DE1930990C3 - Als Drallkammer ausgebildete Kammer zum Kühlen von heißen Gasen, insbesondere Brenngasen - Google Patents

Description

diesem Wege verhältnismäßig viel Kühlstoff auf, Ein Ausfähnmgsbrispiel der Erfindung j* «*J

kühlen sich dementsprechend stark ab und werden Zeichnung schematisch dargestellt und im folgenden

τ- im radial außenliegenden Kammerbereich ange- näher beschrieben. _v„:« »im» al«

langt — mit den in diesem Bereich ihren Strömungs- Die einzige Figur Vf. im Längsschnitt eine als weg kreuzenden rotierenden Gasschichten innig gc- 5 DraUkammerl ausgebildete Kunix

mischt, so daß auch diese eine Temperaturerniedri- kammer 1 ist aufgebaut aus einem

gung erfahren. Die gekühlten rotierenden Gasschich- häuse7, in dem im Bereich des en

ten bewegen sich infolge des größeren spezifischen tial gerichtete Kanäle 5 fur die

λ ·!_.._ * j__ r?:_n..n J„_ r7„_._.t..~„ll.«f. ^, riaci* A «r»rop«i»hf»n SlflU. aUS

Sn bewegen sich infolge des größeren spezifischen tial gerichtete J

Gewichts unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft ra- Gase 4 vorgesehen sind,. «» «£* dial nach außen und drängen die dort befindlichen io wand 8 und einer taeisringformigen noch nicht gekühlten bzw. relativ heißen Gase radial wand 9 mit einem zentralen Kammerause^ nach innenfwo sie - wie bereits beschrieben - in dem Kammerausgang 1 α ."""^SEl. "ffi die sekundären Rückströmungen mit einbezogen und gende zentrale Bereich der ^v°I^d^f° J*

nach innenfwo sie wie bereits beschrieben in dem Kammegg .^SEl. ffi die sekundären Rückströmungen mit einbezogen und gende zentrale Bereich der ^v°I^d^f° J*™ von diesen an die Kühlstoffauskleidung herangetra- trägt hierbei eine Auskleidung 12 aus festem gen werden. Versuche haben gezeigt, daß die in die- t₅ stoff, beispielsweise Ammomumoxa^aa fer Weise wirkende erfindunjgemäße Kühlkammer Die heißen Gase 4 werden bet ^eser^

hervorragende Kühlergebnisse liefert. rungsform wegen der .tmgeotok» Anordnung dr

Da die sich in der Kühlkammer entwickelnden se- KanäleS beim Einmtt m ^to.™ kundären Rückströmungen den Hauptbetrag in be- tion versetzt und bewegen sich ^ ^ rS auf die AblationsSbeitleisten, genügt es viel- « förmigen Wegen zum «J^f^W^ £ fach, wenn lediglich der dem Kammerausgang unmit- kommt es in der Dndlkamme: 1 -^wie bereits an elbär gegenüblrliegende zentrale Teil der vorderen derer Stelle ausführten besch neben - zur-A^ Kamme^tirnwand.welcher im wesentlichen nur die dung von sekundären, "gjgSSJ Projektionsfläche zum Kammerausgang einnimmt, mungen 14, die an die Kuhlstoffa mit Kühistoff bedeckt ist. »5 laufen und diese intensiv ablatieren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. ι - _Λ ²

   ^:Η - -* ,911078 offenbarte Kühlkammer entwickelt *ori ^r > Ιεΐ weiche bei gleicher Temperaturdifferenz zwi- - Patentansprüche: Sn eStendem heißem Brenngas und austretenv ZT SSSSm Brenngas insbesondere in axiaier L Als Drallkammer ausgebildete Kammer aim %Τ*&~ hedeutend weniger Raum beansprucht als Kühlen von heißen Gasen, insbesondere Brenn- * ^^JJJJJL· Kühlkammer. Sie ist als eine mit «gasen, an deren Wand die heißen Gase beim Vor- die ™fp" ^_είαβ1ε Drallkammer mit tangentiabeistreichen die Wärme abgeben, wobei die Kam- *™g"™£j* _der heißen Gase ausgebUdet wobei mer mit einer Auskleidung aus festem Kuhlstoff ler ™ESSldeiduiig die innere Mantelfläche soyersehen ist, der von den heißen Gasen nach und die *^™~\ _{eite der} ausgangsseitigen kreisringförnach aufgelöst wird nach Patent 1 911 078,da- » J^gSSte DralLimer bedeckt, also im durch gekennzeichnet, daß die Kühl- g^^Ä^Sm* gestaltet ist Bei dieser Kühlstoffauskleidung (12) an der dem Kammeraus- g£Ä£«rt b«4« ^{sich die heißen} ****' ^M* gang (le) gegenüberliegenden vorderen Sürn- ™^7_m <£ Kammer in Rotation versetzt wand (8) der Drallkammer (1) angebracht ist ^* _au> dem Wege vom kammereingangsseiügen 2. Kühlkammer nach Anspruch 1, dadurch ge- 15 ^werd^"^_eang_S ^g _seitigen Ende der Kühlstoffauskennzeichnet, daß lediglich der zentrale Bereich ^^^giSbenlinie und legen demzuder vorderen Stirnwand (8) mit Kuhlstoff (12) f f ^ ^a"[ ^; zurück, welche die axiale Ausdeh-

   der vorderen () JJ^g^J^ zunick, welche die

   bedocktist. Jr j" _Kühhtoffauskleidung um ein Vielfaches

   Übertrifft. Entlang dieser schraubenlmienformigen Strecke, die schon bei geringer axialer Ausdehnung Kühlstoff auskleidung sehr große Werte erreicht, .. j:i „.n^niwiTsnHpn Ciasscnichten

