DE1626050A1 - Device for dispensing an ignition agent for combustion chambers of liquid rocket engines - Google Patents

Device for dispensing an ignition agent for combustion chambers of liquid rocket engines

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DE1626050A1 DE19671626050 DE1626050A DE1626050A1 DE 1626050 A1 DE1626050 A1 DE 1626050A1 DE 19671626050 DE19671626050 DE 19671626050 DE 1626050 A DE1626050 A DE 1626050A DE 1626050 A1 DE1626050 A1 DE 1626050A1
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    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/95Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof characterised by starting or ignition means or arrangements

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Description

BÜLKOW Gesellschaft r mit beschränkter HaFtpng bttobruriti;bei MünchenBÜLKOW society r bttobruriti limited HaFtpng, near Munich

Ottobrunh., Q»: Februar 1967Ottobrunh., Q »: February 1967

BP 60IBP 60I

VorrlGhfciing zum Zuteilen eines Zündmittels für Brenfikanimern von Flüssigkeit sr aketenfcriebv/erkenVorrlGhfciing to allocate a primer for Brenfikanimern of liquid sr aketenfcriebv / recognize

Die Erri?idttng bezieht sich auf eine Vorrichtiung zwn Zuteilen elneß ZÜnömitteier für Brennkainmerö-"-von. FlUssigkeitsraketentriebwerken, das,durch einen Zündkanal ö· dgl» Einrichtung in die Brennkammer eingespritzt wird und mit einer der; beiden Treibmittelkomponenten hypergol reagiert;»Erri? Idttng refers to a device for allocating Elneß ZÜnömitteier for Brennkainmerö - "- of. Liquid rocket engines, that is injected into the combustion chamber through an ignition channel, and with it one of; both propellant components reacts hypergolically; »

1010

Zur Zündung der Brennkammer eines z. 3. mit flüssigem Wasserstoff und Sauerstoff betriebenen Raketentriebwerks ist es bekannt, chlortrifluorid oder Aluminiumtriäthyl als Zündmittel zu verwenden, je nachdem bei Ingangsetzen der Brennkammer vorab Wasserstoff oder Sauerstoff in die Brennkammer eingebracht wird, die mit dem einen oder anderen der genannten Zündmittel hypergol reagieren. Nach Zünden der Brennkammer wird dann die Jeweilige zweite Treibmittelkomponente in die Brennkammer eingefördert und diese voll in Betrieb genommen (NASA, TECHNICAL NOTE/ D-68H-, April I96I). Das Einbringen einer vorgelagerten bestimmten- Zündmlttelmenge über einen in die Brennkammer führenden Zündkanal für eine einmalige Zündung der Brennkammer erfolgt hierbei durch ein unbrennbares (inertes) Druckgas, tfm Oxydbildung und Verstopfung der ZündksnMle zu vermeiden, wird vor Jeder neuen Zündung der Zündkanal mit unbrennbärein Gas durcligespült.To ignite the combustion chamber of a z. 3. With liquid hydrogen and oxygen powered rocket engine, it is known to use chlorotrifluoride or aluminum triethyl as an ignition agent, depending on whether hydrogen or oxygen is introduced into the combustion chamber beforehand when the combustion chamber is started, which react hypergolically with one or the other of the ignition agents mentioned. After igniting the combustion chamber, the respective second propellant component is then fed into the combustion chamber and this is fully put into operation (NASA, TECHNICAL NOTE / D-68H-, April I96I). The introduction of a certain amount of ignition fluid in front of an ignition channel leading into the combustion chamber for a single ignition of the combustion chamber takes place here by means of an incombustible (inert) compressed gas, to avoid oxide formation and clogging of the ignition cells, the ignition channel is flushed with non-combustible gas before each new ignition .

Ferner Ist nach der deutschen Patentschrift 9^1 05^ eine Zllndelnrlchtung für Raketen- und Gasturbinentriebwerke in Form «her -mit- ihrer Mündung In die Brennkammer hineinragenden doppelwaiidlgen Zündkaramer mit einer elektrischen Zündkerze bekannt, die das aus einem Zündbrennstoff und Zündsauerstoff bestehende sauerstoffreiche ZUndgemisch entflammt, dem ausgangs der Zündkairaner bzw. Im Zündkanal der l>.d brennstoff rest Über einen durch eine Doppelwand — :x '"■'; --^ 1 0 9-8 2BV-010 0 " l ^ Furthermore, according to the German patent specification 9 ^ 1 05 ^ a Zllndelnrlchtung for rocket and gas turbine engines in the form of "with its muzzle protruding into the combustion chamber double-sided ignition chamber with an electric spark plug is known, which ignites the oxygen-rich ignition mixture consisting of a pilot fuel and ignition oxygen , the exit of the Zündkairaner or in the ignition channel of the l> .d fuel rest Via a double wall -: x '"■'; - ^ 1 0 9-8 2BV-010 0" l ^

