DE963549C - Thermodynamisches Geblaese - Google Patents

Thermodynamisches Geblaese

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DE963549C
DE963549C DEL12485A DEL0012485A DE963549C DE 963549 C DE963549 C DE 963549C DE L12485 A DEL12485 A DE L12485A DE L0012485 A DEL0012485 A DE L0012485A DE 963549 C DE963549 C DE 963549C
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Germany
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diffuser
nozzle
flow
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combustion chamber
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DEL12485A
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Erik Torvald Linderoth
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    • 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
    • F02K7/06Plants 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 with combustion chambers having valves
    • F02K7/067Plants 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 with combustion chambers having valves having aerodynamic valves

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Description

  • Thermodynamisches Gebläse Die Erfindung bezieht sich auf eün thermodynamisches Gebläse, d. h. eine Anordnung, in der Wärme unmittelbar in Gebläsearbeit umgesetzt wird. Derartige thermodynämische Gebläse besitzen mindestens eine mit pulsierender Verbrennung arbeitende Brennkammer, die einen Gasauslaß und einen Luftein.laP,# aufweist. Im Lufteinlaß ist dabei ein irgendwie, geartetes Rückschlagventil angebracht, das einem Aussträmer der Verbrennungsgase durch den Lufteinlaß entgegenwirkt.
  • Zu diesem Zweck ist bereits vorgeschlagen worden, an dem Lufteinlaß ein Plattenventil anzubringen, das sich im Rhythmus des Verhrennungspulses bewegt. Bei einer anderen bekannten Einrichtung verhindert die Ansaugöffnung den Austritt der Verbrennungsgase aus der Brennkammer in dieser Richtung allein durch ihre Formgebung und durch ein von einer nur in einer Richtung drehbare Mischturbine geschaffenes Luftpolster. Es ist auch vorgeschlagen worden, die Ansaugöffnungen durch ein Labyrinth abzudecken.
  • Die bekannten Einrichtungen benätigen@ zum Verschluß der Lufteinlaßöffnung entweder ailso bewegliche Teile, wie Plattenventile oder auch eine ein Luftpolster schaffende Mischturbine, oder, diese Einrichtungen behindern nicht nur eine Rückströmung der Verbrennungsgase, sondern auch das Einströmen der Luft, wie dies bei der Anordnung eines Labyrinths der Fall ist.
  • Es ist auch bekannt, den Lufteinlaß mit einem aerodynamischen Rückschlagventil, das einem Ausströmen der Verbrennungsgase durch. Lufteinlaß entgegenwirkt, zu versehen:.
  • Die Erfindung schafft nun ein aerodynamisches Rückschlagventil, das einerseits keinerlei bewegliche Teile erfordert und das andererseits ohne Be,-hinderung des Lufteinlasses eine Rückströmung der Verbrennungsgase sicher ausschließt. Die Erfindung erreicht dies dadurch, daß das aerodynamische Rückschlagventil aus einem sich aus der Strömungsrichtung erweiternd-en Diffusor, einem, in der Strömungsrichtung gesehen, vor diesem angebrachten, mit der Außenluft kommunizierenden Einlaßtrichter und einer die engste Stelle dieses Trichters begrenzenden;, scharfen und, in der Strömungsrichtung gesehen, nach vorn: gewandten Kante .oder Schneide besteht, die bei. Rückströmung eine Stromablösung und dadurch einen erhöhten Widerstand hervorruft.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das Rückschlagventil so ausgebildet sein, däß die stromablösende Kante, in der Strömungsrichtung gesehen, ein Stück vor der engsten Stelle des- Diffusors liegt und als Düse mit ungefähr gleichem Durchmesser wie der engste Diffusorteil ausgebildet ist, wobei sich eine Erweiterung zwischen; dieser Düse und dem engsten Diffusorteil vorfindet.
  • Damit ein thermodynamisches Gebläse nach der Erfindung mit hoher Frequenz arbeiten und dadurch einen hohen Effekt abgeben kann, ist es erforderlich., daß die von einer Verbrennung (Explosion:) übrigbleibenden Verbrennungsreste aus der Verbrennungskammer schnell herausgesaugt werden. Dies. geschieht in: an sich bekannter Weise entweder dadurch, daß die Verbrennungskammer bzw. -kammern an ein Pulsatorrohr angeschlossen werden, oder, falls mindestens zwei Verbrennungskarnmern vorhanden sind, dadurch, daß man sie an einen gemeinsamen, Ejektor anschließt, wobei der Ausdaßstrahl der einen Verbrennungskammer durch Ejektorwirkung die in der anderen Kammer zurückgebliebenen Verbrennungsreste heraussaugt.
