Erzeuger von gespannten Terbrennungsgasen. Die Erfindung betrifft einen Erzeuger von gespannten Verbrennungsgasen, der aus Verbrennungskammern besteht, welche im Kreise angeordnet sind und einen Steuer schieber umgeben, der den Eintritt in die Kammern und den Austritt aus denselben steuert.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass der Steuerschieber unbeweglich ist und einige seiner Kanäle, welche die Druckgase aus den Verbrennungskammern in eine allen Verbrennungskammern gemeinsame Aus trittsdüse leiten, in einem derartigen Win kel zur Radialrichtung in .die Verbrennungs kammern einmünden, dass sich der Kam mernblock durch Reaktionswirkung der aus den Kammern austretenden Druckgase selbst tätig dreht.
Die Kanäle des Steuerschiebers können gegenüber den Austrittsöffnungen der Ver brennungskammern derart angeordnet sein, dass jede Kammer unmittelbar nach der Explosion nur mit einer Primärdüse verbun- Gien ist, fortschreitend mit dem Sinken des Gasdruckes aber auch der Eintritt in eine oder mehrere Sekundärdüsen geöffnet wird, und zwar in solcher Weise, dass das Produkt aus Ausflussgeschwindigkeit und blasse min destens annähernd konstant bleibt.
Die Zeichnungen stellen ein Ausfüh rungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dar.
Fig.1 ist .ein vertikaler Schnitt durch das Kammersystem; Fig. 2 ist ein zugehöriger Grundriss, teil weise im Schnitt, und zwar in der obern Hälfte nach der Linie 2-2 und in der un tern Hälfte nach 2'-2' in Fig. 1; die Fig. 3 und 6 zeigen den Steuerschieber in aufeinander senkrechten Längsschnitten; Fig. 4 ist eine Ansicht von unten, und Fig.5 eine Ansicht von oben auf den Schieber; Fig. 7 ist ein Schnitt nach der Linie 7-7 aus Fig. 6;
Fig. 8 ist ein Schnitt nach der Linie 8-8 aus Fig. 6; die Fig. 3 und 6 sind dabei Schnitte nach den Linien 3-3 und 6-6 der Fig. 7; Fig.9 zeigt die zusammengestellte Ma schine im Schnitt; Fig. 10 ist ein zugehöriger Grundriss; Fig. 11 zeigt schematisch in Abwicklung das Zusammenwirken der Kanäle des Schie bers und der Kammern.
Bei der .dargestellten Ausführungsform sind gemäss Fig. 1 und 2 im Kreise neben einander acht Kammern 10 angeordnet, die mit ihren Innenflächen einen kegelstumpf- förmigen Hohlraum bilden. Jede Kammer ist durch eine Zwischenwand 11 in einen eigentlichen Verbrennungsraum 10' und in einen Raum 10" geteilt, der im weiteren als Kompressionsraum bezeichnet wird. Diese beiden Räume hängen durch einen verhältnismässig schmalen Kanal 12 zusam men. Der Raum 10' mündet in .den innern kegelförmigen Hohlraum mit einer Öffnung 13, und der Raum 10" mündet in diesen Hohlraum mit einer Öffnung 14.
Am untern Ende ist der mittlere, kegelförmige Hohl raum durch einen Boden 15 mit einer Öff nung 16 und einem Flansch 17 für die Lage rung des untern Endes des Schiebers mittelst eines Kugellagers 18 und Muttern 19 ab geschlossen, wie aus Fig.9 ersichtlich ist. An der Aussenseite sind die Kammern mit Kühlrippen 20 versehen.
In den innern, von .den Kammern 10 um gebenen, kegelförmigen Hohlraum ist ein Steuerschieber eingesetzt, der als Ganzes mit 21 bezeichnet ist (Fig.3 bis 8). Im obern Teile des Schiebers ist ein flacher, als Pri- märdiise wirkender Kanal 22 vorgesehen, .der in der Achsrichtung des Schiebers ver läuft und in einen querliegenden, durch laufenden Kanal 23 (Fig. 3 und 6) übergeht. Dieser Querkanal 23 mündet an seinen bei den Enden in der Höhe der Öffnungen 13 der Verbrennungsräume 10'.
