DE953207C

DE953207C - Jet engine

Info

Publication number: DE953207C
Application number: DEH12229A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Max Adolf Mueller; Dipl-Ing Hans Stabernack
Original assignee: MAX ADOLF MUELLER DIPL ING
Current assignee: MAX ADOLF MUELLER DIPL ING
Priority date: 1952-04-20
Filing date: 1952-04-20
Publication date: 1956-11-29

Description

Strahltriebwerk Bei Strahltrieb-,verken und Gasturbinenanlagen, die mit einer Zellenradschleuse ausgerüstet sind und bei denen der Vorverdichter von der Brennkammer und der Arbeitsturbine stets durch diese Zellenradschleuse getrennt ist und die Arbeitsgase vorwiegend thermisch verdichtet werden, d. h. durch Wärmezufuhr bei konstantem Volumen, muß durch künstliche Veränderung der Strömungsverhältnisse in den benachbarten Bauteilen erreicht werden, daß die Spülung und das Aufladen der Kammern des Zellenrades stattfindet. Innerhalb des Zellenrades erfolgt keine Energieumwandlung. Die Strömungsveränderungen hängen aber weitgehend von dem jeweiligen Betriebszustand des Gerätes ab.Jet engine For jet engines, verken and gas turbine systems that are equipped with a rotary valve and where the pre-compressor of the combustion chamber and the power turbine are always separated by this rotary valve and the working gases are predominantly thermally compressed, d. H. by supplying heat at constant volume, must be achieved by artificial changes in the flow conditions that flushing and charging can be achieved in the adjacent components the chambers of the rotary valve takes place. There is no inside the cell wheel Energy conversion. The flow changes depend largely on the respective Operating status of the device.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Spülung und das Aufladen des Rades in einwandfreier Weise durchzuführen und einen großen Teil der Widerstände, die innerhalb des Brennkammerkreislaufes entstehen, auszugleichen. Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß das Zellenrad als Gebläse derart ausgebildet ist, daß die im wesentlichen ruhend in den Erhitzungskreislauf eingebrachte Luft so weit beschleunigt wird, daß die Luft die Strömungswiderstände im Erhitzungskreislauf überwindet. Zu diesem Zweck ist das Zellenrad so ausgebildet, daß die eintretenden Stromfäden bei einem kleineren Radius als beim Austritt liegen. Es ist jedoch auch möglich, in Kanälen mit nicht reiner Axiallage tragflügelartige Einbauten vorzusehen, die dem durchströmenden Medium weiterhin Energie auf Kosten des Zellenraddrehmomnents zuführen. Die Energiezufuhr erfolgt also dadurch, daß das Zellenrad ähnlich einem Gebläse ausgeführt wird. Es ist demnach auch in bekannter Weise anzutreiben, d. h. kraftschlüssig entweder direkt mit der Welle der Hauptturbine oder über ein Getriebe zwecks Anpassung der Drehzahl an die Hauptturbine oder den Hauptverdichter anzuschließen. Es kann aber auch eine derartige Verbindung ganz fehlen oder auch nur zur Drehzahlangleichung und Stabilisierung dienen, wenn die aus dem Zellenrad austretende Energie während des Expansionsabschnittes, d. h. während der Zeit, wo das heiße Hochdruckgas aus der Zelle ausströmt, der Austrittskanal und der Austritt aus dem Zellenrad selbst so gestaltet sind, daß eine Strömungskomponente in tangentialer Richtung entsteht und damit ein Reaktionsmoment auf die Zellenradschleuse selber. Es erfolgt also die zusätzliche mechanische Energieübertragung auf das Strömungsmittel zwischen Ein- und Austritt der Brennkammer und deren Ansnutzung mit Hilfe des Zellenrades durch die Verschiedenheit seiner Ein- und Austrittsdurchmesser.The invention is based on the object of flushing and charging of the wheel in an impeccable manner and a large part of the resistances, that arise within the combustion chamber circuit. The solution to the According to the invention, the object is achieved in that the cellular wheel is designed as a fan in this way is that the essentially stationary air introduced into the heating circuit is accelerated so far that the air the flow resistances in the heating circuit overcomes. For this purpose, the bucket wheel is designed so that the entering Stream filaments lie at a smaller radius than at the exit. However, it is too possible to provide airfoil-like built-ins in ducts with a non-axial position, The energy flowing through the medium continues at the expense of the cell wheel torque respectively. The energy supply so takes place in that the cellular wheel is carried out similar to a fan. It is therefore to be driven in a known manner, d. H. frictionally either directly with the shaft of the main turbine or via a Gearbox to adapt the speed to the main turbine or the main compressor to connect. However, such a connection may or may not be missing at all only serve for speed adjustment and stabilization, if the from the cell wheel escaping energy during the expansion section, d. H. during the time where the hot high pressure gas flows out of the cell, the outlet duct and the outlet are designed from the cellular wheel itself so that a flow component in tangential Direction is created and thus a moment of reaction to the rotary valve itself. So there is the additional mechanical energy transfer to the fluid between the inlet and outlet of the combustion chamber and its use with the help of the rotary valve due to the difference in its inlet and outlet diameters.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einigen Ausführungsbeispielen dargestellt, und zwar zeigt Abb. i einen Längsschnitt durch ein Strahltriebwerk, Abb. 2 die Verbindung des Zellenrades mit der Schubdüse im Längsschnitt, Abb.3 die Aufteilung der Gase zum Antrieb einer Turbine und zur direkten Führung in die Schubdüse, Abb. 4 die Ausbildung des Zellenrades bei einer direkten Führung zur Turbine, Abb.5 eine schaubildliche Darstellung der Zellenradkammern, Abb.6 die Seitenansicht einer Kammer gemäß Abb.5. Abb.7 eine weitere Ausführungsform eines schaubildlich dargestellten Zellenrades und Abb. 8 die zugehörige Seitenansicht.In the drawing, the subject matter of the invention is in some exemplary embodiments shown, namely Fig. i shows a longitudinal section through a jet engine, Fig. 2 shows the connection of the bucket wheel with the thrust nozzle in a longitudinal section, Fig.3 the Distribution of the gases for driving a turbine and for direct guidance into the thrust nozzle, Fig. 4 the design of the cell wheel with a direct guide to the turbine, Fig.5 a diagrammatic representation of the cellular wheel chambers, Fig.6 the side view of a Chamber as shown in Figure 5. Fig.7 another embodiment of a graphically represented Cell wheel and Fig. 8 the associated side view.

