DE947655C

DE947655C - Valve for a combustion chamber with periodically repeated approximated constant-space combustion, especially for jet engines

Info

Publication number: DE947655C
Application number: DESCH9740A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Paul Schmidt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1952-06-15
Filing date: 1952-06-15
Publication date: 1956-08-23

Description

Ventil für einen Brennraum mit periodisch wiederholten angenäherten Gleichraumverbrennungen, insbesondere für Strahltriebwerke Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil für Brennräume, insbesondere am Einlaß gesteuerte und dem Auslaß offene Brennräume, in denen periodisch wiederholte Verbrennungen in der Art von Gleichraumverbrennungen stattfinden. In solchen Brennräumen treten periodisch wechselnd größere und geringere Drücke auf, wobei die Ab- führung der Brenngase bei höherem Druck und die Einführung der Verbrennungsluft oder des Verbrennungsgemisches bei geringerem Druck vorgenommen wird. Für die Steuerung der Gase sind im allgemeinen Ventile erforderlich, die einem schnellen Druckwechsel zu folgen vermögen und in der Regel keine mechanische Steuerung erhalten können, weil keine vom Druckwechsel zwangläufig gesteuerten mechanischen Teile vorhanden sind wie zum Beispiel bei Kolbenmotoren. Für derartige Brennkammern mit angenäherter Gleichraumverbrennung werden deshalb vielfach Rückschlagventile verwendet, die als Tellerventile oder als Klappenventile ausgeführt werden. Bei Rückschlagventilen hat es sich als schwierig erwiesen, diese mit genügender Haltbarkeit auszuführen, es hat sich vielmehr gezeigt, daß diese bei längerer Betriebszeit Zerstörungen erleiden. Diese Zerstörungen werden insbesondere durch das Aufschlagen des Ventils bei dessen Rückkehr in seine Auflagestellung verursacht. Wenn es auch theoretisch möglich ist, ein Rückscblagventil derart auszurführen, daß es sieh bei der Rückkehr in seine Auflagestellung dieser Stellung mit geringer Geschwindigkeit nähert und ein stoßartiges Aufschlagen vermieden wird, so ist dies doch nur bei einer bestimmten Periodenzahl der Verbrennungen der Fall. In Brennräumen mit angenäherter Gleichraumverbrennung ändert sich aber die Periodenzahl der Verbrennungen und die Höhe der Verbrennungsdrucke in unkontrollierbarer Weise, insbesondere infolge, geringer Unterschiede in der Gemischbildung und der Verbrennungsgeschwindigkeit. Die daraus folgenden technischen Schwierigkeiten haben eine befriedigende Anwendung periodisch arbeitender Brennräume mit Gleichraumverbrennung, außer bei Kolbenmotoren, verhindert.Valve for a combustion chamber with periodically repeated approximated constant-space combustion, in particular for jet engines. In such combustion chambers, higher and lower pressures occur periodically, with the combustion gases being discharged at a higher pressure and the combustion air or the combustion mixture being introduced at a lower pressure. To control the gases, valves are generally required which are able to follow a rapid change in pressure and, as a rule, cannot receive any mechanical control because there are no mechanical parts that are automatically controlled by the pressure change, as is the case with piston engines, for example. For such combustion chambers with approximate constant-volume combustion, non-return valves are therefore often used, which are designed as poppet valves or flap valves. In the case of non-return valves, it has proven to be difficult to carry them out with sufficient durability; rather, it has been shown that they suffer damage over longer periods of operation. This destruction is caused in particular by the valve striking when it returns to its resting position. Even if it is theoretically possible to design a non-return valve in such a way that it approaches this position at low speed when it returns to its resting position and avoids sudden impact, this is only the case with a certain number of combustion periods. In combustion chambers with approximately constant combustion, however, the number of periods of the combustion and the level of the combustion pressures change in an uncontrollable manner, in particular as a result of small differences in the mixture formation and the combustion speed. The resulting technical difficulties have prevented a satisfactory application of periodically operating combustion chambers with constant chamber combustion, except in the case of piston engines.

Die Erfindung bezweckt eine Beseitigung dieser Schwierigkeiten und erreicht dies dadurch, daß eine Ven@tilwantd- im offenen Ventilquerschnitt des Brennraumeinlasses so angeordnet ist, daß sie frei schwingt, ohne auf einen Anschlag oder Ventilsitz zu treffen.The invention aims to eliminate these difficulties and achieves this by having a valve wall in the open valve cross-section of the combustion chamber inlet is arranged so that it swings freely without hitting a stop or valve seat hold true.

Diese Regel ist insbesondere in Anwendung auf Strahltriebwerke bedeutungsvoll. Bei diesen vollzieht sich die Verbrennung im allgemeinen in einem einerseits ständig offenen Brennraum, und die Verbrennungsluft oder das Gemisch aus Brennstoff und Luft wird an dem durch das Ventil gesteuerten Eimaß absatzweise selbsttätig neehgesaugt oder unter Druck eingeführt. Im übrigen wird der erzeugte Strahl- von Gasen, in manchen Fällen nachzusätzlicher Einführung von Luft oder anderen Stoffen, in :mannigfacher Weise weiterverwendet. Er wird zur Erzeugung einer Rückstoßkraft auf Flugzeuge oder,auf ein Turbinenrad benutzt, oder die Energie :des Strahls dient zur Fortleitung der Wärme der Gase oder zur Verteilung einer Beimischung auf größere Entfernung hin, zur Erzeugung von Druckgas w. dgl. In allen- diesen Fällen handelt es sich um die energetische Verwendung eines Strahls für technische Zwecke, zu dessen Erzeugung das Strahltriebwerk dient. Bei Strahltriebwerken ergibt sich erfahrungsgemäß eine verhältnismäßig große Schwankung der Periodenzahl der Verbrennungen und eine Schwankung des jeweiligen Drucks, den die Verbrennungsgase bei den einzelnen Verbrennungen erreichen. Die Regel der Erfindung ist geeignet, eine gute Anpassung der Ventilbewegung an diese veränderlichen Betriebsbedingungen zu geben, und führt außerdem zu Ventilkonstruktionen, deren Haltbarkeit den Ventilen von Kolbenmotoren nicht nachsteht, so daß eine allgemeinere Anwendung von Strahltriebwerken technisch ermöglicht wird.This rule is particularly important when applied to jet engines. With these, the combustion generally takes place continuously on the one hand open combustion chamber, and the combustion air or the mixture of fuel and Air is automatically sucked in at the meter controlled by the valve or introduced under pressure. In addition, the generated jet of gases, in in some cases after the additional introduction of air or other substances, in: manifold Way reused. It is used to generate a recoil force on aircraft or on a turbine wheel used, or the energy: the jet is used to propagate the Heat of the gases or to distribute an admixture over a greater distance, for generating pressurized gas or the like. In all of these cases it is the case energetic use of a beam for technical purposes to generate it the jet engine is used. Experience has shown that jet engines produce a relatively large fluctuation in the number of periods of the burns and a fluctuation the respective pressure exerted by the combustion gases in the individual combustion reach. The rule of the invention is capable of a good match of valve movement to give to these variable operating conditions, and also leads to valve designs, whose durability is not inferior to the valves of piston engines, so that a more general one Use of jet engines is technically made possible.

