Strahltriebwerk mit intermittierender Verbrennung. Bei den bekannten Strahltriebwerken mit intermittierender Verbrennung wird das Einlassor-an der Verbrennungskammer durch den Staudrnek' geöffnet und durch den Ver- brennungsdruek geschlossen, während der Auslass aus der Verbrennungskammer nicht gesteuert, sondern dauernd offen ist.
Da durch geht ein Teil der einströmenden Luft, mit Kraftstoff vermengt, für die Verbren nung verloren, und die Verbrennung erfolgt bei verhältnismässig niedrigem Druck. Ausser dem besteht die -Möglichkeit eines bedeuten den Verlustes infolge unvollständiger Ver- brennung des Gemisches, da diese erst nach dem Verlassen des Strahlrohres beendet. ist.
Die erfindungsgemässe Bauart beseitigt diesen Mangel dadurch, dass auch der Auslass durch ein Organ gesteuert ist, das durch den Verbrennungsdruck geöffnet und durch eine äussere Kraft geschlossen wird, zwecks Errei chung einer Verbrennung bei annähernd kon stantem Volumen. In der Verbrennungskam- mer kann daher bei der Füllung ein wesent lich höherer Druck erzielt werden und Ver luste von Brenngemisch können nicht. mehr auftreten. Da diese Verbrennung nun bei an nähernd konstantem Volumen erfolgt., wird eine wesentliche Steigerung des Wirkungs grades erzielt.
Die rohrförmigen Verbren nungskammern können entweder bündelartig oder in peihenforni angeordnet werden. Zur Verbesserung der Gemisehbildung ist zweck mässig die der Verbrennungskammer<U>zuge-</U> wandte Seite des Auslassorgans mit Umlenk- Flächen für die einströmende Luft zu versehen.
Die Verbrennungskammern werden vorzugs- weise zentralsymmetrisch um eine Achse an geordnet, wobei ihre Awslassöffnungen in eine gemeinsame, zentrisch angeordnete Strahl düse münden und jeweils zweidiametral gegen überliegende Verbrennungskammern gleich zeitig arbeiten, um keine unm-mmetrisch an greifenden Kräfte zu erhalten.
Die Schub kraft kann schliesslich dadurch gesteigert werden, dass die Strahldüse injektorartig in eine sie zentrisch umgebende Zusatzluftfüh- rung mündet, um hierdurch die für die rest lose Verbrennung noch nötige Luft zuzufüh ren und so, die gmösstmögliche beschleunigte blasse zu erzielen.
Die beiliegende Zeichnung zeigt in den Fig. 1 bis 4 beispielsweise und schematisch Längsschnitte von vier verschiedenen Aus führungsformen des Erfindungsgegenstandes.
Fig. 5 ist ein Schnitt einer Variante. Gemäss Fig. 1 sind in einem metallischen Gehäuse 1 vier; oder mehr gleichartige Verbrennungskammern 2 zentralsymmetriseh angeordnet. Im Kopfteil einer jeden Verbren nungskammer ist ein Einlassorgan 3 in Form eines Ventils eingebaut, das in- der Schliess lage dargestellt .ist. Durch seitlich angeord nete Düsen 4 wird der Kraftstoff eingespritzt. Zur Zündung des Gemisches ist eine Zünd vorrichtung 5, zum Beispiel eine Zündkerze, vorgesehen.
Das Auslassorgan ö ist durch einen als Sehfeber wirkenden Kolben gebildet und mit Umlenkflächen 7 für die einst-rö- mende Luft ausgestattet. Es ist. gegen Wir kung einer Schraubenfeder 8 in Richtung der Auslasssehlitze längsverschiebbar. Die Ver brennungskammern stehen durch die Aus lassschlitze<B>9</B> init der gemeinsamen Strahl düse 10 in Verbindung, in der ein Wider- standkörper 11 eingebaut ist.
Die Strahldüse 10 ragt zentrisch in die dahinter angeordnete Zusatzluftführung 13 ein, die mittels Rippen 12 am Gehäuse 1 sitzt. Die Wirkungsweise des Strahltriebwerkes (ausgehend von den Vorgängen in einer der Verbrennungskammern während der Fahrt) ist folgende: Infolge des von der Fahrtgeschwindigkeit abhängigen StaLLLdreickes vor dem Kopf der Verbrennungskammer 2 öffnet sich das Ein lassorgan 3.