  • Die Erfindung ist in, der Zeichnung veranschaulicht. Fig. i zeigt ein Rückschlagventil in Form eines Diffusors mit einer Kante für die Stromablösung; Fig. 2 zeigt einen als Rückschlagventil dienenden Diffusor, in dem die Stromablösungskante so ausgeformt und angeordnet ist, daß man eine kräftige Kontraktion des Gasstrahles bei Rückströmung erhält; Fig. 3 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform des Rückschlagventils, die durch eine doppelte Umbiegung des Stromes: eine noch stärkere Gas:strahlkontraktion bei Rückströmung ergibt; Fig. q. zeigt ein thermodynamisches Gebläse mit einem aerodynamischen Rückschlagventil nach Fig. 3; Fig. 5 zeigt eine Einzelanordnung eines thermodynamischen. Gebläses nach der Erfindung; Fig. 6 bis 8 zeigen ein für Dampferzeugung bestimmtes:, thermodynamisches Gebläse mit zwei aerodynamischen Rückschlagventilen gemäß Fig. 2, die so angeordnet sind, daB die Rückströmung zur Unterstützung der Vorwärtsströmung ausgenutzt wird; Fig. 9 und io zeigen ein Beinspiel für die Anwendung der Erfindung bei Reaktionsantrieben.
  • Für das Verständnis des Erfindungsgedankens und der Wirkungsweise des thermodynamischen Gebläses sei auf die Wirkungsweise eines D:iffusors verwiesen. Ein gewöhnlicher Diffusor ist durch einen. sanften Einlaß und einen langges.treckten, kegligen Auslaßteil gekennzeichnet. Man kann hierbei mit kleinen Durchströrnwiderständen sehr hohe Geschwindigkeiten im engsten Querschnitt erhalten, was auf der Druckrückgewinnung beruht, die man. in dem diffusorförmigen Auslaßteil erhält. Im Einlaßteil sinkt der Druck, wobei die Druckenergie in Geschwindigkeitsenergie verwandelt wird, und in dem kegligen Auslaßteii erfolgt eine Energieumwandlung in entgegengesetzter Richtung, d. h. von Geschwindigkeit in Druck.
  • Eine derartige Druckrückgewinnung wird: bei der Rückströmung dadurch verhindert, daß eine ringförmige, scharfe Kante 2 (Fig. i und 2) am engsten Querschnitt des Diffusors i angebracht ist. Bei der Rückströmung gibt diese Kante Anlaß zu einer Ablösung des Stromes von der Diffusorfläche, so daß sich. der Luftstrom in Form eines freien Strahles auf der anderem Seite. der Kante :2 fortsetzt. Bei Vorwärtsströmung wird der Strom von der Kante kaum beeinflüßt, wenn. diese gemäß Fig. i und 2 ausgeformt ist. Der -Druckverlauf bleibt daher bei Vorwärtsströmung praktisch. unverändert, während er bei Rückströmung kräftig ansteigt. Der Widerstand bei Rückströmung kann. bei den :in Fig. i und 2 gezeigten Ausführungsformen etwa zehnmal größer als der Widerstand bei. Vorwärtsströmung sein. Voraussetzung hierfür ist, daß der Diffuser so ausgebildet wird, daß der Winkel a des kegligen Teils höchstens i2°, z-,veckmäßig etwa 5 bis io°, beträgt, sowie, daß das Verhältnis zwischen dem kleinsten und größten Querschnitt den Wert o,5 untersteigt und zweckmäßig zwischen 0,3 und o,i liegt. Der Radius R soll mindestens :25% des Durchmessers d des kleinsten: Querschnittes betragen und liegt zweckmäßig zwischen 0,3 d und, o,i d. D ist der Durchmesser des größten Querschnitts.
  • Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist die: stromablösende Kante ein Stück vor dem engsten Teil des. Diffusors angeordnet und als Düse mit ungefähr gleichem Innendurchmesser wie der Diffusor ausgebildet. Zwischen dieser Düse und dem engsten. Diffusorteil ist eine Erweiterung vorhanden. Durch diese Ausformung erhält man nicht nur eine Ablösung des Stromes bei Rückströmung, sondern auch eine kräftige Kontraktion des austretenden. Strahles, dessen kleinster Querschnitt auf 55 % des Durch.laßquerschnittes der Düse 2 herabgehen kann. Bei Vorwärtsströmung erhält man dagegen keine Kontraktion. Eine gewisse Erhöhung des Widerstandes bei Vorwärtsströmung tritt jedoch ein, weswegen der Abstand zwischen der Mün.-dung und dem kleinsten Diffusorquerschnitt den dreifachen Betrag des Mündungsdurchmessers d1 nicht übersteigen soll. Das Verhältnis zwischen dem Mündungsdurchmesser d1 und dem geringsten Diffusordurchmesser d2 soll zwischen 0,7 und i,i (zweckmäßig zwischen o;8 und i) liegen.