Während bei bekannten Einlaßventilen nur der zeitweise im Brennraum auftretende Unterdruck zum Öffnen des Ventils verwendet wird, werden gemäß der Erfindung die gesamten pulsierend auftretenden Gaskräfte für den Betrieb des Einlaßventils ausgenutzt. . Der Verbrennungsdruck wird dabei in Form von Federenergie aufgespeichert und kommt beim Öffnen des Ventils wieder zur Wirkung. Daraus ergibt sich der bedeutende Vorteil, daß in kurzen Zeiten große Öffnungsquerschnitte erzielt werden, können und daß der Beginn der Ventilöffnung mit großer Ventilgeschwindigkeit erfolgt. Weitere Vorteile der gemäß der Erfindung ausgeführten Ventile bestehen in ihrer einfachen Bauart, ihrer aerodynamischen Güte, die nur geringe Strömungsverluste bei verhältnismä3ig kleinem Bauquerschnitt bedingt, und in geringem Gewichtsaufwand.While with known intake valves only the temporarily in the combustion chamber occurring negative pressure is used to open the valve, are according to the invention the total pulsating gas forces for the operation of the inlet valve exploited. . The combustion pressure is stored in the form of spring energy and comes into effect again when the valve is opened. Hence the significant one The advantage that large opening cross-sections can be achieved in short times and that the valve opening begins at a high valve speed. Further Advantages of the valves designed according to the invention consist in their simplicity Design, its aerodynamic quality, the only low flow losses with relatively due to a small structural cross-section, and with little weight.

In Weiterbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, daß an dem schwingenden Ventilgewicht eine Federung für eine um mindestens io°/o von der Periodenzahl der Verbrennungen verschiedene Eigenschwingungszahl des Ventils angeordnet ist. Die Größe der Eigenschwingungszahl und insbesondere ihr Verhältnis zu der Periodenzahl der Verbrennungen ist von wesentlicher Bedeutung für eine selbsttätige schnelle Angleichung der freien Ventilschwingungen an die Folge - der Verbrennungen bei - deren betriebstechnisch unvermeidbaren Änderungen. Bei einer Federung des schwingenden Ventilgewichts, die eine Eigenschwingungszahl des Ventils inneülialb des Bereichs von Plus oder Minus ioo/o der Periodenzahl der Verbrennungen ergibt, führen schon recht geringe Schwankungen im Verbrennungsablauf zu unzulässigen Abweichungen der Ventils:dhwingung von der erforderlichen Steuerung des Ventilquerschnitts: Derartige Ausführungen des Ventils können .deshalb nur in Ausnahmefällen, z. B. bei stets gleichem Verbrennungsverlauf, in Betracht kommen.In a further development of the invention, it is advantageous that on the vibrating Valve weight a suspension for at least 10% of the number of periods of Combustions different natural frequency of the valve is arranged. the Size of the natural frequency and in particular its relationship to the number of periods The burns is essential for an auto rapid Adjustment of the free valve vibrations to the consequence of - the burns at - their operationally unavoidable changes. With a suspension of the swinging Valve weight, which is a natural frequency of the valve within the range of plus or minus ioo / o of the number of periods of the burns already lead very small fluctuations in the combustion process lead to impermissible deviations in the Valve: ie vibration from the required control of the valve cross-section: Such Versions of the valve can therefore only be used in exceptional cases, e.g. B. at always same combustion process, come into consideration.

In -den Abb. i und a ist in Däagrammfo.rm der D,ruckwedhsel in einer Brennkammer und dazu die freie Schwingung eines Ventils veranschaulicht.In figs. I and a the D is in the form of a diagram, ruckwedhsel in one Combustion chamber and the free oscillation of a valve illustrated.

Abb. 3 bis i i zeigen beispielsweise Aüisführungen von frei schwingenden Ventilen mit Federungen vensdhiedener Art.Fig. 3 to i i show, for example, versions of freely oscillating Valves with springs of the different type.