Im Ausführungsbeispiel nach Abb. i ist ein Zweikreisstrahltriebwerk dargestellt. Vom Vorverdichter i erfolgt im Hauptkreis die Führung-der Luft über den Hauptverdichter 2 zum Zellenrad 3. Die verdichtete Luft gelangt dann von der Kammer 4 des Zellenrades 3 in die Brennkammer 5 und wird aufgeheizt in die Kammern des Zellenrades zurückgeführt, um dann über die Turbine 9 bzw. durch die Kanäle 6 direkt zur Schubdüse 7 zu gelangen. Im Nebenkreis 8 wird die vorverdichtete Luft unmittelbar der Schubdüse 7 zugeführt.In the embodiment according to Fig. I is a two-circle jet engine shown. The air is routed via the main circuit from the pre-compressor i in the main circuit the main compressor 2 to the bucket wheel 3. The compressed air then arrives from the Chamber 4 of the bucket wheel 3 in the combustion chamber 5 and is heated in the chambers of the star feeder, to then over the turbine 9 or through the channels 6 to get directly to the thrust nozzle 7. In the secondary circuit 8, the pre-compressed air supplied directly to the thrust nozzle 7.

Durch die Verschiedenheit der Ein- und Austrittsdurchmesser des Zellenrades 3 erfolgt mechanisch eine Energieübertragung auf das Strömungsmittel und deren Ausnutzung zwischen dem Eim-und Austritt der Brennkammer: In der Abb. 2 ist die Verbindung -des Zellenrades 3 mit den Kammern 4 und der Schubdüse im Längsschnitt dargestellt. Der mittlere Eintrittsdurchrnesser der axialen Schleuse 4 ist kleiner als der mittlere Austrittsdurchmesser. Von den Kammern 4 gelangen die Gase zur Turbine 9 bzw. in die Brennkammer 5.Due to the difference in the inlet and outlet diameters of the star feeder 3 there is a mechanical transfer of energy to the fluid and its utilization between the inlet and outlet of the combustion chamber: In Fig. 2 is the connection -The star feeder 3 with the chambers 4 and the thrust nozzle shown in longitudinal section. The mean inlet diameter of the axial lock 4 is smaller than the mean one Outlet diameter. From the chambers 4, the gases reach the turbine 9 or in the combustion chamber 5.

