DE1066392C2 - Vorrichtung zum Beeinflussen des Querschnittes oder der Richtung eines aus einer Düse austretenden Strahles - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT 1066

ANMELDETAG:

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT:

AUSGABE DER
PATENTSCHRIFT:

kl. 47 f 1/01

INTERNAT. KL. F 06 1

9. DEZEMBER 1953

I.Oktober 1959

17. MÄRZ 1960

stimmt Oberein mit auslegeschrift

1066 39a (S3€#77XII/4i7f)

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Beeinflussen des Querschnitts oder der Richtung eines aus einer Düse austretenden Strahles mit Hilfe von am Umfang der Düse angeordneten düsenartigen Öffnungen, aus welchen Strahlen eines Hilfsmediums quer in den Hauptstrom eingeleitet werden.

Es sind bereits Vorrichtungen dieser Art vorgeschlagen worden, bei welchen jedoch die Anordnung der düsenartigen Öffnungen zum Einblasen des Hilfsmediums derart ist, daß der durch das Hilfsmedium eingeschnürte Hauptstrom auf Grund der hinter den Hilfsstrahlen entstehenden Unterdruckzonen sich vor Erreichen des Endes der Düse bereits wieder verbreitert, wodurch der mit der Einschnürung erstrebte Zweck nicht in zufriedenstellender Weise erreicht wird.

Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, welche gewährleistet, daß die Einschnürung des Hauptstrahles bis an das Ende der Düse in vollem Ausmaß erhalten bleibt, so daß der Querschnitt und damit die Austrittsgeschwindigkeit des Hauptstrahles bzw. seine Ablenkung in sehr genauer Weise regelbar sind.

Gemäß der Erfindung sind die düsenartigen Öffnungen in einem oder mehreren Paaren einander gegenüberliegend angeordnet und besitzen einen sich nur über einen kleinen Teil des Düsenumfanges erstreckenden länglichen, insbesondere linsenförmigen Querschnitt, wobei die Öffnungen einzeln oder paarweise mit dem Hilfsmedium beaufschlagt werden können und in der Düsenwand stromabwärts der Öffnungen Durchbrüche vorgesehen sind, die mit dem Raum verbunden sind, in den der Hauptstrahl austritt.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung haben die in der Düsenwand vorgesehenen Durchbrüche die Form von Ausschnitten, die sich zum Düsenende hin verbreitern.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, bei welcher hinter der Düse ein Gitter von ringförmigen Leitschaufeln folgt, ist in der Düse eine mit Ausschnitten versehene, axial verschiebbare Muffe angeordnet.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 ist ein schematischer Längsschnitt durch die Düse eines Strahltriebwerkes, die mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Beeinflussen des Querschnittes des aus. der Düse austretenden Strahles ausgerüstet ist;

Fig. 2 ist ein entsprechender Längsschnitt der Düse in einer senkrecht zu dem Schnitt gemäß Fig. 1 verlaufenden Ebene;

Fig. 3 ist eine schaubildliche Darstellung der Düse gemäß den Fig. 1 und 2;

Vorrichtung zum Beeinflussen

des Querschnittes oder der Richtung

eines aus einer Düse austretenden Strahles

Patentiert für:

Societe Nationale

d'Etude et de Construction

de Moteurs d'Aviation,

Paris

Beanspruchte Priorität:
Frankreich, vom 12, Dezember 1952

Paul Gelin, Neuilry-sur-Seine,

und Marcel Kadosch, Paris (Frankreich),

sind als Erfinder genannt worden

Fig. 4 ist ein schematischer Längsschnitt durch eine Düse, hinter welcher ein Gitter von ringförmigen Leitschaufeln folgt und welche mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung ausgerüstet ist, die wahlweise eine Änderung des Querschnittes oder eine Ablenkung des aus der Düse austretenden Strahles ermöglicht, wobei die Lage der Teile bei einer Änderung des Strahlquerschnitts wiedergegeben ist; .