Abb. i gibt über der Abszisse t, welche die Zeit angibt, -den Verlauf des Drucks in einer Brennkaanmer durch den mit p bezeichneten Linienzug wieder. Dieser Druckverlauf ist im allgemeinen nur angenähert harmonisch. Die Werte oberhalb der Abszisse t .sollen -Überdruck, die unterhalb Unterdruck bezeichnen. Die den Ventilquerschnitt steuernde Kante des Ventils führt unter der Wirkung der Kraft, :die aus dein Druck p folgt, und der Federungskraft, die auf die Masse des schwingenden Ventilteils wirkt, einen Hub gemäß der Linie h aus. Der mit t' (bezeichnete Abstand gibt die Phasenverschiebung zwischen dem Druckverlauf p und dem Hubverlauf h wieder. An dem schwingenden Ventilgewicht ist dabei eine Federung engeordnet, die eine kleinere Eigenschwingungszahl des Ventils - ergibt als die Periodenzahl der Verbrennungen.. Zugleich liegt eine geringe Dämpfung der Ventilschwingung vor, so daß die Phasenverschiebung zwischen den Kurven p und h etwas kleiner -isst als der halbe Wert einer vollen Periode des Drucks p. Der Druckanstieg ist im Anfang einer Verbrennung in der Regel steiler als im weiteren Verlauf. Für die Steuerung des Ventilquerschnitts folgt daraus zweckmäßig, den Abschluß des Ventils vor Beginn der Verbrennung herbeizuführen, während die geringeren Überdrücke gegen Ende des Überdruckverlaufs einen vollständigen Ventvlabschluß dort weniger wichtig erscheinen lassen. Die anzuordnende Begrenzung des EinlaßquersChnitts ,des Ventils ist demnach im allgemeinen einerseits derart zu wählen, daß ein Ventilabschluß beim Einsetzen des Überdrucks erfolgt, und andererseits, daß die volle Schwingungsweite des Ventils in Richtung der Öffnungsbewegung ausgenutzt ist. Daraus ergibt sich die Begrenzung des Öffnungsquerschnitts, wie sie durch die unterbrochen gezeichneten und durch Schraffur hervorgehobenen Geraden hl und h2 wiedergegeben ist.Fig. I shows on the abscissa t, which indicates the time, -the course of the pressure in a combustion chamber through the line marked with p. This pressure curve is generally only approximately harmonic. The values above the abscissa t .shall denote overpressure, those below the underpressure. The edge of the valve which controls the valve cross-section executes a stroke according to the line h under the action of the force that follows from the pressure p and the spring force that acts on the mass of the vibrating valve part. The distance marked with t '(indicates the phase shift between the pressure curve p and the stroke curve h. A suspension is attached to the vibrating valve weight, which results in a lower natural vibration number of the valve than the number of periods of the combustion valve oscillation, so that the phase shift between curves p and h is slightly smaller than half the value of a full period of pressure p. The pressure increase is usually steeper at the beginning of a combustion than in the further course it follows from this that the valve should be closed before the start of combustion, while the lower overpressures towards the end of the overpressure curve make a complete valve closure appear less important there Valve closure at The onset of the overpressure takes place, and on the other hand, that the full oscillation amplitude of the valve is used in the direction of the opening movement. This results in the delimitation of the opening cross-section, as shown by the straight lines h1 and h2, which are drawn as interrupted and highlighted by hatching.

In Abb.2 sind :die entsprechenden Werte mit Buchstaben gleicher Bedeutung bezeichnet, jedoch für eine andere Ventilausführung dargestellt. Hierbei handelt es sich um ein Ventil, bei ,dem an dem schwingenden Ventilgewicht Nine Fe#lerung angeordnet ist, die eine größere Eigenschwingungszahl des Ventils ergibt als die Periodenzahl der Verbrennungen. Die durch eine Dämpfung bewirkte "Phasenverschiebung ist demgemäß gering. Die durch die Geraden bi und h2 bezeichnete Öffnungsweite des Ventils ist etwas geringer als diejenige bei Abb. i, dagegen erstreckt sich der Ventilabschluß über den gesamten Überdruckbereich der Kurve p. ' Es ist in vielen Fällen günstig, ein Ventil mit einer kleineren Eigenschwingungszahl auszuführen als die Periodenzahl der Verbrennungen, in anderen Fällen dagegen ergibt sich eineAssführung mit größeren Eigenschwingungszahlen als vorteilhafter. Die Wahl des einen oder anderen Bereichs wird bestimmt durch die absolute Größe der Periodenzahl der Verbrennungen, durch den technischen. Zweck, den die Vorrichtung erfüllen soll, welche den Brennraum enthält, durch den auftretenden höchsten Verbrennungsdruck und anderes mehr.In Fig.2: the corresponding values with letters with the same meaning but shown for a different valve design. This acts it is a valve that is attached to the vibrating valve weight Nine Fe # lerung is arranged, which gives a greater natural frequency of the valve than that Number of periods of burns. The "phase shift" caused by damping is accordingly low. The opening width of the designated by the straight lines bi and h2 Valve is slightly smaller than that in Fig. I, on the other hand the Valve closure over the entire overpressure range of curve p. 'It is in many In some cases it is advantageous to design a valve with a smaller natural frequency than the number of periods of the burns, in other cases, on the other hand, results in a guide with higher natural frequencies than more advantageous. The choice of one or the other Area is determined by the absolute size of the number of periods of the burns, through the technical. Purpose that the device is supposed to fulfill, which is the combustion chamber contains, due to the highest combustion pressure occurring and more.

Bei Ausführungen mit kleineren Eigenschwingungszahlen ist es in Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft, eine Federung für eine Eigenschwingungszahl des Ventils im Bereich vom o,9- bis o,3fachen der Periodenzahl der Verbrennungen anzuordnen. Dies ergibt sich insbesondere bei im wesentlichen geradlinig schwingenden Ventilen als günstig, weil hei diesen verhältnismäßig große schwingende Ventilgewichte angewendet werden. Bei Strahltriebwerken liegt ein besonders vorteilhafter Bereich bei dem 0,85- bis o,55fachen der Periodenzahl der Verbrennungen. Die Vorteile dieser Bereiche ergeben sich daraus, daß innerhalb dieser Bereiche noch ein genügender Abstand von dem nur in Ausnahmefällen zu beherrschenden Resonanzgebiet besteht, daß aber zugleich auch noch ein genügender Abstand von dem Gebiet weiter außerhalb der Resonanz vorliegt, der oft eine ungenügende Einregelung ergibt. Bei zu großer Entfernung vom Resonanzgebiet bewirken die unvermeidbaren Änderungen im Verbrennungsverlauf insbesondere unzulässige Phrasenverschiebungen der Ventilschwingungen gegenüber den Perioden der Verbrennungen, weil die Trägheitskräfte der schwingenden Ventilmasse zu groß werden gegenüber den Gaskräften der Verbrennungen. In den angeführten Bereichen sind diese Verhältnisse dagegen in genügendem Einklang miteinander, so daß ein vorteilhaftes Betriebsverhal te-n des Ventils. gesichert ist.In the case of designs with smaller natural frequencies, it is advantageous in a further development of the invention to arrange a suspension for a natural frequency of the valve in the range from 0.9 to 0.3 times the number of combustion periods. This is found to be favorable in particular in the case of valves that vibrate essentially in a straight line, because relatively large vibrating valve weights are used in these valves. In the case of jet engines, a particularly advantageous range is 0.85 to 0.55 times the number of combustion periods. The advantages of these areas result from the fact that within these areas there is still a sufficient distance from the resonance area, which can only be controlled in exceptional cases, but that at the same time there is also a sufficient distance from the area further outside the resonance, which often results in insufficient adjustment. If the distance from the resonance area is too great, the unavoidable changes in the course of the combustion cause, in particular, impermissible shifts in phrases of the valve vibrations compared to the periods of the combustion, because the inertial forces of the vibrating valve mass become too great compared to the gas forces of the combustion. In the areas listed, however, these relationships are in sufficient harmony with one another, so that an advantageous operating behavior of the valve. is secured.