Die Luft strömt ein, staut sieh am Aus lassorgan 6 an und wird von den Flächen 7 um 18011 umgelenkt, wobei sie mit dem nun durch die Düsen 4 eingespritzten Kraftstoff durehwirbelt wird. Nach Einleitung des Ver brennungsvorganges durch die Zündung schliesst der entstehende Überdruck das Ein la.ssventil 3, sobald er die Höhe des Stau druckes überschritten hat, und wird am Ende des Verbrennungsvorganges so gross, dass er gegen die Wirkung der Feder 8 das Auslass- ventil 6 öffnet, so dass die Abgase in die Strahldüse 10 strömen.
Durch die dabei ein tretende Dniekverminderung in der Verbren nungskammer 2 schiebt die Feder 8 den Kol ben 6 wieder vor und schliesst somit die Aus lassöffnung. Dann beginnt. das Spiel von neuem. In der Strahldüse 10 wird die Druck energie der Brenngase in kinetische Energie umgesetzt. Der dabei zum Glühen gebrachte Widerstandskörper 11 führt zur Verbren nung noch unverbrannter Gemiseht.eilehen und erhitzt überschüssige Kraftstoffreste so hoch, dass sie durch den Zutritt von Luft in der Zusatzluftführung 13 entflammen und so die grösstmögliche Masse beschleunigt wird.
Der Öffnungsvorgang des Einlassorgans der Verbrennungskammer kann durch eine vorgeschaltete Druckfeder beschleunigt wer- den, wodurch die Frequenzzahl der Arbeits prozesse gesteigert wird.
Im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. '? ist im Gehäuse 1 eine Verbrennungskammer 2 gebildet, mit einem l#',iiilal3or,-an 3 und einem Auslassorgan 6. Das Einlal;')Organ 3 ist stromlinienförmig ausgebildet und gleitet auf einem Kolben 14, welcher auf einem in Füh- rungen 15 längsverseliiebbaren Rohr 16 sitzt und mit ihm starr verbunden ist.. Das Rohr 16 bildet die Spindel des hohlen Ventil kopfes 6.
Der Kolben 1.1 und das Einlassorgan 3 sind gegeneinander durch die Feder 17 ab gefedert.
Bei 4 und 5 sind die Einspritzdüsen_bzw. die Zündorgane angedeutet.
Die Wirkungsweise dieser Ausführe ngs- form ist folgende: Bei der Luftfüllung wird das Einlass- organ 3 durch den Staudruck nach rück wärts, das heisst in das Innere der Kammer 2 verschoben. Dieser Bewegung folgt das Aus lassorgan 6 mit Spindel 16 und Kolben 1-1, durch seine Massenträgheit verzögert, nach.
Die Stärke der das Einlassorgan 3 und das Auslassorgan 6 gegeneinander abfedernden Feder 17 wird so gewählt., dass der Ventil kopf 6 erst dann in die Absehlussstellung ge langt, wenn aus der V erbrennungskanimer 2 die Brenngase ausgesehoben worden sind.
Beim Einsetzen des isoehoren Verbrennungs prozesses wird das Einlassor-an 3 infolge sei ner grossen Angriffsfläelie schlagartig iii seine Schliessstellung gebracht. Das Auslass- organ 6 folgt. dieser, Bewegung nach, was durch eine gegenseitige Abstimmung der Druekwirkungsflächen 1-1' auf dem Kolben 14 und 6' auf dem Ventilkopf 6 beeinflusst werden kann.
Die Verbrennungskammer ? könnte auch an ihrem Auslassende vor der Auslassöffnung eingeschnürt -erden, uni. sicher eine voll ständige Verbrennung bei möglichst konstan tem Volumen im Innern der Kammer zei erreichen.
Durch die Hohlspindel 16 zieht. ein Luft strom, durch welchen sie sowie der Ventil kopf 6 gekühlt werden. Diese Luftmasse fin- det in der Strahldüse 10 als Zusatzaus- schubniasse Verwendung.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher eine Anordnung getroffen ist, gemäss welcher das Auslassorgan 6 während der Ver brennung in der Schliessstellung gehalten wird und beim Erreichen des Endverbren- nungsdruckes spontan zur Öffnung gebracht wird.