Ferner sind im obern Teil des Schiebers horizontal zwei schräge Kanäle 24 vorgesehen, von denen jeder vom Umfang des Schiebers zu einem Kanal 25 führt, welcher vertikal nach oben verläuft. Die obern Mündungen dieser Ka näle 25 befinden sich diametral auf beiden Seiten der obern Mündung des Kanals 22, wie besonders aus Fig. 5 zu sehen ist. Die Kanäle 24 münden am Umfang des Schie bers ebenfalls auf Höhe der Öffnungen 13 der Verbrennungsräume 10'.
Im untern Teil des Schiebers ist ein durchlaufender Querkanal 26 ausgebildet, der am Schieberumfang auf der Höhe -der Öffnungen 14 der Kompressionsräume 10" mündet. Mit diesem Querkanal ist ein Ka nal 27 in Verbindung, welcher schräg nach aufwärts führt, wie dies insbesondere aus Fig, 6 ersichtlich ist. Weiter sind im untern Teil des Schiebers in der Höhe der Öffnun gen 14 der Kompressionsräume 10" zwei Umströmungskanäle 28 (Fig.8) vorgesehen.
In der mittleren Bohrung im untern Teil des Schiebers ist eine Zündkerze 29 (Fig. 3) eingeschraubt, der der Strom durch eine Lei tung 30 zugeführt wird, welche durch eine Bohrung des Zapfenansatzes 31 am untern Schieberende hin-durchführt. Dieser Ansatz hat an seinem Ende ein Schraubengewindy 32 zum Aufschrauben der Muttern 19 und ist mit einem Kanal 33 (Fig. 6) für die Zu führung .des Schmiermittels in das Kugel lager 1,8 (Fig.9) und zur Gleitfläche des Schiebers versehen.
Im obern Teil des Schiebers sind weiter Gegenüber den Öffnungen 13 der Verbren nungsräume 10' diametral einander gegen über zwei Kanäle 34 vorgesehen, welche von der obern Fläche des Schiebers gebrochen zu seinem Umfang verlaufen.
Schliesslich hat der Schieber zwei diame tral gegenüberliegende Kanäle 47 (Fig. 4 und 7), welche an der obern Schieberfl'äche beginnen und an seiner Kegelwand auf Höhe der Öffnungen 13 der Verbrennungsräume 10' münden.
Die übrigen Hohlräume des Schiebers sind wassergekühlt, und das Wasser fliesst aus einem Kühlwasserkreis zu, der .durch den Körper 35 der Ejektiousdüse (Fig.9) geführt wird, wie im weiteren beschrieben werden wird.
Der Schieber hat Kegelform, weil sich die Ausdehnung bei verschiedenen Tempera turen unter ständiger Aufrechterhaltung der Dichtung selbsttätig ausgleicht und weil der Schieber vollkommen von der Reibung entlastet wird, die sich auf das Lager über trägt.
Am obern Flansch 37 des Schiebers ist mittelst Bolzen 38 der Düsenkörper 35 (Fix. 9) befestigt. Der eigentliche Düsen kanal 36 hat eine dreieckförmige !Grund fläche, welche die obern Mündungen der Düsen 22 und 25 und des Kanals 27 umfasst und sich nach oben hin zu einem länglichen Schlitz 39 (Fix. 10) verengt. Der Düsen körper 35 bildet ferner zwei .diametral gegenüberliegende Mischkammern 40, in die .durch Öffnungen 41 Brennstoff eingeleitet wird. Durch Kanäle 42 tritt in diese Kam mern Verbrennungsluft ein. Die Kammern 40 sind an die Kanäle 34 des Schiebers an geschlossen. Der übrigbleibende Raum des Düsenkörpers 36 dient zu Wasserkühlung.
Er ist an die wassergekühlten Hohlräume des Schiebers angeschlossen und durch Öff nungen 43 mit der Wasserzuleitung verbun den (Fix. 9 und 10).