gebildeten Ringspalt unter Dralierzeugung beigemischt , wird. Hit dieser, zündvorrichtung ist es wohl möglich, entsprechend dem mitgeführten Vorrat an ZündbrenristOiff' ·; ■ und Zündsaueretoff beliebig viele Zündungen vorzunehmen; es haften einer Solchen Ausführung Jedoch auch verschiedene Kachteile an. Diese besteheneinmal darin, daß diese konstruktiv aufwendigen Zündeinrichtungen während des Betriebes des Triebwerkes zum VesHkoken neigen, wodurch ihre Betrlebsbereltftchaft zumindeet in Frage gestellt ist. Außerdem weisen eleictrlsoh initiierte Zündeinrichtungen durch geringe Zündenergie eine verliÄltniiömifßig lange JZÜnd-Verzugszeit auf, im Gegensatz zu hypergol reagierenden t . Zündmitteln, deren ZÜndverzugsseit äußerst kurz ist.The annular gap formed is added to produce twisting. If this ignition device is used, it is possible, according to the supply of ZündbrenristOiff '·; ■ and ignition oxygen to carry out any number of ignitions; However, various tile parts also adhere to such a design. These consist on the one hand in the fact that these structurally complex ignition devices tend to coke during operation of the engine, which at least calls into question their operating environment. In addition, electrically initiated ignition devices have a reliably long ignition delay time due to the low ignition energy, in contrast to hypergolic reacting t . Ignition means whose ignition delay is extremely short.

Weiter zeigt die deutsche Ausiegeschrlft 1 228 858 eine zum Zuteilen des Zündbrennstoff es für Nachbrenne** von Gastiirbi* nentriebwerken bestimmte Vorrichtung, die als Zylinderköiibeneinheit ausgebildet ist, deren Itöiben den Zylinderraum in einen am Brennetoffhochdrucksystem angeiichlosseneti^^ DfückriRüm und in einen ZQndmittelspeicherrau« mit einer Ztindbrennatoffeenge für eine Zündung aufteilt, von dem eine ventilgesteuerte Leitung zum Zündbrenner j^Ührt, der Üblicher Welse in der Wand der Brennkammer installiert ist. zum Auslösen der 531ndmittelzufuhr und zur PÖrderung...ies Zündmittels zum Zündbrenner »ind Steuerventile und ein Stellkolben vorgesehen, welche - ■'■ euch die Zu- und Abfuhr de» al« Druckmittel dienenden Brenn-Furthermore, the German Ausiegeschrlft 1 228 858 shows a device intended for the distribution of the pilot fuel for afterburning of gas turbine engines, which is designed as a cylinder cylinder unit, the opening of which the cylinder chamber is connected to the high-pressure fuel system and into an ignition medium storage chamber with a Ztindbrennatoffeenge for an ignition divides, from which a valve-controlled line to the pilot burner j ^ Ührt, the usual catfish is installed in the wall of the combustion chamber. for triggering the supply of fuel and for promoting ... the ignition means to the pilot burner are provided with control valves and an actuating piston which -

stoffes in den Druekraum der Zylinder-Kolbeneinheit überwachen, ! wobei der "kolben durch eine Feder in Richtung "Pullen des Zündmittelspeiehers1' belastet ist. Abgesehen davon, daß diese bekannte Vorrichtung, wie bereits erwähnt, ausschließlich zum Zünden für Nachbrenner von Gasturbinentriebwerken bestimmt ist, ist sie außerdem konstruktiv aufwendig und kompliziert. Der Vollständigkeit halber sei noch mitangeführt, daß die in der Brennkammerwand von Gasturbinentriebwerken installierten bekannten Zündbrenner im wesentlichen aus einer Hochspannungszündkerze und aus einem Brennstoffzerstäuber mit einem durch ein Solenoid betätigten einfach wirkenden Absperrventil bestehen.monitor the substance in the pressure chamber of the cylinder-piston unit ,! wherein the "piston is loaded by a spring in the direction of" pulling the ignition means reservoir 1 '. Apart from the fact that this known device, as already mentioned, is intended exclusively for igniting afterburners of gas turbine engines, it is also structurally complex and complex. For the sake of completeness, it should also be mentioned that the known pilot burners installed in the combustion chamber wall of gas turbine engines essentially consist of a high-voltage spark plug and a fuel atomizer with a single-acting shut-off valve operated by a solenoid.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die neben der Eigenschaft, ohne Nachladen von Zündmittel mehrere Zündungen zu ermöglichen, einen einfachen konstruktiven Aufbau aufweist sowie gleichzeitig ein betriebssicheres exaktes Arbeiten garantiert. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, im Hinblick auf die vorgenannten Forderungen und mit Rücksicht auf das gegebene Treibmittelkomponenten- und hypergole Zündsystem einfache funktionelle Verhältnisse zu schaffen.The invention is based on the object of a device of the type mentioned at the beginning, which in addition to the property to allow multiple ignitions without reloading ignition means, has a simple structural design and at the same time reliable, precise work is guaranteed. It is also an object of the invention with regard to to the aforementioned requirements and with regard to the given propellant components and hypergolic ignition system to create simple functional relationships.

Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß öle Vorrichtung zum Zuteilen eines mit einer der beidenThe object is achieved according to the invention in that oils device for dispensing one with either of the two

BADBATH

109828/0100109828/0100

Treibmittelkomponenten hypergol reagierenden ZÜndmittels für Brennkammern von Flüssigkeitsraketentriebwerken, tyle . an sich bekannt, als Zylinder-Kolbeneinheit ausgebildet ist, deren Kolben den Zylinderraum in einen von einem Arbeitsmedium beaufschlagten· Drückraum und in einen ein Volumen für mehrere Einspritzungen (Zündungen) enthaltenden Zündmlttelvorratsraum mit einem Zündmittelausgangskanal aufgeteilt ist, und daß ein Zweiwege-Umschaltventil vorgesehen ist, das in seiner einen Stellung während des Normalbetriebes: der Brennkammer den Zündmittelausgangskanal sperrt lind gleichzeitig einen den Zündmittelkanal durchströmenden Spülkreislauf öffnet und das in seiner anderen Stellung während des ZUndvorganges den Zündmittelausgangskanal freigibt und gleichzeitig den SpUlkreislauf sperrt.Propellant components hypergol reacting igniter for combustion chambers of liquid rocket engines, tyle. known per se, is designed as a cylinder- piston unit, the piston of which divides the cylinder space into a pressure space acted upon by a working medium and into an ignition medium storage space containing a volume for several injections (ignitions) with an ignition medium outlet channel, and that a two-way switch valve is provided , which in its one position during normal operation: the combustion chamber blocks the ignition agent outlet channel and at the same time opens a flushing circuit flowing through the ignition agent channel and which in its other position releases the ignition agent outlet channel during the ignition process and at the same time blocks the flushing agent circuit.

Ferner wird im Rahmen* der Erfindung vorgeschlagen, den Spülkreislauf und den Druckraum der Zylinder-Kolbeneinheit am Hochdrucksystem der mit dem verwendeten Zündmittel nicht reagierenden Treibmittelkomponente anzuschließen. In Ausführung hierzu wird bei Verwendung eines mit der Treibmittelkomponente "Brennstoff" nicht reagierenden Zündmittels der SpUlkreislauf und, wie an sich bekannt, der Druckraum der Zylinder-Kolbeneinheit am Hochdrucksystem "Brennstoff" ■ bzw. an einer Brennstoffdruckleltung angeschlossen.It is also proposed in the context of the invention, the The flushing circuit and the pressure chamber of the cylinder-piston unit on the high-pressure system with the ignition agent used are not to connect reacting propellant component. In execution this is done when using an igniter which does not react with the propellant component "fuel" the flushing circuit and, as is known per se, the pressure chamber the cylinder-piston unit on the high-pressure "fuel" system ■ or connected to a fuel pressure line.

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In Ausgestaltung der Erfindung ist am vorderen Ende des . Zylinders der Zylinder-Kolbeneinheit ein Gehäuse achsgleich angeordnet, insbesondere lösbar befestigt, das ' ? an seinem der Zylinder-Kolbenelnheit abgewandten Ende einen zylindrischen Fortsatz aufweist, der zusammen mit dem genannten Gehäuse zur Anordnung und zum Einbau des Zweiwege-Umschaltventlies dient. Eine bevorzugte Ausführungsform des Zweiwege-Umschaltventils besteht gemäß der Erfindung darin, dieses als Magnetventil auszubilden, dessen beweglicher Ventilkörper an seiner zur Zylinder-Kolbeneinheit zeigenden Stirnseite eine erste, die ZUndmittelausgangsbohrung steuernde Ventilfläehe, die von einem in den Ventllkörper eingesetzten Dichtungskörper gebildet wird, und eine zweite, den Spülkreislauf steuernde Ventilfläehe aufweist, die von einem Dichtring gebildet wird, der auf dem zur Zylinder-Kolbeneinheit zeigenden Ende des Ventilkörpers sitzt und sich auf einem dort vorgesehenen Ringbund abstützt. ; ,In an embodiment of the invention is at the front end of the. Cylinder of the cylinder-piston unit, a housing arranged coaxially, in particular releasably attached, the ' ? at its end facing away from the cylinder-piston unit has a cylindrical extension which, together with said housing, serves for the arrangement and installation of the two-way switchover valve. According to the invention, a preferred embodiment of the two-way changeover valve consists in designing it as a solenoid valve, the movable valve body of which has a first valve surface which controls the ignition means outlet bore and which is formed by a sealing body inserted into the valve body, and a has a second valve surface which controls the flushing circuit and which is formed by a sealing ring which sits on the end of the valve body facing the cylinder-piston unit and is supported on an annular collar provided there. ; ,

Weitere erfindungsgemäße Merkmale sind in der Fassung der aufgestellten Unteransprüohe enthalten.Further features according to the invention are in the version of included subclaims.

Durch die konstruktiv einfach aufgebaute und in funktioneller Hinsicht einfach arbeitende Vorrichtung gemäß der Erfindung werden folgende spezielle Vorteile-erzielt: Größte Betriebs-Due to the structurally simple structure and functional With regard to the simply working device according to the invention, the following special advantages are achieved:

