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Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb von durch den Druck der Verbrennungsgase
gesteuerten Verbrennungskammern, insbesondere für Rückstoßtriebwerke oder Turbinen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb von Verbrennungskammern., insbesondere
auf Fahr-oder Flugzeugen zur Nutzbarmachung der den ausströmenden Gasen innewohnenden
Strömungsenergie in Rückstoßtriebwerken oder Turbinen, bei denen die Ein- und Auslässe
der Kammer selbsttätig :durch den Druck der Verbrennungsgase gesteuert werden. Bei
einem bekannten Verfahren dieser Art besteht eine Resonanz zwischen dem Takt des
Arbeitsprozesses und der Grundschwingung der Druckwelle in der Verbrennungskammer,
und die 'Ventile derselben werden durch den Druckwechsel der pendelnden Gasmasse
betätigt. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß eine Regelung der Taktzahl nur
durch eine Veränderung der Frequenz der Druckwelle erfolgen kann, also nur unter
ganz bestimmten Gesetzen, die durchaus nicht immer mit den gewünschten Betriebsbedingungen
übereinstimmen.
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Dieser Nachteil wird gemäß der Erfindung dadurch beseitigt, @daß die
Energie eines die Kammer umströmenden Mediums, z. B. -des Fahr- und Flugwindes,
zur Steuerung der Ein- und Auslaßventile herangezogen wird, und zwar in der Weise,
daß die Steuerungsorgane ohne Rücksicht auf Eigenschwingung der eingeschlossenen
Gassäule durch die Differenz zwischen den Drücken im Innern .des Verpuffungsraumes
und dem Staudruck des Fahr-oder
Flugwindes betätigt werden. Dabei
kann so verfahren werden, daß durch den Staudruck des Fahr- oder Flugwindes der
Einlaß des Verbrennungsraumes geöffnet und der Auslaß geschlossen wird, sobald der
Druck im Innern des Verbrennungsraumes unter den. Staudruck, sinkt, und die Schließkraft
des Staudruckes kann zweckmäßig durch eine federnde Einrichtung, z. B. mechanische
oder pneumatische Federn, unterstützt ,verden.
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Durch die Erfindung kann die Taktzahl des Arbeitsprozesses vorteilhafterweise
ohne Beeinflussung der die Ventile betätigenden Gaskräfte beliebig geregelt werden.
Die Erfindung zeichnet sich demnach gegenüber ,dem bekannten Verfahren durch eine
bessere Regelbarkeit aus.
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Die Steuerungen des Auslasses und,des Einlasses können in Abhängigkeit
voneinander, d. h. durch Kupplung von Einlaß und Auslaß, mindestens während eines
Teiles des Arbeitsvorganges, geregelt werden. Diese Kupplung kann beispielsweise
derart erfolgen, d'aß zum Schließen des Auslasses und zum Öffnen ,des Einlasses
-die den Einlaß und Auslaß steuernden Glieder miteinander gekuppelt sind und gemeinsam
bewegt werden, das Öffnen des Auslasses und das Schließen des Einlasses kann dagegen,
unabhängig voneinander bei entkuppelten Steuergliedern erfolgen. Die Steuerglieder
werden hierbei zweckmäßig selbsttätig beim Öffnen des Auslasses gekuppelt und beim
Schließen entkuppelt. Dabei kann ,das Entkuppeln durch die Verzögerung der gekuppelten
Massen oder eines Teiles derselben beim Schließen des Auslasses bewirkt werden.
Der Eimaß kann. durch eine Feder geschlossen werden, ,die beim öffnendes Auslasses
bzw. beim Kuppeln der Steuerglieder gespannt und beim Entkuppeln wieder entspannt
wird-Wird das Schließen des Einlasses, z. B. mittels Rückschlagventilen od. dgl.,
durch den Verbrennungsdruck bewirkt, so können die Zündstellen, z. B. Zündkerzen,
mit Bezug auf die Einlaßglieder vorteilhaft in deren Nähe derart angeordnet sein,
daß die von den Zündstellen ausgehenden Druckwellen eine Schließwirkung auf das
oder ;die Einlaßglieder ausüben.