Fig. 5 ist eine der Fig. 4 ähnliche Schnittansicht, welche die Lage der Teile bei einer Ablenkung des aus der Düse austretenden Strahles wiedergibt;

Fig. 6 ist ein Querschnitt nach der Linie IX-IX von Fig. 5.

Bei der in den Fig. 1 bis 3 wiedergegebenen Ausführungsform ist mit 1 die Düse eines Strahltriebwerkes bezeichnet, durch welche ein Strahl heißer Gase mit hoher Geschwindigkeit hindurchströmt und durch die Öffnung 2 der Düse 1 in die Atmosphäre entweicht. Unmittelbar hinter der engsten Stelle 3 der Düse sind in deren Wand ein Paar sich diametral gegenüberliegender düsenartiger Öffnungen 4 und 4' angeordnet, die durch zwei Rohre 5 bzw. 5' mit einer Quelle eines unter Druck stehenden Mediums verbunden sind, so daß der Gesamtdruck dieses Mediums bei seinem Eintritt in die Düse durch die Öffnungen 4, 4' größer als

909 733/95

der an .diesen Stellen herrschende statische Druck der durch die Düse strömenden Gase ist.

Diese Druckmittelquelle kann z. B. im Fall eines Turbinenstrahltriebwerkes der Luftverdichter sein, oder sie kann von den der Turbine vorgeschalteten Brennkammern gebildet werden, wobei in diesem Fall der Vorteil erzielt wird, daß ein Hilfsmedium von sehr hoher Energie erhalten wird. Falls als Hilfsmedium die der Druckseite des Verdichters entnommene Luft verwendet wird, kann diese z. B. dadurch erhitzt werden, daß sie durch eine besondere Brennkammer hindurchgeleitet wird, bevor sie den Rohren 5, 5' zugeführt wird. Diese Rohre sind mit Drosselvorrichtungen 6 bzw. 6' versehen, welche die Abgabemenge des Hilfsmediums zwischen dem Wert Null und einem Höchstwert zu regeln gestatten.

Die düsenartigen öffnungen 4, 4' zum Ausblasen der Hilfsmediumstrahlen haben einen sich nur über einen kleinen Teil des Umfanges der Düse erstreckenden länglichen Querschnitt, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist.

Wenn die Drosselvorrichtungen 6, 6' geschlossen sind, bietet die Düse 1 dem durch sie hindurchströmenden Gasstrahl den vollen Durchgangsquerschnitt dar.

Wenn dagegen die Drosselvorrichtungen 6, 6' geöffnet sind (dieser Fall ist in Fig. 1 dargestellt), dann erzeugt das Hilfsmedium, welches durch die öffnungen 4, 4' mit einer senkrecht zur Richtung des Stromes der Gase verlaufenden Komponente in die Düse eindringt, in der Düse zwei sich gegenüberliegende Hilfsmediumstrahlen, welche den Gasstrom von der Wandung der Düse wegdrängen. Die in Richtung der Pfeile F zuströmenden Gase werden auf diese Weise zwischen den beiden längs der Pfeile f bzw. f verlaufenden Hilfsmediumstrahlen zusammengedrängt, und der dem Hauptstrahl dargebotene Durchgangsquerschnitt wird verkleinert.

Die Düse list stromabwärts der Öffnungen 4 und 4' durch einen Endteil 9 von zylindrischer Gestalt verlängert, welcher den Hauptstrom, der in Richtung eines Durchmessers zusammengedrängt ist, daran hindert, sich in Richtung eines senkrecht dazu verlaufenden Durchmessers auszudehnen und einen divergenten Verlauf anzunehmen.