  • In Fig. 3 ist ein Diffusor gleicher Form wie in Fig. i in Kombination mit einer vor dem engsten Diffusorteil angeordneten, besonderen Kontraktionsdüse 3 veranschaulicht, die als Schaufel. ausgebildet ist, welche dien rückströmenden Gasstrahl ungefähr 270° umlenkt, bevor er die Schaufielauslaßkante 2, verläßt, von der er dadurch etwa 270° umgebogen wird, daß diese Kante gegen den in einem zwischen der Scha,ufelauslaßkante und dem Einlaßteil des Diffusors gebildeten Spalt gerichtet ist. Infolge der kräftigen Umbiegung des Gas: strahles um die scharfe Schaufelkante kann man eine Kontraktion von etwa 30 °/o in der ringförmigen FlächeE, die zwischen der Düse 3 und dem Einlaßteil des Diffusors gebildet wird, erhalten.
  • Eine Kontraktion von 30°/o bedeutet an sich eine zehnfache Widerstandserhöhung im Vergleich mit einer kontraktionsfreien Durchströmung in einer Düse mit sanftem Ei.nlaßteil. In Kombination mit einem Diffusor gemäß Fig. i, in dem man go% des Druckfalls im kleinsten Ouersch.nitt wiedergewinnt, würde der Widerstand bei Vorwärtsströmung den hundertsten Teil des Widerstandes bei Rückströmung betragen, wenn die ringförmige Fläche E ebenso groß wie der kleinste Diffusorquerschnitt ist. Indessen wird der Widerstand bei Vorwärtsströmung durch Anbringender genannten Düse vor dem Diffusor erhöht. Auch wenn man mit einer Verdopplung des Widerstandes bei Vorwärtsströmung rechnet, wird das Verhältnis zwischen den Widerständen bei Vorwärts- und Rückströmung doch ungefähr i :5o. Infolge der Widerstandserhöhung bei Vorwärtsströmung durch Hinzufügen. der Kontraktionsdüse erhält man nicht die maximale Ventilwirkung, wenn die Ringfläche E ebenso groß wie der kleinste Diffusorquerschnitt F ist, sondern wenn E etwas größer als F ist. Zweckmäßig liegt der Wert E/F zwischen i und 2. Der Durchmesser D1 der Kontraktionsdüse, gemessen an der Auslaßkante, soll 1,5- bis 3mal so groß wie der kleinste Diffusordurchmesser sein.
  • Wie sich aus denn genannten Beispiel ergibt, bringt die Kombination des Diffusors mit einer oder mehreren gegen den Rückstrom gerichteten Kanten oder Kontraktionsdüsen einen wesentlichen, technischen, Effekt mit sich, da die Ventilwirkung bedeutend größer ist als die Summe der VentiJwirkungen der einzelnen Teile je für sich. Wenn. diese Teile an, eine 'Rohrleitung in so großem Abstand voneinander angeschlossen sind, daß sie; sich gegenseitig nicht beeinflussen, erhält man im übrigen nicht einmal die Summe der Ventilwirkungen, weswegen der erreichte Mehreffekt einzig und allein der besonderen Kombination gemäß der Erfindung zugeschrieben werden, kann.
  • Eine Kontraktiontsdüse 3 gemäß Fig. 3 kann. mit einem Diffusor mit einer Kontraktionskante gemäß Fig. 2 kombiniert werden..
  • In Fig. 4 ist ein thermodynamisches Gebläse dargestellt, das mit einem aerodynamischen Rückschlagventil von gleichem Typ wie in Fig: 3. versehen ist, bei dem jedoch der Rückstrom. von einem gebogenen, ringförmigen Kana128 umgelenkt und mit dem Vorwärtsstrom in einem Ejektor vereinigt wird, der aus einer Auslaßdüse 5 an der Verbren.-nungskammer 4 sowie einem Pulsatorrohr 6 besteht. Im übrigen ist die Anordnung mit einer Brenns.toffzuführvorriehtung versehen.