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Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Ausübung
des neuen Verfahrens, bei der das die Gasausströmung steuernde Ventil als ein unter
dem Druck der Verbrennungsgase nach innen (vorn) öffnendes Ventil ausgebildet ist,
und zwar kann: es so ausgebildet sein, daß es den Verbrennungsgasen einen Zutritt
auf seine Rückseite (in Bewegungsrichtung der Vorrichtung) gestattet, derart, daß
bei -Überschreitung eines bestimmten Druckes der Verbrennungsgase das Ventil gegen
die Wirkung einer Schließkraft selbsttätig geöffnet wird. Hierbei bietet das Ventil
den Verbrennungsgasen auf seiner Rückseite zweckmäßig eine größere Angriffsfläche
als auf seiner Vorderseite. Beispielsweise kann; dieses Ventil nach Art eines. Differentialkolbens
ausgebildet sein, der auf der Seite der Ventilsitzfläche mit .geringerer Angriffsfläche
durch die Verbrennungsgase, auf der Gegenseite mit größerer Angriffsfläche durch
das umgebende Medium, insbesondere Flugwind, beaufschlaggt wird. Das die Lufteinströmung
steuernde Ventil wird zweckmäßig auf der Seite der Ventilsitzfläche durch das umgebende
Medium, insbesondere Flugwind, und auf der Gegenseite, vorzugsweise mit kleinerer
Angriffsfläche, durch die Verbrennungsgase beaufschlagt.
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Beide Ventile, also Aus- undEinlaßventil, können vorteilhaft als z.
B. aus Blech hergestellter zylindrischer Hohlkörper ausgebildet sein, der auf einem
feststehenden Zylinder gleitet und eine nach innen eingezogene Sitzfläche hat, deren.
Durchmesser kleiner als der Durchmesser der zylindrischen Gleitfläche ist. Dieser
Ventilkörper kann zur Verringerung der Reibung rollend, z B. auf Rollen, Kugeln
od.,dgl., gelagert sein. Das die Lufteinströmung steuernde Ventil kann auch als
Rohrschieber mit einer oder mehreren Schlitzreihen ausgebildet sein.
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Um die Lagerung,der Steuerorgane, z. B. ein zur Lagerung von Klappenventilen
dienender Draht, den Einwirkungen der heißen Verbrennungsgase zu entziehen, werden
sie zweckmäßig auf der kalten Außenseite der Trageinrichtung oder der Wandung angeordnet.
Beispielsweise können die als Rückschlagklappen ausgebildeten Steuerorgane, insbesondere
für den Einlaß, kreisförmig auf einem zylindrischen oder kegelförmigen Luftaufnahmetrichter
angeordnet und auf einem gemeinsamen, um diesen herumlaufenden Draht gelagert sein.
Auch die die Auslaß- oder Einlaßglieder belastenden Federn werden zweckmäßig außerhalb
-der von Verbrennungsgasen durchströmten Räume oder Leitungen angeordnet.
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Einlässe können an mehreren Stellen der Verbrennungskammer z. B. außer
.am vorderen Ende auch im mittleren Teil der Kammer angeordnet bzw. über die ganze
Länge der Kammer verteilt sein.
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Um das, den Auslaß steuernde Glied oder entsprechende Glieder, z.
B. ein Auslaßventil, ausreichend zu kühlen, kann dieses vorteilhaft als hohler,
z. B. birnenförmiger Gleitkörper ausgebildet und. im Innern von einem Kühlmittel,
insbesondere Kühlluft, durchströmt sein. Das Kühlmittel wird hierbei zweckmäßig
dem umgebenden Medium, in dem sich die Vorrichtung bewegt, entnommen, und zwar vorteilhaft
in der Weise, daß es ohne zusätzliche Fördervorrichtung die Kühlkanäle durchströmt
und wieder nach außen abgeführt wird. Hierbei -kann der das Auslaßglied oder die
Auslaßgliederdurchströmende Kühlstrom in den Auslaßstrom der Verbrennungsgase hinter
dem Auslaßorgan münden, gegebenenfalls derart, daß die Saugwirkung der ausströmendenVerbrennungsgase
den Kühlstrom fördert oder beschleunigt. Eine zusätzliche Fördervorrichtung für
das dem Fahr-oder Flugwind entnommene Kühlmittel kann hierdurch in besonders zweckmäßiger
Weise vermieden werden. Gleichzeitig kann, die Kühlluft dazu verwendet werden, einen
Teil der in den Verbrennungsgasen noch vorhandenen Energie aufzunehmen und dadurch
den Wirkungsgrad der Vorrichtung weiter
zu steigern. Zu dem gleichen
Zweck könnte gegebenenfalls auch weitere Luft von außen :den Verbrennungsgasen zugeführt
werden, bevor diese bei ihrem Austritt nach außen die Rückstoßenergie endgültig
an das Flugzeug bzw. den vorwärts zu bewegenden Körper abgegeben haben.
