DE1084977B - Elektrische Zuendvorrichtung zum Zuenden des Brennstoff-Luft-Gemisches in Brennkammern von Rueckstosstriebwerken - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

kl. 46 c³ 40

INTERNAT. KL. F 02 f

ANMELDETAG:

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AÜSLEGESCHRIFT:

S48976Ia/46c³

6. JUNI 1956

7. JULI 1960

Zum Zünden des Brennstoff-Luft-Gemisches in Brennkammern von Rückstoß triebwerken, insbesondere in denjenigen von Turbo-Strahltriebwerken, werden bisher hauptsächlich elektrische Funken erzeugende Zündkerzen verwendet, welche durch Einrichtungen gespeist werden, die einen hohen Zündstrcm liefern. Im Gegensatz dazu stehen bekannte, eine hohe Zündspannung liefernde Einrichtungen, welche keinen genügend heißen Funken zu erzielen gestatten, um das Gasgemisch in großen Flughöhen zu entzünden. Aber selbst bei Verwendung solcher Einrichtungen für hohen Zündstrom muß eine ständig größer werdende Kraft erzeugt werden, was die Entwicklung von Geräten nach sich zieht, die in ihrem Raumbedarf, ihrem Gewicht und ihren Kosten mehr und mehr zunehmen. Überdies erhöht die Kompliziertheit der Organe der Einrichtungen für hohen Zündstrom die Möglichkeit des Versagens, was insbesondere bei Strahltriebwerken dazu zwingt, solche Einrichtungen in doppelter Ausführung vorzusehen.

Zweck der Erfindung ist, eine einfache und zuverlässig arbeitende Zündvorrichtung zu schaffen, die mit elektrischen Heizwiderständen arbeitet.

Es ist eine Schaltanordnung für Glühkerzen von Dieselmaschinen bekannt, bei welcher die Glühkerzen, von denen jede einen einzigen Glühdraht hat, stark schwankenden Spannungen dadurch angepaßt werden können, daß ihnen mehrere räumlich getrennte Widerstände als Spannungsminderer vorgeschaltet sind, die nacheinander kurzgeschlossen werden.

Die Erfindung geht von derartigen elektrisch geheizten Widerständen aus, welche von einer elektrischen Stromquelle gespeist werden, deren Spannung zwischen weiten Grenzen schwankt, für die Zündung des Brennstoff-Luft-Gemisches in den Brennkammern von Rückstoßtriebwerken vor.

Gemäß der Erfindung sind bei einer solchen elektrischen Zündvorrichtung mindestens zwei getrennte, an sich bekannte Widerstandsstäbe mit voneinander abweichendem elektrischem Widerstand vorgesehen, die an die Stromquelle gleichzeitig oder wahlweise einzeln anschließbar sind.

Elektrisch geheizte Widerstandsstäbe, ζ. Β. aus Kohle oder Siliziumkarbid, zum Zünden des Brennstoffes in Brennkraftkolbenmaschinen, Gasturbinen und Flüssigkeitsbrennern sind bekannt. Diese Widerstandsstäbe sind jedoch nicht in der erfindungsgemäßen Art angeordnet und geschaltet.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß einerseits das Brennstoff-Luft-Gemisch unabhängig von den Bedingungen der Flughöhe, der Fluggeschwindigkeit, der Außentemperatur usw. sicherer gezündet werden kann als mit nur einem einzigen Glühdraht oder Widerstandsstab und daß andererseits die Wider-Elektrische Zündvorrichtung zum Zünden des Brennstoff-Luft-Gemisches

in Brennkammern von Rückstoßtriebwerken

Anmelder:

Societe Nationale d'Etude

et de Construction de Moteurs

d'Aviation,

Paris

Vertreter: Dr. E. Wiegand, München 15,

und Dipl.-Ing. W. Niemann, Hamburg 1, Ballindamm 26,

Patentanwälte

Beanspruchte Priorität: Frankreich vom 8. Juni 1955

Franck Guillaume^. Cachan, Seine (Frankreich), ist als Erfinder genannt worden

Standsstäbe zugleich Glühkörper und Spannungsminderer sind, so daß räumlich getrennte Vorwiderstände in Fortfall kommen und so die Zündvorrichtung einen erheblich geringeren Raumbedarf hat.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung gewährleistet eine einwandfreie und sichere Zündung bzw. Wiederzündung, wobei die Vorgänge des Zündens und Wiederzündens von den nachstehenden Faktoren weitestgehend unabhängig sind:

1. der Strömungsgeschwindigkeit der verdichteten Verbrennungsluft,

2. der Temperatur dieser Luft (die von der Bodentemperatur verschieden sein und einen Wert von z. B. bis —56° C annehmen kann),

3. der Menge des Brennstoffes, die durch die Einspritzdüsen auf die Widerstandsstäbe gespritzt wird,

4. der Temperatur des Brennstoffes und

5. der Potentialdifferenz an den Klemmen der Vorrichtung (diese Potentialdifferenz kann beispielsweise zwischen 18 und 30V schwanken).

