DE112020003595T5

DE112020003595T5 - Kühlkanalstruktur und brenner

Info

Publication number: DE112020003595T5
Application number: DE112020003595.6T
Authority: DE
Inventors: Yuta Takahashi; Tatsuya Kameyama; Yoshitaka Nakayama; Toshiyuki Yamashita; Yasuharu Chuman; Shuji TANIGAWA; Takafumi Shinogi; Ryuhei Takashima
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2019-09-13
Filing date: 2020-01-24
Publication date: 2022-04-14
Also published as: JP7316163B2; US20220325886A1; JP2021042926A; WO2021049053A1

Abstract

Eine Kühlkanalstruktur umfasst ein rohrförmiges Element mit Öffnungen an beiden Enden. In einem Innenabschnitt oder an einer Oberfläche des rohrförmigen Elements sind eine Vielzahl von spiralförmigen außenoberflächenseitigen Kanälen, welche sich an einer Außenoberflächenseite des rohrförmigen Elements befinden, zumindest ein innenoberflächenseitiger Kanal, welcher sich an einer Innenoberflächenseite des rohrförmigen Elements befindet, und eine Vielzahl von gefalteten Kanälen, welche jeweils die Vielzahl von außenoberflächenseitigen Kanälen und den zumindest einen innenoberflächenseitigen Kanal an einer Endseite des rohrförmigen Elements miteinander verbinden, als Kühlkanäle zum Strömenlassen/Leiten eines Kühlmediums für eine Kühlung des rohrförmigen Elements bereitgestellt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Kühlkanalstruktur und einen Brenner.
HINTERGRUND
Um eine einer Hochtemperaturatmosphäre ausgesetzte Struktur zu kühlen, kann in einem Innenabschnitt (Struktur selbst) oder an der Oberfläche der Struktur ein Kühlkanal bereitgestellt sein, durch welchen ein auf niedriger Temperatur befindliches Kühlmedium strömt. So offenbart beispielsweise Patentdokument 1 eine Kühlkanalstruktur, in welcher ein einzelnes Kühlrohr spiralförmig um eine rohrförmige Struktur (rohrförmiges Element) gewickelt ist, um die Struktur zu kühlen. Weiterhin offenbart Patentdokument 2 eine Kühlkanalstruktur, in welcher eine Struktur mithilfe eines Abschirmrohrs gekühlt wird, das intern eine Vielzahl von sich entlang der axialen Richtung erstreckenden Kühlkanälen umfasst.
Obgleich die Struktur gleichmäßig gekühlt werden kann, ist es bei der in Patentdokument 1 beschriebenen Konfiguration wahrscheinlich, dass ein Kanal des Kühlrohrs eine große Länge aufweist, der Druckverlust im Kühlkanal hoch ist, und die Antriebskraft für eine Zufuhr des Kühlmediums hoch ist. Weiterhin bereitet es bei der Konfiguration gemäß Patentdokument 2, da die Struktur mithilfe einer Vielzahl von sich entlang der axialen Richtung erstreckenden Kühlkanälen gekühlt wird, im Vergleich zu der Konfiguration gemäß Patentdokument 1 trotz der gegebenenfalls geringen Länge eines einzelnen Kühlkanals Schwierigkeiten, die Struktur im Fall einer unausgewogenen Verteilung der Wärmelast auf die Struktur gleichmäßig zu kühlen, wodurch die Struktur möglicherweise ungleichmäßig gekühlt wird.
Patentdokument 3 offenbart indessen eine Kühlkanalstruktur, bei welcher eine rohrförmige Struktur mithilfe einer Vielzahl von spiralförmigen Kanälen gekühlt wird, die von einer Endseite zu einer anderen Endseite der Struktur verlaufen. Bei einer derartigen Konfiguration kann eine Kanallänge des spiralförmigen Kanals im Vergleich zu einem Fall, in welchem die Struktur durch einen einzelnen spiralförmigen Kanal gekühlt wird, verkürzt werden, wodurch es möglich ist, die Struktur gleichmäßig zu kühlen und gleichzeitig eine Erhöhung des Druckverlusts in einem Kühlkanal zu verhindern.
Literaturliste
Patentliteratur

Patentdokument 1: JP 2018-132248 A
Patentdokument 2: JP 2015-161460 A
Patentdokument 3: JP 2018-91599 A

ZUSAMMENFASSUNG
Technisches Problem
Da bei der in Patentdokument 3 offenbarten Kühlkanalstruktur ein Kühlmedium lediglich in einer Richtung in der axialen Richtung durch die rohrförmige Struktur strömt, besteht die Notwendigkeit, einen Einlass und einen Auslass für das Kühlmedium an einer Endseite bzw. an einer anderen Endseite der rohrförmigen Struktur zu installieren. Besitzt die rohrförmige Struktur eine Konfiguration, bei welcher der Einlass und der Auslass für das Kühlmedium lediglich an einer Seite der rohrförmigen Struktur installiert werden können, wie z.B. bei einem Brennerrohr oder einer Düsenschürze eines Raketentriebwerks, so ist die Kühlkanalstruktur von Patentdokument 3 folglich nicht anwendbar.
Unter Berücksichtigung vorstehender Ausführungen besteht eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung darin, eine Kühlkanalstruktur und einen Brenner bereitzustellen, in welcher/welchem ein rohrförmiges Element gleichmäßig gekühlt und gleichzeitig eine Erhöhung des Druckverlusts des Kühlmediums verhindert wird, und in welcher/welchem das Kühlmedium von einer Seite des rohrförmigen Elements ein- und austreten kann.
Lösung des Problems
Um die vorstehend beschriebene Aufgabe zu lösen, umfasst eine Kühlkanalstruktur gemäß der vorliegenden Offenbarung ein rohrförmiges Element mit Öffnungen an beiden Enden. In einem Innenabschnitt oder an einer Oberfläche des rohrförmigen Elements sind eine Vielzahl von spiralförmigen außenoberflächenseitigen Kanälen, welche sich an einer Außenoberflächenseite des rohrförmigen Elements befinden, zumindest ein innenoberflächenseitiger Kanal, welcher sich an einer Innenoberflächenseite des rohrförmigen Elements befindet, und eine Vielzahl von gefalteten Kanälen, welche jeweils die Vielzahl von außenoberflächenseitigen Kanälen und den zumindest einen innenoberflächenseitigen Kanal an einer Endseite des rohrförmigen Elements miteinander verbinden, als Kühlkanäle zum Strömenlassen/Leiten eines Kühlmediums für eine Kühlung des rohrförmigen Elements bereitgestellt.
Vorteilhafte Effekte
Gemäß der vorliegenden Offenbarung werden eine Kühlkanalstruktur und ein Brenner bereitgestellt, in welcher/welchem ein rohrförmiges Element gleichmäßig gekühlt und gleichzeitig eine Erhöhung des Druckverlusts eines Kühlmediums verhindert wird, und in welcher/welchem das Kühlmedium von einer Seite des rohrförmigen Elements ein- und austreten kann.
Figurenliste

1 ist eine vertikale Querschnittsansicht, welche den schematischen Aufbau eines Brenners 2 gemäß einer Ausführungsform zeigt.
2 ist eine Seitenansicht eines Brennerrohrs 5 (5A) gemäß einer Ausführungsform.
3 ist eine Vorderansicht des Brennerrohrs 5 (5A).
4 ist eine Querschnittsansicht des Brennerrohrs 5 (5A) entlang der in 3 dargestellten Linie A-A.
5 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht des Brennerrohrs 5 (5A) entlang der in 3 dargestellten Linie A-A.
6 ist eine vertikale Querschnittsansicht, welche den schematischen Aufbau des Brennerrohrs gemäß einer Vergleichsausführungsform zeigt.
7 ist eine teilweise vergrößerte perspektivische Ansicht eines Brennerrohrs 5 (5B) gemäß einer anderen Ausführungsform.
8 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Brennerrohrs 5 (5C) gemäß einer anderen Ausführungsform.
9 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Brennerrohrs 5 (5D) gemäß einer anderen Ausführungsform.
10 ist eine perspektivische Ansicht, welche den schematischen Aufbau eines Brennerrohrs 5 (5E) gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt.
11 ist eine schematische Ansicht, welche das Konfigurationsbeispiel eines Kopfstücks 12 gemäß einer Ausführungsform zeigt.
12 ist eine schematische Ansicht, welche das Konfigurationsbeispiel des Kopfstücks 12 gemäß einer Ausführungsform zeigt.
13 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Brennerrohrs 5 (5F) gemäß einer anderen Ausführungsform.
14 ist eine partielle Querschnittsansicht, welche den schematischen Aufbau einer Düsenschürze 32 eines Raketentriebwerks gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt.

GENAUE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Sofern nichts anderes angegeben ist, ist es indessen beabsichtigt, dass die Abmessungen, Materialien, Formen, relativen Positionen und dergleichen der in den Zeichnungen als Ausführungsformen beschriebenen oder dargestellten Komponenten lediglich als veranschaulichend auszulegen sind und den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht beschränken sollen.
