Brennkammer für Flüssigtreibstoffe Die Erfindung betrifft eine Brennkammer
für Flüssigtreibstoffe, bei welcher die Komponenten Brennstoff und Sauerstoff bz-w.
der Sauerstoffträger in ein und dieselbe Zone der Brennkammer eingespeist werden
und bei welcher aus einem zwischen Brennkammerboden und Brennkammermantel ausgebildeten
Ringspalt heraus an der Innenseite der Brennkammerwand ein Kühlmittel unter Drall
entlanggeführt wird.Combustion chamber for liquid fuels The invention relates to a combustion chamber
for liquid fuels, in which the components fuel and oxygen or.
the oxygen carrier can be fed into one and the same zone of the combustion chamber
and in which one formed between the combustion chamber bottom and the combustion chamber jacket
Annular gap on the inside of the combustion chamber wall, a coolant under swirl
is guided along.
Soweit Brennkammern mit einer Schleierkühlung der Brennkammerinnenwand
bekannt sind, besitzen diese den Nachteil, daß der aus dem Ringspalt austretende
Kühlmittelstrom nur in verhältnismäßig geringer Länge am Brennkammermantel anliegt
und außerdem nur einen ungleichmäßigen Kühlmittelfilm bildet. Die Folge dieses ungleichmäßigen
und verhältnismäßig kurzen Kühlmittelfilms sind Kühlungsschwierigkeiten mit einer
unter Umständen zur Zerstörung der Brennkammer führenden örtlichen Erhitzung des
Kammermantels. Um dies zu vermeiden, ist eine Anzahl von Brennkammern zusätzlich
noch mit einer Außenkühlung versehen. Hierdurch wird jedoch einerseits das Gewicht
der Brennkammern ungünstig beeinflußt und andererseits ein erhöhter technischer
Aufwand erforderlich.So far combustion chambers with a curtain cooling of the combustion chamber inner wall
are known, these have the disadvantage that the emerging from the annular gap
Coolant flow rests on the combustion chamber jacket only in a relatively short length
and also only forms an uneven coolant film. The consequence of this uneven
and relatively short coolant films are cooling difficulties with a
Local heating of the
Chamber jacket. To avoid this, a number of combustion chambers are added
still provided with external cooling. However, this increases the weight on the one hand
the combustion chambers adversely affected and on the other hand an increased technical
Effort required.
Andererseits sind auch Brennkammern bekanntgeworden, bei denen unter
Vermeidung einer Außenkühlung dem Kühlmedium zwecks Erreichung eines sich über die
ganze Brennkammerlänge erstreckenden Kühlmittelfilms vor seinem Eintritt in die
Brennkammer eine Drallbewegung erteilt wird. Bei diesen Triebwerken handelt es sich
jedoch einerseits um Feststofftriebwerke, und außerdem erfolgt die Drallerteilung
dort durch schräggestellte Bohrungen in einem Führungsring für die Hülse um den
Festtreibstoff. Entsprechend seiner Aufgabe als Führungsteil kann man aber bei dem
Ring aus Festigkeitsgründen eine bestimmte untere Grenze für den gegenseitigen Abstand
der Kühlmittelausflußbohrungen nicht unterschreiten. Das hat jedoch zur Folge, daß
die spiralig über die Brennkammerinnenwand verlaufenden Kühhnittelstrahlen entweder
keinen zusammenhängenden Kühlfilm erzeugen oder aber der Kühlfilm alsbald wieder
aufreißt. Dieser Nachteil ist zwar bei Feststofftriebwerken insofern unerheblich,
als die von den heißen Treibgasen betroffene Brennkammerinnenwand nur relativ kurz
ist. Bei Brennkammern für Flüssigtreibstoffe mit einer relativ großen zu kühlenden
Brennkammerlänge würde eine derartige Kühlung jedoch nicht ausreichen.On the other hand, combustion chambers have also become known where under
Avoidance of external cooling of the cooling medium in order to achieve an over the
entire length of the combustion chamber extending coolant film before its entry into the
Combustion chamber is given a swirl movement. These engines are
but on the one hand to solid propulsion, and also the swirl distribution takes place
