171875. lajstromszámú szabadalom • Belsőégésű kompressziógyújtású robbanómotor

3 171875 4 gondolat deklarálásának egyszerűsítése végett elemezzük. Ilyen fogalmi körbe tartozó motorokat tárgyal az 1972. április 6-i bejelentésű 7 212 113 számú és az 1973. március 21-i bejelentésű 7 310 041 számú francia szabadalmi leírás. Az ezen típusú motorok találmányunk szerinti tökéletesítésének részletesebb kifejtése előtt hasznosnak látjuk, ha a változó térfogatú munkatérrel rendelkező belsőégésű motorok és a változatlan térfogatú munkatérrel rendelkező, a turbina meghajtásához szükséges gázt előállító motorok között párhuzamot vonunk. A turbináknál az égéstérnek nemcsak a tökéletes égést kell biztosítania (jó hatásfokú égést, melynél nincs koksz- és koromképződés) de amelyben olyan állandó üzemanyagégés zajlik le, amelynél nem fordul elő váratlan robbanáskimaradás, és nincs lángvisszaszívás. E két feltétel biztosítása érdekében — mint ismeretes — a turbina munkaterét, ill. az égésteret két tartományra szokták felosztani, mégpedig egy primer tartományra, melybe a levegő és a tüzelőanyag olyan keverési arányban lép be, mely közel van a sztöchiometrikus állapothoz és egy olyan tartományra, amelyet szekunder vagy öblítési tartománynak is lehet nevezni, melyben a primer tartományban felmelegedett, elégett gázok égéstermékei az öblítőnyíláson keresztül beáramló friss levegő hatására, ill. azzal keveredve lehűlnek. Annak érdekében, hogy az égés tökéletes vagy legalább amennyire lehetséges, tökéletes legyen, az szükséges, hogy a primer tartományba belépő levegő volumenében bekövetkező veszteség elég nagy legyen ahhoz, hogy a primer tartományban megfelelő jó turbulencia keletkezzék, de ne legyen nagyobb ez a veszteség annál a menynyiségnél, amely mellett már a teljes motorikus berendezés (kompresszor, égéstér, turbina) hatásfoka is csökken. Ha tehát jó égésteret akarunk kialakítani, akkor ez azzal jár, hogy az égéstér primer tartományát úgy kell megkonstruálni, hogy abban csak a legkisebb veszteség jöjjön létre. Ismert dolog, hogy ezt a követelményt csak úgy lehet kielégíteni, ha az égés-teret legalább 5% töltésveszteséggel képezzük ki. A találmány szerinti megoldásnak megfelelő szerkezet révén azt a célt kívánjuk elérni, hogy a változó térfogatú égési térrel rendelkező motorokhoz az állandó térfogatú égési terű motorok konstruálásánál szerzett tapasztalatokat adaptáljuk, oly módon, hogy az adaptációval járó költségek a gazdaságosság ésszerűség határain belül maradjanak, ugyanakkor azonban a motor hatásfokát megnöveljük. E cél érdekében a fentiekben ismertetett motort — melynek égésterében a tüzelőanyag a kompresszió hatására gyullad meg — úgy alakítottuk ki, hogy a már említett csatornát két párhuzamos csatornaágra osztottuk fel; az első csatornaágba van beszerelve a fojtószerkezet, maga a csatornaág pedig az égéstér primer tartományának elején végződik, míg a második csatornaág az elsőhöz legalább egy átömlőnyílás útján csatlakozik, melynek keresztmetszetét úgy választottuk meg, hogy a nyomáscsökkenés gyakorlatilag az átömlőnyílás két oldalán alakul ki, s a tüzelőanyag betáplálására szolgáló rendszer az égési tér primer tartományába torkollik, mégpedig azon a szakaszon, ahol a gázok turbulenciája kialakul a beömlőnyíláson keresztül beáramló friss levegő hatására. Tekintettel arra, hogy a fojtószerkezet (amely lehet fojtótárcsa, de