DE958351C - Vorrichtung zum Rueckgewinnen der Energie der durch die Rueckstroemdrossel einer intermittierend arbeitenden Brennkammer entweichenden Gase - Google Patents

Vorrichtung zum Rueckgewinnen der Energie der durch die Rueckstroemdrossel einer intermittierend arbeitenden Brennkammer entweichenden Gase

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DE958351C
DE958351C DES39236A DES0039236A DE958351C DE 958351 C DE958351 C DE 958351C DE S39236 A DES39236 A DE S39236A DE S0039236 A DES0039236 A DE S0039236A DE 958351 C DE958351 C DE 958351C
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DE
Germany
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escaping
gas turbine
gas
line
gases
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Expired
Application number
DES39236A
Other languages
English (en)
Inventor
Jean Le Foll
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
SNECMA SAS
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Publication date
Priority to FR958351X priority Critical
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Application granted granted Critical
Publication of DE958351C publication Critical patent/DE958351C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K7/00Plants in which the working fluid is used in a jet only, i.e. the plants not having a turbine or other engine driving a compressor or a ducted fan; Control thereof
    • F02K7/02Plants in which the working fluid is used in a jet only, i.e. the plants not having a turbine or other engine driving a compressor or a ducted fan; Control thereof the jet being intermittent, i.e. pulse-jet

