DE938692C

DE938692C - Intermittent jet engine

Info

Publication number: DE938692C
Application number: DES22688A
Authority: DE
Inventors: Jean Bertin; Jean Le Foll; Francois Gilbert Paris; Paul Sarrazin
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1950-06-19
Filing date: 1951-04-12
Publication date: 1956-02-02

Description

Intermittierendes Strahltriebwerk Die Erfindung bezieht sich auf intermittierende Strahltriebwerke und bezweckt, ein solches Triebwerk derart zu verbessern, daß nicht nur ein gutes Füllen oder Spülen der pulsierend arbeitenden Brennkammer, sondern auch eine bedeutende Erhöhung der Antriebsleistung und des Schubs erhalten wird.Intermittent Jet Engine The invention relates to intermittent Jet engines and aims to improve such an engine in such a way that not just a good filling or purging of the pulsating combustion chamber, but a significant increase in drive power and thrust is also obtained.

Gemäß der Erfindung ist ein intermittierendes Strahltriebwerk, bei welchem der Strahl durch eine konvergent-divergente Düse strömt, dadurch gekennzeichnet, daß auf den divergierenden Teil der Düse in Strömungsrichtung ein zylindrischer oder schwach konischer, sich frei in die Atmosphäre öffnender Raum folgt, der mit dem divergierenden Teil der Düse durch eine plötzliche Erweiterung verbunden ist und ein Schallrohr bildet, dessen Frequenz auf die Strömungsfrequenz des Gases oder zumindest auf seinevorherrschende Strömungsfrequenz abgestimmt ist.According to the invention, an intermittent jet engine is at which the jet flows through a convergent-divergent nozzle, characterized in that that on the diverging part of the nozzle in the direction of flow a cylindrical or slightly conical space that opens freely into the atmosphere and follows with connected to the diverging part of the nozzle by a sudden expansion and forms a sound tube whose frequency is based on the flow frequency of the gas or is at least tuned to its prevailing flow frequency.

Es ist eine Anlage bekannt, bei welcher sich an eine konvergent-divergente Düse einer intermittierend arbeitenden Brennkammer ein Raum von großem Querschnitt mit einer plötzlichen Erweiterung anschließt. Bei dieser bekannten Anlage handelt es sich um einen Gaserzeuger, bei welchem der Raum von großem Querschnitt hinter der Düse nicht zur Atmosphäre geöffnet, sondern mit Turbinen verbunden ist, und lediglich als Druckausgleicher vor den Turbinen dient.A system is known in which a convergent-divergent one Nozzle of an intermittently working combustion chamber a space with a large cross-section joins with a sudden expansion. In this known system acts it is a gas generator in which the space of large cross-section behind the nozzle is not open to the atmosphere but is connected to turbines, and serves only as a pressure equalizer in front of the turbines.

Andererseits ist es bei einem thermodynamischen Motor mit einer intermittierend arbeitenden Brennkammer bekannt, die konvergent-divergente Auspuffdüse der Brennkammer durch ein Rohr zu verlängern, dessen Länge auf die gewünschte Schwingungsfrequenz der Gase abgestimmt ist.On the other hand, it is intermittent with a thermodynamic engine working combustion chamber known, the convergent-divergent Exhaust nozzle Extend the combustion chamber by means of a tube whose length is adjusted to the desired oscillation frequency the gases is matched.

Bei der Erfindung handelt es sich um die Kombination dieser beiden an sich bekannten Elemente in Anwendung auf ein intermittierendes Strahltriebwerk zwecks Erhöhung des Wirkungsgrades des Triebwerkes und des durch dieses erzeugten Antriebsschubes; die Erfindung beansprucht keinen Schutz für die einzelnen Elemente.The invention is a combination of these two elements known per se applied to an intermittent jet engine in order to increase the efficiency of the engine and that generated by it Drive thrust; the invention does not claim protection for the individual elements.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to the drawing, for example.

