recoil is used, while the remainder of the heat released from the fuel contained in the exhaust gases of the internal combustion engine is transferred to the compressed working air by means of a special heat exchanger and to increase the heat content of these
Working air. Is used. At a loading
Secondly, the amount of air delivered was correct
should thereby .by dimensioning the heat
auistaiuschers the final pressure and the final
teimpseiratuir of the committed work air and
thus the part used for compression
and the one used to heat the working air
turned, part of the warmth that became joyful in
a certain, the desired
flow state adapted to the axial air
Stinging proportions. The advantage here is
tIerbelifführung: an outflow inflow, at
to which the final wind speed of the
Outside flow nozzle exiting work: runs on
almost equal to the single to double
Aircraft speed is. at
the implementation of the procedure according to the
13rfin, d, tiirg, it is advisable to
orderly of the heat exchange device in
the proximity of the compressor the heat content
the compressed working air at approximately
constant and vosrtei, 111aft with the
liöcliis @ ten operating pressure of the drive air
increase, preferably e by the
all compressed working air by means of dien
Warmth-in-the-table device evenly
warms wnrid. For ore, ieliungeiner increased
Achievement of an egg: a little bit of a turn make the invention
It is possible to eat the heat content of the
versdii, chetem and eir-wärm: .ten working air iii
a part of the Au: ss: trömd'wse forming
Brennra; uim duirch zaisätzkohe combustion
introduced into this combustion chamber at the front
To increase fuel further. So z. B.
the code: bencbne; unkraftsmaisohine with Kraft-
stoffiiibser sdhsuß ar bccitenm, whereby the exhaust gases of the
Br: single engine in one of the
working air flowed through, purposeful
moderately forming part of the discharge nozzle
Brenaraum in which the
excess, in the cylinders of the combustion
krafbmaschine not burned fuel in
the compressed working air burns and so on
the warmth of the working air continues
increases.
To carry out the procedure: ' will
in the ambulatory lock-out to the condenser
flow nozzle a heat outlet is attached,
from the hot exhaust gases of the internal combustion
machine is heated and the waste
emitted heat to which the exhaust
compressed ar-
working air while increasing its heat content
transmits. Is the internal combustion engine air
cooled,: in it. it becomes in the Ausiströmdiise
anigeo-rdnet, where, @scie. von Ader ver: jstetein
Working air while increasing its heat
contents usnm.ittelbur is cooled. But it is
the internal combustion engine is liquid-cooled,
so it is - expediently outside the nozzle
arranged and from the working air under
Increase in heat content that can be communicated
cools by the cooler of the fuel
masehine sm the anss-trömdü: se, namely
@ -orteiühaft immediately behind the compressor,
is arranged. The one from the working air
flow around parts. streamlined
formed so that d them, from these parts and
the nozzle wall limited diameter
you, cuts, from the worker's air possible
Loss-free through: be dreaming. Furthermore are
which the heated working air passes through
streamed from the fuel gases: the fuel
Kraftmaschin ne indirect or direct
warmed parts
with known means for
improvement of the heat transfer. Loading
ziigliscih the direction of flow and the compressive
teten work, ts-air is the Birennkraift-
m: aschine, especially the cooler of the
Brennk.r.aftmaschine, and following this
that of the exhaust gases from the brake engine
heated heat exchanger arranged. Here-
lie-i can be used by the heat exchange directly
at or at a certain distance from the
Brennkriaftmacsdhisrne or the cooler of the
B.rennckraftmasch.ine = be ordered.
Drive through @d "i @ eVe @ and the Einriehtungen
According to the invention, on the one hand, there is a
ranking of the power-to-weight ratio of the
@v erls and on the other hand an important one
Senileung of the fuel consumption of the
Internal combustion engine achieved.
The invention continues in the following
Hand drawing to be explained in
which
Abib, r a support for the working air,
Absb. z an air-cooled engine
Internal combustion engine: nse,
Alb. 3 a drive train with liquid
cooled internal combustion engine,
Fig.q. a particularly advantageous
o-flow of the liquid, icgkeitsikühler and des
Heat exchanger einsec Einir: similar to lehtunig
of those do Abcb. 3,
Dep. 5 a Teiclausischnii @ tt from one
Warmth aiusitaus, oher,
Fig. 6. Partial section of a facility
according to the invention with an additional
Combustion chamber in the discharge nozzle and with
Feeding the fuel through dozing exhaust gases
the B @ .rennkraftmaschine,
Abib. 7 shows a partial section of a device
after .the invention with an additional
Combustion chamber in: der Aus, s: trömdü, s, e and with
Zuführunig, des. Fuel through injection
nozzles testify.