Description

  • Vorrichtung zum Rückgewinnen der Energie der durch die Rückströmdrossel einer intermittierend arbeitenden Brennkammer entweichenden Gase Intermittierend arbeitende Brennkammern, wie z. B. diejenigen von intermittierernden Strahltriebwerken, sind derart ausgebildet, daB sie die Verbrennungsluft durch eine EinlaBöffnung hindurch ansaugen, welche mit einer eine Rückströmdrossel bildenden Vorrichtung ausgerüstet ist, die dazu dient, ein Entweichen von verbrannten Gasen nach vorn durch diese Einlaßöffnung hindurch zu verhindern oder wenigstens weitgehend herabzusetzen. Eine solche Rückströmdrossel kann bewegliche Ventile aufweisen, die zwar eine gute Abdichtung gegen die verbrannten Gase gewährleisten, aber auf Grund der hohen Temperatur dieser Gase rasch unbrauchbar werden. Vorzugsweise werden daher Rückströmdrosseln verwendet, die keine beweglichen Ventile aufweisen.
  • Im Gegensatz zu den Rückströmdrosseln mit beweglichen Ventilen gewährleisten jedoch die aerodynamisch arbeitenden Rückströmdrosseln keine vollkommene Abdichtung in der Strömungsrichtung nach vorn, und es entsteht daher unvermeidlich ein Verluststrom in Form eines -Strahles aus Luft und bzw. oder verbrannten Gasen, die eine beachtliche kinetische Energie besitzen. Zweck der vorliegenden Erfindung ist, diese Energie zurückzugewinnen.
  • Es ist bereits vorgeschlagen worden, die aus einer RückströmdrosseJ entweichenden Gase bei einem intermittierenden Strahltriebwerk dadurch auszunutzen, daß man sie in ein um z8o° gebogenes Rohr treten läßt, welches sie in die Richtung des Hauptstrahles lenkt, um dessen Antriebswirkung zu erhöhen. Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, die aus, einer aerodynamisch arbeitenden Rückströmdrossel entweichenden Gase zum Erhitzen eines Raumes, wie z. B. desjenigen eines Staustrahltriebwerkes auszunutzen.
  • Gemäß der Erfindung ist die Vorrichtung zum Rückgewinnen der Energie der durch die Rückströmdrossel einer intermittierend ärbeitenden Brennkammer entweichenden Gase durch eine von dem aus der Rückströmdrossel entweichenden gesammelten Gasstrahl beaufschlagte Gasturbine gekennzeichnet.
  • Vorzugsweise wird, damit der gewünschte Zutritt von Frischluft durch die Rückströmdrossel hindurch nicht beeinträchtigt wird, der Strahl der entweichenden Gase mit Hilfe einer Leitung gesammelt, deren koaxial zur Rückströmdrossel liegende Eingangsöffnung in einer gewissen Entfernung von der Drossel angeordnet ist, wobei die Schaufeln der Gasturbine im Innern dieser Leitung oder an ihrem Ausgangsende angeordnet sind.
  • Die Rückgewinnung der Energie der durch die Rückströmdrossel einer intermittierendarbeitenden Brennkammer entweichenden Gase gestattet, die Gesamtleistung von durch solche Brennkammern betriebenen Einrichtungen, wie z. B. Dampfkesseln, bei welchen eine intermittierende Brennkammer als Wärmequelle dient, Antrieben mit einem Gasmotor hinter der intermittierenden Brennkammer, intermittierenden Strahltriebwerken usw., beträchtlich zu erhöhen. Im Falle von intermittierenden Strahltriebwerken liefert die Gasturbinenvorrichtung gemäß der Erfindung außer einet Leistungsverbesserung den wichtigen Vorteil, daß sie den Antrieb von Hilfseinrichtungen,, wie z. B. einer Brennstoffpumpe oder eines elektrischen Generators, gestattet. Da die gewöhnlichen intermittierenden Strahltriebwerke keine umlaufenden Teile aufweisen, ist man bei ihnen gezwungen, einen besonderen Motor für den Antrieb dieser Hilfseinrichtung vorzusehen.
  • Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.
  • Fig. r ist ein schematischer Axialschnitt durch eine Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.
  • Fig. 2 ist ein analoger Schnitt durch eine- Ausführungsform, die in dem Fall anwendbar ist, in welchem mehrere Brennkammern benutzt werden.
  • In Fig. r bezeichnet r den vorderen Teil einer mit intermittierernder Verbrennung arbeitenden Brennkammer, 2 einen Brenner und 3 ein Einlaßrohr in Form eines Venturirohres, welches eine Rückströmdrossel darstellt. Nach jeder Verpuffung in der Brennkammer r wird auf Grunddes geringen Unterdruckes, der in diesem Augenblick darin herrscht, Verbrennungsluft durch das Rohr 3 hindurch in der Richtung angesaugt, die der durch den Pfeil F angedeuteten Richtung entgegengesetzt ist. Das Einströmen der Luft in dieser Richtung geht ungehindert vor sich und wird außerdem durch die Form des Rohres 3 begünstigt. Im Augenblick einer Verpuffung erhöht sich dagegen der Druck in der Brennkammer r beträchtlich, und er bewirkt den Ausstoß der verbrannten Gase durch das am hinteren Ende der Brennkammer r angeordnete Auspuffrohr (nicht dargestellt), weil das Einlaßrohr 3 in der durch den Pfeil F angedeuteten Strömungsrichtung nur eine sehr geringe Durchlässigkeit besitzt. Da jedoch diese Durchlässigkeit nicht den Wert Null haben kann, weil das Rohr 3 keine absperrenden Organe aufweist, ist jede Verpuffung in der Brennkammer r von einem Verlust an Gas begleitet, das durch das Einlaßrohr 3 in der Richtung des Pfeiles F nach vorn entweicht. Es entsteht auf diese Weise am Ausgang des Rohres 3 ein axial gerichteter intermittierender Strahl, der im allgemeinen aus einem Gemisch von aus der Brennkammer kommenden verbrannten Gasen und Luft besteht, die sich im Augenblick der Verpuffung im Rohr 3 befindet; je nach der Form und den Abmessungen dieses- Rohres 3 kann jedoch der Strahl auch fast ausschließlich aus Luft oder aus verbrannten Gasen bestehen.
