DE969616C - Sicherheitsvorrichtung fuer die Brennstoffzufuhr bei Pulsotriebwerken oder anderen, mit pulsierender Verbrennung arbeitenden Maschinen - Google Patents

Description

Paris

Pulsotriebwerke sowie im allgemeinen alle mit pulsierender Verbrennung arbeitende Maschinen, die als Antriebsvorrichtung, als Heizquelle oder zu irgendeinem anderen Zweck Verwendung finden, weisen die Eigenart auf, daß sie augenblicklich aussetzen können.

So zieht beispielsweise eine einzige Gasblase im Brennstoff oder eine vorübergehende Diskontinuität im Druck des Brennstoffes oder ein falsches Manöver beim Regeln dieses Druckes, welches zu einer zu großen oder zu einer ungenügenden Brennstoffabgabe führt, im allgemeinen ein augenblickliches Aussetzen der Maschine nach sich. Die Schnelligkeit dieses Aussetzens gestattet nicht, durch eine von Hand zu bedienende Einrichtung das Maß an Sicherheit zu erzielen, wie es die Unterbrechung der Brennstoffzufuhr liefert. Wenn eine solche Unterbrechung nicht rasch genug erfolgt, besteht die Möglichkeit, daß die Verbrennung hinter der Maschine in den kontinuierlichen Zustand übergeht, und dies stellt eine Gefahr dar. Ebenso kann im Falle des Fehlens eines Luftstromes um die pulsierend arbeitende Maschine 'herum der sich im Innern, der Maschine sammelnde Brennstoff die spätere Zündung verhindern, und, er kann sich ausbreiten und Brände verursachen.

Zur Behebung dieses Nachteils ist bei mit pulsierender Verbrennung arbeitenden Maschinen eine Sicherheitsvorrichtung für die Brennstoffzufuhr vorgesehen worden, die einen Brennstoffregler auf-

weist, der einen Raum enthält, welcher durch eine Membran in zwei Abteile unterteilt ist, dessen eines mit einer Stelle der intermittierenden Brennkammer verbunden ist, wo während des normalen Arbeitens dieser Kammer ein Unterdruck oder Überdruck herrscht, wobei die Membran mit einem Ventil verbunden ist, welches die Brennstoffzufuhr unterbricht, wenn der pulsierende Verlauf der Verbrennung aufhört.

ίο Zweck der Erfindung ist, eine solche Sicherheitsvorrichtung derart zu verbessern, daß sie außer der Unterbrechung der Brennstoffzufuhr beim Aufhören des pulsierenden Verlaufs der Verbrennung . noch eine zusätzliche Sicherung gegen das Aussetzen der intermittierenden Verbrennung infolge übermäßiger Brennstoffzufuhr während des Betriebes in selbsttätiger Weise ermöglicht.

Gemäß der Erfindung ist bei einer Sicherheitsvorrichtung der vorgenannten Art das Abteil, ao welches sich auf Unterdruck befindet, wenigstens während der Periode der Brennstoffabgabe durch einen elastischen Balg abgeschlossen, welcher die mit Spiel angeordnete Ventilgliedstange umgibt und dessen Arbeitsfläche so bemessen ist, daß im Zusammenwirken mit einer Kompensationsfeder eine dem in dem Abteil herrschenden Unterdruck entgegenwirkende Kraft auftritt, welche das Brennstoffventil zu schließen sucht und so groß ist, daß das Aussetzen der intermittierenden Verbrennung infolge übermäßiger Brennstoffzufuhr verhindert wird.

Es ist an sich bekannt, bei einem Regelventil die Ventilgliedstange in ihrer Führung mit Spiel anzuordnen, um durch Ausschaltung von Reibungen die Ansprechgenauigkeit zu erhöhen und die Ventilgliedstange zwecks Abdichtung des Spielraumes mit einem elastischen Balg zu umgeben. Für diese an sich bekannten Merkmale wird kein selbständiger Schutz beansprucht.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.

Fig. ι ist ein axialer Schnitt durch eine selbsttätig arbeitende Sicherheitsvorrichtung gemäß der Erfindung.

Fig. 2 und 3 veranschaulichen in schematischer Form zwei Arten der Anordnung einer Sicherheitsvorrichtung gemäß der Erfindung bei einem Pulsotriebwerk.

