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Ejektor fur die Erzeugung eines Gasstromes zum Antrieb von Flugzeugen
oder anderen Einrichtungen, Man hat verschiedene Verfahren vorgeschlagen, um den
stationären Auftrieb von Flugmaschinen sowie ihren Auftrieb und ihr Landen ohne
horizontale Geschwindigkeit zu erreichen, die darin bestehen, Gasstrahlen oder Gasschichten
auszuschleudern entweder unterhalb der tragenden Flächen; um hier eine Kompression
hervorzurufen, oder oberhalb der genannten Flächen, um dort einen; Unterdruck zu
erzeugen.
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Dieselben Verfahren sind auch vorgeschlagen worden, um die Flugmaschinen
ohne Hilfe des Propellers zu treiben; die Fläche, auf welche die- Einwirkung der
Gasstrahlen ausgeübt wird, ist dann von den flügelartigen Flächen verschieden und
so angeordnet, daß der Druck oder Unterdruck, welchem sie unterworfen wird, eine
horizontale Triebkraft bildet, die dem Flugwiderstand entgegengesetzt ist, anstatt
eine dem' Gewicht des Apparats entgegengesetzte vertikale Hebekraft -zu sein.
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Man hat schließlich vorgeschlagen, Flugmaschinen fortzubewegen, indem
man nur die Reaktion von rückwärts ausgestoßenen Gasstrahlen benutzt.
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Die Ausführung dieser verschiedenen Auftrieb- und Vortriebverfahren
erfordert im allgemeinen die Anwendung eines Ejektorsystems, eines Luftkompressors
und eines den letzteren antreibenden Motors, schließlich einer Rohrleitung, die
die Druckluft den Ejektoren zuteilt.
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Der den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildende Ejektor bezweckt
das Fortlassen der Rohrleitung, des Luftkompressors und des diesen antreibenden
Motors, indem er seine Speisung selbst besorgt.
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Der selbstspeisende Ejektor kann verschiedene Formen erhalten, die
für seine Anwen= dune auf die Flugmaschine sowie für das Organ, an welchem er angebracht
ist, Flügel, Rumpf usw. geeignet sind.
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Auf der Zeichrrüng sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung
züm Teil schematisch dargestellt, und zwar in: Fig. i ein Ejektor im senkrechten
Schnitt, @Fig. z ein Querschnitt einer Tragfläche eines Flugzeuges mit eingebautem
Ejektor nach Fig. i, Fig. 2a ein teilweiser Grundriß dazu, Fig.3 ein teilweiser
senkrechter Schnitt durch eine andere Ausführungsform eines Ejektors, .
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Fig. q. ein Schnitt nach der Linie x-x- der Fi'g. 3, nur schematisch,
Fig. 5 ein Schnitt nach der Linie y-y der Fig. 3, nur schmatisch,
Fig.6
ein senkrechter Schnitt durch eine dritte Ausführungsform, Fig. 6a ein teilweiser
Grundruß der Wasser-und Bremistoffdüsen mit ihren Zuleitungen, Fig. 6b ein Querschnitt
dazu, Fig.7 die schematische Anordnung dieses Ejektors an dem Rumpf eines Flugzeuges;
Fig. 8 ein schematischer Grundruß dazu, Fig.9 die schematische Anordnung einer bekannten,
mit Kompressor arbeitenden Vorrichtung.
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Allen Ausführungen nach der Erfindung sind folgende Bestandteile gemeinsam;
z. Ein Körper oder metallenes Gehäuse A, innen mit einer feuerfesten. Verkleidung,
in welches ein gasförmiges Explosionsgemisch eingeführt wird, z. B. Kohlenwasserstoff
und Luft, und das die Explosions- oder Verbrennungskammer des genannten Gemisches
bildet.
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2. Eine Ejektorvorrichtung, die aus einer oder mehreren Düsen B von
geeigneter Form (Fug. r und 6) besteht, durch welche die Gase, die den Auftrieb
und Vortrieb der Flugmaschine erzeugen sollen, ausströmen.
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3. Eine selbsttätige Speisevorrichtung, die ein regelrechtes Luftblaserohr
bildet, und die mehrere konvergierende Düsen BI (Fug. i und 6) hat, durch welche
die Gase entweichen, die die frische äußere Luft ansaugen und sie in den Verbrennungsraum
A durch einen Kanal C drücken, der mit passend geformten Querschnitten nacheinander
eine konvergierende saugende Düse B2, eine Mi,5chidüse Cl und einen divergierenden
Diffuser C2 bildet.