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Um den Eintritt der Verbrennungsgase in den Kühlkanal zu verhindern,
können am Austritt des Kühlstromes in den Auslaßstrom der Verbrennungsgase zweckmäßig
Rückschlagventile, z. B. Klappenventile, vorgesehen sein. Zweckmäßig ist das Auslaßventil
in einem innerhalb der Verbrennungskammer axial angeordneten, z. B. rohrförmigen
Führungsgehäuse geführt, und die Kühlluft umspült die Ventilführung innerhalb des
Führungsgehäuses. Hierbei kann :die Kühlluft dem Auslaßventil durch ein auch .das
Ventilführungsgehäuse des Auslaßventils umfassendes, die Verbrennungskammer axial
durchsetzendes Rohr von vorn oder auch durch hohle, das Ventilführungsgehäuse tragende,
gegebenenfalls schräg gestellte Speichen von außen zugeleitet werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in vorteilhafter Weise als Ganzes
z. B. mittels eines Flansches so: an das anzutreibende Fahr- oder Flugzeug angebaut
sein, daß sie die Spitze des Rumpfes bzw. der Motorgondel bildet.
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Die die Rückstoßenergie liefernden Verbrennungsgase werden zweckmäßig
nachdem Verlassen der Verbrennungskammer unmittelbar nach rückwärts sowie gegebenenfalls
etwas nach abwärts oder aber auch zur Verringerung der Ausstoßgeschwindigkeit erst
über eine längere Leitung ins Freie geleitet werden. Hierbei können sie in mehreren
nach den Seiten :des Fahr- oder Flugzeugkörpers verlaufenden Zweigkanälen oder in
einen trichterförmigen Ringkanal abgeleitet werden. Auf diesem Wege können den.
Verbrennungsgasen, wie bereits erwähnt, gegebenenfalls zusätzlich zu der der Kühlung
:der Vorrichtung, insbesondere des Auslaßorgans, :dienenden Kühlluft, weitere Luftmengen
beigemischt werden.
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Bei dem Betrieb einer Gasturbine mit einer erfindungsgemäß ausgestalteten
Brennkammer ergibt sich eine besonders günstige Anordnung, wenn die Kammer sicli
konzentrisch vor dem Turbinenrad befindet. In diesem Fall kann das Gas, das dem
ringförmigen Schlitz um den Austrittskörper herum entströmt, unmittelbar den Düsen,
die gleich hinter dem Schlitz angeordnet werden können, zugeführt werden, so daß
die Austrittsenergie aus der Kammer, also :die hohe Geschwindigkeit, die sich bei
der Eröffnung wachsenden Austrittsspaltes ergibt, in der Turbine weitgehend nutzbar
verwendet werden, ohne daß sie vorher abgebremst wird und dadurch Drosselverluste
in Kauf genommen werden müßten.
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Durch den inneren Hohlraum des Austrittskörpers bzw. der ganzen Brennkammer
kann gegebenenfalls die Turbinenwelle hindurchgeführt werden, da sie ja von Kühlluft
durchströmt wird. Hierdurch können einerseits die Lagerung der Turbine, andererseits
aber auch die heißen Teile des Läufers, also das Rad und die Schaufel, wirksam gekühlt
werden. Soll eine kühlende Beaufschlagung beispielsweise eines Schaufelsektors oder
etwa einer zur Turbinenachse konzentrischen Schaufelzone- angeordnet werden, so
kann, abgesehen natürlich von der Möglichkeit, in normaler Weise die Kühlluft von
außerhalb der Kammer :dem Kühlsektor zuzuleiten, auch die Kühlluft, die das Mittelrohr
durchströmt, dem zu kühlenden Teil der Beschaufelung zugeführt werden.
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Statt der Verwendung einer Brennkammer können natürlich genau so gut
mehrere im Kreise angeordnete Kammern in an sich bekannter Weise nebeneinandergeschaltet
werden.
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Da bei Brennkammern, die gemäß der Erfindung ausgestaltet sind, :die
hin und her gehenden Massen, insbesondere bei großem Brennkammervolumen, nicht klein
sind, können sich, wenigstens bei hoher Periodenzahl, nennenswerte freie Massenkräfte
ergeben. Diese werden, wenn zur Steuerung des Lufteintritts ein ähnlicher Körper
wie für die des Gasaustritts vorgesehen wird, bei geeigneter Wahl der Steuerungsdaten
-der Kupplung beider Körper durch die Verschiebung der Bewegungszeiten schon verhältnismäßig
weitgehend ausgeglichen. Für einen weiteren Ausgleich der pendelnden Massen könnte
eine dementsprechend gewählte Phasenverschiebung :der Arbeitsprozesse bei mehreren
Brennkammern dienen, die je nach den konstruktiven oder Einbaubelangen in der erwähnten
Weise ringförmig vor einer Turbinenscheibe oder in anderer Weise angeordnet sein
können. Der Aufpra11 der Abschlußorgane auf ihren Sitz kann zweckmäßig in geeigneter
Weise pneumatisch, hydraulisch oder mechanisch abgebremst werden.