Bei Ausführungen mit größeren Eigenschwingungszahlen des Ventils gegenüber der Periodenzahl der Verbrennungen ist es in Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft, eine Federung für eine Eigenschwingungszahl im Bereich vom i,i- bis 3fachen der Periodenzahl der Verbrennungen anzuordnen. Die Vorteile treten insbesondere bei frei schwingenden Drehklappenventilen hervor, weil bei diesen leicht verhältnismäßig starke Federungen anzuwenden sind. Drehklappententile zeigen zudem eine besondere Eignung für Strahltriebwerke, weil sie eine aerodynamisch günstige Strömung und günstige Öffnungsquerschnitte für die Einströmung der Verbrennungsluft in einen Brennraum ergeben. Für viele Anwendungsfälle liegt der günstigste Bereich in dem Gebiet vom 1,2- bis 2fachen der Periodenzahl der Verbrennungen. Die Grenzen der vorteilhaften Bereiche folgen insbesondere daraus, daß innerhalb dieser die Federungskräfte einen genügenden, aber nicht zu weiten Abstand vom Resonanzgebiet ergeben, um eine volle Betriebssicherheit des Ventils bei den praktisch unvermeidbaren Schwankungen derVerbrennungen zu liefern.For versions with larger natural frequencies of the valve opposite the number of periods of the burns, it is advantageous in a further development of the invention, a suspension for a natural frequency in the range from i, i to 3 times the To arrange the number of periods of the burns. The benefits occur in particular freely swinging rotary flap valves, because these are slightly relative strong springs are to be used. Rotary flap valves also show a special one Suitability for jet engines because they have an aerodynamically favorable flow and favorable opening cross-sections for the inflow of combustion air into one Result in combustion chamber. For many applications, the most favorable range is in that Area from 1.2 to 2 times the number of periods of the burns. The limits of the Advantageous areas result in particular from the fact that within these the spring forces result in a sufficient, but not too large, distance from the resonance area to allow a full operational safety of the valve with the practically unavoidable fluctuations of the burns.

Die Abb. 3 gibt eine Ausführung mit geradlinig schwingendem Ventilteller wieder. Der Kreisquerschnitt i stellt den Einlaß für eine rechts davon befindliche, nicht gezeichnete Brennkammer dar. Der Einlaßquerschnitt für die Verbrennungsluft oder das Brenngemisch wird durch den Ventilteller 2 gesteuert. Der Ventilteller erreicht bei seiner Schwingung die mit unterbrochenen Linien gezeichneten Endlagen. Die mit dem Ventilteller 2 verbundene Feder 3 aus festem elastischem Material, z. B. Stahl, die an ihrem anderen Ende mit der Stützwand q. verbunden ist, ergibt eine Eigenschwingungszahl des Ventiltellers 2, die kleiner ist als -die Periodenzahl der Verbrennungen. Die Schwingung des Tellers erfolgt demnach in der Weise, wie dies in Abb. i durch die Kurve h dargestellt ist. Der Ventilschaft 5 ist in der Hülse 6 geführt, und das Ende der Hülse 6 ist als Zylinder für eine Förderung von Brennstoff ausgebildet. Der Brennstoff tritt ,durch den Stutzen 7, welcher ein Kugelventil 8 enthält, in den Zylinderraum 9 ein. Die Ableitung .des Brennstoffs geschieht über ein Kugelventil io durch den Stutzen i i. Die Hin- und Herbewegung der Stirnfläche 12 des Schaftes 5 ergibt die Förderung des Brennstoffs.Fig. 3 shows a version with a valve disk that vibrates in a straight line again. The circular cross-section i represents the inlet for a Combustion chamber, not shown. The inlet cross-section for the combustion air or the combustion mixture is controlled by the valve disk 2. The valve disc When it vibrates, it reaches the end positions shown with broken lines. The spring 3 connected to the valve plate 2 made of solid elastic material, for. B. steel, which at its other end with the support wall q. connected results in a Natural frequency of the valve disk 2, which is smaller than the number of periods of burns. The oscillation of the plate takes place accordingly in the way, as this is shown in Fig. i by curve h. The valve stem 5 is in the Sleeve 6 out, and the end of the sleeve 6 is used as a cylinder for a promotion of Fuel formed. The fuel passes through the nozzle 7, which is a ball valve 8 contains, into the cylinder space 9. The discharge of the fuel takes place via a ball valve io through the nozzle i i. The reciprocating motion of the face 12 of the shaft 5 results in the promotion of the fuel.