Das gleiche gilt auch für die Abb. 3 und 4, in denen schematisch gezeigt ist, welchen Weg die einzelnen Gase, die die Austrittsöffnungen des Zellenradgehäuses 4 verlassen, nehmen. Es wird hier gezeigt, daß einmal nur der Teil, der mit konstantem Druck die Zellenschleuse verläßt, zur Turbine 9 zurückgeführt wird, während der vorexpandierte Teil der Gasmenge über das Turbinenrad hinweggeführt wird, weil seine stark wechselnde Geschwindigkeit eine günstige Auslegung des Laufkörpers und des Leitkörpers der Turbine nicht zufäßt. Zum anderen ist aus der Abb.4 zu ersehen, wie vom Zellenrad 3 aus den Kammern 4 die Gase eine direkte Führung zur Turbine 9 aufweisen.The same also applies to Figs. 3 and 4, in which are shown schematically is which path the individual gases leave the outlet openings of the bucket wheel housing 4 leave, take. It is shown here that once only the part with constant Pressure leaves the cell lock, is returned to the turbine 9, while the pre-expanded part of the amount of gas is carried away over the turbine wheel because its strongly changing speed a favorable design of the running body and the Guide body of the turbine does not close. On the other hand, it can be seen from Figure 4, as from the star feeder 3 from the chambers 4, the gases are routed directly to the turbine 9 have.

Die Abb. 5 zeigt eine schaubildliche Darstellung einer Zellenradschleuse mit axialem Eintritt und radialem Austritt. Die Energiezufuhr entspricht . bei dieser Ausbildung im wesentlichen der vergrößerten Umfangsgeschwindigkeit der mittleren Eintrittsdurchmesser io zum Austrittsdurchmesser i i.Fig. 5 shows a diagrammatic representation of a rotary valve with axial entry and radial exit. The energy supply corresponds. at this Training essentially the increased peripheral speed of the middle Entry diameter io to exit diameter i i.

In der Abb. 6 ist dargestellt, ,daß bei einem axialen Eintritt in die Kammer 4 der Eintrittsradius io kleiner als der Austrittsradius am radialen Austritt i i ist, so daß die eintretenden Stromfäden beim Austritt eine Energieänderung erfahren.In Fig. 6 it is shown that with an axial entry into the chamber 4 the entry radius io smaller than the exit radius at the radial Exit i i is so that the entering stream filaments an energy change upon exit Experienced.

Die Abb. 7 zeigt eine schaubildliche Darstellung einer Zellenradschleuse mit radialem Eintritt 12 und ebenfalls radialem Austritt 13. Aus der Schnittdarstellung der Abb. 8 ist ersichtlich, daß auch bei dieser Ausführungsform die Stromfäden beim Austritt 13 auf einem größeren Radius als beim Eintritt 12 liegen.Fig. 7 shows a diagrammatic representation of a rotary valve with radial inlet 12 and also radial outlet 13. From the sectional view the Fig. 8 it can be seen that in this embodiment, too, the current filaments at Exit 13 lie on a larger radius than at entry 12.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Jet engine with a rotary valve is equipped and in which the working gases are predominantly thermal, d. H. by supplying heat at constant volume: are compressed, characterized in that the cellular wheel is designed as a fan such that the essentially dormant in the heating circuit introduced air is accelerated so far that the air the flow resistances overcomes in the heating cycle.

2. jet engine according to claim i, characterized in that that the cellular wheel is designed in such a way that the current filaments passing through at the entrance are at a smaller radius than at the exit.

3. Jet engine according to claims i and 2, characterized in that in channels with non-pure Axial position support wing-like internals are provided, which the flowing medium continue to supply energy at the expense of cell wheel torque.