~ 7 -109826/0100 . BAD 0R!GINÄL ~ 7 -109826/0100. BAD 0R! GINÄL

sicherheit durch ständiges Durchspülen des Zündkanäfes "„ wahrend des Normalbetriebes der Brennkammer und damit eine absolute Gewähr dafür~, daß —■ nach einer Betriebs·- pause der Brennkammer - der Weg für das zündmittel durch den Zündkanal für den nächsten Zündvorgang frei ist. Durch die Einbeziehung des Spülsystems und des Drucksystems (zur Betätigung des Kolbens der Zylinder-Kobeneinheit) in das Brennstoffhochdrücksystem wird das gesamte Flussig*- keitskreislaufsystem des Raketentriebwerks vereinfacht . und in funktiöneller Hinsicht konzentriert. Die wechselweise Schaltung des (offenen) Spülkreislaufes lind des (offenen) Zündkreislaufes wird durch ein eirifaches Bauelement, nämlich ein magnetisch betätigtes. Zweiwege-Umsehaltventil bewirkt, das eine exakte Dosierung der erforderlichen ZUndmittelinenge ermöglicht. Außerdem wird der Zündkanal durch das Spülmittel' (Brennstoff) während des Betriebes der Brennkammer vor Ansammlungen'der anderen Treibmittelkomponente, in vorliegendem Fall von Sauerstoff, oder Von Verbrennungsprodukten, wie Wasserdampf bei ITerbrennung von Wasserstoff und Sauerstoff, bewahrt, so dafl beim^Durchtreten des Zündmittels anläßlich eines neuerliehen Startvorganges , nach vorhergehender Stillsetzung der Brennkammer mit absoluter Sicherheit Jede Explosionsgefahr innerhalb des ZÜridkanales vermieden wird. Andererseits stellt der während des Normalbetriebes durch den ZUndkreislauf erfolgendesafety by continuously flushing the Zündkanäfes "" during normal operation of the combustion chamber and thus an absolute guarantee ~ that - ■ after an operation · - break of the combustion chamber - the path for the ignition by the ignition channel for the next ignition is free By. Inclusion of the flushing system and the pressure system (for actuating the piston of the cylinder / piston unit) in the fuel pressure system, the entire fluid circulation system of the rocket engine is simplified and concentrated from a functional point of view. The alternating switching of the (open) flushing circuit and the (open) ignition circuit is effected by a single component, namely a magnetically actuated two-way switch valve, which enables an exact dosage of the required amount of ignition agent. In addition, the ignition channel is blocked by the flushing agent (fuel) during operation of the combustion chamber from accumulations of the other propellant component, in this case fa ll of oxygen, or of combustion products, such as water vapor in the combustion of hydrogen and oxygen, so that when the ignition agent passes through on the occasion of a new start process, after the combustion chamber has previously been shut down, any risk of explosion within the ZÜridkanales is avoided with absolute certainty. On the other hand, the ignition circuit that occurs during normal operation is provided

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ständige Spülmittelfluß in Form einer verhältnismäßig geringen Brennstoffmenge keine leistungsvermindernde Belastung für den Brennkammerprozeß dar.constant flow of detergent in the form of a relatively small amount of fuel does not reduce performance Load for the combustion chamber process.

In der Zeichnung ist an Hand eines Ausführungsbeispieles die erfindungsgemäße Vorrichtung" zum".Zuteilen-des Zündmittels für Brennkammern von Flüssigkeitsraketentrieb·' werken mit einem Teil der Brennkammer und des Brennstoff- ^systems dargestellt, ,The drawing is based on an exemplary embodiment the device according to the invention "for" allocating the ignition means for combustion chambers of liquid rocket engines with part of the combustion chamber and the fuel ^ systems illustrated,,

Wie,aus der Zeichnung hervorgeht, besteht die Vorrichtung im wesentlichen aus einer Zylinder-Kolbeneinheit 1 mit einem Zylinder 2 und einem Verdrängerkolben J5# der den ZylinderrÄum in einen I>ruckraum 4 und in einen ZÜndmittelvorratsraum 5 aufteilt, dessen Volumen für mehrere Einspritzungen (Zündungen) bemessen 1st. Der Druckraum 4 wird nach außen hin verschlossen durch ein Anschlußstück 6 mit einer Bohrung 7* das gegenüber dem Zylinder 2 durch einen Diehtring 8 abgedichtet und durch einen Federring 9 sowie eine Schulter 2a in beiden axialen Richtungen fixiert ist. Der Druckraum 4 ist über die Bohrung 7 des Anschlußstückes mit dem Hochdrucksystem einer Treibmittelkomponente, im Beispielsfall mit dem Brennstoffhochdrucksystem bzw. mit einer Brennstoffdruckleitung 10 verbunden, die aus einem unte,r Druck stehenden Brennstoffbehälter 11 oder mittelsAs can be seen from the drawing, the device essentially consists of a cylinder-piston unit 1 with a cylinder 2 and a displacement piston J5 # which divides the cylinder space into a pressure chamber 4 and an ignition medium storage chamber 5, the volume of which is suitable for several injections (ignitions ) dimensioned 1st. The pressure chamber 4 is closed to the outside by a connection piece 6 with a bore 7 * which is sealed off from the cylinder 2 by a wire ring 8 and fixed in both axial directions by a spring ring 9 and a shoulder 2a. The pressure chamber 4 is connected via the bore 7 of the connector to the high pressure system of a propellant component, in the example with the high pressure fuel system or with a fuel pressure line 10, which consists of a pressurized fuel container 11 or by means of

BAD QRlGJiMALBAD QRlGJiMAL

108826/0100 — -9-108826/0100 - -9-

einer FÖrd§r,puim3e gespeist wird. Der ZündmittelVorrafes-;.ΐ: raum 5# der einerseits vom yerdrängerkoiben ^ abSesclilossen wird, wird andererseits durch einen Versohlußkqpf 12 begrenzt, in dem·eine Zündmittelausgangsbohrung 13 mit einer Mündung I3a vorgesehen ist.a FÖrd§r, puim3e is fed. The Zündmittelvorrafes - ;. ΐ: space 5 # which is closed on the one hand by the yerdrängerkoiben ^ a b S e , is on the other hand limited by a Versohlußkqpf 12, in which an ignition agent outlet hole 13 with an opening 13a is provided.