Zwecks Steuerung großer Ventilquerschnitte kann es zweckmäßig sein, mehrere einzelne Ventilteller nebeneinander anzuordnen. In den Abb. 4, 5 und 6 ist ein Drehklappenventil wiedergegeben, das eine freie Schwingung gemäß Diagrammbild i ausführt. Zwei Drehklappen, mit 13 bezeichnet und in dem Zeitpunkt ihrer größten Öffnungsweite dargestellt, schwingen innerhalb des im Schnitt gezeichneten Einlaßquersehnitts 14 eines anschließenden, nicht dargestellten Brennraums. Die Strömungsrichtung der eintretenden Verbrennungsluft ist durch Pfeile-veranschaulicht: Die Grenzstellungen derKlappen, innerhalb welcher diese den Brennraum abschließen, si@id durch unterbrochen gezeichnete Linien angegeben. DieKlappen 13 sind aerodynamisch profiliert, so daß bei der Einströmung des gasförmigen @ Mittels ein Drehmoment auf jede Klappe ausgeübt wird, welches im Sinne des erforderlichen äußeren Kraftmoments wirkt, das der Erzielung der schwingenden Klappendrehung dient. Bei den dichtenden Stellungen der Klappen bewegen sich die Klappenenden einerseits an -den kreisbogenförmigen Wandungsteilen der Wandungen 14 entlang und andererseits längs der Wandungen der Zwischenrippe 15. Die Lagerung der Drehklappen wird durch Zapfen 16 bewirkt, die beiderseits an den Stirnflächen der Klappen in den Begrenzungswänden 17 des Ventilgehäuses gelagert sind. Von den Begrenzungswänden 17 ist in Alb. 4 nur eine (untere) sichtbar, oberhalb der Schnittebene dieser Abbildung liegt die andere Wend 17. In Abb. 5 ist diese zweite Wand 17 zu erkennen, und zwar gibt die Abb. 5 eine Aufisicht auf das Ventilgehäuse wieder. In Abb.6 ist ein Schnitt von Abb.5 gezeigt. Die Schnittebene geht durch die Drehhachsen der Klappen 13, sie läßt zwei Lagerbolzen 16 erkennen und die Wand 17 mit der Lagerung für die Bolzen 16. Mit den Lagerbolzen 16 sind Drehkolben 18, in A:bb. 5 erkennbar; verbunden, deren Drehschwingung in .den Drehkolbenzylindern19, die sich an dieWand 17. anschließen, die Federungskraft liefert. Die Drehkolben 18 sind ebenso wie die Drehklappen 13 in der einen größten Schwingungsweite gezeichnet. Die Mittellagen der Drehkolben 18 und ihre andere Lage bei größter Schwingungsweite sind durch unterbrochen gezeichnete Linien angedeutet. Die Drehkolben 18 bewegen sich dichtend in den Zylindern i9, so daß die in den Zylindern befindliche Luft oder ein anderes elastisches Mittel in Folge der Schwingung der Dreikolben 18 periodisch wechselnd verdichtet wird. Durch ein Rückschlagventil 2o kann die Füllung der Zylinder unter Zuführung von Luft od. dgl. durch den Stutzen 21 ergänzt oder auf einer bestimmten mittleren Druckhöhe erhalten werden. Durch eine Änderung der mittleren Druckhöhe ist die Federurngskmft zu variieren, so daß .diese an Änderungen der mittleren Höhe der Verbrennungsdrücke im Brennraum angepaßt werden kann. Derartige Änderungen treten zum Beispiel auf, wenn die Brennkammer für die Beaufschlagung eines Turbinenrades benutzt wird und eine Verringerung der Brennstoffzufuhr eine Teilleistung der Turbine liefert. Das entsprechende ist bei Erhöhung der Brennstoffzufuhr der Fall. In ähnlicher Weise ergibt sich eine Änderung der Verbrennungsdrücke bei Strahltriebwerken zum Antrieb eines Flugzeugs, wenn -der Strahlantrieb in verschiedenen Höhen betrieben. wird. In derartigen Fällen folgt aus der Regelung (des mittleren Drucks in den Drehkol'henzylindern i9 ohne weiteres eine Anpassung der Federungskräfte an die geänderten Betriebsbedingungen. Der mittlere oder auch der höchste Druck .der Verbrennungen kann .mittels einf adher Steuereinrichtungen dazu verwendet werden, um eine salbsttätigeAnpassung der Federungskräfte an die Änderungen der Betriebsbedingungen zu bewirken.In order to control large valve cross-sections, it can be useful to arrange several individual valve disks next to one another. In Figs. 4, 5 and 6, a rotary flap valve is shown, which executes a free oscillation according to diagram image i. Two rotary flaps, denoted by 13 and shown at the point in time of their greatest opening width, swing within the inlet cross section 14, shown in section, of a subsequent combustion chamber (not shown). The direction of flow of the incoming combustion air is illustrated by arrows: The limit positions of the flaps, within which they close off the combustion chamber, are indicated by broken lines. The flaps 13 are aerodynamically profiled, so that when the gaseous medium flows in, a torque is exerted on each flap which acts in the sense of the required external moment of force which serves to achieve the oscillating flap rotation. In the sealing positions of the flaps, the flap ends move, on the one hand, along the arcuate wall parts of the walls 14 and, on the other hand, along the walls of the intermediate rib 15 of the valve housing are stored. Of the boundary walls 17 is in Alb. 4 only one (lower) visible, above the sectional plane of this figure lies the other turn 17. In Fig. 5, this second wall 17 can be seen, and indeed Fig. 5 shows a top view of the valve housing. Figure 6 shows a section from Figure 5. The sectional plane goes through the axes of rotation of the flaps 13, it reveals two bearing bolts 16 and the wall 17 with the bearing for the bolts 16. With the bearing bolts 16 are rotary pistons 18, in A: bb. 5 recognizable; connected, the torsional vibration in .den rotary piston cylinders 19, which connect to the wall 17, provides the suspension force. The rotary pistons 18, like the rotary flaps 13, are drawn in one of the largest oscillation ranges. The central positions of the rotary pistons 18 and their other position at the greatest oscillation amplitude are indicated by broken lines. The rotary pistons 18 move in a sealing manner in the cylinders 19 so that the air or some other elastic means in the cylinders is compressed in a periodically alternating manner as a result of the oscillation of the three-piston 18. By means of a check valve 2o, the filling of the cylinders with the supply of air or the like can be supplemented through the connecting piece 21 or maintained at a certain mean pressure level. The spring force can be varied by changing the mean pressure level so that it can be adapted to changes in the mean level of the combustion pressures in the combustion chamber. Such changes occur, for example, when the combustion chamber is used to act on a turbine wheel and a reduction in the fuel supply provides partial power to the turbine. The same is the case when the fuel supply is increased. In a similar way, there is a change in the combustion pressures in jet engines for propelling an aircraft when the jet propulsion is operated at different altitudes. will. In such cases, the regulation of the mean pressure in the rotary piston cylinders 19 readily results in an adaptation of the suspension forces to the changed operating conditions to bring about automatic adjustment of the suspension forces to changes in operating conditions.