Die in Fig. ι wiedergegebene Sicherheitsvorrichtung weist einen Körper 1 auf, der eine biegsame Membran 2 trägt, die von einem Deckel 3 festgehalten wird. Die Membran2 ist mit einer Stange4 verbunden, die sich in einer im Körper 1 vorgesehenen Führung \a auf- und abbewegen kann. Damit diese Auf- und Abbwegung leicht und ohne Reibung vor sich gehen kann, ist zwischen der Stange4 und der Führung 4a ein Spiel vorhanden.

Die Stange 4 ist an ihrem unteren Ende mit einem Ventilglied 6 versehen, das gegen einen festen Sitz 8 des Körpers 1 gepreßt werden kann. Das Ventilglied 6 liegt zwischen einer Kammer 9 und einer Kammer 9 a, wobei die Kammer 9 über einen Kanal 24 mit der Einlaßleitung 15 für den Brennstoff und die Kammer 9 α über einen Kanal 25 mit der Auslaßleitung 10 für den Brennstoff in Verbindung steht. Die Einlaßkammer 9 ist durch eine Schraubkappe 11 verschlossen. Eine tarierte Feder 12 drückt das Ventilglied 6 gegen seinen Sitz 8.

Die biegsame Membran 2 unterteilt den vom Körper 1 und seinem Deckel 3 begrenzten Raum in zwei Abteile 27 und 29. Das Abteil 29 steht über eine Mittelöffnung 18 des Deckels 3 mit einem Rohr 17 in Verbindung, das mit einem Hahn 16 versehen ist. Eine in dem Deckel 3 vorgesehene zweite Öffnung 14 von kleinerem Durchmesser gestattet, das Abteil 29 auf dem Druck der Umgebungsluft zu halten. Das zweite Abteil 27 ist über einen Durchgang 13 im Körper 1 mit einem Rohr 19 verbunden, welches mit einer Stelle der mit intermittierender Verbrennung arbeitenden Maschine in Verbindung steht, wo im normalen Betrieb der Maschine ein Unterdruck herrscht.

Auf Grund des in dem Abteil 27 herrschenden Unterdruckes verformt sich die Membran 2 und verschiebt dadurch die Stange4 des Ventilgliedeso entgegen der Wirkung der Feder 12 nach unten. Das Ventilglied 6 wird dadurch von" seinem Sitz 8 abgehoben, so daß die Kammern 9 und 9 α miteinander in Verbindung treten und dem Brennstoff der Durchgang von der Einlaßleitung 15 zur Auslaßleitung 10 gestattet wird.

Die Spannung der Feder 12 kann derart eingeregelt sein, daß die Abgabe von Brennstoff unterbrochen wird, sobald der auf das Ventilglied 6 einwirkende Unterdruck nicht den Wert erreicht, welcher dem normalen Verlauf der pulsierenden Verbrennung entspricht, · und dadurch wird mit Sicherheit die Absperrung des Brennstoffes im Falle des Aussetzens des Verpuffungsvorganges gewährleistet.

Zum Anlassen der Maschine kann das Ventilglied 6 durch eine beliebige mechanische oder elektrische Vorrichtung von seinem Sitz abgehoben werden. Dies kann auch dadurch bewirkt werden, daß Druckluft durch das Rohr 17 in das Abteil 29 geleitet wird. Dies ist möglich, obgleich das Abteil 29 durch die Öffnung 14 mit der Außenluft in Verbindung steht, wenn der Durchmesser dieser öffnung 14 genügend klein gewählt wird. Die Öffnung kann auch weggelassen werden und der Hahn 16 derart no ausgebildet sein, daß er die Verbindung entweder mit eimer Druckleitung oder mit der Außenluft herstellen kann, sobald der Anlaßvorgang eingeleitet ist.

Es sei bemerkt, daß bei der vorstehend beschriebenen Vorrichtung das Öffnen und Schließen des Brennstoffkreises als Zweipunktregelung auf die Weise »ganz oder gar nicht« vor sich geht.