Ein Gehäuse 14 bildet einen.weiteren Hauptteil der Vorrichtung. 8· besteht aus einem mittleren Gehäuseteil 15 mit einer radial nach innen gerichteten Stirnwand 15a sowie einer radial naclr außen sich erstreckenden Stirnwand 15b und aus einem zylindrisohen Fortsatz 16# der zur Unterbringung des Ventilkörpers 17 eines Magnetventiles IS dient, dessen Wicklung 19 in einer Haube 20-.-mit Boden 21 untergebracht ist. Djer bewegliche Ventilkörper 17 weist an seiner zur Zylinder-rKolbeneinheit 1 zeigenden Stirnseite eine erste, die Mtlnduns 1^a der Zündmitteiausgmigsbqhrung J% steuernd« Ventiiflgohe 22 auf, die von einem im Ventilkörper 17 beiTestigt«n öiehtungsk8rpef 22a gebildet wirct. Blue ssweite Ventllfläche wird, duröh einen DiehtEingj im foigenden Ventilring 22 genannt, gebildet, der auf dem zur 2ylinder-Kolbeneinheit zeigenden Ende des Ventilkörpers 17 sitzt^ und sich auf einem dort befindlichen Ringbund 24 abstützt» Das Magnetventil 18' bildet also ein Umschaltventil, das im Rahmen der ErfindungA housing 14 forms a further main part of the device. 8 consists of a central housing part 15 with a radially inwardly directed end wall 15a and a radially outwardly extending end wall 15b and a cylindrical extension 16 # which is used to accommodate the valve body 17 of a solenoid valve IS, the winding 19 of which is in a hood 20 -.- is housed with bottom 21. Djer movable valve body 17 has on its to the cylinder-rKolbeneinheit 1-facing end face of a first to Mtlnduns 1 ^ a of Zündmitteiausgmigsbqhrung J% steering "Ventiiflgohe 22 which wirct formed by a n beiTestigt" in the valve body 17 öiehtungsk8rpef 22a. The blue valve surface is formed by a valve ring in the following valve ring 22, which sits on the end of the valve body 17 facing the 2-cylinder piston unit and is supported on an annular collar 24 located there within the scope of the invention

10Θ826/01Θ010Θ826 / 01Θ0

-10-BAt) Q-10-BAt) Q

- ίο -- ίο -

bzw. dee Anmeldungsgegenstandes als Zweiwege-Ums ehalt ventil bezeichnet wird. Die zweite Ventilfläche bzw. der Dfchtfing 23 steuert einen Spülmittelkreislauf 25, auf dessen Ausbildung und Verlauf im folgenden noch näher eingegangen wird: Am außenliegenden Ende des Fortsatzes 'ißt ein Verschlußstück 26 vorgesehen, auf dem sich eine Ventilfeder 27 abstützt, die andererseits den Ventilkörper 17 in Richtung*des Schliefltfns der Mündung 13a der Zündmittel ausgangsbohrung 13 belastet. Vertchlußsttick 26 und V^ntilkörper 17 schließen einen Federeinbauraum 28 ein, dtr zusammen mit einer das Versöhlußstück 26 durchsetzenden Ütngebohrung 29, mit Querbohrüngen JO und mit einem Ringspalt 51t der zwischen der Innenseite des Fortsatzes 16 und dem ÄuBeridurohraesser des Ventilkörpers 17 vorgesehen ist, einen Teil" der Wegstrecke des Spülmittelkreislaufes bildet, der vom Brennstoffbehälter 11 bis zum Ventilring mit 25a "und Von diesem bis zu einem Zündkanal 32 ieinschlifcßlloh diesem)alt 25b bezeichnet ist. Der Zündkanal 32 ver* 'Ifcuft tu Köpf 35 elaar Brermkaaeuer 3h und mündet in den * Tniienraum 3#a derselben. Auflerdom münden in den letzteren im Brennkammerkopf 33 angeordnete und auf einem Teilkreis liegende Einspritzbohrungen 35 für eine Treibmlttelkomponente, im Beispielsfall für Sauerstoff, und ferner Binspritzöffnungen 36 für die zweite Treibmlttelkoraponente, nämliohor the subject of the application is referred to as a two-way Ums ehalt valve. The second valve surface or the Dfchtfing 23 controls a detergent circuit 25, the design and course of which will be discussed in more detail below: At the outer end of the extension 'eats a closure piece 26 on which a valve spring 27 is supported, which on the other hand, the valve body 17 in the direction of closing the mouth 13a of the ignition means outlet bore 13. Vertchlußsttick 26 and V ^ ntilkörper 17 enclose a spring installation space 28, dtr together with a Ütngebbohrung 29 penetrating the Versöhlußstück 26, with transverse bores JO and with an annular gap 51 t which is provided between the inside of the extension 16 and the ÄuBeridurohraesser of the valve body 17, a Part "of the route of the flushing agent circuit forms, which is designated from the fuel tank 11 to the valve ring with 25a" and from this to an ignition channel 32 including this) old 25b. The firing channel 32 ver * 'Ifcuft tu Kopf 35 elaar Brermkaaeuer 3h and opens into the Tniienraum * 3 # a thereof. Injection bores 35 for a propellant component, in the example for oxygen, and further injection openings 36 for the second propellant component, namely, open into the latter, arranged in the combustion chamber head 33 and lying on a pitch circle