Sodann ist es ferner leicht möglich, jeden Drehkol!benzylinder i9 unabhängig von der Wand 17 zu halten und in einem bestimmten Grade um die Achse einer Klappe 13 drehbar zu verstellen. Dadurch ist die Mittellage der, Klappenschwingung zu beeinflussen, was betriebstechnisch erwünscht sein kann. Die Mittellage jeder Klappe 13 wird im übrigen im Ruhezustand durch eine schwache Feder 22 aufrechterhalten, doch kann die Klappe durch eine entsprechende andere Einstellung der Feder 22 auch in eine Ausgangslage gestellt werden, die nicht in der Mitte der Schwingungsweiten liegt. Dies kann für einen günstigen Beginn der Klappenschwingung bei Inbetriebsetzung einer Brennkammer von Vorteil sein. Die geringe Kraft der Feder 22 beeinflußt die Schwingung der Klappe nur unwesentlich.Then it is also easily possible to use every rotary piston cylinder i9 to hold independently of the wall 17 and to a certain extent around the axis to adjust a flap 13 rotatably. This is the central position of the, flap oscillation to influence what may be operationally desirable. The middle position everyone Flap 13 is maintained in the rest state by a weak spring 22, however, the flap can also be adjusted by adjusting the spring 22 accordingly be placed in a starting position that is not in the middle of the oscillation amplitudes lies. This can ensure a favorable start of the flap oscillation upon commissioning a combustion chamber can be advantageous. The small force of the spring 22 affects the Vibration of the flap is only insignificant.

Das gasförmige Mittel, im allgemeinen Luft, in dem Drehkolbenzylinder kann auch zu einer Arbeitsileistung dienen. Hierfür sind Rückschlagventile 23 am Boden jedes Zylinders i9 angeordnet. Das gasförmige Mittel wird dann durch den Stutzen 24 einer weiteren Verwendung zugeführt. Durch die zu wählende Kraft der Federn der Ventile 23 ist der Druck einzustellen, bei welchem durch einen Drehkolben 18 das Gas -oder die Luft aus dem Zylinder herausgedrückt wird. Eine derartige Entnahme von Energie aus der Klappenschwingung gestattetes auch, die Phasenverschiebung zwischen der erregenden Druckkraft der Verbrennungen und ider Schwingung der Klappein erwünschter Weise zu ändern.The gaseous agent, generally air, in the rotary cylinder can also serve as a contribution to work. For this purpose check valves 23 are on Arranged at the bottom of each cylinder i9. The gaseous agent is then passed through the nozzle 24 supplied for further use. By the force of the springs to be selected Valves 23, the pressure is to be set at which the Gas -or the air is pushed out of the cylinder. Such a removal of energy from the flap oscillation also allows the phase shift between the exciting compressive force of the burns and the vibration of the flap are more desirable Way to change.

Die Abb. 7 -und 8 zeigen eine Anordnung von Drehklappen, deren freie- Schwingung gemäß Diagrammbilld 2 verläuft. Die beiden Klappen 25 sind in ihrer größten Öffnungsweise gezeichnet, und durch unterbrochen gezeichnete Linien sind die den Ventilabschluß !begrenzenden Lagen angegeben. Die Strömungsrichtung der in die Brennkammer (nicht gezeichnet) strömenden Verbrennungsluft iet durch Pfeile veranschaul;cht. Die Federung jeder Klappe 25 erfolgt mittels einer großen Zahl verhältnismäßig dünner Stahldrähte 26, die sich als Drahtbündel in einer Bohrung der Klappe befinden. Die Abb. 8, welche eine Klappe im Längsschnitt zeigt, läßt erkennen, daß das Drahtbündel 26 an seinem einen Ende 27 mit der Klappe durch Lötung fest verbunden ist. Das andere Ende des Drahtbündels 26 ist mit der Platte 28 verlötet, die ihrerseits mit der einen Wand 29. des Ventils ver- Bunden ist. Die Abb.8 veranschaulicht auch die Lagerung der Klappen 25 durch Kugellager. Die Klappen 25 sind zwecks Erzielung eines kleinen Trägheitsmoments verhältnismäßig dünnwandig ausgeführt.Figs. 7 and 8 show an arrangement of rotary flaps, the free- Vibration according to diagram 2 runs. The two flaps 25 are at their largest Drawn by opening, and broken lines are the den Valve closure! Limiting positions indicated. The direction of flow of the into the combustion chamber (not shown) flowing combustion air is illustrated by arrows. The suspension of each flap 25 takes place relatively thinner by means of a large number Steel wires 26, which are located as a wire bundle in a bore in the flap. the Fig. 8, which shows a flap in longitudinal section, shows that the wire bundle 26 is firmly connected at one end 27 to the flap by soldering. The other End of the wire bundle 26 is soldered to the plate 28, which in turn with the a wall 29. of the valve Is bound. The fig.8 illustrates also the storage of the flaps 25 by ball bearings. The flaps 25 are for the purpose of achieving a small moment of inertia made relatively thin-walled.

Abb. 9 gibt eine Konstruktion mit einem schwingenden Ventilring 3o wieder. Der Ventilring ist mit Schraubenfedern 31 verbunden, und zwar mit vier Federn gleicher Steigung und Art, so daß der Ring 30 von vier Federn symmetrisch beeinflußt ist. Die dem Ring gegenüberliegenden Federenden sind von Stützrippen 32 gehalten, an welchen Laschen 33 die abgebogenen Enden der Federdrähte fest umschließen. Die Laschen 33 sind mit den Stützrippen 32 vernietet. Die Stützrippen 32 gehen von dem innerhalb des Ventilrings 30 liegenden Körper 34 aus, und der Körper 34 ist durch Rippen 35 mit dem Ventilgehäuse 36 verbunden. Der zylindrische Teil des Körpers 34 und die daran anschließende Strecke jeder Stützrippe 32 ergibt die Führung des Ventilrings 3o bei dessen Schwingung. Die Schwingung des Ventilrings enspricht dem Diagrammbild i, so daß der Ventilquerschnitt, der in der gezeichneten Lage des Ventilrings durch diesen abgeschlossen ist, während der Druckwirkung der Verbrennungsgase geschlossen bleibt. Der Brennraum befindet sich rechts vom Ventil, er ist nicht gezeichnet. Die Schwingung des Ventilrings 30 führt während der Zeit der Druckwirkung bis zu der mit 37 bezeichneten, durch unterbrochene Linien dargestellten Endlage und wieder zurück bis in die Nähe der mit 3o bezeichneten Lage. Die Schwingung des Ventilrings während der Einströmung frischen Brenngemisches in den Brennraum führt von der Lage 3o aus bis zur Lage 38 und zurück.Fig. 9 shows a construction with a vibrating valve ring 3o. The valve ring is connected to helical springs 31, namely with four springs of the same pitch and type, so that the ring 30 is influenced symmetrically by four springs. The spring ends opposite the ring are held by support ribs 32, on which tabs 33 firmly enclose the bent ends of the spring wires. The tabs 33 are riveted to the support ribs 32. The support ribs 32 extend from the body 34 lying within the valve ring 30, and the body 34 is connected to the valve housing 36 by ribs 35. The cylindrical part of the body 34 and the adjoining section of each support rib 32 results in the guidance of the valve ring 3o when it oscillates. The oscillation of the valve ring corresponds to diagram i, so that the valve cross-section, which is closed by the valve ring in the position shown, remains closed during the pressure effect of the combustion gases. The combustion chamber is to the right of the valve, it is not shown. The oscillation of the valve ring 30 leads during the time of the pressure action up to the end position indicated by 37 and shown by broken lines and back again to the vicinity of the position indicated by 3o. The vibration of the valve ring during the inflow of fresh fuel mixture into the combustion chamber leads from position 3o to position 38 and back.