Beispielsweise ist ein Ausdruck für eine relative oder absolute Anordnung, wie z.B. „in einer Richtung“, „entlang einer Richtung“, „parallel“, „orthogonal“, „zentriert“, „konzentrisch“ und „koaxial“, nicht dahingehend auszulegen, dass er lediglich die Anordnung im streng wortwörtlichen Sinn angibt, sondern umfasst auch einen Zustand, in welchem die Anordnung um eine Toleranz, oder einen Winkel oder einen Abstand relativ verschoben ist und es hierdurch möglich ist, die gleiche Funktion zu erzielen.
Beispielsweise ist ein Ausdruck für einen gleichwertigen Zustand, wie z.B. „gleich“, „gleichwertig“ und „einheitlich“, nicht dahingehend auszulegen, dass er lediglich den Zustand angibt, in welchem das Merkmal im strengen Sinn gleichwertig ist, sondern umfasst auch einen Zustand, in welchem eine Toleranz oder Differenz vorliegt und noch immer die gleiche Funktion erzielt werden kann.
Weiterhin ist beispielsweise ein Ausdruck für eine Form, wie z.B. eine Rechteckform oder eine Zylinderform, nicht dahingehend auszulegen, dass er lediglich die Form im streng geometrischen Sinn angibt, sondern umfasst auch eine Form mit Unebenheiten oder abgeschrägten Ecken in einem Bereich, in welchem der gleiche Effekt erzielt werden kann.
Andererseits stellen die Ausdrücke „umfassend“, „beinhaltend“, „aufweisend“, „enthaltend“ und „bildend“ in Zusammenhang mit einer bildenden Komponente keine abschließenden Ausdrücke dar, welche die Anwesenheit anderer bildender Komponenten ausschließen.
1 ist eine vertikale Querschnittsansicht, welche den schematischen Aufbau eines Brenners 2 gemäß einer Ausführungsform zeigt. Der Brenner 2 gelangt beispielsweise in einem Vergasungsofen einer Kohlevergasungsvorrichtung oder dergleichen, in einem herkömmlichen Heizkessel, in einer Verbrennungsanlage, in einer Gasturbinenbrennkammer, oder in einer Antriebsmaschine zur Anwendung.
Der Brenner 2 umfasst eine Brennstoffdüse 4 zum Einspritzen von Brennstoff, und ein und auf der gleichen Achse CL wie die Brennstoffdüse 4 um die Brennstoffdüse 4 herum angeordnetes Brennerrohr 5 zum Leiten von Luft, welche als Oxidationsmittel für die Verbrennung des Brennstoffs dient. Bei dem Brennerrohr 5 handelt es sich um ein rohrförmiges Element, welches an beiden Enden Öffnungen aufweist und als Abschirmrohr zum Abschirmen von Wärme fungiert. Zwischen der Außenumfangsoberfläche der Brennstoffdüse 4 und der Innenumfangsoberfläche des Brennerrohrs 5 ist eine Verwirbelungsvorrichtung 30 angeordnet. Das Brennerrohr 5 ist derart angeordnet, dass es eine Wand 28 einer Brennkammer 26 durchdringt, in welcher sich eine Flamme bildet. Die proximale Endseite des Brennerrohrs 5 befindet sich außerhalb der Brennkammer 26, während sich die distale Endseite des Brennerrohrs 5 innerhalb der Brennkammer 26 befindet. An der proximalen Endseite des Brennerrohrs 5 kann beispielsweise ein Flansch oder dergleichen angeordnet sein, um mit einem Luftzufuhrrohr (nicht dargestellt) für die Zufuhr von Luft verbunden zu werden.
Nachfolgend wird die axiale Richtung des Brennerrohrs 5 der Einfachheit halber als „axiale Richtung“ bezeichnet, wird die radiale Richtung des Brennerrohrs 5 der Einfachheit halber als „radiale Richtung“ bezeichnet, und wird die Umfangsrichtung des Brennerrohrs 5 der Einfachheit halber als „Umfangsrichtung“ bezeichnet. Weiterhin bezeichnet ein Innenabschnitt des Brennerrohrs 5 nachfolgend einen dicken Innenabschnitt des Brennerrohrs 5.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 2 bis 5 ein Beispiel für den schematischen Aufbau des Brennerrohrs 5 beschrieben. 2 ist eine Seitenansicht eines Brennerrohrs 5 (5A) gemäß einer Ausführungsform. 3 ist eine Vorderansicht des Brennerrohrs 5 (5A). 4 ist eine Querschnittsansicht des Brennerrohrs 5 (5A) entlang der in 3 dargestellten Linie A-A. 5 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht des Brennerrohrs 5 (5A) entlang der in 3 dargestellten Linie A-A.
Wie in 2 bis 5 dargestellt ist, sind in einem Innenabschnitt des Brennerrohrs 5 (5A) eine Vielzahl von spiralförmigen innenoberflächenseitigen Kanälen 6a bis 6f, welche sich an einer Innenoberflächenseite des Brennerrohrs 5 befinden, eine Vielzahl von spiralförmigen außenoberflächenseitigen Kanälen 9a bis 9f, welche sich an einer Außenoberflächenseite des Brennerrohrs 5 befinden, und eine Vielzahl von gefalteten Kanälen 8a bis 8f, welche jeweils die Vielzahl von innenoberflächenseitigen Kanälen 6a bis 6f und die Vielzahl von außenoberflächenseitigen Kanälen 9a bis 9f an einer distalen Endseite (einer Endseite) des Brennerrohrs 5 miteinander verbinden, als Kühlkanäle zum Strömenlassen/Leiten eines Kühlmediums bereitgestellt.
In der beispielhaft dargestellten Ausführungsform sind die sechs innenoberflächenseitigen Kanäle 6a bis 6f an der Innenoberflächenseite des Brennerrohrs 5 angeordnet, sind die sechs außenoberflächenseitigen Kanäle 9a bis 9f an der Außenoberflächenseite des Brennerrohrs 5 angeordnet, und sind die sechs gefalteten Kanäle 8a bis 8f an der distalen Endseite des Brennerrohrs 5 angeordnet.
Der gefaltete Kanal 8a verbindet den innenoberflächenseitigen Kanal 6a mit dem außenoberflächenseitigen Kanal 9a, der gefaltete Kanal 8b verbindet den innenoberflächenseitigen Kanal 6b mit dem außenoberflächenseitigen Kanal 9b, der gefaltete Kanal 8c verbindet den innenoberflächenseitigen Kanal 6c mit dem außenoberflächenseitigen Kanal 9c, der gefaltete Kanal 8d verbindet den innenoberflächenseitigen Kanal 6d mit dem außenoberflächenseitigen Kanal 9d, der gefaltete Kanal 8e verbindet den innenoberflächenseitigen Kanal 6e mit dem außenoberflächenseitigen Kanal 9e, und der gefaltete Kanal 8f verbindet den innenoberflächenseitigen Kanal 6f mit dem außenoberflächenseitigen Kanal 9f.
Wie in 4 und 5 dargestellt ist, sind in einem Querschnitt entlang der axialen Richtung des Brennerrohrs 5 ein Kanalquerschnitt des innenoberflächenseitigen Kanals 6a, ein Kanalquerschnitt des innenoberflächenseitigen Kanals 6b, ein Kanalquerschnitt des innenoberflächenseitigen Kanals 6c, ein Kanalquerschnitt des innenoberflächenseitigen Kanals 6d, ein Kanalquerschnitt des innenoberflächenseitigen Kanals 6e und ein Kanalquerschnitt des innenoberflächenseitigen Kanals 6f beispielsweise derart angeordnet, dass sie sich in dieser Reihenfolge von der proximalen Endseite zur distalen Endseite des Brennerrohrs 5 entlang der axialen Richtung wiederholen.
Wie in 4 und 5 dargestellt ist, sind in dem Querschnitt entlang der axialen Richtung des Brennerrohrs 5 weiterhin ein Kanalquerschnitt des außenoberflächenseitigen Kanals 9a, ein Kanalquerschnitt des außenoberflächenseitigen Kanals 9b, ein Kanalquerschnitt des außenoberflächenseitigen Kanals 9c, ein Kanalquerschnitt des außenoberflächenseitigen Kanals 9d, ein Kanalquerschnitt des außenoberflächenseitigen Kanals 9e und ein Kanalquerschnitt des außenoberflächenseitigen Kanals 9f beispielsweise derart angeordnet, dass sie sich in dieser Reihenfolge von der distalen Endseite zur proximalen Endseite des Brennerrohrs 5 entlang der axialen Richtung wiederholen.
Wie beispielsweise in 2 und 4 dargestellt ist, ist in dem Innenabschnitt des Brennerrohrs 5 zudem ein Kopfstück 12 an der proximalen Endseite des Brennerrohrs 5 angeordnet, wobei sich das Kopfstück 12 in der Umfangsrichtung erstreckt und auf diese Weise Endabschnitte der Vielzahl von innenoberflächenseitigen Kanälen 6a bis 6f an der proximalen Endseite miteinander verbindet. Wie in 2 dargestellt ist, ist an der proximalen Endseite des Brennerrohrs 5 ein Einlass 14 für das Kühlmedium angeordnet, und ist das Kopfstück 12 mit dem in radialer Richtung offenen Einlass 14 verbunden. Das vom Einlass 14 in das Brennerrohr 5 einströmende Kühlmedium strömt durch das Kopfstück 12 separat in die Vielzahl von innenoberflächenseitigen Kanälen 6a bis 6f hinein, und wird jeweils aus Auslässen 16 in der Vielzahl von außenoberflächenseitigen Kanälen 9a bis 9f an der proximalen Endseite des Brennerrohrs 5 durch die gefalteten Kanäle 8a bis 8f abgeführt.
