DE768059C - Heissstrahltriebwerk - Google Patents

Description

• Heißstrahltriebwerk

  Die Erfindiung bezieht selch auf ein Hei.ß-

  strahlitri:ebwerk,bestehend aius einem Ver-

  dü,rJhter, Bmennkammern, einer die Verdichter

  antreibenden Gasturbine und einer Rückstoß-

  düse oder jeweils mehreren dieser Maschinen.

  Es slind Heißstrahltriebwerke bekannt,

  deren Gasturbsnenanlage nach denn Gleich-.

  raum-Verpuffunigs-Ve-fa'hren arbeitet. Dieses

  Verfahren hat dien Nachteil dier schilagarfiigen

  Beanspruchung der Gas,turbinenbeschaufelung

  und: Beis Auftretens von Schwingungen, die

  seich ebenfalls s,chädl:ich auf den Turbinen-

  betrieb auswiirdvein.

  Es üt ferner bekannt, Heißstrahlitriebwerke

  mit Gasibwrbiniernaniliai,-im zu( versehen"diiie nach

  dem Gleichidruok-Verb,rennungs-Verfahren

  arbeiten. Gemäß diesiem Verfahren weriden

  zwar .dien Nachteile dier erstgenannten Art

  vermieden, es treten jedoch neue .auf, die nicht

  weniger unangenehm sind.. Bei GleichdTuck-

  Verbrennungs-Verfaihren findet bekanntlich

  die Verbtrennung des Kraftstoffes in der

  Brennkammer 1-"ei einem gleichbleibenden

  Druck statt, der. vom Verdichter durch Ver-

  dichtung .der Betriebsluft dauernd erzeugt

  wird. Die zum Antriieib dies Veridichters not-

  wendinge Leisttung muß von .der Gastuirbiine

  aufgebracht werden. Der Nachteil eiines Heiß-

  strähiltriebwerikes mit einer solchen Anlage

  besteht darin, daß nicht nur die- zum Betrieb

  der Gaisituirbdne notwendige Beitriebsliwft,

  sondern auch .die gesamte für dien wI,rtschaft-

  liehen Betrieb der Rückstoßdüse notwendige Stützmasse ebenfalls von dem Verdichter auf den in der Brennkammer herrschenden Druck verdichtet und damit eine unnötig hohe Gasturbinenleistung aufgebracht werden muß.
• Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Heißstrahltriebwerk unter Vermeidung der geschilderten Nachteile zu schaffen.
• Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch gleichzeitige Anordnung von Brennkammern, die nach unterschiedlichen Verfahren arbeiten, gelöst. Das kann beispielsweise dadurch geschehen, daß das Trei:bmitt,-l für die den Verdichter antreibende Gasturbine in einer Brennkammer (Turbinenbrennkammer) oder deren mehreren erzeugt wird, die nach dem Gleichdruclc-Veirbrennungs-Verfahren arb.-iten, und in einer besonderen Brennkammer (Düsenb,rennkammer) oder deren mehreren, die nach dem Gleichraum-Verpuffungs-Verfahren arbeiten, Verbrennungsgase erzeugt werden, welche unter Umgehung der Gasturbine lediglich zur Erzeugung einer Rückstoßkraft in einer Düse entspannt werden, oder dadurch, daß das Treibmittel für die den Verdichter antreibende Gasturbine in einer Brennkammer (Tu,rbinernbrennl,:am.mer) oder deren mehreren erzeugt wird, die nach dem Gleichdruck-Verbrennungs-Verfa ren arbeiten, und in einer besonderen Brennkammer (Düsenb.retinkam.mer) oder deren mehreren, bei welchen die Verbrennung bei einseitig geschlossener Brennkammer unter kurzzeitiger Druckerhöhung erfolgt, Verbrennungsgase erzeugt werden, welche unter Umgehung der Gasturbine lediglich zur Erzeugung einer Rückstoßkraft in einer Düse entspannt werden. Dabei ist es vorteilhaft, den Verdichter zweistufig auszuführen, derart, daß die Verdichtung der Betriebsluft für die Turbinenbrennkammer höher ist als die Verdichtung der Betriebsluft für die Düsenb:rennkammern.
• In einer besonderen Ausführungsform können ,die Turbinenbrennlcammern im Innern des Heißstrahltriebwerkes angeordnet sein und von den Düsenbrennkammern außen umgeben werden.