Die Konstruktion mit einem schwingenden Ventilring in einer Ventilöffnung mit ringförmigem Querschnitt ergibt eine Steuerung größerer Strömungsquerschnitte als bei einem Ventilteller gleichen Durchmessers und Ventilhubs. Daraus folgt, daß der Öffnungsquerschnitt durch die Ventilschwingung in kürzerer Zeit vollständig freigelegt werden kann, womit günstigere Strömungs- und Steuerverhältnisse erzielt werden.The construction with a swinging valve ring in a valve opening with an annular cross-section results in a control of larger flow cross-sections than with a valve disk of the same diameter and valve lift. It follows that the opening cross-section is completed in a shorter time due to the valve oscillation can be exposed, which achieves more favorable flow and control conditions will.

Die Abb. io zeigt eine Ausführungsform, bei der an einem geradlinig schwingenden Ventil mehr als ein Ventilquerschnitt angeordnet ist. Das rohrförmige Ventilgehäuse 39 ist mit zwei Schlitzen 4o versehen, die durch Rippen 41 überbrückt werden, und innerhalb des Gehäuses befindet sich das schwingende Ventil 42. Dieses besteht aus dem Ventilbaden 43- mit dem Schaft 44 und dem Ventilmantel 45. Durch Rippen 46 ist der Ventilmantel 45 mit dem Boden 43 verbunden. Zur Abfederung des Ventils 42 dient :die Feder 47, die einerseits an dem Ventilboden 43 und andererseits an dem Stützflansch 48 befestigt ist. Der Stützflansch 48 trägt ferner die Führungshülse 49 für den Schaft 44. Durch Rippen 50 wird der Schaft von dem Ring 51 gehalten, der seinerseits mit dem Gehäuse 39 verschraubt ist. Das Ventil 42, ist in der Stellung seiner größten Öffnungsweite wiedergegeben, durch unterbrochen gezeichnete Linien ist auch die größte Schwingungsweite bei Ventilabschluß angedeutet. Der anschließende Brennraum ist nicht vollständig gezeichnet. Die Strömungspfeile in Abb. io geben die Einströmung von Verbrennungsluft oder Verbrennungsgemisch wieder. Aus der Anordnung von zwei gleichzeitig gesteuerten Ventilquerschnitten geht hervor, daß damit ein besonders großer Gesamtquerschnitt des Ventils bei ver'hä'ltnismäßig geringer Schwingungsweite und geringem baulichem Aufwand freigelegt wird. Die Schwingung des Ventils vollzieht sich gemäß Diagrammbild i.Fig. Io shows an embodiment in which more than one valve cross-section is arranged on a linearly oscillating valve. The tubular valve housing 39 is provided with two slots 4o, which are bridged by ribs 41, and the oscillating valve 42 is located inside the housing Valve jacket 45 is connected to the bottom 43. The spring 47, which is fastened on the one hand to the valve base 43 and on the other hand to the support flange 48, serves to cushion the valve 42. The support flange 48 also carries the guide sleeve 49 for the shaft 44. The shaft is held by the ring 51, which in turn is screwed to the housing 39, by ribs 50. The valve 42 is shown in the position of its greatest opening width, and the greatest oscillation amplitude when the valve is closed is indicated by broken lines. The subsequent combustion chamber is not completely drawn. The flow arrows in Fig. Io show the inflow of combustion air or combustion mixture. The arrangement of two simultaneously controlled valve cross-sections shows that a particularly large total cross-section of the valve is exposed with a relatively small oscillation amplitude and little structural effort. The valve oscillates as shown in diagram i.