Da die Ventilgliedstange 4 in ihrer Führung 4 a mit Spiel angeordnet ist, muß zur Verhinderung eines Durchtritts von Brennstoff durch diesen Spielraum eine Abdichtung des Brennstoffkreises gegenüber dem Abteil 27, in welchem ein Unterdruck herrscht, vorhanden sein. Zu diesem Zweck ist ein Balg 20 oder ein anderer ähnlicher elastischer Teil vorgesehen, der einerseits mit dem Kör-

per ι und andererseits mit der Ventilgliedstange 4 bzw. der Membran 2 verbunden ist.

Im Betrieb kann es nun auch vorkommen, daß der Druck des Brennstoffs aus irgendeinem Grund einen so hohen Wert erreicht, daß bei geöffnetem Ventil eine übermäßige Brennstoffzufuhr zu der Maschine erfolgt, was ebenfalls die Gefahr nach sich zieht, daß die intermittierende Verbrennung infolge Bildung eines zu reichen Gemisches aussetzt.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist nun derart ausgebildet, daß sie auch gegen diese Gefahr selbsttätig eine völlige Sicherheit gewährleistet, indem sie den einen vorbestimmten Wert übersteigenden Druck des Brennstoffs dazu ausnutzt, die Brennstoffabgabe zu der Maschine in entsprechender Weise zu begrenzen. Dies wird dadurch erreicht, daß dem Ventilglied 6 eine Kompensionsfeder 33 zugeordnet ist und die Arbeitsfläche des das Unterdruckabteil 27 abschließenden Balges 20 so bemessen ist, daß im Zusammenwirken mit der Kompensionsfeder 33 eine dem im Abteil 27 herrschenden Unterdruck entgegenwirkende Kraft auftritt, welche das Brennstoffventil 6 in Richtung auf seine Schließstellung verschiebt, um den Brennstoffdurchgang entsprechend herabzusetzen und dadurch das Aussetzen der intermittierenden Verbrennung infolge des Entstehens eines zu reichen Gemisches sicher zu verhindern.

Die Anordnung einer solchen doppelt wirksamen Vorrichtung gemäß der Erfindung bei einem Pulsostrahltriebwerk zum sicheren Regeln der Brennstoffzufuhr ist in den Fig. 2 und 3 an zwei Ausführungsbeispielen veranschaulicht.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 2 ist mit P das Pulsostrahltriebwerk, mit B sein als Rückströmdrossel ausgebildeter Lufteinlaß und mit B der Brenner in der Brennkammer bezeichnet. Die an Hand von Fig. 1 beschriebene Sicherheitsvorrichtung gemäß der Erfindung für die Brennstoffzufuhr zu dem Brenner B des Triebwerkes ist mit R bezeichnet.

Die zu dem Abteil 27 der Sicherheitsvorrichtung R führende Leitung 19 ist mit einem im Lufteinlaßrohr E des Triebwerkes angeordneten Druckfühler 32 verbunden, der somit an einer Stelle liegt, an welcher ein Unterdruck herrscht, solang die intermittierende Verbindung in normalerweise vor sich geht.

Der Brennstoff tritt durch die Eingangsleitung 15 in die Sicherheitsvorrichtung R ein und aus dieser durch die Ausgangsleitung 10 aus, welche zu dem Brenner des Triebwerkes führt.

Sobald aus irgendeinem Grund ein Erlöschen der Verbrennung eintritt und damit der Unterdruck an dem Druckfühler 32 verschwindet, unterbricht die SicherheitsvorrichtungR augenblicklich die weitere Brennstoffzufuhr. Andererseits wird, wenn im normalen Verlauf der intermittierenden Verbrennung aus irgendeinem Grund der Druck des Brennstoffs einen vorbestimmten Wert überschreitet, durch die Sicherheitsvorrichtung R die sonst eintretende Zufuhr einer zu großen Brennstoffmenge zu dem Brenner B des Triebwerkes ausgeschaltet, so daß die Bildung eines zu reichen Gemisches und ein dadurch bedingtes Aussetzen der intermittierenden Verbrennung ebenfalls mit Sicherheit selbsttätig verhindert wird.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird ein Unterdruck verwendet, welcher an der Stelle32 abgefühlt und durch die Rohrleitung 19 in das Abteil 27 übertragen wird. Es ist jedoch ersichtlich, daß statt eines Unterdruckes auch ein Überdruck zum Steuern des Brennstoffzufuhrventils zur Anwendung kommen kann. Der Druckfühler 32 ist dann mit dem anderen Abteil 29 zu verbinden, so daß die Membran 2 das Ventilglied 6 zu öffnen sucht. In diesem Falle erfolgt die pneumatische Steuerung des Öffnungsvorganges so, daß das Abteil 27 auf Unterdruck gebracht wird. ,