Beider Beschreibung der Wirkungsweise der Maschine sei wiederholt, dass der Schie ber unbeweglich ist, während der Kammern block 10 rotiert. Fig.11 zeigt schematisch in der Abwicklung das Zusammenwirken der Schieberkanäle und der Kammern. Vor läufig sei - nur eine Kammer betrachtet. Wenn diese Kammer in die strichliert ein gezeichnete Lage A gelangt, enthält sie be reits komprimiertes und zündbereites Ver brennungsgemisch, wie im folgenden be schrieben wird. In .dieser Lage A beginnt die Kammer, die Mündung .des Kanals 23 blosszulegen, so dass das Explosionsgemisch in diesen Kanal gelangt und durch die in diesem Kanal angeordnete Zündkerze 29 (Fix. 3) gezündet wird.
Die Zündung breitet sich in den Verbrennungsraum 10' selbst aus, so dass in diesem Raum ein hoher Druck ent steht. Die gebildeten Gase von hohem Druck strömen durch den Kanal 23 in die Primärdüse 22 und weiter in die Ejektions- düse 35, aus der sie heraustreten. Bei der Bewegung der Kammer aus der Lage A in die Lage B (Fix. 11) gelangt die Öffnung 14 .des Kompressionsraumes 10" gegenüber dem Kanal 28, so dass ein Teil der Druck gase durch diesen Kanal in die vorher gehende Kammer 10" zu strömen beginnt, welche" sich in der Lage C befindet und an gesaugtes Explosionsgemisch enthält.
Da durch wird dieses Gemisch komprimiert, ohne sich jedoch mit den verbrannten Gasen zu mischen, die durch den Kanal 28 aus der Kammer in der Lage B kommen, da die verbrannten Gase nur Zeit haben, den Kom pressionsraum 10" auszufüllen und dadurch das angesaugte Gemisch vom ursprünglichen Volumen der ganzen Kammer 10 auf das Volumen des eigentlichen Verbrennungs raumes 10' zu komprimieren. Eine Ver mischung des angesaugten Gemisches mit den verbrannten Gasen wird ausser durch die Zwischenwand 11 auch durch die Wirkung der Zentrifugalkraft verhindert;
denn die Öffnung 12 ist am Umfang der Kammern angeordnet, wohin durch die Zentrifugal kraft Gase grösseren .spezifischen Gewichtes gedrückt werden, also das Verbrennungs gemisch. das den Durchgang -der leichteren, verbrannten Gase verhindert. Bei geeigneter Steuerung des Zuflusses des Gemisches tritt die beschriebene Komprimierung in einem solchen Masse ein, dass das Gemisch im Ka nal 12 gezündet wird, oder vorteilhafte Vor zündung -erhalten wird.
Wenn die Kammer bei ihrer weiteren Bewegung in .die gestrichelt eingezeichnete Lage D gelangt, .so ist bereits der in die Sekundärdüse 25 führende Kanal 24 teil weise blossgelegt, der Kanal 28 ist zugedeckt und der Kanal 23 teilweise zugedeckt. Die Druckgase strömen daher aus der Verbren nungskammer einerseits in die Primärdüse 22 und anderseits in die Sekundärdüse 25. Schliesslich wird der Kanal 23 vollkommen geschlossen, und die Druckgase strömen ein zig und allein durch den Kanal 24 in die Sekundärdüse 25.
Bei der Weiterbewegung in die Lage E wird der Kanal 24 fort schreitend geschlossen, und es beginnt sich der Kanal 26 zu öffnen, bis in der Lage E der Kanal 24 vollkommen geschlossen ist und die Reste der verbrannten Gase mit ge ringem Druck durch die Kanäle 26 und 27 in den Düsenkanal 36 entweichen. Die Kam mer bewegt sich weiter in die strichliert ein bezeichnete Lage F und beginnt den ' Kanal 34 freizugeben.