Abb. i und 2 sind schematische Schnitte durch zwei Ausführungsformen' eines intermittierenden Strahltriebwerkes gemäß der Erfindung.Fig. I and 2 are schematic sections through two embodiments' an intermittent jet engine according to the invention.

Bei der in Abb. i wiedergegebenen Ausführungsform ist mit i die Verpuffungskammer eines intermittierenden Strahltriebwerkes bezeichnet, das dazu bestimmt ist, einen Körper in Richtung des Pfeiles F vorwärts zu treiben. In die Brennkammer i wird zwischen den aufeinanderfolgenden Verpuffungen Atmosphärenluft periodisch eingelassen, und zwar mittels irgendeiner zweckentsprechenden Vorrichtung, die an sich keinen Teil der Erfindung bildet. In der Zeichnung ist in schematischer und nur das- Wesen wiedergebenden Art eine Lufteinlaßvorrihtung dargestellt, die einen Ausbreitungsteil 2 und ein Gitter von Ventilen 3 aufweist, welche zwischen den Verpuffungen durch den im- Ausbreitungsteil 2` herrschenden Luftdruck selbsttätig geöffnet und durch den in der Kammer i infolge der Verpuffungen erzeugten Druck selbsttätig geschlossen werden. Es könnte auch irgendeine andere Vorrichtung angewendet werden, insbesondere eine Rückströmdrossel bekannter Art, die keinerlei mechanische Ventile enthält, sondern dem Luftdurchgang einen Widerstand entgegensetzt, der -in der Richtung der Füllung der Brennkammer-kleiner als in der entgegengesetzten Richtung ist.In the embodiment shown in Fig. I, i is the deflagration chamber of an intermittent jet engine, which is intended to produce a Propel body forward in the direction of arrow F. In the combustion chamber i is atmospheric air is periodically admitted between successive deflagrations, by means of any suitable device that does not in itself have any Forms part of the invention. In the drawing is in schematic and only the essence reproducing type an air inlet device shown, which has a spreading part 2 and a grid of valves 3, which between the deflagrations by the air pressure prevailing in the propagation part 2 is automatically opened and activated automatically closed the pressure generated in chamber i as a result of the deflagrations will. Any other device could also be used, in particular a known type of backflow throttle that does not contain any mechanical valves, but opposes the passage of air with a resistance which -in the direction of The filling of the combustion chamber is smaller than in the opposite direction.

Der flüssige Brennstoff wird der Brennkammer i durch eine Einspritzdüse 4 zugeführt, und die Verbrennung , wird durch eine Zündkerze, einen Brenner, einen heißen Teil od. dgl. eingeleitet. Die entwickelten Gase entweichen aus der Brennkammer mit großer Geschwindigkeit nach hinten, um den intermittierend wirkenden A_ ntriebsstrahl zu erzeugen. ' Der Gasausstoß aus der Brennkammer geht durch eine Düse mit einem konvergenten Teil 5 und einem divergenten Teil 6 hindurch. Der divergente Teil 6 mündet in ein Rohr 7 von großem Querschnitt, das bei 8 nach hinten frei offen ist.The liquid fuel is delivered to the combustion chamber i through an injection nozzle 4 is supplied, and the combustion is carried out by a spark plug, a burner, a hot part or the like initiated. The gases developed escape from the combustion chamber backwards at high speed, around the intermittently acting drive jet to create. 'The gas expulsion from the combustion chamber goes through a nozzle with a convergent part 5 and a divergent part 6 therethrough. The divergent part 6 opens into a tube 7 of large cross-section, which is freely open to the rear at 8.

Bei der in Abb. i wiedergegebenen-Ausführungsform ist das Rohr 7 zylindrisch, und die Oberfläche des divergierenden Teiles 6 der Düse geht mit einer plötzlichen Erweiterung in die Oberfläche des Rohres 7 über.In the embodiment shown in Fig. I, the tube 7 is cylindrical, and the surface of the diverging part 6 of the nozzle goes with a sudden Extension into the surface of the tube 7 over.