   Die Erfindung bezieht sich auf eine als DraUkam- werden die radial auuenncgcimcu ««^„„„ν,. mer ausgebildete Kammer zum Kühlen von heißen durch Ablationen von Kühlstoff und die radial weiter Gasen, insbesondere Brenngasen, an deren Wand die as innenliegenden Gasschichten der Rotationsströmung heißen Gase beim Vorbeistreichen die Wärme abge- durch diejenigen radial außenliegenden Gasschichben, wobei die Kammer mit einer Auskleidung aus ten, die infolge von Kühlstoffablationen bereits eine festem Kühlstoff versehen ist, der von den heißen Temperaturerniedrigung erfahren haben, gekühlt. Gasen nach und nach aufgelöst wird, nach Patent Um den Wärmeaustausch zwischen den einzelnen 1911078. 30 umlaufenden Gasschichten zu intensivieren, sind an

   Die in Brennkammern mit Luftsauerstoffverbren- der Innenseite des die innere Mantelfläche der Drallnung und vor allen Dingen die in Raketenbrennkam- kammer bedeckenden Teils der Kühlstoffauskleidung mern unter Verwendung eines Sauerstoffträgers und in Drallkammerlängsrichtung sich erstreckende Nueines Brennstoffs erzeugten, gewöhnlich sehr heißen ten vorgesehen, welche die radial außenliegenden reGase müssen bekanntlich gekühlt werden, wenn sie 35 lativ kühlen Gasschichten verwirbeln, zum Antreiben von festigkeitsmäßig hochbelasteten Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die

   Turbinen, zur Förderung von Treibstoffkomponen- Kühlleistung einer Kühlkammer gemäß Patent ten für Raketentriebwerke oder ähnliche Zwecke 1911C78 durch Erhöhung der Ablationsrate pro Verwendung finden sollen. Dies geschient — da eine Flächeneinheit und Intensivierung des Wärmeaustau-Beimischung von Kühlluft zu den heißen Brenngasen 40 sches zwischen den infolge von Kühlstoffablationen aus verfahrenstechnischen Gründen vielfach nicht in bereits relativ kühlen und den noch nicht gekühlten Betracht kommt oder im Falle von Raumfahrtgerä- bzw. noch nicht ausreichend gekühlten Gasen zu verten nicht zur Wahl steht — häufig mittels eines fe- größern.

   sten chemischen Kühlstoffs mit endothermen Eigen- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

   schaften, den die heißen Brenngase nach und nach 45 löst, daß die Kühlstoffauskleidung an der dem Kamunter eigener Abkühlung auflösen, und zwar in einer merausgang gegenüberliegenden vorderen Stirnwand der Brennkammer nachgeschalteten sogenannten der Drallkammer angebracht ist. Kühlkammer. Bei einer Rotationsströmung ist bekanntlich die

   Bei einer bekannten Kühlkammer dieser Art bildet mit wachsendem Krümmungsradius der Rotationsder feste Kühlstoff eine den gesamten Kammerquer- 50 bahn erfolgende Geschwindigkeitsabnahme des rotieschnitt einnehmende Füllung, welche eine Vielzahl renden Mediums (Fluidums) von einem gleichgerichvon in Kammerlängsrichtung sich erstreckenden teten Druckanstieg begleitet. Bei einer im Betrieb bedurchgehenden Bohrungen besitzt. In diesen Längs- findlichen Kühlkammer der eingangs genannten (anbohrungen der Füllung findet die Auflösung des meldungsgemäßen) Gattung herrscht demzufolge im Kühlstoffs durch die heißen Gase und die damit ver- 55 zentralen Bereich ein geringerer Druck als in den rabundene Abkühlung derselben statt. Da die Auflö- dial weiter außenliegenden Bereichen. Dieser strösung des Kühlstoffs und die Abkühlung der Brenn- mungsbedmgte Druckunterschied und Reibungseingase eine bestimmte Zeit und somit, bei vorgegebe- flüsse rufen in der Kühlkammer sekundäre, axial gener Strömungsgeschwindigkeit, eine bestimmte Weg- richtete Rückströmungen in Form eines Ringwirbels strecke erfordert, muß eine axiale durchströmte 60 hervor, die an der Innenseite der dem Kammeraus-Kühlkammer verhältnismäßig lang gebaut werden, gang gegenüberliegenden vorderen Stirnwand der wenn eine spürbare Temperaturerniedrigung der hei- Kühlkammer anlaufen. Diese sekundären Rückströßen Brenngase angestrebt wird. Diese Tatsache führt, mungen werden bei der erfindungsgemäßen Kühlvor allem bei Flugkörpern und Raumfahrtgeräten zu kammer zur Ablation des festen Kühlstoffs herangeerheblichen Einbauschwierigkeiten bzw. zu einer 65 zogen. Die mit den sekundären Rückströmungen im vielfach nicht gerechtfertigten Verringerung des zur zentralen Kammerbereich zu der Kühlstoffausklei-Verfügung stehenden kostbaren Bauraumes. Aus die- dung gelangenden Gase bewegen sich an der Kühlsem Grunde ist die im eingangs erwähnten Patent Stoffauskleidung vorbei radial nach außen, lösen auf