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Die Zeichnung veranschaulicht die: Erfindung beispielsweise an verschiedenen
Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes, und zwar zeigt jeweils schematisch
in einem Ouerschnitt Abb. i einen Vortriebserzeuger mit hohlem Auslaßventilkörper,
Abb. 2 eine andere Ausführungsform mit einem gleichfalls hohlen Einlaßventilkörper,
der mit dem Auslaßventil gekuppelt werden kann, Abb.3 Einzelheiten einerEinlaßsteuerung
mittels Rohrschiebers, Abb. 4 eine weitere Ausführungsform eines Vo:rtrieberzeugers
ohne die Brennkammer axial durchströmenden Kühlluftstrom und Abb. 5 einen Vortrieberzeuger,
ähnlich dem nach Abb. i, mit stark. verlängertem Auslaß- oder Rücks.toßrohr.
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In Abb. i wird die Verbrennungskammer durch einen z. B. aus Blech
bestehenden zylindrischen Körper i gebildet, der an seinem in Bewegungsrichtung,
z. B. in Flugrichtung des Flugzeuges, vorn gelegenen Ende 2 und an seinem rückwärtigen
Ende 3 sich kegelförmig verjüngt. Innerhalb dieses zylindrischen Körpersi i ist
ein rohrförmiger Führungskörper .4 .angeordnet, :der durch einen nach vorn geöffneten
Trichter 5 mit dem vorderen Ende 2 des äußeren zylindrischen Körpers und durch schräg
gerichtete hohle Stege oder Streben 6 bzw. 7 unmittelbar mit dem letzteren verbunden
und gegen
diesen abgestützt ist, Das kegelfärnige rückwärtige Ende
3 des die Verbrennungskammer bildenden zylindrischen Körpers i geht des weiteren
in eine nach rückwärts gerichtete Auslaß- oder Rückstoßleitung 8 über.
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Das Auslaßventil 9 wird durch einen z. B. aus Blech bestehenden Hohlzylinder
io gebildet, der auf einer nach außen abgesetzten Führung i i des inneren Führungsgehäuses
¢ gleitet und am rückwärtigen Ende einen kegelförmigen Teil 12 hat. Dieser setzt
sich beim Schließen des Ventils auf den zwischen _ dem kegelförmigen Teil 3 der
Verbrennungskammer und der Rückstoßleitung 8 gebildeten Ventilsitz 13 auf, wobei
das Ventil und der Ventilsitz so ausgebildet sind, daß der äußere Durchmesser der
Ventilsitzfläche kleiner als der Außendurchmesser des Ventilzylinders io und kleiner
als der Durchmesser der Führungsfläche i i ist.
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Das Ventil 9 ist des weiteren mit einem Ventilschaft 14 versehen,
der in geeigneter Weise mittels Gleitlager bzw. Rollen- oder Kugellager in dem Führungsgehäuse4
verschiebbar gelagert und durch eine Feder r5 belastet ist, -die das Ventil 9 zu
schließen sucht.
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Als Einlaßventile dienen Rückschlagventile 16, die z. B.. als Klappenventile
ausgebildet sind und den Einlaßtrichter 5 ringförmig umschließen. Die Klappenventile
können frei beweglich ausgebildet oder durch Federn belastet sein, die die Ventile
zu schließen suchen, oder auch selbst federn.
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Wie ersichtlich, ist das rohrförmige Führungsgehäuse q. gegen den
Einlaßtrichter 5 zu geöffnet, so daß -der Fahrwind od. dgl. in Richtung A in das
Führungsgehäuse 4 unmittelbar von vorn her unter Erzeugung eines Staudruckes eintreten,
den Ventilschaft 14 bei entsprechender Ausbildung der Lager umspülen und alsdann
in das Innere des hohlen Ventilkörpers io eintreten kann. Von hier aus strömt die
dem Flugwind od. dgl. entnommene Kühlluft entweder unmittelbar oder über Klappenventile
17 in die Auslaß- oder Rückstoßleitung aus. Die Ventile verhindern hierbei, daß
die sich hinter dem Ventilsitz 13 entspannenden Verbrennungsgase rückwärts in die
Kühlleitung, also in das Innere des Hohlkörpers 1o, eindringen können und hierdurch,die
Kühlung des Ventils und der Ventilführung beeinträchtigen oder verhindern.
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Zur weiteren Kühlung des, Auslaßventils können ferner z. B. die hohlen
Stege oder Streben 7 ebenfalls zur Zuführung von Kühlluft aus dem umgebenden Medium
verwendet werden.