Im Einzelnen wird das aus dem Kopfstück 12 in den innenoberflächenseitigen Kanal 6a einströmende Kühlmedium der Reihe nach durch den innenoberflächenseitigen Kanal 6a, den gefalteten Kanal 8a und den außenoberflächenseitigen Kanal 9a geführt und am Auslass 16 des außenoberflächenseitigen Kanals 9a aus dem Brennerrohr 5 abgeführt. Das aus dem Kopfstück 12 in den innenoberflächenseitigen Kanal 6b einströmende Kühlmedium wird der Reihe nach durch den innenoberflächenseitigen Kanal 6b, den gefalteten Kanal 8b und den außenoberflächenseitigen Kanal 9b geführt und am Auslass 16 des außenoberflächenseitigen Kanals 9b aus dem Brennerrohr 5 abgeführt. Das aus dem Kopfstück 12 in den innenoberflächenseitigen Kanal 6c einströmende Kühlmedium wird der Reihe nach durch den innenoberflächenseitigen Kanal 6c, den gefalteten Kanal 8c und den außenoberflächenseitigen Kanal 9c geführt und am Auslass 16 des außenoberflächenseitigen Kanals 9c aus dem Brennerrohr 5 abgeführt. Das aus dem Kopfstück 12 in den innenoberflächenseitigen Kanal 6d einströmende Kühlmedium wird der Reihe nach durch den innenoberflächenseitigen Kanal 6d, den gefalteten Kanal 8d und den außenoberflächenseitigen Kanal 9d geführt und am Auslass 16 des außenoberflächenseitigen Kanals 9d aus dem Brennerrohr 5 abgeführt. Das aus dem Kopfstück 12 in den innenoberflächenseitigen Kanal 6e einströmende Kühlmedium wird der Reihe nach durch den innenoberflächenseitigen Kanal 6e, den gefalteten Kanal 8e und den außenoberflächenseitigen Kanal 9e geführt und am Auslass 16 des außenoberflächenseitigen Kanals 9e aus dem Brennerrohr 5 abgeführt. Das aus dem Kopfstück 12 in den innenoberflächenseitigen Kanal 6f einströmende Kühlmedium wird der Reihe nach durch den innenoberflächenseitigen Kanal 6f, den gefalteten Kanal 8f und den außenoberflächenseitigen Kanal 9f geführt und am Auslass 16 des außenoberflächenseitigen Kanals 9f aus dem Brennerrohr 5 abgeführt.
Wie beispielsweise in 3 dargestellt ist, sind die gefalteten Kanäle 8a bis 8f zudem derart gekrümmt, dass eine Richtung Ri, in welcher die innenoberflächenseitigen Kanäle 6a bis 6f zu einer stromabwärtigen Seite entlang einer Spirale umlaufen (eine Richtung, in welcher das Kühlmedium während seiner Bewegung durch die innenoberflächenseitigen Kanäle 6a bis 6f zur stromabwärtigen Seite entlang der Spirale umläuft), und eine Richtung Ro, in welcher die außenoberflächenseitigen Kanäle 9a bis 9f zur stromabwärtigen Seite entlang der Spirale umlaufen (eine Richtung, in welcher das Kühlmedium während seiner Bewegung durch die außenoberflächenseitigen Kanäle 9a bis 9f zur stromabwärtigen Seite entlang der Spirale umläuft), identisch sind. Bei Betrachtung des Brennerrohrs 5 von der distalen Endseite zu seiner proximalen Endseite entlang der axialen Richtung verlaufen die Richtung Ri, in welcher die innenoberflächenseitigen Kanäle 6a bis 6f zur stromabwärtigen Seite entlang der Spirale umlaufen, und die Richtung Ro, in welcher die außenoberflächenseitigen Kanäle 9a bis 9f zur stromabwärtigen Seite entlang der Spirale umlaufen, in der dargestellten Form beide gegen den Uhrzeigersinn, womit sie hinsichtlich ihrer Richtung identisch sind.
Bei dem in 2 bis 5 dargestellten Brennerrohr 5 (5A) sind die Kühlkanäle, durch welche das Kühlmedium zum Kühlen des Brennerrohrs 5 (5A) strömt, im Innenabschnitt des Brennerrohrs 5 (5A) selbst (dem dicken Innenabschnitt des Brennerrohrs 5) ausgebildet, wobei das Brennerrohr 5 (5A) als solches eine Kühlkanalstruktur 100A bildet. Ein solches Brennerrohr 5 (5A) kann beispielsweise unter Verwendung einer für dreidimensionale additive Fertigung geeigneten Vorrichtung (sogenannter 3D-Drucker) hergestellt werden. Bei dem durch die Kühlkanäle (die innenoberflächenseitigen Kanäle 6a bis 6f, die gefalteten Kanäle 8a bis 8f und die außenoberflächenseitigen Kanäle 9a bis 9f) strömenden Kühlmedium kann es sich beispielsweise um eine Flüssigkeit wie z.B. Wasser oder Öl, oder um ein Gas wie z.B. Luft handeln.
Da die Vielzahl von spiralförmigen außenoberflächenseitigen Kanälen 9a bis 9f an der Außenoberflächenseite des Brennerrohrs 5 angeordnet sind, ist es mithilfe der vorstehend beschriebenen Konfiguration im Vergleich zu einem Fall, in welchem lediglich die Kühlkanäle entlang der axialen Richtung zum Kühlen des Brennerrohrs verwendet werden (siehe beispielsweise das vorstehend beschriebene Patentdokument 2), möglich, eine ungleichmäßige Kühlung des Brennerrohrs 5 zu verhindern und das Brennerrohr 5 gleichmäßig zu kühlen. Dementsprechend ist es möglich, das Brennerrohr 5 selbst im Fall einer unausgewogenen Verteilung der Wärmelast auf das Brennerrohr 5 gleichmäßig zu kühlen.
Weiterhin ist es im Vergleich zu einem Fall, in welchem lediglich ein einzelner spiralförmiger außenoberflächenseitiger Kanal an der Außenoberflächenseite des Brennerrohrs 5 angeordnet ist, möglich, die zur Abdeckung der gleichen Fläche erforderliche Kanallänge pro spiralförmigem außenoberflächenseitigem Kanal zu verringern, wodurch es möglich ist, eine Erhöhung des Druckverlusts zu verhindern und eine Antriebskraft für die Zufuhr des Kühlmediums zu verringern. Folglich ist es möglich, das Brennerrohr 5 unter Verwendung einer Antriebsquelle, wie z.B. einer Pumpe oder eines Ventilators, mit geringer Antriebskraft wirksam zu kühlen.
Da die Vielzahl von innenoberflächenseitigen Kanälen 6a bis 6f und die Vielzahl von außenoberflächenseitigen Kanälen 9a bis 9f jeweils über die Vielzahl von gefalteten Kanälen 8a bis 8f an der distalen Endseite des Brennerrohrs 5 miteinander verbunden sind, ist es zudem möglich, den Einlass 14 und die Auslässe 16 für das Kühlmedium in dem Brennerrohr 5 an der proximalen Endseite des Brennerrohrs 5 zusammenzufassen.
Dementsprechend ist es möglich, das Brennerrohr 5 gleichmäßig zu kühlen und gleichzeitig eine Erhöhung des Druckverlusts des Kühlmediums zu verhindern, und es ist möglich, das Brennerrohr 5 derart bereitzustellen, dass das Kühlmedium von einer Seite (der proximalen Endseite) des Brennerrohrs 5 ein- und austreten kann.
Da die gefalteten Kanäle 8a bis 8f derart gekrümmt sind, dass die Richtung Ri, in welcher die innenoberflächenseitigen Kanäle 6a bis 6f zur stromabwärtigen Seite entlang der Spirale umlaufen, und die Richtung Ro, in welcher die außenoberflächenseitigen Kanäle 9a bis 9f zur stromabwärtigen Seite entlang der Spirale umlaufen, identisch sind, ist es weiterhin möglich, eine Strömungsrichtung des Kühlmediums in der axialen Richtung sanft umzukehren und eine Erhöhung des Druckverlusts des Kühlmediums zu verhindern.
Da das die Endabschnitte der Vielzahl von innenoberflächenseitigen Kanälen 6a bis 6f verbindende Kopfstück 12 an der proximalen Endseite des Brennerrohrs 5 angeordnet ist, besteht zudem keine Notwendigkeit, jeden der innenoberflächenseitigen Kanäle 6a bis 6f jeweils einzeln mit einem externen Kühlmediumrohr zu verbinden, wodurch es möglich ist, den Prozess des Verbindens eines jeden innenoberflächenseitigen Kanals 6a bis 6f mit dem externen Kühlmediumrohr zu vereinfachen.