In Fig. 3 ist eine Anordnung wiedergegeben, bei welcher ein Überdruck zur Anwendung kommt, und zwar derjenige, der in einem gekrümmten Rohrteil 30 herrscht, welcher eine Energierückgewinnungsvorrichtung darstellt, wie sie bei gewissen Pulsotriebwerken vor dem Lufteinlaßrohr E vorgesehen wird. Es könnte jedoch auch z. B. der Überdruck benutzt werden, der in der Brennkammer 31 herrscht.

Schließlich ist es, wie bereits oben angegeben, auch möglich, anstatt das eine der von der Membran begrenzten Abteile mit der Außenluft in Verbindung stehen zu lassen, zwei Druckfühler an dem intermittierenden Strahltriebwerk vorzusehen, wobei der eine Druckfühler in einer Unterdruckzone, z. B. in dem Lufteinlaßirohr E, und der andere in einer Überdruckzone, z. B. in 'dem Roüirteil 30 oder in der Brennkammer 31, angeordnet ist. In diesem Falle ist der Differentialdruck, der auf die Membran der Sicherheitsvorrichtung einwirkt, größer als in den. vorhergehend beschriebenen Fällen, in welchen, der eine der zur Anwendung kommenden Drücke der Atmosphärendruck ist.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Sicherheitsvorrichtung für die Brennstoffzufuhr bei Pulsotriebwerken oder anderen, mit pulsierender Verbrennung arbeitenden Maschinen, mit einem Brennstoffregler, der einen Raum enthält, welcher durch eine Membran in zwei Abteile unterteilt ist, dessen eines mit einer Stelle der intermittierenden Brennkammer verbunden ist, wo während des normalen Arbeitens dieser Kammer ein Unterdruck oder Überdruck herrscht, wobei die Membran mit einem Ventil verbunden ist, welches die Brennstoffzufuhr unterbricht, wenn der pulsierende Verlauf der Verbrennung aufhört, dadurch gekennzeichnet, daß das Abteil (27), welches sich auf Unterdruck befindet, wenigstens während der Periode der Brennstoffabgabe durch einen die mit Spiel angeordnete Ventilgliedstanige (4) umgebenden·, elastischen Balg (20) abgeschlossen ist, dessen Arbeitsfläche so bemessen ist, daß im Zusammenwirken mit einer Kompensationsfeder (33, Fig. 1) eine dem in dem Abteil (27) herrschen-

   den Unterdruck entgegenwirkende Kraft auftritt, welche das Brennstoffventil (6) zu schließen sucht und so groß ist, daß das Aussetzen der intermittierenden Verbrennung infolge übermäßiger Brennstoffzufuhr verhindert wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Abteil des Brennstoffreglerraumes mit einem auf Unterdruck ansprechenden Druckfühler verbunden ist, der im Lufteinlaßrohr der mit pulsierender Verbrennung arbeitenden Maschine angeordnet ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Abteil des Brennstoffreglerraumes mit einem auf Überdruck ansprechenden Druckfühler verbunden ist, der in der Brennkammer oder in der Energierückgewinnungsvorrichtung der mit pulsierender Verbrennung arbeitenden Maschine angeordnet ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschriften Nr. 831 621, 767 173, 708, 651 644, 647 164, 803 051, 801 960;

   schweizerische Patentschriften Nr. 265 625, 246529;

   französische Patentschrift Nr. 971 557; ' USA.-Patentschriften Nr. 2 233 036, 2 363 073; britische Patentschrift Nr. 563 055,

   Automobiltechnische Zeitschrift, 53. Jhrg., Heft 8 (Aug. 1956), S. 210 und 211.

   Entgegengehaltene ältere Rechte: Patent 930 473.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 609 529/81 5.56 (809 551/4 6. 58)