109826/0100 bad orsginal109826/0100 bad orsginal

Brennstoff, der über eine Leitung 10 dem Brennkammerkopf 33 zugeführt wird. Im vorliegenden Fall wird als SpUlmedium Brennstoff verwendet und der Spülmittelkreis 25 ist daher am Brennstoffhochdrucksystem bzw. an der Brennstoffhochdruckleitung 10 angeschlossen. Zwischen dem Verschlußkopf 12 und dem Ventilkörper 17 befindet sich ein Ventilumsehalt raum 37, in den Sowohl die Zündmittelausgangsbohrung IjS als auch der Ringspalt 31 mündet, die beide abwechselnd vom Zweiwege-Umsehaltventil gesteuert werden. Am Gehäuseteil 15 ist ein AnschlußstUck 38 befestigt, an das ein zürn Ztindkanal 32 führender Leitungsteil oder das am ZUndkanal 32 unmittelbar angeschlossen sein kann.Fuel which is fed to the combustion chamber head 33 via a line 10. In the present case, fuel is used as the flushing medium and the flushing agent circuit 25 is therefore connected to the high-pressure fuel system or to the high-pressure fuel line 10. Between the closure head 12 and the valve body 17 there is a Ventilumsehalt space 37 into which both the ignition means outlet bore IjS and the annular gap 3 1 opens, both of which are controlled alternately by the two-way Umsehaltventil. A connector 38 is attached to the housing part 15, to which a line part leading to the ignition channel 32 or which can be directly connected to the ignition channel 32.

Das Solenoid des Zweiwege-Umschaltventils wird gesteuert durch einen elektrischen Schaltkreis 39 alt einer Stromquelle 40 und einem Ein-Aussehalter 41.The solenoid of the two-way switching valve is controlled by an electrical circuit 39 old a power source 40 and an on-look switch 41.

Die Brennkammer 34 wird mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf folgende Welse in Betrieb gesetzt bzw. gezündetThe combustion chamber 34 is made with the aid of the device according to the invention put into operation or ignited on the following catfish

Vorab wird in die Brennkaaeer 34 die Treibmittelkomponente eingespritzt, im vorliegenden Fall Sauerstoff, die mit dem verwendeten Zündmittel, beispielsweise AluminiumtrlKthyl, hypergol reagiert. Dann wird durch Drücken des Schalters 41 der Stromkreis 39 geschlossen und das Solenoid unter StromThe propellant component is first in the Brennkaaeer 34 injected, in the present case oxygen, which is mixed with the ignition agent used, for example Aluminum TrlKthyl, hypergolic reacts. Then, by pressing the switch 41, the circuit 39 is closed and the solenoid is energized

BAD ^BATHROOM ^

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gesetzt, wodurch der Ventilkörper 17 gegen den Widerstand der Ventilfeder 27 angezogen wird. Dabei wird.die Mündung IjJa der Zündmittelausgangsbohrung 12 geöffnet und gleichzeitig der Ringspalt Jl durch den Dichtring 22 geschloeeen, so daß der Spülmittelkreis unterbrochen ist. Durch die Freigabe der Ausgangsbohrung 13 Wird entsprechend einem vorgegebenen Zeitquerschnitt eine bestimmte Menge Zündmittel durch den Zündkanal 22 in die Brennkammer J>K gefördert und reagiert dort hypergol mit dem bereits vorhandenen Sauerstoff. Nach Flammenbildung wird durch Einspritzen von Brennstoff die Brennkaiti&ier Jk voll in Betrieb genommen und gleichzeitig die Zündmittelzufuhr abgestellt, was durch Unterbrechung des Schaltkreises 29 mit Hilfe des Schalters 41 erfolgt, wobei der Ventilkörper 17 durch die Ventilfeder 27 nach rechts bewegt und die Ventilfläche 22 auf die Mündung IjSa der Ausgangsbohrung 12 gedrückt wird. Gleichzeitig wird der Spülmittelkreis 25durch öffnen des Ringspaltes 21 freigegeben. Eine gewisse Spülbrennstoffmenge durchströmt ständig reinigend den ZÜndkänal 22 und bewahrt diesen während des Betriebes der Brennkammer $k vor Verkokung ■und Sauerstoffaneaaualtasg,set, whereby the valve body 17 is attracted against the resistance of the valve spring 27. The orifice IjJa of the ignition agent outlet bore 12 is opened and at the same time the annular gap Jl is closed by the sealing ring 22, so that the flushing agent circuit is interrupted. As a result of the opening of the outlet bore 13, a certain amount of ignition agent is conveyed through the ignition channel 22 into the combustion chamber J> K in accordance with a predetermined time cross-section and reacts there hypergolically with the oxygen that is already present. After the flame has formed, the Brennkaiti & ier Jk is fully operated by injecting fuel and at the same time the ignition medium supply is turned off, which is done by interrupting the circuit 29 with the aid of the switch 41, the valve body 17 being moved to the right by the valve spring 27 and the valve surface 22 on the Muzzle IjSa of the output bore 12 is pressed. At the same time, the detergent circuit 25 is released by opening the annular gap 21. A certain amount of flushing fuel flows through the ignition duct 22 in a cleaning manner and protects it from coking and oxygen build-up during operation of the combustion chamber $ k,

Ea liegt durchaus im Rahmen der Erfindung, anstelle der Zylinder-Kolbenelniiett I einen durch eine elastische Membrane unterteilten Zylinder oder eine sonstige Kammer zur unterbringung des Zündmlttelvorrats und des Druckraumes 4 zu verwenden.Ea is well within the scope of the invention, instead of the Cylinder piston element I one through an elastic membrane subdivided cylinder or other chamber to accommodate the Zündmlttelvorrats and the pressure chamber 4 to use.