• Die Anordnung der Brennkammern auf einem um die Turb@inen"vzille als Mittelpunkt liegenden Kreise gestattet die Anwendung einer zur Steuerung des Einlasses von Turbinenbrennkammern bekannten kreisförmigen Scheibe, diie auf der Turbinenwelle, umläuft und von. dieser unter Ziv ischenschaltung eines Vorgeleges angetrieben wird, und zwar dadurch, d@aß erfindungsgemäß die Steuerscheibe in dem den Einlaßöfnungen der Turbinenbre,nnkamme:rn. entsprechenden radlialen Abstand eine kreisförmige, .durch Stege unterbrochene Öffnung und in dem den Öffnungen der Düsenb.renmkammern entsprechenden radialen Abstand einen Schlitz oder mehrere Schlitze besitzt, welche die Verbindung zwischen Verdichter und Düsenbrennkammern im Arbeitstakt der Düsen:brennkammern mit Phasenverschiebung steuern. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Steuerscheibe durch ein Schaltwerk, beispielsweise durch ein Malteserkre.uz, absatzweise entsprechend dem Arbeitsgang der Verpuftungsf7rennkammern bewegt.
• Der durch d!ie Erfindung erreichte technische Fortschritt liegt in der Möglichkeit, die erfindungsmäßig gleichzeitige Anordnung von Brennkammern, die nach unterschiedlichen Verfahren arbeiten, so zu treffen, daß sie die Vorteile der Verfahren in sich vereinigen, ohne deren Nachteile zu besitzen, und darin. daß dadurch der Gesa,mt#%virkungsgrad des Heißstrahltriebwerkes wesentlich verbessert wird.
• Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wesenhaft dar. Es zeigt Abb. i einen Mittellängsschnitt durch ein Heißstrahltriebwerk gemäß der Erfindung. Abb.2 einen Teil dieses Heißstrahltriel3-werkes in Ansicht.
• Das Heißstrahltriebwerk besteht aus dem zweistufigen Verdichter 1, 2, dessen erste Stufe i die Betriebsluft für die äußeren Brennkammern 3, d. (Düsenbrennkammern) und dessen zweite Stufe 2 die Betriebsluft für die inneren Brennkammern 5, 6 (Turbinenbrennkammern j liefert. Der ',#'erdichter 1, 2 ist mit dem einen Ende der TurbinenWelle 7 verkeilt; an ihrem anderen Ende trägt die Turbinenwelle das Turbinenlaufrad 8, an welches anschließend die Entspannungsdüse 9 angeordnet ist. An die Düsenbrennkammern 3, d., deren Auslässe durch Ventile 11, 12 gesteuert «-erden. schließt sich die Entspannungsdüse io an. Die Einlaßstenerung dieser Brennkammern kann vorteilhaft durch eine kreisförmige Steuerscheibe 13 erfolgen, die zwischen der ersten und zweiten Stufe des Verdichters 1, 2 angeordnet und auf der Turbinenwelle gelagert ist; spie wird über ein Vorgelege 1d. von der Turbfinenwelle angetrieben. Wie aus Abb. 2 ersichtlich, besitzt die Steuerscheibe 13 in dem den Einlaßöffnungen der Turbinenbrennkammern 5, 6 entsprechenden Abstand von der Drehachse eine kreisringförmige öffnung 15, die durch Haltestege 16 unterbrochen ist, so daß wähnend der Drehung der Steuerscheibe die Einlaßäffnungen der Turbinenbrenn@kammern S, 6 praktisch dauernd geöffnet sind; außerdem besitzt die Steuerscheibe 13 einen Schlitz 17 (oder deren mehrere), der in dem den Einlaßäffnungen der Düsenbrennkammern 3, 4 entsprechenden

  Abstand von der Deehadhse angeordnet und

  so gestaltet ist, daß er bei einer bestimmten

  Stellung der Siteuerscheiibe 13 die Verhindung

  zwiedhen dem Verdichter i und der Brenn-

  kammer 3 herstellt. Bei Weiterdrehen der

  Steuers cheihe schiebt sich der volle: Teil iS

  dieser Scheibe (wie in Abb. i unten dar-

  gestellt) zwisdhen dien Verdichter i und die

  Brennkammer q. und verschließt idadiurch den

  Bireninkaimmeireinilaß. Jede Briennkammer ist

  mit Einspritzdüsen i9, 2o und mit Zünd-

  e@i nr idhtungen 2 i, 22 versehen.