Schließlich ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung in der Lage, die Zündung in einigen Sekunden.

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zu bewirken, gleichgültig·, welches die jeweiligen Werte der vorgenannten veränderlichen Faktoren sind.

Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind die Widerstandsstäbe in an sich bekannter Weise in Abhängigkeit von der Spannung getrennt voneinander anschließbar.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind am Anschlußende jedes Widerstandsstabes Brennstoffdüsen angeordnet, durch die Brennstoff in an sich bekannter Weise schräg gegen die Oberfläche der Stäbe in der Nähe ihrer Anschlußenden spritzbar ist.

Brennstoff gegen die Oberfläche von Glühlampen zu spritzen, ist bei Dieselmaschinen bekannt. Bei einer bekannten Zündeinrichtung sind die Längsachsen der Brennstoffeinspritzdüsen parallel zu den Hauptoberflächen von Glühkörpern aus metallischen oder nichtmetallischen hitzebeständigen Stoffen, z. B. von Körpern aus durchlöcherten oder nicht durchlöcherten Riffelblechen in Form von Gittern oder Wendeln aus Chromnickel- oder Molybdänstahl. Bei einer anderen bekannten Ausführung wird Brennstoff durch Fenster in einer Kappe auf einen glühenden Siliziumkarbidstab gespritzt.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 ist ein schematischer Längsschnitt durch eine Zündvorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ist ein Querschnitt nach der Linie IT-II von

Figr-i;

Fig. 3 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform ;

Fig. 5 und 6 sind Querschnitte nach den Linien V-V und VI-VI von Fig. 4.

Gemäß der Erfindung besteht jeder elektrische Widerstandsstab aus Sinterwerkstoff, beispielsweise aus einem solchen auf der Grundlage von Siliziumkarbid oder einem anderen Sinterwerkstoff. Die Strom-Zuleitungen sind an die Enden jedes Widerstandsstabes angelegt.

Bei der in den Fig. 1 und 2 wiedergegebenen Ausführungsform sind zwei Widerstandsstäbe 11 und 12 mit verschiedenem elektrischem Widerstand nebeneinander angeordnet.

Die Anschlußenden 11 α bzw. 12 a der Widerstandsstäbe stecken gegen den Druck von Federn 13 bzw. 14 in Bohrungen 15 bzw. 16 eines metallischen Halters 19, an welchen mit einer Kopfschraube 17 eine elektrische Stromzuleitung 18 angeschlossen ist. Den Halter 19 umgibt eine Kappe 20 unter Zwischenschaltung eines Isolierrings 21.

Die Widerstandsstäbe 11 und 12 sind innerhalb eines Metallzylinders 22 angeordnet, an dessen brennkammerseitigem Ende zwei sich gegenüberliegende Fenster 23 vorgesehen sind, weiche eine bestimmte Länge der Widerstandsstäbe 11 und 12 frei lassen. Der Zylinder 22 endet in einem Boden 24., mit dessen Innenfläche die brennkammerseitigen Enden der Widerstandsstäbe 11 und 12 in Berührung stehen. Die Stäbe 11 und 12 werden durch die Federn 13 und 14 auch im Fall einer Ausdehnung gegen den Boden 24 gedrückt.

Die vorstehend beschriebene Zündvorrichtung arbeitet wie folgt:

Wenn das Brennstoff-Luft-Gemisch in der Brennkammer, in welcher die Vorrichtung angeordnet ist, gezündet oder wiedergezündet werden soll, dann wird die Zuleitung 18 an Spannung gelegt, wobei der Rückstrom über den an Masse liegenden Zylinder 22 erfolgt. Die Stabe 11 und 12 sind parallel geschaltet und werden daher gleichzeitig von Strom durchflossen. Der Strom bringt gewöhnlich den Stab 11 von geringerem Widerstand auf helle Rotglut und läßt den Stab 12 von größerem Widerstand dunkel bleiben bzw. macht ihn nur schwach rotglühend.

Der Brennstoff oder das Gemisch aus Luft und Brennstoff, welcher beim Durchtritt durch die Fenster 23 mit den Widerstandsstäben in Berührung kommt, wird von dem heißen, aber nicht hell glühenden Stab 12 verdampft und dann durch den hellrot glühenden Stab 11 entflammt. Auf Grund dieser Anordnung wird die Zündung in einer sehr wirksamen Weise unabhängig von den jeweiligen äußeren Bedingungen gewährleistet.

Überdies wird im Fall des Versagens eines der Widerstandsstäbe, beispielsweise des Stabes 11, die Zündung durch den Stab 12 bewirkt, welcher nach wenigen Sekunden auf helle Rotglut kommt.