  • Die Arbeitsweise der Anordnung ist folgende: Das Starten erfolgt durch Druckduft, die beiispielsweise mittels einer Handpumpe einer die BTennstoffdüse 9 umgebenden Luftdüse zugeführt wird. Hierbei wird Brennstoff aus einem darunterliegenden Brennstoffbehälter odernahe an der Brennstoffdüse liegenden Ausgleichbehälter 12 angesaugt. Der Brennstoff wird:- in feinverteilter Form in die Verbrennungskammer 4 eingeblasen, in der er beim Start mittels einer Zündlunte oder einer Zündkerze 13 zum Zünden gebracht wird. Während des. Betriebes arbeitet der Apparat mit Glühzündungen. an der glühcden Auslaßdüse 5 oder einem in der Kammer angeordneten: Glühdraht.
  • Bei der durch die Verbrennung erfolgten Drucksteigerung erfolgt das Ausblasen im wesentlichen durch die Düse 5 und; nur zum kleinen: Teil durch das aerodynamische Rückschlagventil. Die durch die Düse 5 ausgeblasenen Verbrennungsgase beschleunigen die Brennstoffluftsäule im Pulsatorrohr 6 auf eine sehr hohe Geschwindigkeit. Hierdurch erhält man ein Nachsaugen, nachdem, dlie Gase in der Verbrennungskammer vollständig expandiert sind. Durch dieses Nachsaugen wird automatisch neue Brennstoffluftmischung eingesaugt, und der Verlauf wiederholt sich: periodisch, solange Brennstoff zugeführt wird. Eine Voraussetzung hierfür ist indessen, daß der eingesaugte Brennstoff nicht unmittelbar bei Beginn, der Saugperiode mit den glühenden und vielleicht noch schwach brennenden Gasresten in der Verbrennungskammer in Berührung gebracht wird. Dies wird in folgender Weise verhindert: In der Brennstoffzuführleitung ist ein RücksChlagventil 14, zweckmäßig in Form einer kleinen Kugel, angeordnet, die bei Rückströmung- gegen einen Sitz anliegt und deren Hubhöhe mittels einer Stellschraube 15 einstellbar ist. Beim Übergang von der Saug- zur Druckpersode wird eine gewisse Menge Brennstoff in den Brennstoffbehälter 12 zurückgedrängt. Infolge dieser Rückströmung, die mittels, der Stellschraube 15 reguliert werden kann, wird bei Beginn der nächsten Saugperiode nur Luft eingesaugt, da der Brennstoff erst nach: einer gewissen Zeit zur Düse gelangt. Diese Vorladung mit reiner Luft verhindert die unmittelbare Zündung des. Brennstoffes.
  • Da es nicht wünschenswert ist, daß die Flamme durch das aerodynamische Rückschlagventil während der Druckperiode zurückschlägt, sind folgende Vorkehrungen getroffen., um dies zu verhindern: In der Brennstoffzuführleitung ist ein Kugelventil 16 zweckmäßig unmittelbar vor der Brennstoffdüse angeardrlet. Die Schließrichtung dieses Ventils fällt mit der Förderrichtung des Brennstoffes zusammen; es wird nur durch sein Gewicht und/oder mittels einer schwachen. Feder offengehalten. Seine Öffnungslage ist mittels einer Stellschraube einstellbar. Während der Saugperiode wird- die Kugel gegen einen Sitz beschleunigt, der in diesem Fall von der Brennstoffdüse 9 gebildet ist. Wenn das; Einsaugen des Brennstoffes eine gewisse Zeit gedauert hat, schlägt die Kugel an den Sitz an, wodurch die Brennstoffzufuhr plötzlich. abgeschnitten wird. Luft strömt weiter in die Verbrennungskammer 4 eiin und verdrängt dabei die Brennstoffluftmischung in den hinteren Teil der Verbrennungskammer, in der infolge der geordneten -Strömung die Brennstoffluftmischung im Zündaugenblick auf eine kleine, vor der Zündkerze 13 liegende Wolke begrenzt ist. Hinter dieser aus feinen Brennstofftropfen bestehenden Wolke liegt eine ausreichend große Luftmasse, um das. Austreten der Flamme durch das Rückschlagventil zu verhindern. Eine derartige Schichtung von, reiner Luft und Brennstoffluftmischung wird dadurch erreicht, daß die mit sanftem Einlaßteil versehene Verbrennungskammer eine geordnete, von. größeren Wirbeln freie Strömung ergibt. Diese Kombination bringt somit einen technischen Effekt mit sich. Wendet man eine andere Verbrennungskammerform an, so soll diese einen rohrförmigen Teil in der Nähe des Rückschlagventils enthalten, der die während einer Druckperiode nach rückwärts. str& mende Luftmenge aufnehmen kann.