. Patentansprüche:. Patent claims:

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Claims (8)

PatentansprecheίPatent claimί 1. Vorrichtung zum Zuteilen eines Zündmittels ftir Brennkammern von Flüssigkeitsraketentriebwerken, das durch einen Zündkanal ο, dgl. Einrichtung in die Brennkammer eingespritzt wird und mit einer der beiden.Treibmittelkomponenten hypergol reagiert, dadurch g e k en η ze i c h.n et , daß die Vorrichtungy wie an sich bekannt, als Zylinder-Kölbeneinheit (1) ausgebildet 1st, deren Kolben (j5) den Zylinderrauni in einen von einem Arbeitsmedium beaufschlagten Druekraum (4) und in einen ein Volumen für mehrere Einspritzungen (Zündungen) enthaltenden Zündmitfcelvorratsraum (5) mit einer Zündmittelausgangsbohrung (13) aufgeteilt ist, und daB "ein.Zwei-wege-Umsehaltventil (I7, 22, 2^) vorgesehen ist, das in seiner einen Stellung.während des Normalbetriebes der Brennkammer "'(3^) &3*e ZÜndraittelausgangsbohruns (Ij) sperrt und gleichzeitig einen den Zündkanal (JgJ durchströmenden Spülia?eiglfeuf |S^j öffnet und- das in sGin©·? and@F®n Stel« ■ lung während de® Zünövorgasiges di© ZÜRdmittelausgangs·= bohrung (1>) freigibt und gleichzeitig den Spülkreislauf (25) sperrt.1. Device for allocating an ignition agent for combustion chambers of liquid rocket engines, which is injected into the combustion chamber through an ignition channel ο, the like. Device and reacts hypergolically with one of the two known, designed as a cylinder-piston unit (1), the piston (j5) of which the cylinder space in a pressure chamber (4) acted upon by a working medium and in an ignition agent storage space (5) containing a volume for several injections (ignitions) with an ignition agent outlet hole ( 13) is divided, and that "a two-way reversing valve (I7, 22, 2 ^) is provided, which in its one position during normal operation of the combustion chamber"'(3 ^) & 3 * e ZÜndraittelausgangsbohruns (Ij) locks and at the same time a flushing gas flowing through the ignition channel (JgJ opens and - in sGin ©? The hole (1>) is released and the flushing circuit (25) is blocked at the same time. 10-08287010010-082870100 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet, daft :!οδΑ: SpÜlkreisl auf (25) und der Druckraum (4) der Zylinder-Kolbeneinheit- (1) am Hochdrucksystem der mit dem verwendeten Zündmittel nicht hypergol reagierenden Treibraittelkomponente angeschlossen sind.2. Device according to claim 1, characterized denotes Ge, daft: οδΑ: SpÜlkreisl to (25) and the pressure chamber (4) of the cylinder Kolbeneinheit- (1) are connected to the high-pressure system not hypergolic reacting with the used firing means Treibraittelkomponente. 3- Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n.n -. zeichnet ,* daß bei Verwendung eines mit der Treibmitt@lkofflpeffi@nte "Brennstoff8 nicht hypergol reagierenden ZUndmittels der Spülkreislauf (25) und, wie an sich bekanntρ der Druekraum (4) der Zylinder-Kolbeneinheit (1) &mBrennstoffhochdrueksystem bzw. an einer Brennst©ffdruckleitung (10) angeschlossen sind. 3- device according to claim 2, characterized geke nn -. * that when using a fuel 8 which does not react hypergolically with the fuel 8, the flushing circuit (25) and, as known per se, the pressure chamber (4) of the cylinder-piston unit (1) & m high-pressure fuel system or on a Fuel pressure line (10) are connected. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis ^* dadurch gekennzeichnet, daB am vorderen Ende des Zylinders (S) der Zylinder-Kolbeyieinheit- (1) ein Gehäie® (14) &Qfa%gl@iah ang®ördnetÄ insbesondere .lösbar befestigt let, am an/«einem der ^liader-Kolbeneinheit '' (1) abgewandten Ende- einen zylindrischen Fortsatz (16) aufweist,, der zueamaien mit dem vorgenannten GenHuse (Γ4) zur Anordnung und zum Einbau des""Zweiwege-Umschaltventiles dient. ·4. Device according to claim 1 to ^ * characterized in that at the front end of the cylinder (S) of the cylinder Kolbeyieunheit- (1) a Gehäie® (14) & Qfa% gl @ iah ang®ördnet Ä in particular. Detachably attached let, at the end facing away from the loader piston unit (1) has a cylindrical extension (16), which is used in conjunction with the aforementioned housing (Γ4) for the arrangement and installation of the two-way switch valve. · BAD 10882-6/0-100 ..""