there through inclined holes in a guide ring for the sleeve around the
Solid propellant. According to its role as a management part, however, one can use the
Ring for reasons of strength a certain lower limit for the mutual distance
of the coolant outflow holes. However, this has the consequence that
either the coolant jets running spirally over the inner wall of the combustion chamber
do not generate a coherent cooling film or the cooling film will be restored as soon as possible
rips open. This disadvantage is insignificant in the case of solid fuel engines,
than the inner wall of the combustion chamber affected by the hot propellant gases only for a relatively short time
is. In combustion chambers for liquid fuels with a relatively large to be cooled
However, such a cooling would not be sufficient in the combustion chamber length.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brennkammer der eingangs genannten
Art so auszubilden, daß die geschilderten Nachteile vermieden sind. Insbesondere
soll eine Brennkammer gemäß der Erfindung außer einem einfachen, funktionssicheren
Gesamtaufbau einen dichten, bis in die gefährdeten Zonen reichenden Kühlmittelfilm
besitzen, so daß unter Gewährleistung einer hohen Kühlwirkung eine zusätzliche Außenkühlung
entbehrlich wird.The object of the invention is to provide a combustion chamber of the type mentioned at the beginning
Kind to train so that the disadvantages are avoided. In particular
is a combustion chamber according to the invention except for a simple, functionally reliable
Overall structure a dense coolant film reaching into the endangered zones
have, so that an additional external cooling is ensured while ensuring a high cooling effect
becomes dispensable.
Eine Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch erzielt,
daß die Drallerzeugung des Kühlmediums mittels im Ringspalt schräg angestellter
Leitschaufeln erfolgt.A solution to this problem is achieved according to the invention by
that the swirl generation of the cooling medium is inclined by means of the annular gap
Guide vanes takes place.
Da sich derartige Leitschaufeln verhältnismäßig dünn gestalten lassen,
so daß sie die Ausbildung eines zusammenhängenden Kühlschleiers nicht zu stören
vermögen, ist bei einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Brennkammer somit im Gegensatz
zu den bekannten Brennkammern sichergestellt, daß das Kühlmittel gleichmäßig und
über eine ausreichende Länge an der Brennkammerinnenwand anliegt und außerdem eine
vom Kühlmittel ungestörte Misch-und Verbrennungszone für die Komponenten Brennstoff
und Sauerstoff erhalten bleibt. Erst nach Abschluß des Verbrennungsvorganges wird
der Kühlmittelschleier von den Verbrennungsgasen verdampft, wobei die vollständige
Verdampfung noch innerhalb der Brennkammer, d. h. vor Austritt der Verbrennungsgase,
erfolgt.Since such guide vanes can be made relatively thin,
so that they do not interfere with the formation of a coherent cooling curtain
capacity is thus in contrast with a combustion chamber designed according to the invention
to the known combustion chambers ensures that the coolant is uniform and
rests against the inner wall of the combustion chamber over a sufficient length and also has a
Mixing and combustion zone undisturbed by the coolant for the fuel components
and oxygen is retained. Only after the end of the combustion process is
the coolant curtain evaporates from the combustion gases, with the complete
Evaporation still inside the combustion chamber, d. H. before the combustion gases escape,
he follows.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel, der Erfindung näher
gezeigt. Hieran sind die vorgenannten Vorteile näher erläutert.In the drawing, an embodiment of the invention is closer
shown. The aforementioned advantages are explained in more detail here.