Inzwischen sind jedoch durch den Kanal 36 aus der Kammer alle Druckgase entwichen, und da inzwischen eine andere, zwischen den Lagen<I>A, B</I> und D befindliche Kammer Druckgase in den Kanal 36 durch die primäre und sekundäre Düse 22 und 25 sendet, tritt im Kanal 27, <B>2</B>6 durch Ejektionswirkung Saugen ein, wo durch in den Verbrennungsraum 1ö' Explo sionsgemisch aus der Kammer 40 durch den Kanal 34 angesaugt wird. In der Lage G ist der Saugkanal 34, sowie auch der Aus puffkanal 26 vollkommen geöffnet, so. dass das Ansaugen sehr intensiv und ebenfalls mit einer nuten Durchspülung der ganzen Verbrennungskammer verbunden ist.
Bei der Bewegung der Kammer aus der Lage G in die Lage C wird schliesslich der Auspuff und Ejektionskanal 26 geschlossen, und in der strichliert eingezeichneten Lage H ist endlich nur der Saugkanal 34 teilweise frei gelegt, wodurch das Explosionsgemisch in folge seines Beharrungsvermögens weiter zu fliesst und die ganze Kammer vollkommen ausfüllt. In der Lage C wird dann dieses Gemisch durch Druckgase komprimiert, wel che durch den Kanal 28 aus der Kammer in der Labe B entweichen usw.
Da; der Schieber bezüglich der Anord nung der Kanäle doppeltwirkend ausgebil det ist, ist er durch die gegenwirkenden Drücke vollkommen entlastet, und es er folgen bei jeder Umdrehung des Kammern blockes in jeder Kammer zwei Zündungen; die Maschine arbeitet also im Halbtakt. Der Schieber kann auch derart angeord nete Kanäle haben, dass der Brennstoff im Augenblick der grössten Kompression in heisse Luft eingespritzt wird (ausgespro chenes Verbrennungsverfahren). Bei diesem Verfahren ist natürlich eine Vorkompression der Luft notwendig, die am vorteilhaftesten die rotierenden Kammern selbst besorgen können.
Die Drehung des Kammernblockes er folgt selbsttätig durch die Reaktion der durch die schräg ausgebildeten Kanäle 2 4 (Fig.7) entweichenden Gase.
Zum Ingangsetzen der Maschine werden die bereits erwähnten Kanäle 47 verwendet. In .diese Kanäle wird durch die Stutzen 45 mit Ventilen 46 Druckluft aus einer nicht dargestellten Quelle, zum Beispiel aus einer Stahlflasche, eingeleitet. Dadurch wird der ganze Kammernblock durch die Reaktions wirkung der aus den Kammern austretenden Druckluft in Umdrehung versetzt, und durch die Ejektionswirkung der Düse ,36 wird Brennstoff in die Kammern anzusaugen be gonnen.
Die Schmierung der Gleitflächen des Schiebers erfolgt zweckmässig durch Zu setzen des Schmiermittels zum Brennstoff. ausser der bereits erwähnten Schmierung durch die Zuleitung 33.
Es ist bereits erwähnt worden, dass die gegenseitige Anordnung und die Dimen sionen der Kanäle des Schiebers und der Kammeröffnungen derart gewählt sind. dass die lebendige Kraft der aus der Düse 36 aus tretenden Gasstrahlen ungefähr konstant ist. Dazu trägt auch die zweckmässige Anord nung der Primärdüse 22 und der Sekundär düse 25 bei.
Der durch den Erzeuger gemäss der Er findung gelieferte Gasstrom kann sehr vor teilhaft überall dort verwendet werden,<B>wo</B> in letzter Zeit Raketenantrieb vorgeschlagen wird, also zum Antriebe von Flugzeugen, Fahrzeugen usw. Die ganze Konstruktion ist verhältnismässig einfach und verlässlich, hat geringe Dimensionen und ein relativ un bedeutendes Gewicht. Als Beispiel sei an- geführt, dass bei der Verwendung des erfin dungsgemässen Gaserzeugers zum Antrieb eines Flugzeuges derselbe annähernd ein achtmal kleineres Gewicht hat, als der übliche Flugmotor mit Propeller für die gleiche Leistung.