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4. Eine Speisevorrichtung für den Brennstoff, bestehend aus einer
Rohrleitung D, auf welcher Spritzdüsen E angebracht sind, die die brennbare Flüssigkeit
in der Achse des Druckkanals C zuführen, wo sie angesaugt und mit den verbrannten
Gasen gemischt wird (Fug. t und 6).
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5. Eine Zündvorrichtung, die aus Zündkerzen F, Platinspiralen oder
anderen bekannten Zündern besteht, die passend auf der Verbrennungskammer angebracht
sind, und die anfangs zur Entzündung des Gasgemisches dienen, bis die feuerfeste
Verkleidung eine genügende Temperatur besitzt, um selbst die Zündung zu besorgen
(Fug. r und 6).
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6. Eine Rückschlag- und Reguliervorrichtung, bestehend aus einem Ventil
G, dessen Bestimmung es ist, sich einer Umkehr der Gase rückwärts in den Kanal und
in den Speiseejektor entgegenzustellen und aus einem Ausgleichsraum I I,
dessen Zweck es ist, die Druckveränderungen in dem Verbrennungsraum abzuschwächen
und die Einführung des brennbaren Gemisches .in diesen Raum zu unterstützen. Zu
diesem Zweck steht der an den Druckkanal C grenzende Ausgleichsraum durch Kanäle
K in Verbindung mit ersterem, deren Zwischenwände die entweichenden Gase in nach
dem Verbrennungsraum gerichtete Strahlen teilen, Jede plötzliche Erhöhung des Druckes,
welche einen Rückfluß in den Speisekanal zu erzeugen strebt, schließt das Rückschlagventil
und komprimiert die Gase im Ausgleichsraum. Der dieser Drucksteigerung folgende
:Druckabfall ruft eine Gasströrüung von dem Ausgleichsraum T J hervor, .und deren
Triebkraft kommt zu derjenigen des Speiseejektors hinzu, um das brennbare Gemisch
in den Verbrennungsraum zu bringen.
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7. Eine Wassereinspritzvorrichtung, bestehend wie die Speisevorrichtung
für den Brennstoff aus einer Rohrleitung Dl, auf welcher Spritzdüsen F_1 angebracht
sind, welche das Wasser in der Achse des Druckkanals C zuführen, wo es von dem gasförmigen
Gemisch angesaugt und verdampft wird, dessen Temperatur es während seiner Kompression
herabsetzt.
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Der Ejektor nach den Fig. i, 2 und 2a dient zum Antrieb einer Flugmaschine
und wirkt dadurch, daß er einen Unterdruck auf dem Rahmen der Tragfläche durch Ausschleudern
einer Gasschicht H tangential zu dieser Fläche, damit also den Auftrieb und gleichzeitig
durch Reaktion eine horizontale Triebkraft erzeugt. Der Ejektor ist im Innern des
Flügels parallel zu dessen vorderem Rande eingebaut und kann als Längsträger dienen
(Fug. 2 und 2a):-Das Rückschlagventil G besteht hier aus zwei auf ihrer Achse ausbalancierten
Klappen, so daß sie leicht jedem Gasdruck nachgeben können, aber unempfindlich gegen
den Einfluß .der Trägheitskräfte sind.
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Die Ausführung nach den Fig. 3, 4, 5 unterscheidet sich von der eben
genannten dadurch, daß statt einer Düse B1 eine Reihe paralleler solcher Düsen mit
Zwischenräumen angeordnet sind, welche den treibenden Gasstrom in parallele Strahlen
zerlegen und außer einer Verbesserung der Saugwirkung eine besonders innige Mischung
der Gase mit der angesaugten Luft bewirken.
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Der Ejektor nach den Fig.6, 7 und-8 hat eine von dem bisher beschriebenen
abweichende Form erhalten, die ihn geeignet macht, zum Vortrieb einer Flugmaschine
zu dienen, und zwar dadurch, daß er .nicht allein durch die Reaktion der Gase wirkt,
sondern besonders, indem er einen Unterdruck auf dem vorderen Teil des spindelförmigen
Rumpfes des Flugzeuges erzeugt; dieser Unterdruck entsteht infolge des Fortschleuderns
je einer Gasschicht H über die obere und untere Seite des Rumpfvorderteils. Dabei
bildet der Ejektor den vorderen Rand des fischförmigen Rumpfes einer Flugmaschine,
während seine
Längsachse senkrecht oder wagerecht stehen kann, j
e nach der Art des Rumpfes, so daß Fig.7 entweder Aufriß oder Grundriß und Fig.8
dementsprechend entweder Grundriß oder Aufriß ist.