Da das die spiralförmigen innenoberflächenseitigen Kanäle 6a bis 6f und die spiralförmigen außenoberflächenseitigen Kanäle 9a bis 9f intern umfassende Brennerrohr 5 mithilfe der für eine dreidimensionale additive Fertigung geeigneten Vorrichtung als einzelne Komponente ausgestaltet werden kann, ist zudem eine Ausrichtung zwischen den jeweiligen Komponenten und das Maßmanagement im Vergleich zu einem Fall, in welchem das Brennerrohr und die Kühlrohre aus separaten Komponenten gebildet sind (beispielsweise in einem Fall, in welchem die spiralförmigen Kühlrohre, wie in 6 dargestellt, auf die Außenoberfläche des Brennerrohrs gewickelt sind), einfach.
Im Rahmen der in 6 dargestellten Konfiguration besteht beispielsweise die Notwendigkeit, das Ausmaß eines axialen Überstands A der jeweiligen Spitzen der Kühlrohre relativ zur Spitze des Brennerrohrs und das Ausmaß eines axialen Überstands B der jeweiligen Spitzen der Kühlrohre relativ zur Spitze der Brennstoffdüse in geeigneter Weise zu handhaben, während in dem in 1 bis 5 dargestellten Brennerrohr 5 anstelle des vorstehend beschriebenen Überstandsausmaßes A und des Überstandsausmaßes B lediglich ein Überstandsausmaß C (siehe 1) der Spitze des Brennerrohrs 5 relativ zur Spitze der Brennstoffdüse 4 in geeigneter Weise gehandhabt werden muss, wodurch sich die Ausrichtung zwischen den jeweiligen Komponenten und das Maßmanagement vereinfachen.
Weiterhin wird die in Patentdokument 2 beschriebene wassergekühlte Mantelstruktur hergestellt, indem die Außenumfangsfläche des Innenrohrs einer Kanalnutbearbeitung unterzogen und sodann eine Kanalnut mit dem Außenrohr verschlossen wird. In diesem Fall erhöht die hohe Anzahl an Produktionsschritten jedoch vermutlich die Produktionskosten, und es gibt zahlreiche Probleme, wie z.B. die Zuverlässigkeit in Bezug auf eine Leckage aus einem engen Kontaktabschnitt zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr. Im Gegensatz hierzu ist es, da das vorstehend beschriebene Brennerrohr 5 die vorstehend beschriebenen innenoberflächenseitigen Kanäle 6a bis 6f, gefalteten Kanäle 8a bis 8f und außenoberflächenseitigen Kanäle 9a bis 9f mithilfe der für dreidimensionale additive Fertigung geeigneten Vorrichtung integral in dem Brennerrohr 5 bereitstellen kann, möglich, die Anzahl der Komponenten, die Anzahl der Produktionsschritte und die Produktionskosten zu verringern, und es besteht keine Notwendigkeit, das vorstehend beschriebene Verfahren zum Verschließen von Kanalnuten durchzuführen. Weiterhin können die vorstehend beschriebenen innenoberflächenseitigen Kanäle 6a bis 6f, gefalteten Kanäle 8a bis 8f und außenoberflächenseitigen Kanäle 9a bis 9f derart konfiguriert sein, dass sie in Übereinstimmung mit einer für das Kühlmedium erforderlichen Strömungsgeschwindigkeit jeweils eine geeignete Kanalquerschnittsfläche aufweisen, wodurch es möglich ist, das Brennerrohr 5 wirksam zu kühlen.
In einigen Ausführungsformen kann jeder der innenoberflächenseitigen Kanäle 6a bis 6f einen Abschnitt umfassen, in welchem sich die Kanalquerschnittsfläche in Abhängigkeit von der axialen Position ändert. Wie in 4 dargestellt ist, können die innenoberflächenseitigen Kanäle 6a bis 6f beispielsweise einen Kanalabschnitt 18 umfassen, in welchem sich die Kanalquerschnittsflächen zu den gefalteten Kanälen 8a bis 8f (zur stromabwärtigen Seite) hin jeweils verringern. Weiterhin kann jeder der außenoberflächenseitigen Kanäle 9a bis 9f einen Abschnitt umfassen, in welchem sich die Kanalquerschnittsfläche in Abhängigkeit von der axialen Position ändert. Wie in 4 dargestellt ist, können die außenoberflächenseitigen Kanäle 9a bis 9f beispielsweise einen Kanalabschnitt 20 umfassen, in welchem sich die Kanalquerschnittsflächen zu den gefalteten Kanälen 8a bis 8f (zur stromaufwärtigen Seite) hin jeweils verringern.
Im Brenner 2 nimmt die Umgebungstemperatur des Brennerrohrs 5 zu der distalen Endseite hin tendenziell zu. Indem die innenoberflächenseitigen Kanäle 6a bis 6f, wie vorstehend beschrieben, mit dem Kanalabschnitt 18 versehen werden, in welchem sich die Kanalquerschnittsflächen zu den gefalteten Kanälen hin 8a bis 8f an der distalen Endseite verringern, ist es folglich möglich, das Brennerrohr 5 durch Erhöhen der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmediums in einem Bereich, in welchem die Umgebungstemperatur des Kanalabschnitts 18 tendenziell hoch ist, wirksam zu kühlen. Indem die außenoberflächenseitigen Kanäle 9a bis 9f, wie vorstehend beschrieben, mit dem Kanalabschnitt 20 versehen werden, in welchem sich die Kanalquerschnittsflächen zu den gefalteten Kanälen 8a bis 8f an der distalen Endseite hin verringern, ist es zudem möglich, das Brennerrohr 5 durch Erhöhen der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmediums in einem Bereich, in welchem die Umgebungstemperatur des Kanalabschnitts 20 tendenziell hoch ist, wirksam zu kühlen.
Folglich ist es in einem Fall, in welchem die Verteilung der Wärmelast vorab geschätzt werden kann, möglich, durch Verändern der Kanalquerschnittsflächen der innenoberflächenseitigen Kanäle 6a bis 6f und der außenoberflächenseitigen Kanäle 9a bis 9f in Abhängigkeit von den axialen Positionen eine in dem Brennerrohr 5 hervorgerufene thermische Spannung zu reduzieren. In einer anderen Ausführungsform, wie beispielsweise in dem in 4 dargestellten Kanalabschnitt 18 bzw. Kanalabschnitt 20, können die Querschnittsformen der innenoberflächenseitigen Kanäle 6a bis 6f und die Querschnittsformen der außenoberflächenseitigen Kanäle 9a bis 9f in Abhängigkeit von den axialen Positionen zusammen mit den Kanalquerschnittsflächen oder anstelle der Kanalquerschnittsflächen verändert werden.
Als nächstes werden einige andere Ausführungsformen beschrieben. Sofern nichts anderes angegeben ist, bezeichnen in den nachfolgend zu beschreibenden anderen Ausführungsformen Bezugszeichen, welche mit jenen für die entsprechenden bildenden Komponenten der vorstehend erwähnten Ausführungsformen übereinstimmen, die gleichen bildenden Komponenten wie die entsprechenden bildenden Komponenten der vorstehend erwähnten Ausführungsformen, weshalb von deren Beschreibung abgesehen wird.
7 ist eine teilweise vergrößerte perspektivische Ansicht eines Brennerrohrs 5 (5B) gemäß einer anderen Ausführungsform.
Wie beispielsweise in 7 teilweise dargestellt ist, sind in einigen Ausführungsformen die gefalteten Kanäle 8a bis 8f derart gekrümmt, dass die Richtung Ri, in welcher die innenoberflächenseitigen Kanäle 6a bis 6f zur stromabwärtigen Seite entlang der Spirale umlaufen (die Richtung, in welcher das Kühlmedium während seiner Bewegung durch die innenoberflächenseitigen Kanäle 6a bis 6f zur stromabwärtigen Seite entlang der Spirale umläuft), und die Richtung Ro, in welcher die außenoberflächenseitigen Kanäle 9a bis 9f zur stromabwärtigen Seite entlang der Spirale umlaufen (die Richtung, in welcher das Kühlmedium während seiner Bewegung durch die außenoberflächenseitigen Kanäle 9a bis 9f zur stromabwärtigen Seite entlang der Spirale umläuft), einander entgegengesetzt sind. Bei Betrachtung des Brennerrohrs 5 von der distalen Endseite zu seiner proximalen Endseite entlang der axialen Richtung verläuft die Richtung Ri, in welcher die innenoberflächenseitigen Kanäle 6a bis 6f zur stromabwärtigen Seite entlang der Spirale umlaufen, in der dargestellten Form gegen den Uhrzeigersinn, und verläuft die Richtung Ro, in welcher die außenoberflächenseitigen Kanäle 9a bis 9f zur stromabwärtigen Seite entlang der Spirale umlaufen, im Uhrzeigersinn, womit sie einander entgegengesetzt sind.
Bei dem in 7 dargestellten Brennerrohr 5 (5B) sind die Kühlkanäle, durch welche das Kühlmedium zum Kühlen des Brennerrohrs 5 (5B) strömt, im Innenabschnitt des Brennerrohrs 5 (5B) selbst (dem dicken Innenabschnitt des Brennerrohrs 5) ausgebildet, wobei das Brennerrohr 5 (5B) als solches eine Kühlkanalstruktur 100B bildet.
Obgleich sich der Druckverlust durch Umkehren der Strömungsrichtung des Kühlmediums um 180 Grad in den gefalteten Kanälen 8a bis 8f erhöht, ist es mithilfe der in 7 dargestellten Konfiguration im Vergleich zu den in 3 dargestellten gefalteten Kanälen 8a bis 8f möglich, die in den gefalteten Kanälen 8a bis 8f hervorgerufene thermische Spannung zu reduzieren.