Depending on r scin: d as the abscissa of the state
hidsdes of the working air the specific quantities,
the associated pressures as ordinates,
Temperatures applied. Air of that
State o (p0 To) is compressed due to its flow energy and by means of a compressor along line I "(Ad.iabate, Polytrope or Isotherm) at pressure p1 up to state i (p1 = p1, v1). Simultaneously increases .the temperature depending on the law of change of state from the temperature To to the temperature T1. (With the advantageous isothermal compression, Tl = To.) If the pressure remains the same, the cooling heat Q1 of the internal combustion engine becomes first, then that in the exhaust gases of the internal combustion engine As a result of this heat input Q1 -I- Q2, the temperatures rise according to line IIb (line purely b °. -is for example) up to state 2 (temperature T2). From state 2 on, the compressed and heated working air relaxes on the external pressure p "and reaches the state 3 (p3 = pa, v3) and the temperature T3. It is desirable that the final temperature T3 is approximately pale than the initial temperature T1 of the heating, since in such a case the entire heat supplied is converted into speed. The best economic efficiency is then achieved at a certain final pressure p2. In certain cases, a temporary increase in thrust is now required, e.g. B. at the start. Such an increase in the thrust can be achieved by introducing and burning fuel into the compressed working air. A further amount of heat, Q3, is supplied here (dashed line Ib *) and thus state 2 "is reached. In accordance with the supply of heat Q3, the temperature continues to rise from the value T2 along the line IID 'to the value T2 of the lines IIc 'and Ie' to the external pressure pa = p, the temperature decreases to the M% ert T3, but this temperature is higher than the temperature Ti and T3, ie the heat Q3 is only partially used The way described thus leads to a deterioration in the economic efficiency.It is advantageously only used temporarily and for a short time.
Die Ab:b.2 zeigt eine Einrichtung zur Durchführung des beschriebenen
Verfahrens in Gestalt einer Atlsströmdüse i, in der der Reihe nach ein axial durchströmter
Verdichter 2, eine Brennkraftmasch;ine 3, ein von den Abgasen dieser Brennkraftmaschine
beheizter Wärmeaustauscher d. mit einem Abgasstutzen 5 angeordnet sind. Durch die
Öffnung 6 in der Wand der Düse i strömt Luft dem Verdic@llter 2 zu und wird dort
verdichtet. -Nach Aastritt aus dem Verdichter umströmt die verdichtete Arbeitsluft
die Zylinder 7 der luftgekühlten Brennkraftmaschine bei annähernd gleichbleibendem
Druck; sie wird hierbei erwärmt (Wärmemenge Q1 in Abb. i) und durchströmt anschließend
einen Wärlneausta.uscher d.. der von den Abgasen der Brennkraftmaschine beheizt
wird. Dieser Wärmeaustauscher .4 überträgt die in den Abgasen enthaltene Wärme (Q2
in AU. i) auf die Arbeitsluft bei annähernd gleichbleibendem Druck. Die so
erwärmte und verdichtete Arbeitsluft entspannt sich in dem Endteil i' der Ausströmdüse
und verläßt dies@ll@,, gemeinsam mit den Abgasen durch die Austrittsöffnung 8 mit
der Geschwindigkeit zt" (entsprechend dem Zustand 3 in Abb. i). Es ist vorteilhaft,
die enge der sekundlich geförderten Luft, deren Enddruck und Eildtemperatur der
Erwärmung derart zu wählen, daß die Austrittsgeschwindigkeit w3 der aus der Öffnung
8 ausströmenden entspannten Gase annähernd zwischen dem einfachen und doppelten
Wert der Gesch@v ind"g1ceit -fr, mit welcher die Düse i im Raum bewegt wird, liegt.Ab: b.2 shows a device for carrying out the described method in the form of an Atlsströmdüse i, in which in sequence an axially flowed through compressor 2, an internal combustion engine 3, a heat exchanger heated by the exhaust gases of this internal combustion engine d. are arranged with an exhaust pipe 5. Air flows through the opening 6 in the wall of the nozzle i to the compressor 2 and is compressed there. After stepping out of the compressor, the compressed working air flows around the cylinders 7 of the air-cooled internal combustion engine at an approximately constant pressure; it is heated in the process (amount of heat Q1 in Fig. i) and then flows through a heat exchanger d .. which is heated by the exhaust gases from the internal combustion engine. This heat exchanger .4 transfers the heat contained in the exhaust gases (Q2 in AU. I) to the working air at an almost constant pressure. The working air heated and compressed in this way relaxes in the end part i 'of the discharge nozzle and leaves it together with the exhaust gases through the outlet opening 8 at the speed zt "(corresponding to state 3 in Fig. I). It is advantageous to choose the narrowness of the secondary air, its final pressure and rapid temperature of the heating in such a way that the exit velocity w3 of the expanded gases flowing out of the opening 8 is approximately between the single and double value of the Gesch @ v ind "g1ceit -fr with which the Nozzle i is moved in space.