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Eine etwas abweichende Ausbildung haben die Zuführungsröhren für Düse
und Brennstoff bei dieser Ausführungsform erhalten, indem sie (Fig.6a und 6b) symmetrisch
unid dicht aneinanderliegen.
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Die dargestellten Beispiele von Ejektoren sind noch dadurch gekennzeichnet,
daß mit Rücksicht auf ihre spezielle Verwendung an den Tragflächen und dem spindelförmigen
Rumpf des Apparates die Einführung und die Bewegung der Gase in dem Körper des Ejektors
oder dem Verbrennungsraum, weldher sehr lang ist, in der Querrichtung vor sich geht,
das heißt in senkrechter Richtung zur Achse dieses Raumes, wie auch die Gasausströmung;
mit anderen Worten, wenn man sich auf die Fig. z und 6 bezieht, die irgendeinen
Schnitt des Ejektors senkrecht zu seiner Achse darstellen, so geschieht die Einführung,
Zirkulation und Ausströmung der Gase in der Ebene dieser Figuren. Dagegen gehen
bei allen bisher vorgeschlagenen durch einen Kompressor L (Fig. 9)- gespeisten Vorrichtungen
mit gasförmigen Strahlen die Zuführung und die Bewegung der nach den Expansionsdüsen
strömenden Gase in der Längsrichtung vor sich, wie die Bewegung eines Gases in einem
- Rohr. Der sehr wichtige Vorteil, der sich aus dieser Einrichtung ergibt, besteht
darin, daß, da die kinetischen und thermodynamonischen Vorgänge in irgendeinem Schnitt
des Ejektors dieselben sind, die Geschwindigkeit, der Druck und die Temperatur -der
Gase und infolgedessen auch ihre Ausströmungsgeschwindigkeit, dieselben in der ganzen
Länge dies Ejektors sind; diese Bedingungen sind unentbehrlich zur Erreichung eines
guten Wirkungsgrades und auch notwendig, damit die Auftrieb- und Vortriebswirkungen,
die das Ausströmen der Gase hervorbringt, und die von ihrer Geschwindigkeit abhängig
sind, dieselben über die ganze Ausdehnung der Tragfläche oder einer anderen ihrer
Wirkung unterworfenen Fläche sind.
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Nun können aber diese Bedingungen durch die bisher, vorgeschlagenen
Vorrichtungen nicht erfüllt werden. Es . ist klar, daß bei diesen Vorrichtungen,
da die Gase sich in der Längsrichtung wie in einer Rohrleitung (Fig. 9) bewegen,
die Drücke und infolgedessen auch die Ausströmungsgeschwindi,o-keiten sich infolge
der mit der Arbeit der Expansionsdüsen verbundenen Druckverluste und der Reibungen
der Gase an den Wänden in der ganzen Länge des Ejektorsystems verändern, und zwar
auch infolge der Ungleichheit der Temperaturen, die sich daraus ergibt, daß die
Verbrennungsvorgänge nicht dieselbe Intensität in der ganzen Länge des Raumes haben,
weil die Verbrennung, die sich wie die Gase selbst nach der Achse des Verbrennungsraumes
ausbreitet, 'mehr oder minder durch das Mischen der Gase und ihre Berührung mit
den heißen Wänden dieses Raumes beschleunigt wird.
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Ein anderes charakteristisches Merkmal dieser Beispiele von Ejektoren
mit selbsttätiger Speisung besteht in der den Zuführungs-und Ejektionsdüsen gegebenen
Anordnung zwecks Anwendung auf Flugmaschinen. Es muß bemerkt werden, daß in dem
Beispiel der Fig. 2 die Austrittsöffnung der der Ausströmung der Gase dienenden
Düse B sich in einer Gegend der Flügel befindet, wo während des Fluges der Flugmaschine
ein Unterdruck besteht, und die Eintrittsöffnung der Zuführungsdüse B= in einer
Zone mit Überdruck. Diese Anordnung findet sich wieder in dem Beispiel der Fig.