Da die Einschnürungs wirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf die Hauptströmung um so stärker ist, je ausgeprägter die in Richtung der Hauptströmung hinter den Hilfsmediumstrahlen entstehenden »Totwasser«-Gebiete sind, die sich zum mindestens im Inneren der Düse nicht wieder schließen, werden die beiden nachstehenden Maßnahmen angewendet : Erstens werden die öffnungen 4, 4' derart ausgebildet, daß sie Hilfsstrahlen erzeugen, die einem möglichst wenig stromlinienförmigen materiellen Hindernis'gleichwertig sind, wobei diese öffnungen vorzugsweise (vgl. Fig. 2) eine in der Mitte ausgebauchte und an den Enden spitz zulaufende Form, d. h. einen etwa linsenförmigen Querschnitt, besitzen, und zweitens werden die »Totwasser«-Gebiete mit einem Medium (atmosphärischer Luft) durch Ausschnitte 8, 8' hindurch gespeist, welche in demDüsenendteil9 stromabwärts von den öffnungen A, 4' vorgesehen sind und sich vorzugsweise zum Düsenende hin verbreitern, wie dies in den Fig. 2 und 3 durch die Profillinien 7 bzw. T veranschaulicht ist.

Es können auch mehrere Paare von einander gegenüberliegend angeordneten düsenartigen öffnungen zum Ausblasen der Hilfsmediumstrahlen vorgesehen werden.

Es sei bemerkt, daß der Winkel, welchen die Achsen der aus den öffnungen 4,4' ausgeblasenen Hilfsstrahlen mit der Achse des Hauptstromes bilden, der gewünschten Einschnürungswirkung angepaßt werden kann, d. h., diese Achsen können in bezug auf den Hauptstrom stromaufwärts, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, 5 oder stromabwärts geneigt sein, wobei die größte Eindringtiefe der Hilfsmediumstrahlen in den Hauptstrom bei einer Neigung der Achsen der Hilfsmediumstrahlen unter einem Winkel von etwa 45° gegen den Hauptstrom erreicht wird.

ίο Bei der in den Fig. 4 bis 6 wiedergegebenen Ausführungsform in Anwendung auf eine Düse mit einem hinter ihr angeordneten Gitter von ringförmigen Leitschaufeln können die gleichen Einblaseöffnangen 4, 4' für das Hilfsmedium entweder zum Verringern des Querschnitts des aus der Düse austretenden Strahles oder zum Ablenken dieses Strahles verwendet werden. Jede der Öffnungen 4, 4', durch welche das Hilfsmedium aus mit einer gemeinsamen Drosselklappe 6 versehenen Leitungen 5, 5' zugeführt werden kann, ist am Außenende eines vom freien 'Rand des Düsenausgangs 2 stromabwärts vorspringenden Teiles 15 bzw.. 15' vorgesehen. Um diesen freien Rand herum ist mit radialem Abstand eine gekrümmte divergierende Ringfläche 12 angeordnet, die dazu bestimmt ist,, in der Ablenkperiode die Randschicht des aus der Düse 1 austretenden Strahles aufzunehmen und zu¹ führen, wobei auf diese Fläche 12, die am Außenende gekrümmt ist, wie dies bei 12 b dargestellt ist, das Gitterwerk von ringförmigen Leitschaufeln 10 von gleicher Krümmung folgt.

Eine zylindrische Muffe 18, deren Durchmesser etwas größer als derjenige der Düse 1 ist, ist auf dieser axial verschiebbar angeordnet, wobei diese Verschiebung durch Arme 19 gesteuert wird' die mit pneomatischen Kolben 20 verbunden sind, welche in ortsfesten Zylindern 21 beweglich sind. Die Muffe 18 kann auf diese Weise in die eine oder die andere der in den Fig. 4 und 5 wiedergegebenen Stellungen gebracht werden.

Die in Fig. 4 wiedergegebene Stellung ist diejenige, welche dem normalen Arbeiten der Düse entspricht, wobei die Möglichkeit gegeben ist, den Querschnitt des aus der Düse austretenden Gasstrahles durch Einschnürung mittels der aus den düsenartigeii Offnüngen 4,4' ausgeblasenen Hilfsmediumstrahlen zu ändern. In dieser Stellung gemäß Fig. 4 verlängert die Muffe 18 die Düse 1, wobei sie durch den Zwischenraum hindurchgeht, der zwischen der gekrümmten Ringfläche 12 und dem Außenende der Düse 1 besteht.