Die allgemeine Anordnung entspricht der jenigen der Fig. 2, doch ist in dieser Ausfüh rungsform das Einlassorgan 3 mit Bohrun gen 18 versehen, welche in eine Ringnute 19 ausmünden. Hinter dieser Nute 19 weist der Kolben 1-1 ebenfalls eine ringförmige Aus sparung 20 auf, anschliessend an welche sich sein Durchmesser im Teil 21 vergrössert, wel cher der Feder 17 als Stütze dient..
Bei dieser Ausführung ist die Druckwir- kungsfläclie 6' des Auslassorgans 6 grösser ge halten als die hintere Fläche 14' des Kol bens 14.
Die Wirkungsweise ist folgende: Bis zum Einsetzen der Verbrennung wird das Auslassorgan 6 geschlossen gehalten,' da seine Fläche 6' grösser ist als die Fläche 14'. Wenn das Einlassorgan 3 durch den Verbren- nungsdruek in der Kammer 2 nach vorn in seine Schliessstellung bewegt wird, lassen die Bohrungen 18 über die Ringnute 19_ die Druckgase auf den erweiterten Teil 21 des Kolbens 14 wirken, so dass dieser Kolben schlagartig das Auslassorgan 6 von seinem Sitz abreisst.
Diese Bewegung erfolgt infolge des Überschusses der auf den Kolben 1-1 wir kenden Kraft, gegenüber derjenigen, welche auf das Auslassorgan 6 wirkt.
Bei der Ausführungsfoian gemäss Fig. 4 sind die Verbrennungskammern 2 bündel förmig um eine Achse angeordnet. Die Zeich nung zeigt nur eine Hälfte von zwei einander gegenüberstehenden Teilen des Bündels. Das stromlinienförmig ausgebildete Einlassorgan 3 ist, auf einer feststehenden Achse 22 gleitbar gelagert. An seinem hintern Ende weist es eine konische Öffnung 23 auf. Im Ende der Achse 22 befindet sieh die Einspritzdüse 24 für den Brennstoff, welche über den Kanal 25, die Leitung 26 durch eine Pumpe 27 intermittierend gespeist wird.
Der Antrieb der Plunpenwelle 28 erfolgt, durch eine auf ihrem Ende befestigte Luftschraube 29-, so dass die Pumpe 27 in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit betätigt wird. Die Zün dung erfolgt durch die Zündvorrichtung 30 und wird durch einen auf der Pumpenwelle 28 angebrachten Zündverteiler 31 gesteuert.
An ihrem Auslassende ist die Kammer 2 durch ein durch ein Ventil gebildetes Aus lassorgan 6 verschlossen, dessen Schliessdauer durch eine auf einer Welle 33 sitzende Nok- kenscheibe 34 gesteuert wird. Der Körper des Ventils 6 trägt eine gleitbare Hülse 35, auf welche die Nockenscheibe 34 wirkt. Zwi schen der Hülse 35 und dem Ventilkörper 6 ist eine Feder 36 angeordnet, so dass die Nockenscheibe das Ventil federnd nachgiebig auf seinen Sitz drückt.
Das durch die Teile 6, 35 und 36 gebildete Ventil gleitet in feststehenden Führungen 35a. Die Welle 33 wird durch die Welle 28 über ein Zahnradgetriebe 37 betätigt.
Die Wirkungsweise ist. folgende: Durch den Verbrennungsdrnek in der Kammer 2 wird das Einlassorgan 3 nach vorn bewegt lind in seine Schliessstellung ge bracht. Das Auslassorgan 6 wird erst nach Erreichung des Verbr ennungsenddruckes ge öffnet. Das durch die Nockenseheibe 34 ge steuerte Öffnen des Auslassorgans erfolgt rasch und vollständig, um die Verbrennungs gase zur Entspannung in die Düse 10 frei zugeben.
Nach Erreichung des vollen Verbren nungsdruckes in der Kammer 2 gibt. die Nok- kenscheibe 3-1 über eine steile Ablaufbahn das Ventil 6 frei, wobei gleichzeitig der Teil 6 sich im Teil 35 nach hinten verschiebt, so dass das Diaickgas ohne unerwünschte Drosselung in die Düse 10 übertreten kann.