7, wo die Fortbewegung der Flugmaschinen einen Druck auf den Bug des spindelförmigen
Rumpfes und demzufolge an der Eintrittsstelle der Zuführungsdüse Bz erzeugt und
einen Unterdruck in der Zone I I, durch die an den Flächen des Bugs entlangströmende
Luft. Es ergibt sich, daß bei diesen Einrichtungen die Geschwindigkeit der Fortbewegung
der Flugmaschine die Wirkung des Ejektors mit selbsttätiger Speisung begünstigt,
indem sie einen stetigen Luftstrom durch diesen hindurch hervorruft, der dieselbe
Richtung hat wie derjenige, der der Wirkung des Ejektors selbst zukommt, was die
Wiederherstellung dieser Wirkung, im Fall sie aufgehoben war, gestattet.
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Schließlich kennzeichnen sich diese Beispiele von Ejektoren noch durch
ihre liückschlabwentile, die auf ihren Achsen, wie dargestellt, ausbalanciert sind.
Es ist ersichtlich (Fig.z und 6), daß infolge der dem Ejektor auf der Flugmaschine
gegebenen Stellung die Klappen, wenn sie nicht ausbalanciert werden, sich um ihre
Achse drehen und demzufolge unter Einwirkung der Trägheit nicht schließen könnten,
entsprechend den plötzlichen - Geschwindigkeitsveränderungen der Flugmaschine bei
bewego-ter Luft, was die Änderung der Gaszuführung in den Verbrennungsraum und damit
der Auftrieb- oder Vortriebkraft, die sie erzeugen zur Folge haben würde, wodurch
dann neue Störungen hervorgerufen werden würden.
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Um den Ejektor anzulassen, wenn die Flugmaschine in-Ruhe ist, führt
man ein wenig flüssigen Brennstoff mittels eines Vergasers oder Zerstäubers durch
die öffnung der Ausblasd'üse B oder der Einführungsdüse B2
in den
Verbrennungsraum ein, und. entzündet das Gemisch, z. B. mittels elektrischen Funkens.
Die plötzliche Erhöhung der Spannung, die sich daraus ergibt, schließt das Klappventil
G, drückt die in dem Raum T J enthaltenen Gase zusammen und verursacht ein schnelles
Auspuffen der Verbrennungsgase durch die Düsen B und B1, während die frische Luft,
die durch die Düse B2 angesaugt wird, und die Gase, die aus der Düse BI ausströmen,
in dem Druckkanal C komprimiert werden. Die Ausströmung der Gase durch .die Düsen
B und B' verursacht einen sofortigen Druckabfall in dem Raum A und infolgedessen
die Expansion der Gase des Ausgleichsraums. Die Triebkraft dieser Gase, die sich
derjenigen des Gasstromes der Düse B' zugesellt, öffnet das Klappenventil G und
bringt dann das Gemisch von frischer Luft und verbrannten Gasen in dem Verbrennungsraum,
das für den Augenblick in dem Druckkanal C zurückgehalten war, und das bei riz Vorübergang
an den Spritzdüsen E sich kärburiert hat. Dieses Gemisch kann nun durch einen. neuen
Funken entzündet werden, und dieselbe Aufeinanderfolge von Vorgängen wiederholt
sich, bis - wenn die Wände des Verbrennungsraumes eine. solche Temperatur erreicht
haben, daß sie von selbst das gasförmige Gemisch entzünden können, und der mittlere
Betriebsdruck sich in dem Ejektor eingestellt hat - eine Verbrennung und ein praktisch
stetiges Ausströmen auf die Explosionen und aufeinanderfolgenden Schwingungen des
Anfangs folgen.
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Selbstverständlich beschränkt sich die An-_wendung des Ejektors mit
selbsttätiger Speisung nicht auf Flugmaschinen allein. Unter anderem kann man ihn
auf Luftschiffe anwenden, um sie zu treiben oder um senkrechte Verstellungen hervorzurufen,
z. 13. indem man ihn auf den Höhensteuern; die übrigens regelrechte Drachenflieger
sind, anbringt. Man könnte sich auch seiner bedienen, um eine Type Luftpropeller
zu verwirklichen, die oft für Drachen und Schraubenflieger vorgeschlagen worden
sind, und die Reaktionspropeller genannt wurden; weil sie durch: die Reaktion der
komprimierten Gase, die aus ihren Armen bzw._ Schraubenflügeln ausströmen, in Bewegung
gesetzt werden..