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Die Wirkungsweiseder Vorrichtung ist folgende: Die Verbrennung findet
in der durch den Hohlkörper 1, 2, 3 gebildeten Verbrennungskammer 18 statt, und
der Verbrennungsdruck öffnet das Auslaßventil 9, so daß die Verbrennungsgase mit
hoher Geschwindigkeit und unter Erzeugung von Rückstoßenergie nach rückwärts durch
die Leitung 8 ausströmen, die gegebenenfalls düsenförmig gestaltet ist. Sobald sich
die Verbremn.ungsgase in der Kammer 18 bis auf einen gewissen Druck entspannt haben,
so daß der auf das Einlaßventil 16 einwirkende Staudruck des Fahr- oder Flugwindes
größer als der die Ventile in Schließstellung haltende, z. B. hauptsächlich durch
den Druck in der Kammer i 8 .bestimmte Gegendruck geworden ist, öffnen. sich die
Einlaßventile 16 selbsttätig, so daß der Flugwind unter dem im Trichter 5 erzeugten
Staudruck in die Kammer 18 einströmt und die Verbrennungsgase vor sich hertreibend
in die Auslaßleiturig 8 ausspült. Die Verbrennungskammer 18 füllt sich hierbei mit
Frischluft. Das Ventil 9 sowie die Feder 15 ist derart bemessen, daß bei einem weiteren
Druckabfall der Verbrennungsgase in der Kammer aß eine gewisse Zeit nach dem Öffnen
der Einlaßventile 16 das gegen die Wirkung der Feder 15 geöffnete Auslaßventil wieder
auf seinen Sitz zurückbewegt wird, wobei dieWirkung derFeder 15 gegebenenfalls noch
durch den Staudruck des als Kühlluft durch das Rohrgehäuse 14 hindurchströmenden
Fahr oder Flugwindes unterstützt wird.
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Nach stattgefundener Spülung bei geöffnetem Einlaß- und Auslaßventil
ist der Inhalt der Verbrennungskammer mit Frischluft z. B. unter einem Druck entsprechend
dem Flugwindstau gefüllt und zu einer neuen Verbrennung bereit. Der Brennstoff kann
nunmehr in die Verbrennungskammer eingeführt werden, sofern er nicht .bereits gleichzeitig
mit dem Eintritt der Frischluft in die Verbrennungskammer eingeführt worden ist.
Das Einführen des Brennstoffs kann hierbei durch Einspritzen von flüssigem Brennstoff,
durch Einführen von staub- oder gasförmigem Brennstoff, z. B. beim Eintritt der
Frischluft in die Verbrennungskammer, oder auf andere geeignete Weise erfolgen.
Auch ,die Zündung des Brennstoffs kann in irgendeiner geeigneten Weise stattfinden,
z. B. derart, daß der Brennstoff gegen erhitzte Flächen eingespritzt wird, sofern
es möglich ist, derartige Flächen im Innern der Verbrennungskammer auf ausreichend
hoher Temperatur zu halten, oder daß der in der Brennkammer gleichmäßig oder ungleichmäßig
verteilte Brennstoff durch Fremdzündung entzündet wird. Zur Erzielung einer schnellen
und wirksamen Fremdzündung sind hierbei zweckmäßig eine große Zahl vom; Zündeinrichtungen,
z. B. Glüh- oder Zündkerzen, in der Verbrennungskammer angeordnet. Die Steuerung,der
Fremdzündung, z. B. des Zündstromes für die Zündkerzen, erfolgt zweckmäßig in Abhängigkeit
von der Bewegung der @Einlaß- oder Auslaßventile, und zwar möglichst derart, daß
das Einlaßventil oder die sonstigen Einlaßglieder wieder geschlossen oder fastgeschlossen
sind, bevor die Explosion des in der Kammer befindlichen Brennstoffgemisches stattfindet.
Das Schließen .der Einlaßventile kann hierbei durch die Ventilfederkraft nach dem
Einströmen der Frischgase in die Kammer und nach dem Abschluß des Auslaßventils
erfolgen. Falls jedoch diese Kraft zum sofortigen Schließen der Ventile nicht ausreichen
sollte, wird das Schließen der Einlaßventile jedenfalls sofort erfolgen, nachdem
die Explosion des Gemisches eingesetzt hat.
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Nach erfolgter Zündung steigt -der Druck in der Verbrennungskammer
18 explosionsartig an, und zwar zu einer solchen Höhe, daß er auf der Rück-
Seite
des Ventils 3 infolge der auf der Kegelfläche 12 des Ventils außerhalb des Ventilsitzes
13 einwirkenden Verbrennungsgase den durch die Feder 15 bzw.,den Staudruck des Fahr-
oder Flugwindes erzeugten Gegendruck überwindet und das Ventil öffnet. Die Verbrennungsgase
strömen alsdann wieder mit hoher Geschwindigkeit in die Auslaß-oder Rückstoßleitung
8 aus, worauf sich die Vorgänge, wie vorher beschrieben, wiederholen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 wird der Einlaß durch ein
Ventil i9 gesteuert, das in ähnlicher Weise wie das Auslaßventil als, Hohlkörper
ausgebildet ist und einerseits dem in Pfeilrichtung A strömenden Fahr- oder Flugwind
und andererseits dem in der Kammer i8 vorhandenen Druck unterliegt. Gleichzeitig
kann. auf das Einlaßventil die Feder 15 einwirken, die das. Auslaßventil 9 und das
Einlaßventil i9 in Schließrichtung auseinanderzudrücken sucht. Beim Öffnendes Au.slaßventils
durch den Verbrennungsdruck wird die Feder 15 gespannt bzw. zusätzlich gespannt,
wodurch das Einlaßventil fast auf seinen Sitz gepreßt wird. In dem Augenblick, in
dem das Auslaßventil vollständig geöffnet ist, wird dieses und das Einlaßventildurch
eine Minkvorrichtung 2,o, die in der Zeichnung rein schematisch dargestellt ist,
miteinander gekuppelt, derart, daß beim Rückgang des Ausl.aßventils 9 auf seinen
Sitz infolge des Druckabfalles innerhalb der Verbrennungskammer und infolge des
Überwiegens des von vorn her einwirkenden Staudruckes des Fahr- oder Flugwindes
Auslaß- und Einlaßventil als Ganzes nach rückwärts mitgenommen werden. Das Einlaßventil
wird hierbei zwangsläufig geöffnet. Im Augenblick des Aufsetzens ,des Auslaßventils
9 auf seinen Sitz 13 wird ,die die beiden Ventile 9 und i9 kuppelnde Einrichtung
2o wieder selbsttätig gelöst, beispielsweise dadurch, :daß ein auf einem rohrförmigen
Schaft 21 des Einlaßventils gleitbar angeordneter Ring 22, der z. B. durch eine
Feder gegen einen Anschlag nach links gedrückt wird, infolge des beim Aufsetzen
des Auslaßventils 9 auf seinen Sitz entstehenden Stoßes die Klinkvorrichtung 2o
wieder auslöst. Die zuvor gespannte Feder 15 entspannt sich hierbei und drückt das
Einlaßventil i9 wieder auf seinen Sitz zurück. Im Augenblick des Schlusses des Einlaßventils
kann ferner ein elektrischer Strom geschlossen werden, der die Zündung des zuvor
in der Kammer i8 gebildeten Brennstoffgemisches bewirkt.
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Zur Kühlung der Vorrichtung und insbesondere des Auslaßventils kann
wieder der Fahr- oder Flugwind benutzt werden, indem dieser unmittelbar von vorn
durch das trichterförmige Innenrohr 23 und den hohlen Schaft 21 des Einlaßventils
in ähnlicher Weise wie in Abb. i dem Innenraum des hohlen Auslaßventils zugeleitet
wird. Naturgemäß muß hierbei die Lagerung der Ventilschäfte 1d. bzw. 21 des Auslaß-
und Einlaßventils bzw. die Ausbildung der Ventilschäfte durch Anordnung entsprechender
Kanäle derart vorgesehen sein, daß die Kühlluft an den Ventilschäften vorbei oder
durch diese hindurch zum Auslaßventil gelangen kann. Stattdessen oder zusätzlich
können ferner auch in diesem Fall die hohlen Stege oder Streben 7 zur Zuführung
der Kühlluft unmittelbar zum Auslaßventil verwendet werden. Der die Verbrennungskammer
bildende Hohlkörper i kann hierbei an der Stelle der Eintrittsöffnung :z4 dieser
Hohlkanäle 7 hutzenartig abgesetzt sein, wie in Abb. 2 dargestellt ist. Im übrigen
gilt für diese Ausführungsform nach Abb. 2 das gleiche wie für Abb. i.
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Bei der Ausführungsform der Einlaßsteuerung nach Abb. 3 ist ein Rohrschieber
25 vorgesehen, der mit zwei Schlitzreihen 26 und 27 versehen ist. Diese wirken mit
entsprechenden Schlitzreihen 28 und. 29 in dem Wandungsteil 30 der Verbrennungskammer
18 zusammen. Der Schieber 25 hat eine kolbenartige Stirnfläche 3 i, die einerseits
in Richtung A dem Staudruck des Fahr- oder Flugwindes und in Richtung B dem in der
Verbrennungskammer i8 herrschenden Druck ausgesetzt ist.
