脉冲驱动装置制造方法及图纸

一种用于重复产生爆炸、特别用于驱动飞行器的装置。其包括：燃烧室（21）；至少一个供给管线，用于将可流动爆炸性材料或在混合时形成爆炸性材料的组分供给到燃烧室（21）；用于定向排出通过点燃所述燃烧室（21）中的爆炸性材料而产生的气体压力的排出装置；用于部分或完全关闭排出装置的可移动喷嘴调节元件（26）；致动元件（25），其构造成在排出装置打开之后并且在爆炸气体通过排出装置流出期间进一步打开排出装置。在此，所述排出装置具有用于排出气体压力的多个部分喷嘴（40），并且所述部分喷嘴（40）的位置可以通过所述致动元件（25）来设置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】脉冲驱动装置
本专利技术涉及一种用于重复产生爆炸以用于能量转换、例如用于特别是在飞行器中产生推力的装置和方法。
技术介绍
推进发动机、所谓的脉冲爆震发动机（PDE）是公知的，关于该发动机，利用在恒定容积下的等容燃烧（即，通过爆炸）的温度和压力增加，而不是在恒定压力下的连续燃烧。与其中所产生的压力以直接的方式驱动活塞的内燃发动机不同，期望使流出的燃烧气体的动能最大化。因此，爆炸所产生的燃烧气体将加速到最大速度以用于产生最大推力，并将应用于推进目的。用于发电的Holzwarth涡轮机以及通过爆炸产生处于高频的推力的脉冲喷气发动机已经成为公知的。在欧洲专利申请EP2319036A2（以及同样地US2011/180020A1）中描述了一种用于通过爆炸产生压力脉冲的方法。在此，氧化剂和可燃物的混合物在由阀关闭的容器中被点燃，并且产生爆炸。在点火之前不久打开阀，并且爆炸的压力波可以经由出口开口被引导到其指定位置。也称为爆炸发生器（EG）的该装置现今被应用于清洁被污染的蒸汽锅炉。在欧洲专利申请EP3146270A1（以及同样在US2017/082069A1）中公开了一种脉冲爆震驱动装置，所述脉冲爆震驱动装置包括致动装置，该致动装置在爆炸气体通过出口喷嘴流出的情况下调节喷嘴入口面积和喷嘴出口面积之间的面积比，所述比至少近似地遵循理想的面积比，以用于根据爆炸空间中的压力产生爆炸气体的最大出口速度。
技术实现思路
本专利技术的一个可能的目的是提供一种开始提到的类型的装置和方法，其实现了在爆炸的情况下所释放的能量到燃烧气体的动能的改进的转换。该目的通过具有相应独立专利权利要求的特征的装置和方法来实现。该装置用于重复产生爆炸，并用于将化学能转换成所述爆炸的流出排气的动能，特别是用于产生推进飞行器的推力。其包括：•作为爆炸空间的燃烧室，•至少一个供给管道，用于将可流动爆炸性材料或在混合时形成爆炸性材料的组分供给到燃烧室；•用于定向排出通过点燃爆炸性材料而在燃烧室中产生的气体压力的排出装置，•作为用于部分或完全关闭排出装置的关闭元件的可移动喷嘴调节元件；•致动元件，其设计成在排出装置的打开之后并且在爆炸气体通过排出装置的流出期间进一步（连续）打开排出装置。在此，排出装置包括用于排出气体压力的多个部分喷嘴，并且部分喷嘴的位置可以通过致动元件被调节。部分喷嘴均对应于排出装置的单独开口。原则上，单独开口是可单独闭合的，但是在实施例中，单独开口可以共同地被激活和共同地被闭合。在致动元件的相同的行程的情况下，与仅使用具有仅一个喷嘴开口的一个喷嘴相比，在使用多个单独的小的部分喷嘴时可以释放更大的截面面积。这意味着，在仅有一个大的喷嘴的情况下，为了释放相同的截面面积，需要明显地进一步打开致动元件。这意味着，为了实现每单位时间的截面面积的相同的增加，致动元件的速度必须更高。在实践中，致动元件的最大速度是关键的、限制性的变量。因此，如果致动元件的必要速度保持尽可能小并且在此释放的面积保持尽可能最大，则是有利的。因此，在实施例中，喷嘴、特别是缩放式喷嘴由部分喷嘴的总和实现，并且该喷嘴确保在喷嘴端部（喷嘴出口区域）和喷嘴颈部（喷嘴入口区域）之间的最佳理想面积比在整个流出时间期间总是至少近似地被调节。由此，装置的排气（燃烧后的气体）的流出速度或其动能可以理想地至少近似地最大化。流出速度优选地超过声速。如果装置或运载工具直接由排气驱动/推进，则根据流出速度产生影响推进的推力。在此，根据内部压力，通过排出装置的相应开口宽度，推力可以最大化。如果涡轮机由排气驱动，那么排气的动能的仅仅一部分用于该驱动。根据该涡轮机的设计和设置/调节，涡轮机的出口处的动能的剩余部分可以直接用于驱动/推进该装置或运载工具。总体上，通过该装置可以实现将化学能转化为机械能或功的高效率。化学能定义为以化合物形式储存在能量载体中并且在化学反应的情况下可以被释放的能量形式。与欧洲专利申请EP3146270A1（或US2017/082069A1）的已知脉冲爆震驱动装置相反，所有喷嘴的整体截面面积改变的速度可以增大。在实施例中，每个部分喷嘴包括部分阀座和部分阀体，并且部分喷嘴入口面积由部分阀体相对于部分阀座的位置确定。在此，喷嘴调节元件确定部分阀体相对于部分阀座的位置。在此，部分喷嘴可以可通过相应的部分阀体朝向相应的部分阀座的运动而关闭。部分喷嘴入口面积的总和形成总喷嘴入口面积，并且部分喷嘴出口面积的总和形成总喷嘴出口面积。在实施例中，部分阀体是阀体的每个部分。因此，阀体的运动引起部分阀体彼此的运动，特别是部分阀体朝向部分阀座或远离部分阀座的运动。在实施例中，部分阀座均形成在共同的阀座本体上。在实施例中，部分喷嘴的开口包括彼此同心地布置的环形开口。在实施例中，部分阀的开口均包括单独的圆形开口。开口可以全部具有相同的尺寸或相同的直径，或者可以具有不同的直径。在实施例中，部分阀的开口均包括单独的线性开口。