8 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Brennerrohrs 5 (5C) gemäß einer anderen Ausführungsform.
Wie beispielsweise in 8 dargestellt ist, sind in einigen Ausführungsformen das Kopfstück 12, welches sich in der Umfangsrichtung erstreckt und auf diese Weise die Endabschnitte der Vielzahl von innenoberflächenseitigen Kanälen 6a bis 6f miteinander verbindet, und ein Kopfstück 22, welches sich in der Umfangsrichtung erstreckt und auf diese Weise die Endabschnitte der Vielzahl von außenoberflächenseitigen Kanälen 9a bis 9f miteinander verbindet, an der proximalen Endseite (einer anderen Endseite) des Brennerrohrs 5 angeordnet. Das Kopfstück 22 ist an einer Außenumfangsseite des Kopfstücks 12 angeordnet.
Bei dem in 8 dargestellten Brennerrohr 5 (5C) sind die Kühlkanäle, durch welche das Kühlmedium zum Kühlen des Brennerrohrs 5 (5C) strömt, im Innenabschnitt des Brennerrohrs 5 (5C) selbst (in dem dicken Innenabschnitt des Brennerrohrs 5) ausgebildet, wobei das Brennerrohr 5 (5C) als solches eine Kühlkanalstruktur 100C bildet.
Mithilfe der in 8 dargestellten Konfiguration ist es möglich, einen einzelnen Einlass und einen einzelnen Auslass für das Kühlmedium in dem Brennerrohr 5 zu realisieren. Dies bedeutet, dass keine Notwendigkeit besteht, jeden der innenoberflächenseitigen Kanäle 6a bis 6f jeweils einzeln mit dem externen Kühlmediumrohr zu verbinden, wodurch es möglich ist, den Prozess des Verbindens eines jeden innenoberflächenseitigen Kanals 6a bis 6f mit dem externen Kühlmediumrohr zu vereinfachen. Weiterhin besteht keine Notwendigkeit, jeden der außenoberflächenseitigen Kanäle 9a bis 9f jeweils einzeln mit dem externen Kühlmediumrohr zu verbinden, wodurch es möglich ist, den Prozess des Verbindens eines jeden außenoberflächenseitigen Kanals 9a bis 9f mit dem externen Kühlmediumrohr zu vereinfachen.
9 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Brennerrohrs 5 (5D) gemäß einer anderen Ausführungsform.
Wie beispielsweise in 9 teilweise dargestellt ist, kann sich in einigen Ausführungsformen jeder der innenoberflächenseitigen Kanäle 6a bis 6f nicht spiralförmig, sondern linear entlang der axialen Richtung erstrecken. Bei dem in 9 dargestellten Brennerrohr 5 (5D) sind die Kühlkanäle, durch welche das Kühlmedium zum Kühlen des Brennerrohrs 5 (5D) strömt, im Innenabschnitt des Brennerrohrs 5 (5D) selbst (dem dicken Innenabschnitt des Brennerrohrs 5) ausgebildet, wobei das Brennerrohr 5 (5D) als solches eine Kühlkanalstruktur 100D bildet.
Indem eine wie in 9 dargestellte Mantelstruktur verwendet wird, ist es im Vergleich zu dem Fall, in welchem jeder der innenoberflächenseitigen Kanäle 6a bis 6f spiralförmig ausgebildet ist, möglich, durch Verringern der Kanallängen der innenoberflächenseitigen Kanäle 6a bis 6f den Druckverlust zu verringern.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und umfasst bei Bedarf auch eine durch Modifizieren der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen erhaltene Ausführungsform und eine durch Kombinieren dieser Ausführungsformen erhaltene Ausführungsform.
Beispielsweise ist im Rahmen der in 8 dargestellten Ausführungsform eine Konfiguration beschrieben, in welcher die Vielzahl von innenoberflächenseitigen Kanälen 6a bis 6f, die sich linear entlang der axialen Richtung erstrecken, im Innenabschnitt des Brennerrohrs 5 angeordnet sind. Allerdings kann auch lediglich ein einzelner innenoberflächenseitiger Kanal angeordnet sein. Weist das Brennerrohr 5 lediglich einen einzelnen innenoberflächenseitigen Kanal auf, so kann der innenoberflächenseitige Kanal ringförmig in dem Brennerrohr ausgebildet sein.
Weiterhin wurden in einigen der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen jene Fälle beispielhaft erläutert, in welchen die Brennerrohre 5 (5A bis 5D) als solche die jeweiligen Kühlkanalstrukturen bilden. Dies bedeutet, dass beispielhaft eine Konfiguration erläutert wurde, in welcher die Vielzahl von innenoberflächenseitigen Kanälen 6a bis 6f, die Vielzahl von gefalteten Kanälen 8a bis 8f und die Vielzahl von außenoberflächenseitigen Kanälen 9a bis 9f mithilfe eines Verfahrens zur dreidimensionalen additiven Fertigung integral in dem Innenabschnitt des Brennerrohrs 5 angeordnet sind. Allerdings können das Brennerrohr 5 und die die Kühlkanäle bildenden Komponenten auch separate Komponenten sein.
Im Rahmen der in 10 dargestellten Konfiguration wird jeder aus der Vielzahl von spiralförmigen innenoberflächenseitigen Kanälen 6a bis 6f aus einem entsprechenden der an einer Innenoberfläche eines Brennerrohrs 5 (5E) entlang der Innenoberfläche des Brennerrohrs 5 angeordneten spiralförmigen Kühlrohre gebildet, und wird jeder aus der Vielzahl von spiralförmigen außenoberflächenseitigen Kanälen 9a bis 9f aus einem entsprechenden der an der Außenoberfläche des Brennerrohrs 5 entlang der Außenoberfläche des Brennerrohrs 5 angeordneten spiralförmigen Kühlrohre gebildet. Weiterhin wird die Vielzahl von gefalteten Kanälen 8a bis 8f aus einer Vielzahl von Kühlrohren gebildet, welche jeweils die Vielzahl von die innenoberflächenseitigen Kanäle 6a bis 6f bildenden Kühlrohre mit der Vielzahl von die außenoberflächenseitigen Kanäle 9a bis 9f bildenden Kühlrohre miteinander verbinden.
Im Rahmen der in 10 dargestellten Konfiguration bilden das Brennerrohr 5 (5E), die die innenoberflächenseitigen Kanäle 6a bis 6f jeweils bildenden Kühlrohre, die die gefalteten Kanäle 8a bis 8f jeweils bildenden Kühlrohre, und die die außenoberflächenseitigen Kanäle 9a bis 9f jeweils bildenden Kühlrohre eine Kühlkanalstruktur 100E.
Auch mithilfe der in 10 dargestellten Konfiguration ist es möglich, das Brennerrohr 5 gleichmäßig zu kühlen und gleichzeitig eine Erhöhung des Druckverlusts des Kühlmediums zu verhindern, und es ist möglich, das Brennerrohr 5 derart bereitzustellen, dass das Kühlmedium von einer Seite (der proximalen Endseite) des Brennerrohrs 5 ein- und austreten kann.
Weiterhin kann das in 2, 3, 8, 9 und dergleichen dargestellte Kopfstück 12 derart konfiguriert sein, dass sich eine Kanalquerschnittsfläche S und ein Kopfstückdurchmesser R (Kanaldurchmesser) des Kopfstücks 12 mit zunehmendem Abstand vom Einlass 14 für das Kühlmedium in dem Brennerrohr 5 vergrößern, wie beispielsweise in 11 dargestellt ist.
Folglich verringert sich bei einer Vergrößerung der Kanalquerschnittsfläche S in dem Kopfstück 12 die Strömungsgeschwindigkeit im Vergleich zu einem Fall, in welchem die Kanalquerschnittsfläche S und der Kopfstückdurchmesser R des Kopfstücks 12, wie in 12 dargestellt ist, konstant sind, wodurch es möglich ist, eine Verringerung des statischen Drucks (eine Schubkraft des Kühlmediums) an einer vom Einlass 14 entfernten Position in dem Kopfstück 12 zu verhindern. Folglich ist es möglich, das Kühlmedium mithilfe der innenoberflächenseitigen Kanäle 6 (6a bis 6f) gleichmäßig zu verteilen.
Weiterhin wurde in den vorstehend beschriebenen Brennerrohren 5 (5A bis 5E) ein Konfigurationsbeispiel beschrieben, in welchem das Kühlmedium der Reihe nach durch die innenoberflächenseitigen Kanäle 6, die gefalteten Kanäle 8 und die außenoberflächenseitigen Kanäle 9 strömt. Allerdings kann die Strömungsrichtung des Kühlmediums im Rahmen der vorstehend beschriebenen Konfiguration auch entgegengesetzt sein. Dies bedeutet, dass in den Brennerrohren 5 (5A bis 5E) das Kühlmedium der Reihe nach durch die außenoberflächenseitigen Kanäle 9, die gefalteten Kanäle 8 und die innenoberflächenseitigen Kanäle 6 strömen kann.