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Inder gezeichneten Stellung überwiegt der Druck in Richtung B, so
daß der Schieber 25 gegen einen Anschlag 32 gedrückt wird und die Schlitzreihen
28 und 29 durch den Schieber 25 geschlossen sind. Sobald der Druck in der Verbrennungskammer
18 nach Eröffnung des Auslaßventils unter einen. bestimmten Wert gesunken ist und
der Staudruck in Richtung A überwiegt, wird der Schieber 25 nach rechts z. B. gegen
einen Anschlag 33 bewegt, wodurch die Schlitzreihen 26, 27,des Schiebers mit den
Schlitzreihen 28, 29 der Wandung 30 in übereinstimmung gebracht werden und
damit der Eintritt von Frischluft in die Kammer 18 freigegeben wird. Die Verwendung
eines Schiebers ermöglicht in vorteilhafter Weise bei kleinem Hub die schnelle Eröffnung
eines möglichst großen Querschnittes und ist bei geeigneter Ausbildung auch auf
der Auslaßseite möglich.
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Das Auslaßventil kann bei der Ausführungsform nach Abb. 3 mit dem
Schieber a5 in ähnlicher Weise wie das Auslaßventil mit dem Einlaßventil in Abb.2
kuppelibar sein, oder es kann wie in Abb. i unabhängig von dem denEinlaß steuernden
Schieber bewegt werden. Auch im Fall der Abb. 3 kann die Kühlluft zentral von vorn
oder statt dessen bzw. zusätzlich durch Hohlkanäle, etwa entsprechend den Kanälen
7 der Abb. 2, zugeführt werden.
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Statt der Zuführung der Kühlluft durch ein zentrales Führungsrohr
für das Auslaß- bzw. Einlaßventil bzw. statt der Zuführung der Kühlluft durch die
schräg gestellten speichenartigen Tragstreben für ras Führungsgehäuse kann die Kühlluft
natürlich auch durch gesonderte Rohre von außen her zugeführt werden. Die Anordnung
von schräg gestellten hohlen Speichen hat im übrigen den Vorteil einer besonders
zweckmäßigen Aufnahme der am Führungsgehäuse wirkenden Kräfte und einer besonders
starren Verstrebung desselben.
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Eine Zuführung der Kühlluft ausschließlich durch die hohlen Stege?
zeigt beispielsweise Abb. 4.: Der Einlaß wird in diesem Fall durch Klappenventile
3,4 gesteuert, die unmittelbar auf der Vorderseite der Brennkammer 18 angeordnet
sind. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, daß ein besonders
großer
Querschnitt der Verbrennungskammer r8 für den Durchtritt der Frischluft zur Verfügung
steht, so, daß eine besonders wirksame Spülung und Ladung der Verbrennungskammer
erreicht werden kann.
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Statt lediglich im vorderen Teil -der Verbrennungskammer können entsprechende
Einlaßventile oder -glieder auch an anderen Stellen, z. B. an einem in Längsrichtung
der Kammer mittleren Teil derselben, angeordnet sein, so daß der der Einlaßluft
zur Verfügung stehende Querschnitt noch weiter vergrößert wird und besonders auch
die rückwärtigen Teile der Verbrennungskammer einer schnellen Spülung unterliegen.
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Werden; die Rückschlagventile als Klappenventile ausgebildet, so können
in besonders einfacher Weise diese Rückschlagventile reihenweise auf einem als Drehachse
für die Ventile dienenden Draht gelagert sein, welcher in irgendeiner geeigneten
Weise am Gehäuse befestigt ist. Bei Anordnung,der Klappenventile auf dem Einlaßtrichter,
etwa nach Abb. r, können derartige Drähte um den Einlaßtrichtex herum verlaufen
und als Drehachsen für die kreisförmig um den Einlaßtrichter verteilten Klappenventile
dienen. Die Klappen können hierbei z. B. mittels angeschweißter Röhrchen oder umgebogener
Blechrohre auf dem Draht gelagert sein. Von Wichtigkeit ist ferner, daß der Draht
möglichst auf der kalten Seite des ihn tragenden Gestells oder der ihn tragenden
Wandungen befestigt ist, damit die Gelenke .der Klappen sowie die Klappen selbst
bei jeder Eröffnung der Klappen von der eintretenden Luft umspült, vom Kammerinnern
möglichst wenig angestrahlt und somit gut kühl gehalten werden. Ein zu weites Öffnen
der Klappen kann in einfacher Weise durch einen Ansatz am oberen Teil der Klappe,
der auf eine Unterlage aufschlägt, bzw. durch ein Anschlagen der Klappe selbst an
irgendeinem festen Teil bewirkt werden.
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Gegebenenfalls kann auch die Steuerung,des Auslassesdurch entsprechende
Klappenventile erfolgen, wobei in diesem Fall besonders für eine ausreichende Kühlung
der Klappenventile bzw. der Lagerung sowie der gegebenenfalls vorgesehenen Federn
dieser Klappenventile durch den Fahr- oder Flugwind Sorge zu tragen ist. Derartige
Klappenventile lassen sich ferner z. B. mit den vorher beschriebenen Ventilkörpern
oder Schiebern vereinigen.