Das Rohr 7 stellt ein Schallrohr dar, das eine Eigenschwingungsfrequenz besitzt, in deren Wert außerdem die heterogene Verteilung der Dichten der strömenden Gase eingeht, wobei das dichtere Gas stromabwärts vorhanden ist. Wenn diese Eigenfrequenz des Rohres 7 auf experimentellem Wege auf die Frequenz des Triebwerkes für einen gegebenen Arbeitsbereich von diesem abgestimmt wird, indem z. B. in geeigneter Weise die Länge i des zylindrischen Rohres 7 geregelt wird, dann wird eine beträchtliche Vergrößerung des Schubes bei gleichbleibendem Brennstoffverbrauch erhalten, wie dies praktisch durchgeführte Versuche erwiesen haben. Diese Leistungsverbesserung wird durch eine bessere Ausnutzung der diskontinuierlich auftretenden kinetischen Energie der heißen Gase erzielt, die aus der Brennkammer i austreten. Statt diese Gase wie bei den üblichen Triebwerken unmittelbar in die Atmosphäre entweichen zu lassen, gestattet die beschriebene Einrichtung, sie auf eine Ladung frischer Luft wirken zu lassen, die nach dem vorangegangenen Gasstoß in den hinteren Raum C eingedrungen ist. Ein wesentlicher Teil der kinetischen Energie der heißen Gase wird auf die Frischluft. mit einem Nutzeffekt übertragen, der um so höher ist, als sich die Gase und die Luft in geschichteter Form befinden und nicht einfach eine Verdünnung und Reibung vorhanden ist. Die Einrichtung gestattet so eine Übertragung der Bewegungsgrößen zwischen den Gasen und der Frischluft mit konstanter kinetischer Energie, woraus sich die festgestellte Verbesserung der Antriebsleistung erklärt.The pipe 7 represents a sound pipe which has a natural oscillation frequency possesses, in the value of which also the heterogeneous distribution of the densities of the flowing Gases, with the denser gas being present downstream. If this natural frequency of the pipe 7 experimentally to the frequency of the engine for one given work area is coordinated by this by z. B. in a suitable manner the length i of the cylindrical tube 7 is regulated, then a considerable one Get increased thrust while maintaining fuel consumption, such as this has been proven by practical experiments. This performance improvement is achieved through better utilization of the discontinuously occurring kinetic Energy achieved by the hot gases emerging from the combustion chamber i. Instead of this As with conventional engines, gases escape directly into the atmosphere let the device described allow you to take a charge of fresh air to let act, which penetrated into the rear room C after the previous gas burst is. A significant part of the kinetic energy of the hot gases is due to the Fresh air. transferred with an efficiency that is higher than the gases and the air is in a stratified form and not simply a dilution and There is friction. The device thus allows the movement variables to be transmitted between the gases and the fresh air with constant kinetic energy, from which the ascertained improvement in drive performance is explained.

Überdies gestattet die Einrichtung, die Zeit des Ausstoßes der verbrannten Gase in den Hauptteil der Periode des intermittierenden Strahltriebwerkes zu verlegen und somit. den Schub zu vergrößern.In addition, the device allows the time of expulsion of the burned To route gases in the main part of the intermittent jet engine period and thus. to increase the thrust.

Es ist wesentlich, daß der Teil 6 der Düse schwach divergent verläuft, zumindest in der Zone, welche an die engste Stelle der Düse angrenzt.It is essential that part 6 of the nozzle is slightly divergent, at least in the zone which adjoins the narrowest point of the nozzle.