Wie beispielsweise in 13 dargestellt ist, ist in diesem Fall das Kopfstück 22 mit dem Einlass 14 für das Kühlmedium in dem Brennerrohr 5 verbunden, und ist das Kopfstück 12 mit dem Auslass 16 für das Kühlmedium in dem Brennerrohr 5 verbunden. Weiterhin kann in diesem Fall das Kopfstück 22 derart konfiguriert sein, dass sich eine Kanalquerschnittsfläche und ein Kopfstückdurchmesser des Kopfstücks 12 mit zunehmendem Abstand vom Einlass 14 für das Kühlmedium in dem Brennerrohr 5 vergrößern.
Bei dem in 13 dargestellten Brennerrohr 5 (5F) sind die Kühlkanäle, durch welche das Kühlmedium zum Kühlen des Brennerrohrs 5 (5F) strömt, im Innenabschnitt des Brennerrohrs 5 (5F) selbst (dem dicken Innenabschnitt des Brennerrohrs 5) ausgebildet, wobei das Brennerrohr 5 (5F) als solches eine Kühlkanalstruktur 100F bildet.
Weiterhin wurden in einigen der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen jene Fälle beispielhaft erläutert, in welchen die Brennerrohre 5 (5A bis 5F) jeweils selbst die Kühlkanalstrukturen bilden. Die gleiche Kühlkanalstruktur wie die vorstehend beschriebenen Kühlkanalstrukturen kann auch auf eine Düsenschürze eines Raketentriebwerks angewendet werden.
14 ist eine partielle Querschnittsansicht, welchen den schematischen Aufbau einer Düsenschürze 32 eines Raketentriebwerks gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt.
Die Düsenschürze 32 des in 14 dargestellten Raketentriebwerks ist ein rohrförmiges Element, dessen beide Enden offen sind, wobei in einem Innenabschnitt der Düsenschürze 32 (einem dicken Innenabschnitt der Düsenschürze 32) eine Vielzahl von spiralförmigen innenoberflächenseitigen Kanälen 6a bis 6f, welche sich an einer Innenoberflächenseite der Düsenschürze 32 befinden, eine Vielzahl von spiralförmigen außenoberflächenseitigen Kanälen 9a bis 9f, welche sich an einer Außenoberflächenseite der Düsenschürze 32 befinden, und eine Vielzahl von gefalteten Kanälen 8a bis 8f, welche jeweils die Vielzahl von innenoberflächenseitigen Kanälen 6a bis 6f und die Vielzahl von außenoberflächenseitigen Kanäle 9a bis 9f an einer distalen Endseite (einer Endseite) der Düsenschürze miteinander verbinden, als Kühlkanäle zum Strömenlassen/Leiten des Kühlmediums angeordnet sind. In der dargestellten Form ist jeder der spiralförmigen innenoberflächenseitigen Kanäle 6a bis 6f derart konfiguriert, dass sein Radius zur distalen Endseite der Düsenschürze 32 hin zunimmt. Weiterhin ist jeder der spiralförmigen außenoberflächenseitigen Kanäle 9a bis 9f derart konfiguriert, dass sein Radius zur distalen Endseite der Düsenschürze 32 hin zunimmt.
Bei der in 14 dargestellten Düsenschürze 32 sind die Kühlkanäle, durch welche das Kühlmedium zum Kühlen der Düsenschürze 32 strömt, im Innenabschnitt der Düsenschürze 32 selbst (dem dicken Innenabschnitt der Düsenschürze 32) ausgebildet, wobei die Düsenschürze 32 als solches eine Kühlkanalstruktur 100G bildet.
Auch mithilfe der vorstehend beschriebenen Konfiguration ist es möglich, die Düsenschürze 32 gleichmäßig zu kühlen und gleichzeitig eine Erhöhung des Druckverlusts des Kühlmediums zu verhindern, und es ist möglich, die Düsenschürze 32 derart bereitzustellen, dass das Kühlmedium von einer Seite (der proximalen Endseite) des Brennerrohrs 5 ein- und austreten kann.
Die in den vorstehenden Ausführungsformen beschriebenen Inhalte sind beispielsweise wie folgt zu verstehen.
(1) Eine Kühlkanalstruktur (wie z.B. die vorstehend beschriebenen Kühlkanalstrukturen 100A bis 100G) gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst ein rohrförmiges Element (wie z.B. das vorstehend beschriebene Brennerrohr 5 (5A bis 5E) oder die Düsenschürze 32) mit Öffnungen an beiden Enden. In einem Innenabschnitt oder an einer Oberfläche des rohrförmigen Elements sind eine Vielzahl von spiralförmigen außenoberflächenseitigen Kanälen (wie z.B. die vorstehend beschriebenen außenoberflächenseitigen Kanäle 9a bis 9f), welche sich an einer Außenoberflächenseite des rohrförmigen Elements befinden, zumindest ein innenoberflächenseitiger Kanal (wie z.B. die vorstehend beschriebenen innenoberflächenseitigen Kanäle 6a bis 6f), welcher sich an einer Innenoberflächenseite des rohrförmigen Elements befindet, und eine Vielzahl von gefalteten Kanälen (wie z.B. die vorstehend beschriebenen gefalteten Kanäle 8a bis 8f), welche jeweils die Vielzahl von außenoberflächenseitigen Kanälen und den zumindest einen innenoberflächenseitigen Kanal an einer Endseite des rohrförmigen Elements miteinander verbinden, als Kühlkanäle zum Strömenlassen/Leiten eines Kühlmediums für eine Kühlung des rohrförmigen Elements bereitgestellt.
Da die Vielzahl von spiralförmigen außenoberflächenseitigen Kanälen an der Außenoberflächenseite des rohrförmigen Elements angeordnet sind, ist es mithilfe der Kühlkanalstruktur gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration (1) im Vergleich zu einem Fall, in welchem lediglich die Kühlkanäle entlang der axialen Richtung zum Kühlen des rohrförmigen Elements verwendet werden, möglich, eine ungleichmäßige Kühlung des rohrförmigen Elements zu verhindern und das rohrförmige Element gleichmäßig zu kühlen.
Weiterhin ist es im Vergleich zu einem Fall, in welchem lediglich ein einzelner spiralförmiger außenoberflächenseitiger Kanal an der Außenoberflächenseite des rohrförmigen Elements angeordnet ist, möglich, die zur Abdeckung der gleichen Fläche erforderliche Kanallänge pro spiralförmigem außenoberflächenseitigem Kanal zu verringern, wodurch es möglich ist, eine Erhöhung des Druckverlusts zu verhindern und eine Antriebskraft für die Zufuhr des Kühlmediums zu verringern. Folglich ist es möglich, das rohrförmige Element unter Verwendung einer Antriebsquelle, wie z.B. einer Pumpe oder eines Ventilators, mit geringer Antriebskraft wirksam zu kühlen.
Da die Vielzahl von innenoberflächenseitigen Kanälen und die Vielzahl von außenoberflächenseitigen Kanälen jeweils über die Vielzahl von gefalteten Kanälen an der einen Endseite des rohrförmigen Elements miteinander verbunden sind, ist es zudem möglich, den Einlass und die Auslässe für das Kühlmedium in dem rohrförmigen Element an einer anderen Endseite des rohrförmigen Elements zusammenzufassen.
Dementsprechend ist es möglich, eine Kühlkanalstruktur bereitzustellen, in welcher das rohrförmige Element gleichmäßig gekühlt wird, gleichzeitig eine Erhöhung des Druckverlusts des Kühlmediums verhindert wird, und das Kühlmedium von einer Seite des rohrförmigen Elements ein- und austreten kann.
(2) In einigen Ausführungsformen sind in der Kühlkanalstruktur gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration (1) die Vielzahl von außenoberflächenseitigen Kanälen, der zumindest eine innenoberflächenseitige Kanal und die Vielzahl von gefalteten Kanälen in einem Innenabschnitt oder an einer Oberfläche des rohrförmigen Elements angeordnet.
Was die vorstehend beschriebene Konfiguration (2) betrifft, so können die Vielzahl von außenoberflächenseitigen Kanälen, der zumindest eine innenoberflächenseitige Kanal und die Vielzahl von gefalteten Kanälen in dem Innenabschnitt des rohrförmigen Elements (in dem rohrförmigen Element selbst) angeordnet sein, oder können an der Oberfläche des rohrförmigen Elements (als von dem rohrförmigen Element separate Komponenten) angeordnet sein.
(3) In einigen Ausführungsformen umfasst die Kühlkanalstruktur gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration (1) oder (2) einen Einlass für das Kühlmedium, welcher an einer anderen Endseite des rohrförmigen Elements angeordnet ist, und einen Auslass für das Kühlmedium, welcher an der anderen Endseite des rohrförmigen Elements angeordnet ist.
Da der Einlass und der Auslass für das Kühlmedium an der anderen Endseite des rohrförmigen Elements zusammengefasst sind, ist es mithilfe der Kühlkanalstruktur gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration (3) möglich, eine Kühlkanalstruktur bereitzustellen, in welcher das rohrförmige Element gleichmäßig gekühlt wird, gleichzeitig eine Erhöhung des Druckverlusts des Kühlmediums verhindert wird, und das Kühlmedium von einer Seite des rohrförmigen Elements ein- und austreten kann.