  • Gemäß der Erfindung wird dieser Strahl der entweichenden Gase in einer Leitung q. aufgefangen und gesammelt, die koaxial zu dem Rohr 3 verläuft und deren Eingangsöffnung in einer gewisgen Entfernung von dem Rohr 3 liegt, um den Eintritt von Verbrennungsluft in das Rohr 3 nicht zu beeinträchtigen. Die so gesammelten Gasstöße werden mittels eines Leitschaufelkrarnzes 5 gegen die Schaufeln 6 eines Turbinenrades gerichtet, das auf einer Welle 7 angeordnet ist. Auf diese Weise wird die kinetische Energie der aus dem Rohr 3 nach vorn entweichenden Gase mit @ hohem Wirkungsgrad in Form mechanischer Energie zurückgewönnen, die an der Welle 7 der Gasturbine, welche vorzugsweise eine Gleichdruckturbine ist, verfügbar ist.
  • Es sei bemerkt, daß die Energierückgewinnungsleitung q., die eine schwach divergent verlaufende Form hat, sich wie eine »Verdünnungsdüse« verhält. Auf diese Weise vermag die Wiedergewinnungsleitung q. in den Intervallen zwischen den aufeinanderfolgenden, aus dem Rohr 3 austretenden Strahlen unmittelbar Luft aus der Atmosphäre in Richtung der Pfeile f aufzunehmen, wodurch zwar unvermeidlich eine Verdünnung bewirkt wird, die aber nur einen geringen Einfluß auf den energetischen Wirkungsgrad hat, wenn sie genügend begrenzt ist. Der so in der Leitung gebildete Abgas-Luft-Gemischstrom wirkt auf die Turbine 6 ein, die an einer beliebigen Stelle in der Leitung angeordnet sein kann. Es erscheint jedoch zweckmäßig, die Turbine am Ausgang der Leitung q anzuordnen. Im Falle einer Batterie von intermittierend arbeitenden Brennkammern kann es von Vorteil sein, die vorderen Teile der Rückgewinnungsleitungen derart zu gruppieren, d@aß die gewonnene mechanische Energie an einer einzigen Welle verfügbar ist.
  • Fig. 2 zeigt eine solche Anordnung für den Fall von zwei Brennkammern i. Die aus jeder dieser Brennkammern durch die Rückströmdrosseln 3 entweichenden Strahlen werden durch Leitungen 4Q und 4b gesammelt, die der Leitung 4 bei der Ausführungsform gemäß Fig. i analog sind. Diese Leitungen 4Q und 4b münden jedoch in eine gemeinsame Kammer 4" - die mit einer einzigen Gasturbine 6 in Verbindung steht.
  • Bei den vorstehend beschriebenen Einrichtungen sind, da die Temperatur der durch das Lufteinlaßrohr bzw. die Rückströmdrossel3 entweichenden Gase meistens verhältnismäßig niedrig ist, weil sie mit Frischluft gemischt sind, die Gefahr der Wärmekorrosion und die damit verbundenen Schwierigkeiten gering, selbst wenn der Brennstoff einen starken Schwefelgehalt aufweist. Im übrigen wird die ganze Wärme praktisch von den Wandungen ,der Brennkammer bzw. ihrem Auspuffrohr aufgenommen. Die Gewinnung von mechanischer Energie ist auf diese Weise völlig unabhängig von der Ausnutzung der Wärme, die beispielsweise erfolgt, um in einem Kessel Dampf zu erzeugen, um eine Gasturbine mit heißen Gasen zu speisen oder um im Falle eines intermittierenden Strahltriebwerkes den Antriebsstrahl zu erzeugen.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zum Rückgewinnen der Energie der durch die Rückströmdrosselciner intermittierend arbeitenden Brennkammer entweichenden Gase, insbesondere bei einem intermittierenden Strahltriebwerk, gekennzeichnet durch eine von dem aus der Rückströmdrossel (3) entweichenden gesammelten Gasstrahl beaufschlagte Gasturbine (6).
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl der entweichenden Gase mittels einer Leitung (4) gesammelt wird, die zwischen die Rückströmdrossel (3) und die Gasturbine (6) geschaltet ist, wobei die Eingangsöffnung dieser Leitung (4) koaxial zur Drossel (3) und in einem gewissen Abstand von dieser liegt und die Schaufeln der Gasturbine (6) an einer zwischen den Enden dieser Leitung liegenden Stelle oder vorzugsweise am Ausgang dieser Leitung angeordnet sind.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (4) divergent verläuft und mit einem Einlaß für Verdünnungsluft versehen ist, welche die auf die Turbine (6) einwirkende Gasmasse erhöht.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche i bis 3, .dadurch gekennzeichnet, daß die Gasturbine (6) eine Gleichdruckturbine ist.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Brennkammern und einer gleichen Anzahl von Leitungen zum Rückgewinnen der aus diesen Brennkammern nach vorn entweichenden Gasstrahlen diese Leitungen in einen gemeinsamen Raum münden, der mit einer einzigen Gasturbine in Verbindung steht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentanmeldung S:2282,7 Ia/46g (Patent Nr. 9o8 o85).
DES39236A 1953-05-21 1954-05-20 Vorrichtung zum Rueckgewinnen der Energie der durch die Rueckstroemdrossel einer intermittierend arbeitenden Brennkammer entweichenden Gase Expired DE958351C (de)

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DES39236A Expired DE958351C (de) 1953-05-21 1954-05-20 Vorrichtung zum Rueckgewinnen der Energie der durch die Rueckstroemdrossel einer intermittierend arbeitenden Brennkammer entweichenden Gase

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1262683B (de) * 1965-07-22 1968-03-07 Entwicklungs Abteilung Muenche Intermittierend arbeitendes Strahltriebwerk mit Mitteln zur Erzielung einer Verbrennung bei konstantem Volumen

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE908085C (de) * 1950-10-07 1954-04-01 Snecma Strahltriebwerk

Patent Citations (1)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1262683B (de) * 1965-07-22 1968-03-07 Entwicklungs Abteilung Muenche Intermittierend arbeitendes Strahltriebwerk mit Mitteln zur Erzielung einer Verbrennung bei konstantem Volumen

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