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Die Abb. 5 zeigt ferner eine Brennkammer z8 mit einem dem Auslaßventil
9 nachgeschalteten Auslaß-oder Rückstoßrohr 35 von verhältnismäßig großer Länge.
Die Verbrennungsgase strömen hierbei durch das Auslaßventil g mittels einer Düse
36 in das Rückstoßrohr 35 aus, in dem sie eine ej ektorartige Wirkung auf die durch
die Zusatzkanäle 37 von außen zuströmende, -dem Fahr- oder Flugwind entnommene Luft
ausüben.
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Eine solche Anordnung hat -den Vorteil, daß die im Rohr 35 vom vorhergehenden
Arbeitsspiel herrührende Abgasmenge einer jeden neuen Explosion vorgelagert ist
und auf diese Weise gewissermaßen als Ballastmasse zur Verringerung der Ausstoßgeschwindigkeit
bei gleichzeitiger Vergrößerung der Ausstoßmasse mit zu einer besseren Wirtschaftlichkeit
des Vorganges der Vortrieberzeugung beiträgt. Dieser Vorteil läßt sich gegebenenfalls
auch schon dann erreichen, wenn von der Beimischung von Zusatzluft durch die Kanäle
37 abgesehen wird. Die Wirkung kann jedoch .durch die Beimischung derartiger Zusatzluft
noch wesentlich gesteigert werden. Zur Aufnahme dieser hinter der Kammer noch zugeführten
Luft können an den betreffenden Stellen Lufthutzen 38 angeordnet werden. Statt eines
einzigen Ausströmrohres 35 können natürlich auch mehrere derartige Rohre vorgesehen
werden, indem sich beispielsweise der Auslaß gabelförmig verzweigt und die Einzelzweige
nach den Seiten geführt und alsdann nach hinten abgelenkt werden. Eine solche Anordnung
läßt sich unter Umständen aus baulichen Gründen an -dem vorwärts zu bewegenden Körper,
beispielsweise dem Flugzeug, günstiger unterbringen.
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Gegebenenfalls können jedoch auch die Verbrennungsgase unmittelbar
auf kürzestem Wege nach unten oder nach den Seiten nach außen abgeführt werden.
Statt in einem einzelnen Rohr oder in einzelnen Zweigen kann die Abführung durch
einen trichterförmigen. Kanal erfolgen. Zweckmäßig erfolgt die Abführung ferner
mit einer kleinen Komponente nach abwärts, um das Gewicht des zu bewegenden Körpers
auszugleichen.
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Bei Verwendung einer Luftschraube auf der Vorderseite des Triebwerkes
kann der Luftschraubenabwind auch zur Verstärkung des Kühlstromes verwendet werden.
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Die den Vortrieb erzeugende Vorrichtung kann als Ganzes an den anzutreibenden
Körper angebaut oder in diesen Körper eingebaut werden. Besonders zweckmäßig ist
bei Flugzeugen ein unmittelbares Anflanschen der Vorrichtung an einen aus. dem Flugzeugkörper
herausragenden Flansch an derjenigen Stelle, an der das Triebwerk angebracht werden
soll. Die Wandung der Verbrennungskammer bildet hierbei zweckmäßig unmittelbar die
von; der Außenluft umströmte Wand dieses Teiles der Motorgondel bzw. des Flugzeugrumpfes,
was einerseits. sich auf das Gewicht des Flugzeuges und andererseits auf die Außenkühlung
der Kammerwand besonders .günstig auswirkt.
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Durch die Verwendung derartiger Vortriebsvorrichtungen für Flugzeuge
od. dgl. kann das Gewicht des Flugzeuges oder des sonstigen anzutreibenden Körpers,
wesentlich herabgemindert werden, da das Gewicht der Vortriebvorrichtung in der
Regel nur einen Bruchteil des Gewichtes einer Verbrennungskraftmaschine gleicher
Leistung zu betragen braucht. Gegebenenfalls läßt sich die Erfindung statt zur Erzeugung
eines Vortriebes von beweglichen Körpern auch bei stationären Einrichtungen verwenden,
indem z. B. die Verbrennungskammer zur Erzeugung von Verbrennungsgasen .dient, die
zum Antrieb des Laufrades einer Brennkraftturbine verwendet werden soll.
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Die Erfindung ist natürlich nicht auf die -Verwendung einer einzigen
Verbrennungskammer beschränkt,
vielmehr können auch parallel geschaltete
Kammern vorgesehen sein, welche ganz oder teilweise in eine gemeinsame Rückstoßleitung
ausblasen. Ebenso können Ein- und Auslaßventile in beliebiger Zahl vorhanden sein.
Die Erfindung bezieht sich in jedem Fall auf alle dieseAusführungen, auch wenn gegebenenfalls
nur von einer einzigen Kammer oder einem einzigen Ein- oder Auslaßventil gesprochen
wird.