(4) In einigen Ausführungsformen sind in der Kühlkanalstruktur gemäß einer der vorstehend beschriebenen Konfigurationen (1) bis (3) eine Vielzahl von innenoberflächenseitigen Kanälen, welche sich an der Innenoberflächenseite des rohrförmigen Elements befinden, in einem Innenabschnitt oder an einer Oberfläche des rohrförmigen Elements angeordnet, und ist jeder aus der Vielzahl von innenoberflächenseitigen Kanälen spiralförmig ausgebildet.
Mithilfe der Kühlkanalstruktur gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration (4) ist es möglich, eine Kühlkanalstruktur bereitzustellen, in welcher das rohrförmige Element gleichmäßiger gekühlt wird und das Kühlmedium von einer Seite in der axialen Richtung ein- und austreten kann.
(5) In einigen Ausführungsformen sind in der Kühlkanalstruktur gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration (4) die gefalteten Kanäle derart gekrümmt, dass eine Richtung, in welcher die außenoberflächenseitigen Kanäle zu einer stromabwärtigen Seite entlang einer Spirale umlaufen, und eine Richtung, in welcher die innenoberflächenseitigen Kanäle zur stromabwärtigen Seite entlang der Spirale umlaufen, einander entgegengesetzt sind.
Mithilfe der Kühlkanalstruktur gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration (5) ist es möglich, eine in den gefalteten Kanälen hervorgerufene thermische Spannung zu reduzieren.
(6) In einigen Ausführungsformen sind in der Kühlkanalstruktur gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration (4) die gefalteten Kanäle derart gekrümmt, dass eine Richtung, in welcher die außenoberflächenseitigen Kanäle zu einer stromabwärtigen Seite entlang einer Spirale umlaufen, und eine Richtung, in welcher die innenoberflächenseitigen Kanäle zur stromabwärtigen Seite entlang der Spirale umlaufen, identisch sind.
Mithilfe der Kühlkanalstruktur gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration (6) ist es möglich, eine Strömungsrichtung des Kühlmediums in der axialen Richtung mittels der gefalteten Kanäle sanft umzukehren und eine Erhöhung des Druckverlusts zu verhindern.
(7) In einigen Ausführungsformen sind in der Kühlkanalstruktur gemäß einer der vorstehend beschriebenen Konfigurationen (1) bis (3) eine Vielzahl von innenoberflächenseitigen Kanälen, welche sich an der Innenoberflächenseite des rohrförmigen Elements befinden, in einem Innenabschnitt oder an einer Oberfläche des rohrförmigen Elements angeordnet, und erstreckt sich jeder aus der Vielzahl von innenoberflächenseitigen Kanälen linear entlang einer axialen Richtung des rohrförmigen Elements.
Mithilfe der Kühlkanalstruktur gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration (7) ist es im Vergleich zu einem Fall, in welchem jeder der innenoberflächenseitigen Kanäle spiralförmig ausgebildet ist, möglich, durch Verringerung der Kanallänge des innenoberflächenseitigen Kanals den Druckverlust zu verringern.
(8) In einigen Ausführungsformen umfasst die Kühlkanalstruktur gemäß einer der vorstehend beschriebenen Konfigurationen (4) bis (7) weiterhin ein Kopfstück (wie z.B. das vorstehend beschriebene Kopfstück 12), welches Endabschnitte der Vielzahl von innenoberflächenseitigen Kanälen an einer anderen Endseite des rohrförmigen Elements miteinander verbindet.
Mithilfe der Kühlkanalstruktur gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration (8) besteht keine Notwendigkeit, jeden der innenoberflächenseitigen Kanäle jeweils einzeln mit dem externen Kühlmediumrohr zu verbinden, wodurch es möglich ist, den Prozess des Verbindens eines jeden innenoberflächenseitigen Kanals mit dem externen Kühlmediumrohr zu vereinfachen.
(9) In einigen Ausführungsformen umfasst die Kühlkanalstruktur gemäß einer der vorstehend beschriebenen Konfigurationen (1) bis (7) weiterhin ein Kopfstück (wie z.B. das vorstehend beschriebene Kopfstück 22), welches Endabschnitte der Vielzahl von außenoberflächenseitigen Kanälen an einer anderen Endseite des rohrförmigen Elements miteinander verbindet.
Mithilfe der Kühlkanalstruktur gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration (9) besteht keine Notwendigkeit, jeden der außenoberflächenseitigen Kanäle jeweils einzeln mit dem externen Kühlmediumrohr zu verbinden, wodurch es möglich ist, den Prozess des Verbindens eines jeden außenoberflächenseitigen Kanals mit dem externen Kühlmediumrohr zu vereinfachen.
(10) In einigen Ausführungsformen ist in der Kühlkanalstruktur gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration (8) oder (9) das Kopfstück mit einem Einlass für das Kühlmedium in dem rohrförmigen Element verbunden, und weist das Kopfstück eine Kanalquerschnittsfläche auf, welche sich mit zunehmendem Abstand vom Einlass vergrößert.
Mithilfe der Kühlkanalstruktur gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration (10) verringert sich bei einer Vergrößerung der Kanalquerschnittsfläche im Kopfstück die Strömungsgeschwindigkeit im Vergleich zu einem Fall, in welchem die Kanalquerschnittsfläche des Kopfstücks konstant ist, wodurch es möglich ist, eine Verringerung des statischen Drucks (eine Schubkraft des Kühlmediums) an einer vom Einlass entfernten Position in dem Kopfstück zu verhindern. Folglich ist es möglich, das Kühlmedium mithilfe der Vielzahl von innenoberflächenseitigen Kanälen gleichmäßig zu verteilen.
(11) In einigen Ausführungsformen umfassen/umfasst in der Kühlkanalstruktur gemäß einer der vorstehend beschriebenen Konfigurationen (1) bis (10) zumindest entweder die außenoberflächenseitigen Kanäle oder der innenoberflächenseitige Kanal einen Abschnitt (wie z.B. den vorstehend beschriebenen Kanalabschnitt 18 und Kanalabschnitt 20), in welchem sich eine Kanalquerschnittsfläche in Abhängigkeit von einer axialen Position an dem rohrförmigen Element ändert.
In diesem Fall können lediglich die außenoberflächenseitigen Kanäle aus der Gruppe der außenoberflächenseitigen Kanäle und des innenoberflächenseitigen Kanals den Abschnitt umfassen, in welchem sich die Kanalquerschnittsfläche in Abhängigkeit von der axialen Position an dem rohrförmigen Element ändert, kann lediglich der innenoberflächenseitige Kanal aus der Gruppe der außenoberflächenseitigen Kanäle und des innenoberflächenseitigen Kanals den Abschnitt umfassen, in welchem sich die Kanalquerschnittsfläche in Abhängigkeit von der axialen Position an dem rohrförmigen Element ändert, oder können die außenoberflächenseitigen Kanäle und der innenoberflächenseitige Kanal jeweils den Abschnitt umfassen, in welchem sich die Kanalquerschnittsfläche in Abhängigkeit von der axialen Position an dem rohrförmigen Element ändert.
Da sich die Kanalquerschnittsfläche von zumindest entweder den außenoberflächenseitigen Kanälen oder dem innenoberflächenseitigen Kanal in dem vorstehend beschriebenen Abschnitt in Abhängigkeit von der Verteilung der Wärmelast in dem rohrförmigen Element ändert, ist es mithilfe der Kühlkanalstruktur gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration (11) möglich, die in dem rohrförmigen Element hervorgerufene thermische Spannung wirksam zu reduzieren.
(12) In einigen Ausführungsformen umfassen/umfasst in der Kühlkanalstruktur gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration (11) zumindest entweder die außenoberflächenseitigen Kanäle oder der innenoberflächenseitige Kanal einen Abschnitt (wie z.B. den vorstehend beschriebenen Kanalabschnitt 18 und Kanalabschnitt 20), in welchem sich die Kanalquerschnittsfläche zu den gefalteten Kanälen hin verringert.
In diesem Fall können lediglich die außenoberflächenseitigen Kanäle aus der Gruppe der außenoberflächenseitigen Kanäle und des innenoberflächenseitigen Kanals den Abschnitt umfassen, in welchem sich die Kanalquerschnittsfläche zu den gefalteten Kanälen hin verringert, kann lediglich der innenoberflächenseitige Kanal aus der Gruppe der außenoberflächenseitigen Kanäle und des innenoberflächenseitigen Kanals den Abschnitt umfassen, in welchem sich die Kanalquerschnittsfläche zu den gefalteten Kanälen hin verringert, oder können die außenoberflächenseitigen Kanäle und der innenoberflächenseitige Kanal jeweils den Abschnitt umfassen, in welchem sich die Kanalquerschnittsfläche zu den gefalteten Kanälen hin verringert.
Mithilfe der Kühlkanalstruktur gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration (12) ist es in einem Fall, in welchem sich die Umgebungstemperatur bei Annäherung des rohrförmigen Elements an eine Endseite erhöht (wie z.B. in dem Fall, in welchem es sich bei dem rohrförmigen Element um das Brennerrohr oder dergleichen handelt), möglich, das rohrförmige Element durch Erhöhen der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmediums in einem Bereich, in welchem die Umgebungstemperatur in dem vorstehend beschriebenen Abschnitt tendenziell hoch ist, wirksam zu kühlen und die in dem rohrförmigen Element hervorgerufene thermische Spannung wirksam zu reduzieren.