In Abb. i i ist die Ausführung eines geradlinig schwingenden Ventils wiedergegeben, dessen Schwingung nach Diazrammbild i verläuft und dessen Federung durch Verdichtung und Entspannung von Luft bewirkt wird. Der Einlaß eines in seinem Anfangsteil dargestellten Brennraums wird durch das rohrförmige Ventilgehäuse 52 gebildet. In diesem schwingt der Ventilkörper 53, der in seiner Mittellage gezeichnet ist und dessen Endlagen durch unterbrochen gezeichnete Linien angedeutet sind. Der Ventilkörper ist auf einer Achse 54 geführt. Die Achse 54 ist mit einer Bohrung 55 versehen, durch die Brennstoff mittels Rohre 56 den Brennstoffdüsen 57 zugeleitet wird. Die Einführung des Brennstoffs wird dabei zweckmäßig im Rhythmus der Einströmung der Verbrennungsluft gesteuert, um die Gemischbildung zu begünstigen. Zu diesem Zweck sind bei den Düsen 57 auch Wirbelteller 58 angeordnet, die in einem Nebenbild in einer Ansicht, die in Richtung der Ventilachse liegt, näher dargestellt sind. Im übrigen sind mehrere Brennstoffrohre 56 derart angeordnet, daß eine annähernd gleichmäßige Verteilung der Brennstoffdüsen auf den Strömungsquerschnitt der Verbrennungsluft erzielt wird. Die Achse 54 ist an ihrer anderen Seite durch einen Ring 59 gehalten. Dieser Ring ist durch Rippen 6o und am Gehäuse befindliche Rippen 61, die durch Laschen miteinander verbunden sind, an dem Gehäuse 52 befestigt. Die Achse 54 ist mit einem Kolben 62 versehen, welcher sich in dem Ventilzylinder 63 befindet. Durch verhältnismäßig schwache Schraubenfedern 64 und 65, die zwischen dem Kolben 62 und den Zylinderböden 66 und 67 liegen, wird der Ventilkörper 53 in seiner Ruhelage gehalten, wenn die Brennkammer nicht betrieben wird. An dem Zylinderboden 66 ist eine Rückschlagklappe 68 angebracht, welche bei Unterdruck in dem anschließenden Zylinderteil den Einlaß von Luft durch die Bohrung 69 gestattet, diese Bohrung bei Überdruck im Zylinder aber abschließt. In gleicher Weise ist an dem Zylinderboden 67 eine Rückschlagklappe 70 und eine Bohrung 71 angebracht, wobei der Luftzutritt durch das Winkelrohr 72 und die Öffnung 73 im Ventilkörper 53 ermöglicht wird. Durch die Klappen 68 und 70 wird ein Verlust an Luft, der an den mit Kolbenringen gedichteten Stellen zwischen dem Zylinder und der Achse eintreten kann, ersetzt. Außerdem kann aber auch in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform nach Abb. 5 und 6 durch die dargestellten und weiteren Ventile eine Steuerung des mittleren Luftdrucks im Zylinder 63 oder auch eine Förderung von Luft bewirkt werden.Fig. Ii shows the design of a valve that oscillates in a straight line, the oscillation of which follows the diazram image i and the suspension of which is caused by the compression and relaxation of air. The inlet of a combustion chamber shown in its initial part is formed by the tubular valve housing 52. The valve body 53, which is drawn in its central position and whose end positions are indicated by broken lines, oscillates in this. The valve body is guided on an axis 54. The axle 54 is provided with a bore 55 through which fuel is fed to the fuel nozzles 57 by means of pipes 56. The introduction of the fuel is expediently controlled in the rhythm of the inflow of the combustion air in order to promote the formation of the mixture. For this purpose, vortex plates 58 are also arranged at the nozzles 57, which are shown in more detail in an inset image in a view which lies in the direction of the valve axis. In addition, a plurality of fuel pipes 56 are arranged in such a way that an approximately uniform distribution of the fuel nozzles over the flow cross-section of the combustion air is achieved. The axle 54 is held on its other side by a ring 59. This ring is fastened to the housing 52 by ribs 6o and ribs 61 located on the housing, which are connected to one another by lugs. The axle 54 is provided with a piston 62 which is located in the valve cylinder 63. The valve body 53 is held in its rest position when the combustion chamber is not operated by relatively weak helical springs 64 and 65, which lie between the piston 62 and the cylinder bottoms 66 and 67. A non-return flap 68 is attached to the cylinder base 66, which allows air to be admitted through the bore 69 when there is negative pressure in the adjoining cylinder part, but closes this bore when there is overpressure in the cylinder. In the same way, a non-return flap 70 and a bore 71 are attached to the cylinder base 67, the entry of air being made possible through the angled tube 72 and the opening 73 in the valve body 53. The flaps 68 and 70 replace any loss of air that can occur at the points sealed with piston rings between the cylinder and the axle. In addition, in the same way as in the embodiment according to FIGS. 5 and 6, the illustrated and further valves can be used to control the mean air pressure in the cylinder 63 or to convey air.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Valve for a combustion chamber for carrying out periodically repeated, approximated constant-space combustion with one of the alternating Set the pressure of the gases in motion, with a spring-loaded valve wall, in particular for jet engines, characterized in that the valve wall in the open valve cross-section of the combustion chamber inlet is arranged so that it is in known to swing freely without hitting a stop or valve seat.

2. Valve according to claim i, characterized in that on the vibrating valve weight a suspension (3, 18, 1g, 31, 47, 62, 63) for at least 10% of the number of periods the combustion is arranged different natural frequency of the valve.

3. Valve according to claim i or 2, characterized in that a suspension for d-aß a natural frequency of the valve (2, 30, 42, 53), in particular at substantially valves oscillating in a straight line, in the range from 0.9 to 0.3 times the number of periods the burns is arranged.

4. Valve according to claim i to 3, characterized in that that a suspension for a natural frequency of vibration of the valve, especially hei rotary flap valves (25 in Fig. 7 and 8), in the range from i, i to 3 times de: - Number of periods of the burns is arranged.

5. Valve naoh claim i to 4, characterized in that at least an essentially straight line and -with a suspension (3, 31, 47, 62, 63) provided valve disc (2, 30, 42, 53) in the valve opening (i, 36, 41, 52) is arranged displaceably.

6. Valve according to claim i to 4, characterized in that that at least one rotary flap (13, 25) in the valve opening (14) rotatable and with, a suspension (18, 22, 26) is arranged for the torsional vibration.

7. Valve after Claims 1 to 6, characterized in that at least one spring is used as the suspension (3, 26, 31, 47) made of elastic material is arranged. B.

Valve according to claim i to 7, characterized in that at least one cylinder space to achieve the suspension (ig, 63) is arranged with a piston (18, 62), one of these two parts moved by the vibrating valve mass against the other and thereby a gaseous Medium is compressed and relaxed. G.

Valve according to claim 8, characterized in that that to change the mean pressure of the gaseous agent between cylinders (ig) and piston (18) a feed (21) of compressed gas is arranged. io ..

Valve nadh claims i to 9, characterized in that a cylinder (6, ig, 63), and therein a piston-like acting part (5, 12, 18, 62) and that on it Eimaß- (8, 20, 70) and Auslaßventilc (io, 23) arranged for gas or liquid are, with a mechanical transmission through the relative movement of piston and cylinder Work on gas or liquid, in particular a promotion of the fuel, takes place. i i.

Valve according to Claims i to io, characterized in that an oscillating Valve ring (30) in a valve opening (36) with an annular cross-section (34, 35, 36) 'is arranged.

12. Valve according to claim i to 11, characterized in that that more than one valve cross-section (41) is arranged. h1 publications considered: German patent specification No. 546 462.