  • Zwei oder mehr derartige Apparate können mit einem gemeinsamen Ejektor versehen werden, der sich dann kürzer halten läßt. Fig. 5 zeigt, wie der Ejektor in diesem Fall ausgebildet werden kann. Die Auslaßdüsen 5" und 5b sind zu einem gemeinsamen Ejektorrohr 29 zusammengeführt, das von einer Sekundärdüse 30 umgeben ist, die mit den Kühlmänteln 8" und 8b kommuniziert.
  • Fig. 6 bis 8 zeigen ein Ausführungsbeispiel für die Anwendung der Erfindung in solchen Fällen, in denen, das aerodynamische Rückschlagventil zur Erhöhung des Effektes von Dampfkesseln ausgenutzt wird, wobei zwei Rückschlagventile gemäß Fig. 2 so angeordnet sind, daß die Rückströmung zur Unterstützung der Vorwärtsströmung ausgenutzt wird. Zwei Dampfkessel i9" und igb sind mit dem. vorderen Endwänden gegeneinander gerichtet. Die Feuerrohre ib und i, sind als Diffusoren mit Kontraktionsdüsen gemäß Fig. 2 ausgebildet. Durch diese Dampfkesselanordnung erreicht man, daß der aus dem einen Diffusor kommende Rückstrom: in den anderen Diffusor hineinbläst und umgekehrt (abwechselnde Zündung ist vorausgesetzt), wobei der Rückstrom zur Unterstützung des Vorwärtsstromes ausgenutzt wird. Flüssiger Brennstoff wird durch das Rohr 2o der Düse 9" zugeführt. Die Zufuhr kann automatisch in gleicher Weise geschehen, wis an Hand der Fig. 4 beschrieben worden ist. Die Feierrohre ib und i, münden in je einen wassergekühlte Flammenofen 4" bzw. 4b aus, :in dem die Gase die Richtung ändern und in eine Anzahl Rückleitungen 6" bzw. 6b gelangen, die als Pulsatorrohre dienen, und zweckmäßig mit einem. sanften Einlaßteil versehen sind., der aus, feuerfester Masse am Rohrende ausgeformt ist.
  • Ein gekühltes Pulsatorrohr hat eine bedeutend bessere Wirkung als ein urgekühltes, was darauf beruht, daß das Gas beim Durchströmen einem thermodynamischen Prozeß unterworfen ist, der Arbeit abgibt, die dazu beiträgt, die Durchströmwiderstände zu überwinden:. Die beste Wirkung erhält man, wenn der Durchströmquarschnitt des Rohres -.im Verhältnis zur Änderung der Gasdichte infolge Abkühlung abnimmt, um dann am Auslaßende diffusorähnlich wieder zuzunehmen.
  • Fig. 7 zeigt einen Kesselquerschnitt und Fig. 8 einen Schnitt durch den Überhi.tzer, den Speisewasservorwärmer und den Lufteinlaß.
  • Die Gase, die aus den Pulsatorrobren b" und 6b kommen, werden, in einen Sammelraum geleitet, der mittels einer Wand 22 in zwei Teile 2i, und erb aufgeteilt ist. In diesem Raum, der kanalförmig in den Schornstein 23 übergeht, sind ein Überhitzer und ein Speisewasservorwärmer eingebaut, die infolge der kräftigen Gebläsewirkung aus sehr dünnen, dicht liegenden Rohren ausgeführt werden können. Berechnungen haben ergeben, daß man mit einem derartigen Aggregat die Dampferzeugung auf i t Dampf je m2 und Stunde steigern kann, vorausgesetzt, daß die Rohre eine ausreichende Kühlung erhalten. Die Leistung des Vorwärmers und des Überhitzers steht in Proportion dazu, wobei man gleichzeitig eine weltgetriebene Abkühlung der Rauchgase erhält. Zwecks Erzielung eines, wirksamen Wasserumlaufs im Kessel, was eine Voraussetzung dafür ist, daß man. ohne Nachteil einen hohen Verdampfungseffekt erhält, ist der dampferzeugende Teil jedes Kessels in zwei Räume aufgeteilt, und zwar in einen kleinerem, 24" bzw. 24b, in den das Speisewasser eingeführt wird, und einen größeren, 25" und 25b, in den eine Mischung aus Wasser und Dampf aus dem erstgenannten Teil durch eine Düse 26ä bzw. 26b in solcher Richtung eingeblasen wird, daß der natürliche Umlauf unterstützt wird. Die heftige Dampfbildung erfordert eine Trocknung des Dampfes in einem Zyklon 27Q bzw. 27b, bevor er in den:Überhitzer eingeführt wird.