(13) In einigen Ausführungsformen umfassen/umfasst in der Kühlkanalstruktur gemäß einer der vorstehend beschriebenen Konfigurationen (1) bis (12) zumindest entweder die außenoberflächenseitigen Kanäle oder der innenoberflächenseitige Kanal einen Abschnitt (wie z.B. den vorstehend beschriebenen Kanalabschnitt 18 und Kanalabschnitt 20), in welchem sich eine Querschnittsform in Abhängigkeit von einer axialen Position an dem rohrförmigen Element ändert.
In diesem Fall können lediglich die außenoberflächenseitigen Kanäle aus der Gruppe der außenoberflächenseitigen Kanäle und des innenoberflächenseitigen Kanals den Abschnitt umfassen, in welchem sich die Querschnittsform in Abhängigkeit von der axialen Position an dem rohrförmigen Element ändert, kann lediglich der innenoberflächenseitige Kanal aus der Gruppe der außenoberflächenseitigen Kanäle und des innenoberflächenseitigen Kanals den Abschnitt umfassen, in welchem sich die Querschnittsform in Abhängigkeit von der axialen Position an dem rohrförmigen Element ändert, oder können die außenoberflächenseitigen Kanäle und der innenoberflächenseitige Kanal jeweils den Abschnitt umfassen, in welchem sich die Querschnittsform in Abhängigkeit von der axialen Position an dem rohrförmigen Element ändert.
Da sich die Querschnittsform von zumindest entweder den außenoberflächenseitigen Kanälen oder dem innenoberflächenseitigen Kanal in dem vorstehend beschriebenen Abschnitt in Abhängigkeit von der Verteilung der Wärmelast in dem rohrförmigen Element ändert, ist es mithilfe der Kühlkanalstruktur gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration (13) möglich, die in dem rohrförmigen Element hervorgerufene thermische Spannung wirksam zu reduzieren.
(14) Ein Brenner gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst die Kühlkanalstruktur gemäß einer der vorstehend beschriebenen Konfigurationen (1) bis (13).
Da der Brenner gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration (14) die Kühlkanalstruktur gemäß einer der vorstehend beschriebenen Konfigurationen (1) bis (13) umfasst, ist es möglich, eine ungleichmäßige Kühlung des rohrförmigen Elements (Brennerrohrs) zu verhindern und das rohrförmige Element gleichmäßig zu kühlen.
Weiterhin ist es im Vergleich zu einem Fall, in welchem lediglich ein einzelner spiralförmiger außenoberflächenseitiger Kanal an der Außenoberflächenseite des rohrförmigen Elements angeordnet ist, möglich, die zur Abdeckung der gleichen Fläche erforderliche Kanallänge pro spiralförmigem außenoberflächenseitigem Kanal zu verringern, wodurch es möglich ist, eine Erhöhung des Druckverlusts zu verhindern und eine Antriebskraft für die Zufuhr des Kühlmediums zu verringern. Folglich ist es möglich, das rohrförmige Element unter Verwendung einer Antriebsquelle, wie z.B. einer Pumpe oder eines Ventilators, mit geringer Antriebskraft wirksam zu kühlen.
Da die Vielzahl von innenoberflächenseitigen Kanälen und die Vielzahl von außenoberflächenseitigen Kanälen jeweils über die Vielzahl von gefalteten Kanälen an der einen Endseite des rohrförmigen Elements miteinander verbunden sind, ist es zudem möglich, den Einlass und die Auslässe für das Kühlmedium in dem rohrförmigen Element an einer anderen Endseite des rohrförmigen Elements zusammenzufassen.
Bezugszeichenliste

2: Brenner
4: Brennstoffdüse
5 (5A-5E): Brennerrohr
6a-6f: innenoberflächenseitiger Kanal
8a-8f: gefalteter Kanal
9a-9f: außenoberflächenseitiger Kanal
12: Kopfstück
14: Einlass
16: Auslass
18: Kanalabschnitt
20: Kanalabschnitt
22: Kopfstück
24: Luftzufuhrrohr
26: Brennkammer
28: Wand
30: Verwirbelungsvorrichtung
32: Düsenschürze
100A-100G: Kühlkanalstruktur

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2018132248 A [0004]
JP 2015161460 A [0004]
JP 2018091599 A [0004]

Claims

Eine Kühlkanalstruktur, umfassend: ein rohrförmiges Element mit Öffnungen an beiden Enden, wobei die Kühlkanalstruktur, als Kühlkanäle zum Strömenlassen/Leiten eines Kühlmediums für eine Kühlung des rohrförmigen Elements, umfasst: eine Vielzahl von spiralförmigen außenoberflächenseitigen Kanälen, welche sich an einer Außenoberflächenseite des rohrförmigen Elements befinden, zumindest einen innenoberflächenseitigen Kanal, welcher sich an einer Innenoberflächenseite des rohrförmigen Elements befindet, und eine Vielzahl von gefalteten Kanälen, welche jeweils die Vielzahl von außenoberflächenseitigen Kanälen und den zumindest einen innenoberflächenseitigen Kanal an einer Endseite des rohrförmigen Elements miteinander verbinden.
Die Kühlkanalstruktur gemäß Anspruch 1, wobei die Vielzahl von außenoberflächenseitigen Kanälen, der zumindest eine innenoberflächenseitige Kanal und die Vielzahl von gefalteten Kanälen in einem Innenabschnitt oder an einer Oberfläche des rohrförmigen Elements angeordnet sind.
Die Kühlkanalstruktur gemäß Anspruch 1 oder 2, umfassend: einen Einlass für das Kühlmedium, welcher an einer anderen Endseite des rohrförmigen Elements angeordnet ist, und einen Auslass für das Kühlmedium, welcher an der anderen Endseite des rohrförmigen Elements angeordnet ist.
Die Kühlkanalstruktur gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Vielzahl von innenoberflächenseitigen Kanälen, welche sich an der Innenoberflächenseite des rohrförmigen Elements befinden, in einem Innenabschnitt oder an einer Oberfläche des rohrförmigen Elements angeordnet sind, und wobei jeder aus der Vielzahl von innenoberflächenseitigen Kanälen spiralförmig ausgebildet ist.
Die Kühlkanalstruktur gemäß Anspruch 4, wobei die gefalteten Kanäle derart gekrümmt sind, dass eine Richtung, in welcher die außenoberflächenseitigen Kanäle zu einer stromabwärtigen Seite entlang einer Spirale umlaufen, und eine Richtung, in welcher die innenoberflächenseitigen Kanäle zu der stromabwärtigen Seite entlang der Spirale umlaufen, einander entgegengesetzt sind.
Die Kühlkanalstruktur gemäß Anspruch 4, wobei die gefalteten Kanäle derart gekrümmt sind, dass eine Richtung, in welcher die außenoberflächenseitigen Kanäle zu einer stromabwärtigen Seite entlang einer Spirale umlaufen, und eine Richtung, in welcher die innenoberflächenseitigen Kanäle zu der stromabwärtigen Seite entlang der Spirale umlaufen, identisch sind.
Die Kühlkanalstruktur gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Vielzahl von innenoberflächenseitigen Kanälen, welche sich an der Innenoberflächenseite des rohrförmigen Elements befinden, in einem Innenabschnitt oder an einer Oberfläche des rohrförmigen Elements angeordnet sind, und wobei sich jeder aus der Vielzahl von innenoberflächenseitigen Kanälen linear entlang einer axialen Richtung des rohrförmigen Elements erstreckt.
Die Kühlkanalstruktur gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, weiterhin umfassend: ein Kopfstück, welches Endabschnitte der Vielzahl von innenoberflächenseitigen Kanälen an einer anderen Endseite des rohrförmigen Elements miteinander verbindet.
Die Kühlkanalstruktur gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, weiterhin umfassend: ein Kopfstück, welches Endabschnitte der Vielzahl von außenoberflächenseitigen Kanälen an einer anderen Endseite des rohrförmigen Elements miteinander verbindet.
Die Kühlkanalstruktur gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei das Kopfstück mit einem Einlass für das Kühlmedium in dem rohrförmigen Element verbunden ist, und wobei das Kopfstück eine Kanalquerschnittsfläche aufweist, welche sich mit zunehmendem Abstand vom Einlass vergrößert.
Die Kühlkanalstruktur gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei zumindest entweder die außenoberflächenseitigen Kanäle oder der innenoberflächenseitige Kanal einen Abschnitt umfassen/umfasst, in welchem sich eine Kanalquerschnittsfläche in Abhängigkeit von einer axialen Position an dem rohrförmigen Element ändert.
Die Kühlkanalstruktur gemäß Anspruch 11, wobei zumindest entweder die außenoberflächenseitigen Kanäle oder der innenoberflächenseitige Kanal einen Abschnitt umfassen/umfasst, in welchem sich die Kanalquerschnittsfläche zu den gefalteten Kanälen hin verringert.
Kühlkanalstruktur gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei zumindest entweder die außenoberflächenseitigen Kanäle oder der innenoberflächenseitige Kanal einen Abschnitt umfassen/umfasst, in welchem sich eine Querschnittsform in Abhängigkeit von einer axialen Position an dem rohrförmigen Element ändert.
Ein Brenner, umfassend die Kühlkanalstruktur gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13.