In Abb.3 ist die flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschinegaußerllalhder
.lusströmdiisei, z. B. in dem Flügel 1o des Luftfahrzeugs, angeordnet. Mittels eines
Getriebes i i und einer Welle 12 treübt der Motor 9 den in der Ausströmdüse i angeordneten
Verdichter 2 an. In der Ausströmdüse i ist der Kühler 15, der mittels der Leitungen
13 und 1.1 an deal Kühlermantel der Brennkraftmaschille g angeschlossen ist, hinter
dem Verdichter angeordnet. Hinter dem Kühler ist der von den Abgasen der Brenukraftma.schine
über eine Leitung 16 beheizte Wärmeausta.usc.her d. angeordnet. Die Abgase verlassen
durch den Abgasstutzen 5 den Wärmeaustauscher. Die Übertragungswelle 12, die Kühlmittelleitungen
13 und 1.4 und die Abgasleitung 16 sind von einer windschnittigen Verkleidung 17
umgeben, die einerseits an den Flügel 1o, andererseits an die Ausströmdüse i anschließt.
Wie in Abb. 2 tritt die Luft durch die Öffnung 6 an der Stirnseite der Ausströmdüse
i in diese ein; sie wird auf Grund ihrer Strömungsenergie vorverdichtet und in dem
Verdichter 2 auf den Enddruck (p1) gebracht. Bei diesem Druck durchströmt die Ar'.}eitsluft
dver Reihe nach den Flüssigkeitskühler 15 und den Wärmea.u,stauscherd. (Zufuhr der
Wärmemenge Ql+Q2 in Abb. i), und sie entspannt sich in dem Endteil i' der Ausströmdüse
i in gleicher Weise wie in Abb. 2.In Fig.3 the liquid-cooled internal combustion engine is Gaußerllalhder
.lusströmdiisei, e.g. B. in the wing 1o of the aircraft arranged. By means of a
Transmission i i and a shaft 12, the motor 9 is arranged in the discharge nozzle i
Compressor 2 on. In the discharge nozzle i is the cooler 15, which by means of the lines
13 and 1.1 is connected to the cooler jacket of the internal combustion engine, behind
the compressor arranged. Behind the cooler is the one from the exhaust gases from the fuel engine
Heat exchanger heated via a line 16, etc.her d. arranged. Leave the exhaust
through the exhaust gas nozzle 5 the heat exchanger. The transmission shaft 12, the coolant lines
13 and 1.4 and the exhaust pipe 16 have a streamlined casing 17
surrounded, which connects on the one hand to the wing 1o, on the other hand to the discharge nozzle i.
As in Fig. 2, the air passes through the opening 6 on the face of the discharge nozzle
i into this one; it is pre-compressed due to its flow energy and in the
Compressor 2 brought to the final pressure (p1). At this pressure the working air flows through
dver one after the other the liquid cooler 15 and the heat a.u, exchangeable. (Supply of the
Amount of heat Ql + Q2 in Fig. I), and it relaxes in the end part i 'of the discharge nozzle
i in the same way as in Fig. 2.
In Abb. d. ist im Gegensatz zu Abb. 3 der f@'ärmea.ustauscher d. unmittelbar
anschließend an den Kühler r5 angeordnet. Eine derart gedrängbc Bauart ist besonders
dann vorteilhaft, wenn der Verdichter 2 durch Allwendung hoher Umfangsgeschwindigkeiten
und Drehzahlen kleinem: Durchniesiser und
damit geringes Gewicht erhält. In diesem
Falil wird, aiuch ,die Aus,strömdüse i klein. Das
Gewicht des gesiamiten Triebwerkes wird
durch eine ,solche Anordnung wesentlich ver-
ringert.