  • Ein Dampfkesselaggregat dieser Art kann auch mit festem Brennstoff beheizt werden, der dann pulverförmig zermahlen oder vergast'-werden muß, so daß die Verbrennung intermittent erfolgen kann.
  • Der gleiche Gedanke, zwei einander zugekehrte Diffusoren anzuwenden, kann auch für andere Zwecke benutzt werden, beispielsweise für Gaserzeugung. Hierbei wird flüssiger Brennstoff zur Anheizung benutzt, wonach man auf Gas umschaltet, das abwechselnd in den beiden Pulsatorrohren verbrennt, wonach die Abgase in die Reduktionszone eingeblasen werden. Die Diffusoren werden zweckmäßig mit Kühlluftmänteln, umgeben, und die Kühlluft wird. in dem Generator mittels eines Ejektors eingeblasen (Fig. 8). In dieser Weise kann man. die gesamte, in den Pulsatorrohren frei gemachte Wärmemenge dem Generator zuführen.
  • Schließlich ist in Fig. 9 und io gezeigt, wie, die Erfindung für einen Reaktionsantrieb anwendbar ist. Fünf als Verbrennungskammern dienende Diffusoren id sind in einem Kranz um einen Ejektor angeordnet, der aus einer Reihe Sekundärluftdüsen 3o" besteht, diel die Aufgabe.haben, beim Aussaugen der Verbrennungsreste aus den Verbrennungskammern mitzuwirken und eine. Luftmenge zu beschleunigen, die vielmals, größer ist als die Luftmenge, die an der Verbrennung teilnimmt, wodurch der Zug wesentlich erhöht wird. Die aus den Verbrennungskammern ausströmenden Gase werden von den umgebogenen, zu einem zentralen Ejektor 30d zusammengeführten Ausblasdüsen 5b nach rückwärts .umgelenkt. Die Ausblasrichtungen des Rückstromes sowie des Hauptstromes fallen somit zusammen. Der Rückstrom wird aus den Diffusoren in die Sekundärdüsen 30b eingeblasen, die, um den Ejektor 3o" angeordnet und an diesen angeschlossen sind. Die Verbrennungskammern und die Ausblasdüsen sind von Kühlmänteln 8b umgieben, die an den zentralen Ejektor angeschlossen sind, der somit die Kühlluft ansaugt.
  • Der Brennstoff wird durch eine ringförmige Verteilungskammer 31 einer Anzahl um den engsten Ouerschnitt des Diffusors angeordneter Bohrungen 32 zugeführt. Die Brennstoffzufuhr wird durch Kugelventile in der Weise reguliert, wie an Hand der Fig. .4. beschrieben wurde, so daß sich eine brennstofffreie Luftmasse im Zündaugenblick zu beiden Seiten der Brennstoffluftmischung vorfindet. Da in. diesem Fall möglichst brisante Zündungen erwünscht sind, um hohes Explosionsdrücke zu erzielen, können die nachstehenden Vorkehrungen getroffen werden: Aus jeder Verbeennumgskammer wird ein Rohr 33 in die danebenliegende Kammer geleitet. Dieses Rohr besitzt einen sanften Einlaßteil 34 in der einen Kammer und ist zu einer Ausbdasdüse 35 in der anderen Kammer zusammengezogen. Hierdurch er-,gibt sich folgende Wirkungsweise: Der Apparat wird mit Druckluft in gleicher Weise gestartet, wie: an Harid der Fig. 4 beschrieben wurde, wobei sämtliche Verbrenn.ungskamrnern mit einer: Brennstoffluftmischun.g aufgeladen w-.-rden. Zweckmäßig wendet man für den Start besondere Brennstoffeinspritzdüsen an, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Die Zündung erfolgt beim Start mit einer elektrischen Zünd- oder Glühkerze; in einer der Kammern. Die Verbrennung pflanzt sich dabei durch eines der Rohre 33 in eine danebenliegende Verbrennungskammer fort, nämlich in die., in die das mit der Düse 35 versehene Rohrende mündet. Die Überführung der Verbrennung von der einen Kammer zu der anderen erfordert eine gewisse Zeit, die durch das Verhältnis zwischen dem Volumen des Rohres 33 und dem Ouerschnitt der Düse 35 bestimmt ist. Nach: einer weiteren Zeitspanne ist die Verbrennung in die dritte Verbrennungskammer gelangt und so fort. Wenn die Verbrennung einmal rundherum gelaufen ist, ist die erste Kammer infolge der Saugwirkung des Ejektors mit- einer neuen Brennstoffluftmischun,g aufgeladen (der Ejektor hat ja während dieser Zeit