  Die Wiekungsweieei ist folgende: Der in

  Richtung dar eingezeichneten Pfeile den Ver-

  d'ichter aniströmende Fahrwind wird' nach

  Verbassen der ersten Stufe i des Verdichters

  geteilt; der eine Teilstrom fließt duirch den

  Steuerschlitz 17 in die Brenn#kamimer 3, wän-

  ren@d -der andere Tei:listrom durch diie kre is-

  rinigförmiige Öffnung 15 der Steuiers,cheii:be 13

  in die: zweite Stufe 2 des Verdichters gelangt,

  hier auf höheren Druck gebracht und. der

  BrenrnlcammeT 5 zugeführt wird. Diiie Tür-

  binenbrennikammeirn 5, 6, deren Eintritts-

  und Auisla,ßöflnungen stets offen bleiben, ar-

  beiten nach dem Gleidhdruck-Verbrennungs-

  Verfahren, d. h., die Verbrennung des in

  stetiiige:m Strom -durch diiie Düsen 2o zugeführ-

  ten Brennistoffes erfolgt nach Zü:ndiung duirch

  .die Zündeinnichtun g 22 ununterbrochen bei

  gleichem, der Förderhöhe des Verdichters 2

  entsprechendem Druck. Das in den T.urbinen-

  ,brenrvkammern erzeugte Treibmittel beauf-

  ,schlagt dile Gasturbine.- 8, welche @ihreir,siei-ts die

  zum Antnieb des zweistufigen Verdnchters 1, 2

  notwendige Leistung aufbringt und deren

  Abgaise in der anschließenden Entspannungs-

  düse 9 beschleunigt werden und so einen Teil

  der zium Vortrieb dies Luftfahrzeuges be-

  nötigten Energie düirch Rückstoß erzeugen.

  Der andere Teilstrom der von der ersten

  Stufe i des Verdichters geförderten Luft ge-

  langt in die Düsienbrennkammern 3, q.: Da

  diese Brennkammern mach denn Gleichraum-

  Verpuffungs-Verfahren arbeiten., müssen ihre

  E!i.ndia.ßöffniunge:n gesteuert werden. Das ge-

  schieht in gewichts- und raumsparender Weise

  durch idie Sitewers@dheülbie 13. Dieise wird über

  das Vargelege 14 ununterbrochen von der

  Turbinenwelle aus angetrieben. Solange sich

  dier Schlitz 17 zwischen dem VerdiChtür 1 und

  der Birennkarnimer 3 befindet, erfolgt die Spü-

  lung,unidAu.fliadung derB,rennikam@mer; soibia;ld

  infolge der weiteren Drehung der volle Teil

  18 des Steuerschiebers 13 den Bremnk.aanmer-

  einlaß schließt, erfoiligt idlie Zündlung und nach

  dem Öffnen des Aus aßventvls ii idie Ent-

  spannung des Trei:bmittells. Die ZJbersetzung

  d fies Vorigeleges 14 Wird so gewählt, daß

  Schlitz 17 und vollleer Teil 18 während der

  Driehbewegung.der. Steiueris,cheiiibe im Aribeits-

  takt,dker Brennikam:m:er sinngemäß miteinander

  abwechseln. Die in den Düsenib.rennkammern

  erzeugten Treiibgme werden in -der an-

  schließenden Düse io unter Erzeugung einer

  Rü.ck.stoßkraft entspannt.

  Es ist selbistveriständlich .auch möglich,

  anstatt Bier Steuerscheiibe 13 Einlaßven.tile

  oder andere Verschlußglieder anzuordnen.

  Die Auslaßventile i 1, 12 können auch weg-

  gelassen werden. Die Düsenibrennkammern

  arbeiten dann nach einem schon vorgeschla-

  genen Verfahren, bei welchem die Ver-

  brennung in, der Brennkammer bei einseitig

  geschilosseneir Brennkammer unter kurz-

  zeitiger Dmuckerhöhung erfolgt.