—- BATH 10882-6 / 0-100 .. "" - - 5» Vorrichtung nach Anspruoh 1 bis 4, dadurch g e k β η as e. 1 e h η e t daß das iSiieiwege^timsohalt'-vehtil *1« Hagnetventil ζΙ&) ausgebildet 1st, dessen' beweglicher Ventilkörper (IT) an seiner zur ZflSnaer-Koibeßeijüieit (1) zeigenden Stimseite eine erste, die Ztodi^ttelausgangsbohrung (15) steuernde Ventilflache (22), die von einem in den Ventilkörper (I7) .eingesetzten Dichtungskörper (22a) gebildet wird, und eine zweite, den Spülkreislauf (25) steuerndeVentilfläche aufweist, die von einem Dichtring bzw. Ventilring (25) gebildet, wird, der auf dem zur Zyliiider-Kolbeneiiiheit (1) zeigenden Eide des Ventilkörpers (I7) sitzt und sich auf einem dort vo,rgesehenen Ringbund (24) abstützt.5 »Device according to claims 1 to 4, thereby k β η as e. 1 eh η et - " that the iSiieiwege ^ timsohalt'-vehtil * 1" solenoid valve ζΙ &) is formed, the 'movable valve body (IT) on its front side pointing to the ZflSnaer- Koibeßeijüieit (1) a first, the Ztodi ^ ttelausgangsbohrung (15 ) controlling valve surface (22), which is formed by a sealing body (22a) inserted into the valve body (I7), and has a second valve surface which controls the flushing circuit (25) and which is formed by a sealing ring or valve ring (25) , which sits on the oath of the valve body (I7) pointing towards the cylinder piston unit (1) and is supported on an annular collar (24) provided there. 6* Vorrichtung nmch Anspruah' i bis dadurch ge k e η η ζ e 1 c hn et , daß das SehMuee (14) einen nach seinen beiden Stirnseiten hin abgestuften mittleren Gehäuse*- teil (15) mit einer ventilseitig befindlichen radijal nach innen gerichteten Stirnwand ■(IJa^/ürid'-elrier-'aylin^' derkolbenaeitig gelegenenradialnach auSen sich erstreckenden Stirnwand (15b) aufweist, der Äie zwischen deirnandung der ZtindfflittelftusgangsbohruEg (I5) und dep Ventilkörper (IT) gelegene Ventilumschaltkanjiner (37) umsehließt und dessen ventilseitige Stirnwand (15a) den Sitfc fßr die igelte Veotilflache des Ventilkörpers bzw, dem ventilring"(2*5) bildet, ."...- _". ■ ■- "-■'■'■[■■. - . 6 * device NMCH Anspruah 'i to 5 »characterized ge ke η η ζ e 1 c hn et that the SehMuee (14) one by its two end sides stepped central casing * - part with a located on the valve side radijal according to (15) inside directed end wall ■ (IJa ^ / ürid'-elrier-'aylin ^ 'of the piston-side located radially outwardly extending end wall (15b), the Äie between the edge of the ZtindfflittelftusgangsbohruEg (I5) and the valve body (IT) surrounds and encloses the valve changeover duct (37) valve-side end wall (15a) forms the seat for the elte valve surface of the valve body or the valve ring "(2 * 5),." ...- _ ". ■ ■ - " - ■ '■' ■ [■■. - . toseae/oiootoseae / oioo 7· Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet t daß zwischen der Innenseite des zylindrischen Fortsatzes (16) des Gehäuses (14) und der Umfangsfläche des Ventilkörpers (17) des Magnetventiles (18) ein Ringspalt (^l) vorgesehen Ist, der ' vorn Spülmedium. durchströmt wird.7 · The apparatus of claim 1 to 6, characterized in t that there is provided the housing (14) and the peripheral surface of the valve body (17) of the solenoid valve (18) an annular gap (^ l) between the inside of the cylindrical extension (16) '' Rinsing medium at the front. is flowed through. 8.. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch g e* k e η η ζ e i c h η e t , daß um «Sen zylindrischen Portsatz (16) des Gehäuses (14-) liegend die in einer Haube (20)mit Boden (21) untergebrachte Wicklung (19) des. Magnetventiles (18) bzw. Zweiwege-Umschaltventiles angeordnet ist.8 .. Device according to claim 1 to 7, characterized in that g e * k e η η ζ e i c h η e t that around «Sen cylindrical Port set (16) of the housing (14-) lying in a hood (20) with base (21) housed winding (19) the solenoid valve (18) or two-way switchover valve is arranged. 9· Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß" der Ventilkörper (17) durch eine- in Schließrichtung der Zündmi tt el aus gangsbohrung (!j) wirkende Feder (27) belastet ist, deren nach außen zeigendes Ende sich auf ein Verschlußstück (26) abstützt^ das mit dem Fortsatz (16) dee Gehäuses (14) fest verbunden ist und für den Durchfluß des Spülmitteis eine Längsbohrung (29) aufweist, die in einen Federeinbauraum (28) mündet, von dem zum Ringspalt (j51) ■Querbohrungen (j50) führen.9. Device according to claims 1 to 7, characterized in that "the valve body (17) by opening the ignition device in the closing direction (! j) acting spring (27) is loaded, whose outwardly pointing end is supported on a locking piece (26) ^ the housing with the extension (16) (14) is firmly connected and has a longitudinal bore (29) for the flow of the rinsing agent, which in a Spring installation space (28) opens, from which to the annular gap (j51) ■ Guide cross bores (j50). ORiGlJSJAL 109826/0100ORiGlJSJAL 109826/0100
DE19671626050 1967-02-23 1967-02-23 DEVICE FOR ADJUSTING A FIXANT FOR HYPERGOL-IGNITED LIQUID ROCKET ENGINES COMBUSTION CHAMBERS Pending DE1626050B2 (en)

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CN114837853B (en) * 2022-05-20 2024-01-16 西北工业大学 Multi-start ignition method and device for solid-liquid hybrid engine
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