fünf Kraftimpulse erhalten). Die Verbrennung wandert daher ohne Abbruch durch die kranzförmig angeordneten Verbrennungskammern und gibt dort Anlaß zu Explosionen mit gleichen Zeitintervallen. Eine Voraussetzung dafür, daß die Verbrennung wirklich in der oben beschriebenen Weise wandert, ist, daß erstens eine, gewisse Menge Luft vor und nach der Brennstoffeinsaugung so eingesäugt wird, daß man Selbstzündungen vermeidet, zweitens die Rohre 33 so ausgeführt werden, wie oben beschrieben wurde, nämlich mit einem sanften Einlaßteil und einem Auslaßteil, der so ausgebildet ist, daß man eine Kontraktion nach rückwärts erhält. Durch diese Kontraktion und die sich daraus ergebeno Wirbelbildung wird die nach rückwärts herausdrängende Flamme sehr kurz und reicht nicht durch das ganze Rohr 33 hindurch, während in der anderen Richtung der sanfte Einlaßteil e.-*ne laminäre Strömung und eine langsame Verbrennung ergibt, so@ daß die Flamme bis zu Düse 35 heranreicht und, die Gasmasse in der Verbrennungskammer zum Zünden bringt. Eine Voraussetzung für die gute Funktion der Anordnung ist außerdem, daß die Rohre 33 auf eine Temperatur gekühlt sind, die etwas unter der Zündtemperatur der Brennstoffluftmischung liegt. Aus diesem Grunde sind sie mit Kühlflanschen 38 versehen.
  • Auch die Verbrennungskammern sollen unter die Zündtemperatur der Brennstoffluftmischung gekühlt werden. Kühlflansche benötigt man indessen nur an dem Kammerteil, der in nächster Nähe der Auslaßdüs-en liegt..
  • Auch die früher beschriebenen, Ausführungsformen können für eine »w=andernde« Verbrennung in. der beschriebenen Art ausgebildet sowie für die gleichen Zwecke angewendet werden. Besonders geeignet hierfür ist die Ausführungsform nach Fig. 4 und 5, da der Rückstrom und der Hauptstrom auch hier die gleiche Richtung haben.
  • Die Anordnung nach Fig. 9 und io kann gegebenenfalls so abgeändert werden, daß sie mit einander zugekehrten Diffusoren gemäß Fig. 6 arbeitet, wodurch man eine Kornpression vor den Zündungen erhalten kann. Auch mit der in FinG. 9 dargestellten Ausführungsform läßt sich eine gewisse Vorkompression erzielen, wenn die Diffusoren so lang gewählt werden (Kegelspitzenwinlcel 8°), daß Resonanzschwingungen in ihnen auftreten.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Gebläse mit mindestens einer mit pulsierender Verbrennung arbeitender Brennkammer mit Gasauslaß und Lufteinlaß, bei dem der Lufteinlaß mit einem aerodynamischen Rückschlagventil, das einem Ausströmen der Verbrennungsgase durch den Lufteinlaß entgegenwirkt, versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das aerodynamische Rückschlagventil aus einem sich in der Strömungsrichtung erweiternden Diffusor, .einem in der Strömungsrichtung vor. diesem angebrachten, mit der Außenluft kommunizierenden Einlaßtrichter und einer die engste Stelle dieses Trichters begrenzenden; scharfen und, in der Strömungsrichtung gesehen, nach vorn gewandten Kante oder Schneide besteht, die bei Rückströmung eine Stromablösung und, dadurch einen erhöhten Widerstand hervorruft.
  2. 2. Gebläse nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die stromablösende Kante, in der Strömungsrichtung gesehen, ein Stück vor der engsten Stelle des Diffusors liegt und als Düse mit ungefähr gleichem Durchmesser wie der engste Diffusorteil ausgebildet ist, wobei sich eine Erweiterung zwischen dieser Düse und dem engsten Diffusorteil vorfindet.
  3. 3. Gebläse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (i) zwischen der als Düse ausgebildeten, stromablösenden Kante (2) -und dem kleinsten Diffusorquerschnitt gleich oder kleiner als der Düsendurchmesser (d1) ist.
  4. 4. Gebläse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis vom Düsendurchmesser, (d,) zum gerängsten Diffusordurchmesser (d2) zwischen 0,7 und i,i beträgt.