Die in einem Längsschnitt dargestellte Brennkammer besitzt ein mit
1 bezeichnetes, an sich bekanntes öleinspritz- und Zündsystem, welches im
Brennkammerboden
2 eingeschraubt ist. Das mit 1 a bezeichnete Düsenteil des Einspritz-
und Zündsystems ragt in den Brennkammerinnenraum 3 hinein und durchdringt hierbei
einen in einem geringen Abstand vom Brennkammerboden 2 angeordneten Einspritzboden
4. Letzterer besitzt eine Anzahl von über die gesamte Fläche des Einspritzbodens
verteilte und in axialer Richtung der Brennkammer verlaufende Bohrungen 4 a, durch
welche der Sauerstoff in die Brennkammer eingespeist wird. Die Zuführung des Sauerstoffes
erfolgt über eine Leitung 5, die am Brennkammerboden 2 angeschlossen ist.The combustion chamber shown in a longitudinal section has a known oil injection and ignition system, denoted by 1, which is screwed into the combustion chamber base 2. The nozzle part of the injection and ignition system designated by 1 a protrudes into the combustion chamber interior 3 and penetrates an injection base 4 arranged at a short distance from the combustion chamber base 2. The latter has a number of distributed over the entire area of the injection base and in the axial direction of the combustion chamber running bores 4 a, through which the oxygen is fed into the combustion chamber. The oxygen is supplied via a line 5 which is connected to the combustion chamber floor 2 .
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, besitzt der Einspritzboden 4 ein
in Achsrichtung der Brennkammer verlaufendes kragenförmiges Teil 4 b und einen Befestigungsflansch
4 c, mittels dessen der Boden 4 zwischen dem Brennkammerboden
2 und der Stirnseite des Brennkammermantels 7 befestigt ist. Die Befestigung
ist hierbei so vorgenommen, daß zwischen dem kragenförmigen Teil 4 b und
dem Brennkammermantel 6 ein Ringspalt entsteht, der in der Figur mit 7 bezeichnet
ist. Durch diesen Ringspalt wird über eine Leitung S in den Brennkammerinnenraum
3 unter Druck ein Kühlmittel, beispielsweise Wasser, zugegeben, dem gemäß der Erfindung
vor seinem Eintritt in die Brennkammer mittels im Ringspalt 7 schräg angestellter,
über den ganzen Umfang des Ringspaltes in gleichem Abstand verteilter dünner Leitflächen
bzw. Leitschaufeln 9 eine Drallbewegung erteilt wird. Hierdurch werden die
eingangs genannten Vorteile erzielt. Durch die schräg angestellten Leitflächen
9 wird, wie bereits ausgeführt, dem in die Kammer 3 eintretenden Kühlmittel,
z. B. Wasser, ein stabilisierter, spiralförmiger Weg vorgegeben, der in einer ausreichenden
Länge und Dichte an der Innenwand der Brennkammer 6 anliegt.As can be seen from the drawing, the injection base 4 has a collar-shaped part 4 b extending in the axial direction of the combustion chamber and a fastening flange 4 c, by means of which the base 4 is fastened between the combustion chamber base 2 and the end face of the combustion chamber jacket 7. The fastening is carried out in such a way that an annular gap is formed between the collar-shaped part 4 b and the combustion chamber jacket 6, which is designated by 7 in the figure. Through this annular gap, a coolant, for example water, is added under pressure via a line S into the combustion chamber interior 3, which according to the invention is thinner prior to its entry into the combustion chamber by means of an inclined angle in the annular gap 7 distributed over the entire circumference of the annular gap at the same distance Guide surfaces or guide vanes 9 are given a swirl movement. The advantages mentioned at the beginning are achieved in this way. The inclined guide surfaces 9 , as already stated, the coolant entering the chamber 3, for. B. water, a stabilized, spiral-shaped path is given, which rests against the inner wall of the combustion chamber 6 in a sufficient length and density.
Die ungestörte Verbrennung der beiden Komponenten Öl und Sauerstoff
erfolgt nach ihrer Entzündung in der Zone 10, während die Verdampfung des
Wassers und die Vermischung des Wasserdampfes mit den Brenngasen im vorderen Brennkammerteil
nahe des engsten Düsenquerschnittes erfolgen.The undisturbed combustion of the two components oil and oxygen takes place after their ignition in zone 10, while the evaporation of the water and the mixing of the water vapor with the combustion gases take place in the front part of the combustion chamber near the narrowest nozzle cross-section.