Es können auch mehr als zwei parallel geschaltete Widerstandsstäbe oder zwei oder mehrere Widerstandsstäbe verwendet werden, die unabhängig voneinander gespeist werden.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der letztgenannten Art, bei der zwei Widerstandsstäbe 11 und 12 vorgesehen sind, die von einem Isolierkörper 19' gehalten werden und an die getrennte Stromzuleitungen 25 bzw. 26 angeschlossen sind, wobei die Rückleitung wie im vorhergehenden Beispiel über den mit Masse verbundenen Zylinder 22 erfolgt. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 kann man die beiden Widerstandsstäbe entweder gleichzeitig, wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1, oder wahlweise einzeln für die verschiedenen Bereiche der Speisespannung arbeiten lassen, wobei dann der Stab 11 eingeschaltet wird, wenn die Spannung beispielsweise in dem Bereich von etwa 18 bis 22 V liegt, während der Stab 12 für eine Spannung von etwa 22 bis 30 V verwendet wird.

Die Fig. 4 bis 6 veranschaulichen eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die auch mit den Ausführungsformen kombiniert werden kann, die in Verbindung mit den Fig. 1 und 3 beschrieben wurden.

Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 4 bis 6 ist ein Widerstandsstab 27 an seinem Anschlußende in einem metallischen Halter 28 angeordnet, welcher den Kontakt mit dem Stab herstellt. Der Halter ist mit einer Bohrung 29 für die Zufuhr von Brennstoff zu Düsen 30 versehen, die schräg gegen die Oberfläche des Widerstandsstabes 27 gerichtet sind. Die Düsen 30 verlaufen im wesentlichen tangential zum Umfang des Stabes 27, so daß an der Oberfläche des Stabes ein Kranz von. Brennstoffstrahlen und infolgedessen eine gute Zerstäubung des Brennstoffes erzeugt wird.

Das brennkammerseitige Ende des Widerstandsstabes 27 ist in einen geschlitzten Ring 31 eingeklemmt, der in dem Boden 24 des Zylinders 22 angeordnet ist. Die Klemmwirkung wird durch zwei Schrauben 33 erzeugt und die Festlegung des Klemmringes 31 durch eine Schraube 34 gewährleistet.

Eine geringe Menge Brennstoff aus den Düsen 30 fließt an der Oberfläche des Widerstandsstabes entlang und wird in dem Boden 24, der die Form einer Schale hat, gesammelt. Ein Teil der Brennstofftröpfchen wird jedoch durch ihre Berührung mit dem heißen Widerstandsstab verdampft, bevor diese die Sammelschale erreichen. Die Verdampfung des in. der Schale gesammelten Brennstoffes gewährleistet eine Kühlung des Klemmringes 31 und des Bodens 24.

Das gemäß der Erfindung als Sinterwerkstoff für die Widerstandsstäbe verwendbare Siliziumkarbid hat besonders wertvolle Eigenschaften, insbesondere einen hohen elektrischen Widerstandswert bei geringer Länge und ein sehr zufriedenstellendes Verhalten gegenüber hohen Temperaturen in der Größenordnung von 2000'° C.

Der elektrische Widerstand der Stäbe ändert sich stark mit der Temperatur; aber diese Änderung erfolgt nicht linear wie bei metallischen Widerständen. Diese Besonderheit kann dazu ausgenutzt werden, Zündzeiten zu erreichen, die kürzer als bei metallischen Widerständen sind.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektrische Zündvorrichtung zum Zünden des Brennstoff-Luft-Gemisches in Brennkammern von Rückstoßtriebwerken mittels elektrisch geheizter, dem Gemischstrom ausgesetzter Widerstände, welche von einer elektrischen Stromquelle gespeist ao werden, deren Spannung zwischen weiten Grenzen schwankt, gekennzeichnet durch mindestens zwei getrennte, an sich bekannte Widerstandsstäbe

(11, 12, 27) mit voneinander abweichendem elektrischem Widerstand, die an die Stromquelle gleichzeitig oder wahlweise einzeln anschließbar sind.

2. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsstäbe (11, 12, 27) in an sich bekannter Weise in Abhängigkeit von der Spannung getrennt voneinander anschließbar sind.

3. Zündvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Anschlußende (11α, 12α) jedes Widerstandsstabes (11,12, 27) Brennstoffdüsen (30) angeordnet sind, durch die Brennstoff in an sich bekannter Weise schräg gegen die Oberfläche der Stäbe in der Nähe ihrer Anschlußenden spritzbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 898 125, 329 561,
568, 379 258, 406 283, 474 653;

französische Patentschriften Nr. 114134, 697 587; britische Patentschriften Nr. 162 012, 434 349;
USA.-Patentschriften Nr. 1 903 364, 1 359 514.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

©, 009 549/228 6.60