  5. 5. Gebläse nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß, in der Strömungsrichtung gesehen, vor dem engsten Diffusorteil eine besondere Kontraktiomsdüse (3) angeordnet ist, die als Schaufel ausgebildet ist, welche den rückströmenden Gasstrahl ungefähr 27o° umlenkt, bevor er die Schaufelauslaßkante (2a) verläßt, von der er dadurch etwa 270° umgebogen wird, da.ß diese Kante gegen den ,in einem zwischen der Schaufelauslaßkante und dem Einlaßteil des Diffusors gebildeten Spalt rückströmenden Gasstrahl gerichtet ist.
  6. 6. Gebläse nach Anspruch 5, dadurch Bekennzeichnet, daß der Durchmesser der Kontraktionsdüse, gemessen an der AuslaßkantE, i,5-bis 3mal so groß wie der kleinste Diffusordurchmesser ist.
  7. 7. Gehäuse nach Anspruch 5, dadurch Bekennzeichnet, daß der zwischen der Schaufelauslaßkante und dem Einlaßteil des Diffusors gebildete Spalt eine Fläche aufweist, diel i- bis 2mal so groß wie der kleinste Diffusorquerschnitt ist. B. Gebläse mit zwei Rückschlagventilen gemäß Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagventile mit ihren Einlaßenden einander zugekehrt sind. g. Gebläse nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der an das Rückschlagventil angeschlossene Verbrennungsraum gekühlt und an einen Kühler angeschlossen ist. io. Gebläse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler aus einem Dampfkessel besteht. i i. Gebläse nach einem der Ansprüche i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß der an ein aerodynamisches Rückschlagventil angeschlossene Verbrennungsraum mit einem Pulsatorrohr verbunden: ist. 12. Gebläse nach Anspruch i i, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulsatorrohr gekühlt ist. 13. Gebläse nach Anspruch i i oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulsatorrohr als Ejektor ausgeführt ist, der mit dem Abgasstrahl aus der Verbrennungskammer als Primärstrahl atmosphärische Luft einsaugt. 14. Gebläse nach einem der Ansprüche i bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei mit aerodynamischen Rückschlagventilen versehene Verbrennungskammern an einen gemeinsamen Ejektor angeschlossen sind. 15. Gebläse nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Ejektor an einen die Verbrennungskammer umgebenden Kühlmantel angeschlossen ist. 16. Gebläse nach einem der Ansprüche i bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Brennstoffdüse in oder neben dem engsten Teil des Rückschlagventils angeordnet ist. 17. Gebläse nach einem der Ansprüche i bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brenns.toffzuführleitung ein selbstwirkendes Rückschlagventil, z. B. ein Kugelventil, angeordnet .ist, dessen Schließrichtung mit der Brenustofförderrichtung zusammenfällt, und das durch sein Gewicht und/oder eine Feder offengehalten wird, bis die Geschwindigkeit der Vorwärtsströmung einen gewissen Mindestwert erreicht. 18. Gebläse nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Hublänge des selbstwirkenden Rückschlagventils einstellbar ist. i9. Gebläse nach einem der Ansprüche i.1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brennstoffzuführleitung ein selbstwirkendes Rückschlagventil, z. B. ein Kugelventil, angeordnet ist, das in der Rückwärtsrichtung schließbar ist. 2o. Gebläse nach Anspruch. i9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hublänge des in der Rückwärtsrichtung schließbaren Rückschlagventils einstellbar .ist. 21. Gebläse nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl mit aerodynamischen Rückschlagventilen versehener Verbrennungskammern mittels Überströmrohren (33) zu einem geschlossenen Kreis, vereinigt sind.. 22. Gebläse nach Anspruch. 21, dadurch, gekennzeichnet, daß die Überströmrohre an ihrem Einlaßende mittels einer trichterförmigen Erweiterung an eine Verbrennungskammer und an ihrem Auslaßende mittels einer divergierenden Düse an eine andere Verbrennungskammer angeschlossen sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 648 878; britische Patentschriften Nr. 176 838, 424 955.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB176838A (en) * 1920-11-05 1922-03-06 David Mccrorie Shannon An improved method of & apparatus for generating power by combustion
GB424955A (en) * 1933-05-31 1935-03-04 Jean Edouard Andreau Apparatus for producing a compressed gaseous medium by combustion
DE648878C (de) * 1933-06-07 1937-08-11 Rene Leduc Verfahren zur Umwandlung von Waermeenergie in kinetische oder potentielle Energie in einer Duese von entsprechendem Profil

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