egyéb szerelvény, például fojtószelep is) segítségével létrehozott nyomáscsökkentés vagy töltésveszteség a fentiekben ismertetett motoroknál 10%-nál is lehet több — sőt bizonyos esetekben a 20%-ot is 5 eléri — a nyomáscsökkenés előidézése annál a beömlőnyílásnál, vagy beömlőnyílásoknál, melyeken keresztül a levegő a járulékos égés-tér primer tartományába áramlik, olyan funkcionális feltételeket teremt, amelyek a legkedvezőbbek a gázturbina üzemeltetéséhez. Mivel a 10 töltésveszteséget olyan eszközökkel érhetjük el, amelyek már korábban is ismertek voltak, az adaptációs költségek nem lépik túl a gazdaságosság határait és a teljes berendezés hatásfoka sem csökken a járulékos töltésveszteségből eredően. 15 Világos, hogy a találmányt csupán a technikai színvonal ismeretében nem lehetett létrehozni. Ezt bizonyítja az a körülmény is, hogy például a 7 310 041 számú francia szabadalmi leírás szerint a fojtást létrehozó szerelvény — amely a kívánt mértékű töltésveszteség 20 létrehozására szolgál — a járulékos égés-tér után van kiképezve; egyébként azonban teljesen eltérő szerepe van, mint a gázturbinák munkateréhez rendelt szerelvények — legalábbis a motor normális működésének feltételei között. 25 A találmány szerinti megoldásnak megfelelő motor szerkezetében előnyösen olyan szabályozószerkezet van, amely alkalmas arra, hogy a fentebb már említett beömlőnyílás, vagy beömlőnyílások keresztmetszetét (amenynyiben több van) egymáshoz képest változtatni tudja, 30 befolyásolhatja a tüzelőanyag betáplált, hasznos mennyiségének mértékét oly módon, hogy a járulékos égés-térben a sztöchiometrikus (vegysúlytani) feltételekhez közeli feltételek alakuljanak ki, miáltal a tüzelőanyag stabil elégése is biztosítható. Ezt a szabályozószerkezetet egy 35 olyan pilot-szabályozó működteti, amely a gáz-halmazállapotú, áramló tüzelőanyag nyomását az áramlási szakasz bármely pontján érzékeli (az áramlási szakaszt a kompresszor kiömlő nyílása és a turbina beömlő nyílása határolják le). A pilot-szabályozó úgy működik, 40 hogy az említett beömlőnyílás vagy beömlőnyílások keresztmetszetben egyaránt változnak (egy legkisebb és egy legnagyobb érték között) mégpedig a nyomástól függően ellenkező értelemben, de ugyanígy változik a csökkentett nyomás is a beömlőnyílás két oldalán, mert 45 a nyomáscsökkenés a relatív nyomással arányos. A pilot szabályozóra célszerűen az említett nyomás, egy szabályozó rugó és szabályozható ellennyomás ereje hat. A szabályozószerkezet gátolja meg azt, hogy a láng a járulékos égéstérbe csapjon és az égési hatásfok javul-50 jon, vagyis az égés a kelleténél gyorsabban menjen végbe. A találmány szerinti megoldásnak megfelelő berendezés egy előnyös kiviteli példájában az említett csatorna első csatornaágába — amely közvetlenül az égéstér 55 szekunder tartományába csatlakozik és előnyösen ezen tartománynak a kiömlővezeték csatlakozási helye után torkollik be — egy hűtőlevegőt szállító csővezeték van építve, mely a motor különböző szerkezeti elemeit hűti. Ez a vezeték a turbinacsatlakozás helyén túl végződik. 60 A fojtószerkezet (fojtótárcsa vagy fojtószelep), amely az első csatornaágban van felszerelve — a csatornaágnak a járulékos égési térbe történő csatlakozási helyén vagy annak közelében van elrendezve. Ez a szerkezeti kialakítás lehetővé teszi azt, hogy 65 nagyobb költségek nélkül olyan hűtést biztosító rend-2