Nach Vollendung des Auslassvorganges wird durch den Staudruck das Einlassorgan 3 wieder geöffnet, so dass Luft mit hoher Ge schwindigkeit die Verbrennungskammer 2 füllt und die noch vorhandenen Brenngase nach rückwärts ausstösst. Das Ventil 6 wird dann durch die Nockenscheibe 34 wieder in seine Sehliessstellung gebracht.
Der Antrieb der Pumpenwelle 28 in Ab hängigkeit der Fahrgeschwindigkeit könnte zum Beispiel auch über einen Elektromotor erfolgen, dessen Drehzahl in Abhängigkeit des Staudruckes geregelt wird.
In der Fig. 5 ist ein Auslassorgan darge stellt, mit welchem das gleiche Ziel erreicht. werden kann wie in der vorbesehriebenen Ausführungsform.
Der Ventilkörper ist als Kolben ausgebil det und bestellt aus zwei ineinander gleiten den Teilen 6a und 6b. Der Teil 6a. gleitet in einer Führung 38 und ist durch die Feder 39 belastet, welche ihn auf die Sitzfläehe 40 drückt. Die Sitzfläche 40 und die Stirnfläehe 40a des Teils 6a sind ungleich geneigt und bilden zusammen einen in Richtung-des Teils 6b offenen Winkel. Die Feder 39 stützt sich gegen eine in der Führung 38 eingeschraubte Stütze 42 ab.
Der mittlere Teil des Ventil teils 6cc ist zylindrisch ausgebohrt und bildet, für den Teil 6b eine Führung. Dieser Teil 6b untersteht der Wirkung einer Feder 43, wel che sieh gegen eine einstellbare Stütze 44 ab stützt., welche selbst in der Stütze 42 einge- sehraubt ist.
Diese Ausführungsform arbeitet wie folgt: Bei Erreichung des Verbrennungsdrackes in der Verbrennungskammer 2 wird der Teil 6b gegen den Druck seiner Feder 43 von sei nem Sitz abgehoben. Dadurch kommt, der Verbrennungsdruck auf die viel grössere Fläche 40c des Teils 6a zur Wirkung, so da.ss auch er von seinem Sitz, entgegen der Wir kung seiner Feder 39, abgehoben wird.
Durch eine richtige Einstellung der durch die Federn 39 und 43 ausgeübten Drucke erreicht man mit. dieser Anordnung ebenfalls eine spontane vollständige Freigabe der Gas- austrittsöffnung, sobald ein bestimmter Ver- br ennungsdrilck in der Kammer 2 erreicht ist.
Nach den Fig. \'und 3 wird bei der Öff nung des Auslassorgans 6 das Verhältnis der Erweiterung der Düse dein jeweiligen Druck gefälle entsprechend an;-epal3t.
Jet engine with intermittent combustion. In the known jet engines with intermittent combustion, the inlet port of the combustion chamber is opened by the damper and closed by the combustion pressure, while the outlet from the combustion chamber is not controlled but is continuously open.
As a result, part of the incoming air, mixed with fuel, is lost for the combustion and the combustion takes place at a relatively low pressure. There is also the possibility of a significant loss due to incomplete combustion of the mixture, since this only ends after it has left the jet pipe. is.
The design according to the invention eliminates this deficiency in that the outlet is also controlled by an organ which is opened by the combustion pressure and closed by an external force in order to achieve combustion with an approximately constant volume. A significantly higher pressure can therefore be achieved during filling in the combustion chamber and there can be no losses of combustion mixture. occur more. Since this combustion now takes place at an almost constant volume, a significant increase in the degree of effectiveness is achieved.
The tubular combustion chambers can be arranged either in bundles or in peihenforni. In order to improve the formation of the mixture, it is expedient to provide the side of the outlet member facing the combustion chamber with deflecting surfaces for the inflowing air.
The combustion chambers are preferably arranged centrally symmetrically around an axis, with their outlet openings opening into a common, centrally arranged jet nozzle and each working two-diametrically opposite combustion chambers at the same time in order not to receive any unmetrical forces.
The thrust can finally be increased in that the jet nozzle opens like an injector into an additional air duct centrally surrounding it in order to supply the air still required for the residual loose combustion and thus to achieve the greatest possible accelerated pale.
The accompanying drawing shows in FIGS. 1 to 4, for example and schematically, longitudinal sections of four different embodiments of the subject invention.
Fig. 5 is a section of a variant. According to Fig. 1 are in a metallic housing 1 four; or more similar combustion chambers 2 arranged centrally symmetrically. An inlet member 3 in the form of a valve, which is shown in the closed position, is installed in the head part of each combustion chamber. The fuel is injected through laterally arranged nozzles 4. To ignite the mixture, an ignition device 5, for example a spark plug, is provided.
The outlet element 6 is formed by a piston acting as a sehfeber and equipped with deflection surfaces 7 for the incoming air. It is. against we effect of a helical spring 8 in the direction of the outlet strand. The combustion chambers are connected through the outlet slots 9 to the common jet nozzle 10, in which a resistance body 11 is installed.
The jet nozzle 10 protrudes centrally into the additional air duct 13 arranged behind it, which sits on the housing 1 by means of ribs 12. The mode of operation of the jet engine (based on the processes in one of the combustion chambers while driving) is as follows: As a result of the triangle in front of the head of the combustion chamber 2, which is dependent on the speed of travel, the inlet element 3 opens.
The air flows in, accumulates at the outlet organ 6 and is deflected by the surfaces 7 by 18011, where it is swirled with the fuel now injected through the nozzles 4. After initiation of the combustion process by the ignition, the resulting overpressure closes the inlet valve 3 as soon as it has exceeded the level of the back pressure, and at the end of the combustion process becomes so great that it counteracts the action of the spring 8 by opening the outlet valve 6 opens so that the exhaust gases flow into the jet nozzle 10.
As a result of the resulting reduction in diameter in the combustion chamber 2, the spring 8 pushes the piston 6 forward again and thus closes the outlet opening. Then begins. the game all over again. In the jet nozzle 10, the pressure energy of the fuel gases is converted into kinetic energy. The resistance body 11, which is made to glow in the process, leads to the combustion of still unburned fuel and heats excess fuel residues to such an extent that they ignite when air enters the additional air duct 13, thus accelerating the greatest possible mass.
The opening process of the inlet element of the combustion chamber can be accelerated by an upstream pressure spring, which increases the frequency of the work processes.
In the embodiment according to FIG. a combustion chamber 2 is formed in the housing 1, with a l # ', iiilal3or, -an 3 and an outlet element 6. The inlet element 3 is streamlined and slides on a piston 14, which rests on a guide 15 The longitudinally adjustable tube 16 is seated and rigidly connected to it. The tube 16 forms the spindle of the hollow valve head 6.
The piston 1.1 and the inlet member 3 are sprung from one another by the spring 17.
At 4 and 5, the injection nozzles_bzw. the ignition organs indicated.
The mode of operation of this embodiment is as follows: When the air is filled, the inlet member 3 is pushed backwards by the dynamic pressure, that is, into the interior of the chamber 2. This movement follows from the lassorgan 6 with spindle 16 and piston 1-1, delayed by its inertia, after.
The strength of the spring 17 cushioning the inlet element 3 and the outlet element 6 against one another is selected so that the valve head 6 only reaches the shut-off position when the combustion gases have been lifted out of the combustion canister 2.
When the isolated combustion process begins, the inlet port 3 is suddenly brought into its closed position due to its large attack surface. The outlet organ 6 follows. this, movement according to what can be influenced by a mutual coordination of the pressure surfaces 1-1 'on the piston 14 and 6' on the valve head 6.
The combustion chamber? could also be constricted at its outlet end in front of the outlet opening, uni. safely achieve complete combustion with a volume inside the chamber that is as constant as possible.
Pulls through the hollow spindle 16. an air stream through which you and the valve head 6 are cooled. This air mass is used in the jet nozzle 10 as an additional discharge nozzle.
3 shows an embodiment in which an arrangement is made according to which the outlet member 6 is held in the closed position during the combustion and is opened spontaneously when the final combustion pressure is reached.
The general arrangement corresponds to that of FIG. 2, but in this embodiment the inlet member 3 is provided with holes 18 which open into an annular groove 19. Behind this groove 19, the piston 1-1 also has an annular recess 20, subsequently to which its diameter increases in part 21, wel cher the spring 17 serves as a support ..
In this embodiment, the pressure action area 6 'of the outlet member 6 is kept larger than the rear surface 14' of the piston 14.
The mode of operation is as follows: the outlet member 6 is kept closed until the onset of combustion, 'because its surface 6' is larger than the surface 14 '. When the inlet element 3 is moved forward into its closed position by the combustion pressure in the chamber 2, the bores 18 allow the compressed gases to act on the enlarged part 21 of the piston 14 via the annular grooves 19_, so that this piston suddenly exits the outlet element 6 tear off his seat.
This movement takes place as a result of the excess of the force acting on the piston 1-1, compared to that which acts on the outlet member 6.
In the embodiment according to FIG. 4, the combustion chambers 2 are arranged in bundles around an axis. The drawing shows only one half of two opposing parts of the bundle. The streamlined inlet member 3 is slidably mounted on a stationary axle 22. At its rear end it has a conical opening 23. In the end of the axis 22 is the injection nozzle 24 for the fuel, which is fed intermittently via the channel 25, the line 26 by a pump 27.
The plunger shaft 28 is driven by a propeller 29- attached to its end, so that the pump 27 is actuated depending on the driving speed. The ignition takes place by the ignition device 30 and is controlled by an ignition distributor 31 attached to the pump shaft 28.
At its outlet end the chamber 2 is closed by an outlet member 6 formed by a valve, the duration of which is controlled by a cam disc 34 seated on a shaft 33. The body of the valve 6 carries a slidable sleeve 35 on which the cam disk 34 acts. A spring 36 is arranged between the sleeve 35 and the valve body 6, so that the cam disk presses the valve resiliently onto its seat.
The valve formed by parts 6, 35 and 36 slides in fixed guides 35a. The shaft 33 is actuated by the shaft 28 via a gear transmission 37.
The mode of action is. the following: Due to the combustion pressure in the chamber 2, the inlet member 3 is moved forward and brought into its closed position. The outlet member 6 is opened only after reaching the combustion end pressure ge. The opening of the outlet member, controlled by the cam disk 34, takes place quickly and completely in order to release the combustion gases into the nozzle 10 for expansion.
After reaching the full combustion pressure in chamber 2 there. the cam disk 3-1 releases the valve 6 via a steep trajectory, with the part 6 at the same time being displaced to the rear in part 35 so that the gas can pass into the nozzle 10 without undesired throttling.
After completion of the discharge process, the inlet member 3 is opened again by the dynamic pressure, so that air fills the combustion chamber 2 at high speed and expels the remaining combustion gases backwards. The valve 6 is then brought back into its closed position by the cam disk 34.
The drive of the pump shaft 28 as a function of the driving speed could for example also take place via an electric motor, the speed of which is regulated as a function of the dynamic pressure.
In Fig. 5, an outlet element is Darge provides with which the same goal is achieved. can be as in the vorbesehriebenen embodiment.
The valve body is designed as a piston and ordered from two parts slide one inside the other 6a and 6b. Part 6a. slides in a guide 38 and is loaded by the spring 39, which presses it onto the seat surface 40. The seat surface 40 and the end surface 40a of the part 6a are inclined unevenly and together form an angle that is open in the direction of the part 6b. The spring 39 is supported against a support 42 screwed into the guide 38.
The middle part of the valve part 6cc is bored out cylindrically and forms a guide for the part 6b. This part 6b is subject to the action of a spring 43, which is supported against an adjustable support 44, which is itself dusted in the support 42.
This embodiment works as follows: When the combustion rack is reached in the combustion chamber 2, the part 6b is lifted against the pressure of its spring 43 from its seat. As a result, the combustion pressure acts on the much larger area 40c of part 6a, so that it too is lifted from its seat, against the action of its spring 39.
Correct adjustment of the pressures exerted by springs 39 and 43 is achieved with. This arrangement also enables the gas outlet opening to be completely released spontaneously as soon as a certain combustion pressure is reached in the chamber 2.
According to FIGS. 1 and 3, when the outlet element 6 opens, the ratio of the enlargement of the nozzle to the respective pressure gradient is adjusted accordingly.