  Die Steuerscheibe 13 kann -auch unter

  Zwischenschaltung eines (nicht gezeichneten)

  Sdhalitwierkeis, beispielsweise eines Malaeiser-

  kreuzes, absatzweise bewegt werden, woduiroih

  a:ls besonderer Vorteil der Verschleiß dec

  Scheibe :in dien kleinsten Grenzen gehalten

  wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Heißistrahltriebwerk, 'bestehend aus einean Verdichter, Bir-ennlza"rnmern, einer dien Verdiichter antreibenden G.asturbine und einer Rückstoßdüse oder jeweils meh- regen dieser Maschinen, gekennzeichnet durch die gleichzeitige Anordinung von, B.rennlcammern, die nach .unterschiedlichen Verfahren arbeiten. 2. Heißstrahltirieibwerk nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, d@a,ß das Treib mittel für die den Verdichter (1, 2) an- treibende Gasturbine (8) in einer Brenn- kammer (Tüiribinenbrennkamm@er 5, 6) oder dieireni mehreren erzeugt wird, die nasch dem Gleichdruck-Verbrennungs- Verfahren arbeiten, und in einer be- sonderen Brien.nkam@mer (Düs enbrenn- kam@mer@ 3, q.) oder deren mehreren, die nach dem Gleiohraum-Verpuffungs-Ver- faihren aribeiten, Verbrennungsgase er- zeugt werden, welche unter Umgehung der Beschaufelung der Gaistuirbin@e leid!ig- lich zur Erzeugung einer Rückstoßleraft in einer Düse (io) entspannt werden. 3. Heißstrahltriebwerk nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Treib- mittel für die den. Verdichter (1, 2) an- treibende Gasturbine in ein:eir Brenn- kammer .(Tu.rbinenbrennikammer 5, 6) oder deren mehreren erzeugt wird, die nach diem Gleichdruck-Verbrennungs- Verfiaihre:n airbeiten, und in einer be- sonderen Bren:nkam,mer (Düse:nbrenn- kam@mer 3, q.) oder deren mehreren, bei welchen die Verbrennung bei einseitig geschlosisener Brennkammer unter kurz- zeitiger Druckerhöhung erfolgt, Verbrennungsgase- erzeugt werden, welche unter Umgehung der Gasturbine lediglich zur Erzeugung einer Rückstoßkraft in eine Düse (io) entspannt werden. q.. Heißstrahltriebwerk nach Anspruch-2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Grerdichter (1, 2) zweistufig ausgeführt ist, derart, d@aß die Verdielitung der Betriebsluft für die Turb-inenbrennkammern (5, 6) höher ist als diie Verdichtung de-r Betriebsluft für die Düsenbrennkammern (3, 4). 5. Heißstrahltriebwerk nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die im Innern des Heißstrahltrieh«erke-s angeordneten Turbinenbrennkammern (5, 6) von den Düsernbrennkammern (3, d.) umgeben sind. 6. Heißstrahltriebwerk nach Anspruchs mit Steuerung des Einlasses der Brentlkammern durch eine umlaufende, kreisförmige, auf der Turbinenwelle angeordnete Scheibe, dlie unter Zwischenschaltung eines Vorgelegels von der Turbinenwelle angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet. daß die Steuerscheibe in dem den Einlaßötfnungen der Turbinenbrennkammern (q, 6) entsprechenden radialen Abstand eine kreisförmige, durch Stege (16) unterbrochene Öffnung (15) und in dem den Öffnungen der Düsenbrennkammern (3, 4.) entsprechenden radialen abstand einen Schlitz oder mehrere Schlitze (17) besitzt. «-elche die Verbindung zwischen #'erdichter (i) und Düsenbrennkamtnern (3.4) im Arbeitstakt der Düsenbrennkammern mit Phasenverschiebung steuern. 7. Heißstrahltriebwerk nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß die Stenerscheibe (13) durch ein Schaltwen; absatzweise, entsprechend dem Arbeitstakt der Verpuffu.ngsbrennkammern bewegt wird. ZurAbgrenzung desErfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschrift \r.35.1275: britische Patentschrift \;r. 167 .18O.