In Abb.5 ,ist beispielsweiise ein Teilaus-
schnitt des Wärmeaustanschers-4. d!axgesbellit.
Die von den Abgasien durchströmten Rohre 18
besitzen eine windschnittige Umnißforim, die
derart gerichtet ,ist, daß die, Arbeitsluft de
Rohire 18 möiblüch@t verluistlios umströmen
kann. Zur Eirhöhunig der Wärmeabgabe sind
die Rohre 18 miit windschnittigen Rippen ig
versehen. Nasch ähnlichen Gesichtspunkten
wird auch der Flüssiigkeitsiküuhlier 15 auf-
gebiaut.
Gemäß Abib. 6 ist der Endteil i' der Aus-
s.trömidüsie i zu einer B,rennkamimer 2o au,s-
gebii1id4et, .und zwar durch Anordnung eines
Ringwulstes 21, der eine stetige Querschnitts-
verengung und unmittelbar ansdhließen@d eine
stetige.weorsehnüttserweaüberiung ergüb.t. Zu-
folge dieserErweiterungverringertis,irhdüeGe-
schiviindiiglce@t der in die
2o ein-
strömenden Arbeitsluft. Vom Abgasstutzen 5
her strömen die Abgase der Brennkraft-
maschine und ,bei :mit Brennstoffüberschuß
gefahrener Brennkraffimaschine, in dien Ab-
gasen enbhalibener,nicht verbrannter Brennstoff
dier Brennkaanmer 2o zu. Dieser Bveninstoff
verbrennt in der im Brennraum 2o gestauten
Arbeitsluft und vergrößert d@aicluirdh den
Wärmiieinhalt derselben (Q3 in, Abh. i).
Nach Abb. 7 wird in den Endbeil i' der
Ausisbrömidüsie i mittels besonderer Einspritz-
düsen 22 ziuis.ätzili.cher Bvennstoff eingeführt
und, in der diesen Teil: i' c1uTchs@brörnenden
Luft verbrannt. Um eine vorzeitige Ver-
mischung, der Luft mit den aus d iem Abgas-
stutzen 5 austretenden Abgasen zu verhindern,
ist des Ende dieses Stuitzerns 5 in die Nähe
der Ausströnröffnung 8 der Düse i verlegt.
In Fig. D. In contrast to Fig. 3, the f@'ärmea.ustauscher d. arranged immediately after the cooler r5. Such a compact design is particularly advantageous when the compressor 2 is used by using high peripheral speeds and speeds small: Durchniesiser and
so that it has a low weight. In this
Falil becomes, also, the Aus, stömdüse i small. That
Weight of the gesiamiten engine
by such an arrangement
wrestles.
In Figure 5, for example, a partial
Heat Exchanger 4 Cut. d! axgesbellit.
The pipes 1 8 through which the exhaust gases flow
have a streamlined outline that
directed in such a way that the working air de
Rohire 18 möiblüch @ t flow around losslessly
can. To the Eirhöhunig the heat emission are
the tubes 18 with streamlined ribs ig
Mistake. Nasch similar points of view
the liquid cooler 15 is also
blew.
According to Abib. 6 is the end part i 'of the
s.trömidüsie i to a B, rennkamimer 2o au, s-
gebii1id4et, .by the arrangement of a
Annular bead 21, which has a constant cross-sectional
narrowing and immediately connecting @ d a
constant.weorsehnüttserweaüberiung. To-
follow this expansion reduced, irhdüeG-
schiviindiiglce @ t the in the
2o one
flowing working air. From the exhaust port 5
the exhaust gases from the internal combustion
machine and, in the case of: with excess fuel
driven fuel engine, in which
gaseous, unburned fuel
the firing chamber 2o closed. This Bvenin stuff
burns in the jammed in the combustion chamber 2o
Working air and increases the d @ aicluirdh den
Heat content of the same (Q3 in, Dep. I).
According to Fig. 7 is in the end ax i 'the
Ausisbrömidüsie i by means of special injection
nozzles 22 ziuis.ätzili.cher fuel introduced
and, in this part: i 'c1uTchs @ brörnenden
Air burned. To avoid premature
mixture, the air with the exhaust gas
nozzle 5 to prevent escaping exhaust gases,
is the end of this seat 5 in the vicinity
the discharge opening 8 of the nozzle i relocated.