Die nachstehend angegebenen Abmessungsverhältnisse haben unter anderem zu ausgezeichneten Ergebnissen geführt. , Wenn die Querschnittsfläche des zylindrischen Rohres 7 größer als das Dreifache der Querschnittsfläche der engsten Stelle der Düse 5, 6 ist, dann ist die Länge i des Rohres 7 größer als ein Viertel der Länge L zwischen der engsten Stelle der Düse und der Auslaßöffnung 8 des Rohres 7. Das Volumen des Raumes C spielt offensichtlich eine wichtige Rolle, und es ist das Rohr 7, das bei einem bestimmten Querschnitt das größte Volumen enthält. Es können jedoch auch andere Umstände bei der Wahl der dem Raum C zu gebenden Form von Einfluß sein und es vorzugsweise angebracht sein lassen, dem Rohr 7 eine von der Zylinderform abweichende Gestalt zu geben, z. B. es schwach konisch auszubilden.The dimensional relationships given below have, among other things led to excellent results. When the cross-sectional area of the cylindrical Tube 7 larger than three times the cross-sectional area of the narrowest point of the Nozzle 5, 6, then the length i of the tube 7 is greater than a quarter of the length L between the narrowest point of the nozzle and the outlet opening 8 of the pipe 7. The Volume of space C obviously plays an important role, and it is the pipe 7, which contains the largest volume for a given cross-section. It can, however Other circumstances can also influence the choice of the shape to be given to room C. and preferably having it attached to the tube 7 is one of the cylindrical shape to give different shape, z. B. to form it weakly conical.

Es sind auch gute Erzeugnisse mit der in Abb. 2 wiedergegebenen Ausführungsform erzielt worden, bei welcher der Raum C von einem Rohr mit einem an den Ausgang der Düse 6 angrenzenden divergierenden Teil 7" und einem zylindrischen Teil ? begrenzt wird.They are also good products with the embodiment shown in FIG has been achieved, in which the space C of a pipe with a to the exit of the Nozzle 6 adjoining divergent part 7 "and a cylindrical part? Limited will.

Ein weiterer wichtiger Vorteil, den die Erfindung zu erzielen gestattet, besteht darin, daß das Füllen und Spülen der Verpuffungskammer i mit Frischluft verbessert wird. Dieses Ergebnis wird dadurch erhalten, daß am Ausgang der Düse 6 ein divergenter Strahl erzeugt wird, der im Fall von Abb. i auf natürlichem Wege entsteht und im Fall von Abb. z durch die Form des divergierenden Rohrteiles 7" die richtige Beschaffenheit erhält. Dieser in die Atmosphäre austretende divergente Strahl bewirkt am Ende der Gasausstoßphase stromaufwärts, d. h. in der Kammer i, ein Sinken des statischen Druckes, welcher das Füllen dieser Kammer mit durch die Einlaßvorrichtung 2, 3 eintretenden Frischluft begünstigt.Another important advantage that the invention allows to be achieved is that the filling and purging of the deflagration chamber i with Fresh air is improved. This result is obtained at the exit of the nozzle 6 a divergent ray is generated, which in the case of Fig. I naturally and in the case of Fig. z due to the shape of the diverging pipe part 7 " the right consistency. This divergent emerging into the atmosphere Jet causes at the end of the gas ejection phase upstream, i. H. in chamber i, a decrease in static pressure, which the filling of this chamber with through the Inlet device 2, 3 favors incoming fresh air.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Intermittent jet engine in which the jet flows through a convergent-divergent nozzle, characterized in that the diverging part (6) of the nozzle is followed in the direction of flow by a cylindrical or slightly conical space (7) which opens freely into the atmosphere and which with the diverging part (6) of the nozzle is connected by a sudden expansion and forms a sound tube, the frequency of which is matched to the flow frequency of the gas or at least to its prevailing flow frequency.

2. Intermittent Jet engine according to claim i, characterized in that the space (7) with the The outlet of the nozzle is connected by a diverging part (7d).

3. Intermittent Jet engine according to claim 1 or 2, characterized in that the cross section of the space (7) larger than three times the cross-section of the narrowest point of the Nozzle is.

4. Intermittent jet engine according to claims i to 3, characterized in that the length (i) of the space (7) is greater than a quarter of the distance (L) between the narrowest point of the nozzle and the outlet opening (8) at the end of the space (7) is. Cited publications: Swiss patent specification No. 233 945; French Patent Nos. 949 409, 585 580, 4i2 478; British Patent No. 386 go8; Journal "Chaleur et Industrie", 29 (1948), pp. 74 ff.; Hut I, 27th edition, p. 48o to q.82.