Stromabwärts von den öffnungen 4, 4' weist die Muffe 18 Ausschnitte 8 bzw. 8' auf, welche sich gemäß den Linien 7 nach außen hin verbreitern und welche die »Totwasser«-Gebiete hinter den Hilfsmediumstrahlen mit dem Raum verbinden, in den der Hauptstrahl austritt.

Wenn die Drosselklappe 6 geschlossen ist, wird dem Hauptstrom der volle¹ Querschnitt der Düse dargeboten, um den Antriebsstrahl zu erzeugen. Wenn die Drosselklappe 6 geöffnet wird, bewirken die aus den Öffnungen 4/4' austretenden Hilfsmediumstrahlen eine Verkleinerung des Querschnitts des Strahles, wobei die hinter den Hilfsmediumstrahlen erzeugten »Totwasser«-Gebiete durch die Ausschnitte 8, 8' mit dem Außendruck aufgefüllt werden, so daß der Hauptstrahl die ihm gegebene Querschnittsverminderung bis zum Ende der Muffe 18 beibehält.

Wenn jetzt die Muffe 18 in die in Fig. 5 wiedergegebene Stellung gebracht wird, sind die Ringfläche 12 und das Gitter von ringförmigen Schaufeln 10 vollkommen freigelegt, und die Vorrichtung gestattet die

Ablenkung des Strahles, wozu es genügt, die Öffnungen 4 und 4' mit dem Hilfsmedium zu beaufschlagen, indem die Drosselklappe 6 geöffnet wird.

Die Zylinder 21, deren Kolben 20 zum Verschieben der Muffe 18 dienen, können mit komprimierter Luft gespeist werden, die dem Verdichter des Triebwerkes durch eine Leitung 22 entnommen wird. Diese Leitung endet in dem feststehenden Gehäuse eines· Hahnes, dessen drehbarer Teil 23 mit zwei Kanälen 24 bzw. 25 versehen ist, welche den Zutritt bzw. den Austritt der Luft an den Enden der Zylinder 21 steuern. In der in Fig. 4 wiedergegebenen Stellung des Hahnes läßt der Kanal 24 die verdichtete Luft in die linken Enden der Zylinder 21 eintreten und der Kanal 25 die Luft aus den rechten Enden der Zylinder austreten, deren Kolben 20 auf diese Weise die Muffe 18 in der Stellung für das normale Arbeiten der Düse halten.

Um die Muffe 18 in die in Fig. 5 wiedergegebene Stellung für die Ablenkung des Strahles zu bringen, wird der Teil 23 des Hahnes in Richtung' des Pfeiles /₂ (Fig. 4) um 90° gedreht, so daß der Kanal 24 die rechten Enden der Zylinder 21 speist und der Kanal 25 die entgegengesetzten Zylinderenden zur Außenluft öffnet.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Beeinflussen des Querschnitts oder der Richtung eines aus einer Düse austretenden Strahles mit Hilfe von am Umfang der Düse angeordneten düsenartigen Öffnungen, aus welchen Strahlen eines Hilfsmediums quer in den Hauptstrom eingeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die düsenartigen Öffnungen (4, 4') in einem oder mehreren Paaren einander gegenüberliegend angeordnet sind und einen sich nur über einen kleinen Teil des Düsenumfanges erstreckenden länglichen, insbesondere linsenförmigen Querschnitt besitzen, wobei die öffnungen (4, 4') einzeln oder paarweise mit dem Hilfsmedium beaufschlagt werden können und in der Düsenwand stromabwärts der Öffnungen (4, 4') Durchbrüche (8, 8') vorgesehen sind, die mit dem Raum verbunden sind, in den der Hauptstrahl austritt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Düsenwand vorgesehenen Durchbrüche die Form von Ausschnitten (8j 8') haben, die sich zum Düsenende hin verbreitern (Fig. 1 bis 3).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, hinter deren Düse ein Gitter von ringförmigen Leitschaufeln folgt, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang der Düse eine mit Ausschnitten (8) versehene axial verschiebbare Muffe (18) angeordnet ist (Fig. 4 bis 6). , ·

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 444 103.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsche Patente Nr. 970 090, 971025, 1009441.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 909 630/179 9. (909 733/95 3.60)