在实施例中，部分喷嘴均包括呈调节阀针形式的部分阀体，并且部分喷嘴的部分喷嘴入口面积由调节阀针相对于部分阀座的位置确定。在实施例中，调节阀针均具有朝向阀尖端渐缩的外部轮廓，特别是至少近似锥形的外部轮廓。在实施例中，部分阀座和部分阀体形成相应的部分喷嘴的缩放部分（convergent-divergentpart）。将可流动的爆炸性物质或可流动的爆炸性混合物引入燃烧室中，所述可流动的爆炸性物质或可流动的爆炸性混合物通过混合优选本身是非爆炸性的组分形成。可流动物质和/或物质混合物例如是气态、流体、粉末状、尘状或粉状或这些组分物质的混合物。通常，一种组分是可燃物，并且另一组分是氧化剂。例如，混合物由两种加压气体组成。在此和下文中，物质和混合物的所有变型和可能的组合被简称为“可流动爆炸性材料”，而不应将其理解为对单一物质或特定混合物的限制。在恒定容积下的等容燃烧的情况下，与在恒定压力下的燃烧的情况相比，实现了更高的燃烧温度。在爆炸燃烧的情况下，附加地实现巨大的压力增加。例如，在空气和天然气在恒定容积下的化学计量燃烧的情况下，可以实现压力增加到7.5倍，即在10巴的混合物的初始压力的情况下，爆炸空间中的峰值压力是大约75巴。在这种具有等容燃烧的应用中，目的是产生以最大速度离开爆炸空间的气体射流。在实施例中，所述装置被提供用于与被提供在环境压力和二十倍环境压力之间、例如在六倍和十二倍环境压力之间的初始压力一起使用。在实施例中，燃烧室具有可变的容积。由此，可以使燃烧室的容积相对于最大容积减小。在燃烧室容积减小的情况下，燃烧后的混合物与最大容积相比更快地流出。缩短的流出持续时间导致推力在较短的持续时间内存在。因此，装置在几个脉冲上的平均推力减小。减小的容积同时导致每脉冲以及还在时间平均上更少量的爆炸混合物。在实施例中，该装置包括可移位地布置的分隔壁，该分隔壁形成燃烧室的界限。由此，燃烧室容积的变化可以以机械上简单的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于重复产生爆炸和用于将化学能转换成所述爆炸的流出排气的动能、特别是用于产生推进飞行器的推力的装置，包括：/n燃烧室（21），/n至少一个供给管道，用于将可流动爆炸性材料或在混合时形成爆炸性材料的组分供给到所述燃烧室（21）；/n用于定向排出由所述爆炸性材料的点燃而在所述燃烧室（21）中产生的气体压力的排出装置，/n用于部分或完全关闭所述排出装置的可移动喷嘴调节元件（26）；/n致动元件（25），其设计成在所述排出装置打开之后且在爆炸气体通过所述排出装置流出期间进一步打开所述排出装置，/n其特征在于，所述排出装置包括用于排出所述气体压力的多个部分喷嘴（40），并且所述部分喷嘴（40）的位置能够由所述致动元件（25）调节。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171106 CH 01330/171.一种用于重复产生爆炸和用于将化学能转换成所述爆炸的流出排气的动能、特别是用于产生推进飞行器的推力的装置，包括：
燃烧室（21），
至少一个供给管道，用于将可流动爆炸性材料或在混合时形成爆炸性材料的组分供给到所述燃烧室（21）；
用于定向排出由所述爆炸性材料的点燃而在所述燃烧室（21）中产生的气体压力的排出装置，
用于部分或完全关闭所述排出装置的可移动喷嘴调节元件（26）；
致动元件（25），其设计成在所述排出装置打开之后且在爆炸气体通过所述排出装置流出期间进一步打开所述排出装置，
其特征在于，所述排出装置包括用于排出所述气体压力的多个部分喷嘴（40），并且所述部分喷嘴（40）的位置能够由所述致动元件（25）调节。


2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述部分喷嘴（40）中的每一个包括部分阀座（41）和部分阀体（42），并且部分喷嘴入口区域（43）由所述部分阀体（42）相对于所述部分阀座（41）的位置确定，并且其中，所述喷嘴调节元件（26）确定所述部分阀体（42）相对于所述部分阀座（41）的位置。


3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述部分喷嘴（40）的开口包括彼此同心地布置的环形开口。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述燃烧室（21）具有可变的容积。


5.根据权利要求4所述的装置，包括可移位地布置的分隔壁（28），所述分隔壁形成所述燃烧室（21）的界限。


6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述分隔壁（28）形成所述燃烧室（21）的与所述排出装置相对的界限，并且特别地，所述致动元件（25）被引导穿过所述分隔壁（28）。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，包括用于压缩所述爆炸性材料的组分中的至少一种或所述可流动爆炸性材料的压缩装置（1、2）。


8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述压缩装置是连续操作的压缩机（2），特别是旋转压缩机，例如涡轮压缩机。


9.根据权利要求8所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：H鲁格，T皮特汉斯，M苏特，
申请(专利权)人：探索技术股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH