DE1941297C - Regenerativ gekühlte Brennkammer und/ oder Schubdüse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft cine regenerativ gekühlte Brennkammer und.oder Schubdüse, bestehend aus längsverlaufenden Röhrchen oder sonstigen, geschlossene Kanäle bildenden Profilen für das Kühlmedium, die über die gesamte Baulänge in einer Reihe um die Kammer- und oder Düsenlängsachse angeordnet sind, und aus einer die Röhrchen oder Profile untereinander verbindenden galvanischen Schicht, indem sie die Röhrchen oder Profile radial außen oder radial innen umgibt, wobei die Schicht ein wesentlich kleineres Gewicht pro Einheit des Kammer- und oder Düsenumfangs besii/t als ein äquivalenter Wundverband aus Röhrehen oder Profilen vorerwähnter Art.

Bei einer bekannten Brennkammer- und/oder Schubdüsenausführung der eingangs genannten Gattung besteht die zu kielende Wand aus Röhrchen mit verschiedenen, auch iungsveränderlichen Querschnitten. Die Röhrchen sind so bemessen und derart symmetn-.ch um die Brennkammer- und oder Schubdüsenlängsachse angeordnet, daß sie sich auf der gesamten Länge seitlich berühren. Für eine druckdichte Verbindung der Röhrchen untereinander sorgt bei dieser Ausführungsform eine die radial außen- oder radial innenliegenden Röhrchenmantellinicn berührende, galvanoplastische Schicht. Unerwünschte, meNt zu irreparablen Leckstellen führende Verformungen der Röhrchen — wie sie infolge von örtlich einwirkenden hohen Temperatiren be;~i ebenfalls gebräuchlichen Verlöten oder Verschweißen der Röhrchen an ihren seitlichen Berührungss jllen auftreten - werden bei einer solchen ohne Wärmezufuhr erfolgenden Verbindung der Röhrchen sicher vermieden.

Die sich gegenüber den bekannten gelöteten oder geschweißten Röhrchenbretinkammer- und oder Röhrchcnscliubdüscnausführur.gcn wegen des Vorhandenseins der galv anoplastischen Schicht ergebende Erhöhung des Baugewichts wird dadurch in wirtschaftlich vertretbaren Grcn/en gehalten, daß die von den /wischen den radial außen- oder innenliegenden Mantellinien und der seitlichen (linienförmigcn) Berühruiigsstfllc liegenden Umfangsbercichen jeweils zweier benachbarter Röhrchen begrenzten Fugen beim Auftragen der galvanoplastischen Schicht frei von Schichtmalerial bleiben. Zu diesem Zweck werden die Fugen vor dem Auftragen der galvanoplastischen Schicht mit einer leicht schmelzbaren, an der freiliegenden Oberfläche elektrisch leitenden Füllung eingeebnet, eine Maßnahme, die — wie bereits erwähnt— /u nur linienförmige!', und daher reißgefährdeten Verbindungsstellen /wischen den Röhrchen einerseits und der ualvanoplastiseluii Schicht andererseits führt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine in der Herstellung billige Brennkammer und/oder Schubdüse der eingangs genannlcn Haltung zu entwickeln, die sieh den bekannten Brennkammer- und/ oder Schubdüseniuisfülmingen der Röhrehcnbatiart gegenüber bei geringerem Baiigewichl durch eine größere statische und dynamische Festigkeil gegen die aus dem Brennkammerinnendruck und den iiufireleihkif l'emperuUirililTerL-n/en resultierenden Kräfte aus/cichiiel.

Diese Aufgabe wird erfindiingsgemiiß dadurch gelöst, ilaß mindestens abschnittsweise Zwischenräume zwischen den Röhrchen oder Profilen vorgesehen sind und ifu se Zwischenräume von der galvanischen Schicht überbrückt werden, die die Röhrchen oder Profile an ihren radial nach außen oder innen weisenden Umfangsbereiehen formschlüssig umgreift.

An sich ist es bekannt, bei einer regenerativ gekühlten Brennkammer mit Schubdüse die Kühlröhrchen bzw. -profile abschnittsweise mit Zwischenräumen um die Kammer- und Düsenlängsachse zu gruppieren. Die Kühlröhrchen bzw. -profile sind jedoch in einer gegossenen Wand eingebettet bzw. eingearbeitet,

in die vor allem in den vorgenannten Zwischenräumen eine den Röhrchen- bzw. Prolildurchmesser weit übertreffende Stärke erreicht. Da die Kühlröhrchen oder -profile obendrein über große Teile der Kammerbzvv. Düsenlänge zwei auf konzentrischen Teilkreisen

■ 5 liegende Reihen bilden, gilt für die in Rede stehende bekannte Brennkammer mit Schubdüse der in der wesentlich leichteren Bauweise bestehende Vorteil der Erfindung ebensowenig wie für die anderen bekannten Brennkammer- und oder Schubdüsenausfühningen der Röhrdienbauart. Letztgenannter Vorteil irilt besonders stark in Eirscheinung, wenn in Ausgestaltung der Erfindung die Zwischenräume zwischen den Röhrchen oder Profilen mit wachsendem Brennkammer- bzw. Schubdü.endurchmesser rasch an Breite zunehmen, was sich durch eine Heranziehung von Röhrchen oder Profilen mit über der gesamten Länge oder zumindest einen« großen Teil derselben konstanten Querschnitten besonders leicht verwirklichen läßt. Solche Röhrchen oder Profile sind infolge des geringeren maschinellen und arbeitszeitlichen Aufwands bei der Fertigung wesentlich billiger als diejenigen, die über einen großen Teil ihrer Länge veränderliche Querschnitte aufweisen, eine Tatsache, die sich äußerst positiv auf die von den Röhrchen- bzw. Profilpreisen maßgeblich miibeeinflußtcn Herstellungskosten für eine Brennkammer und oder Schubdüse auswirkt. Als weiterer Vorteil der Erfindung ist schließlich noch /u erwähnen, daß die galvanische Schicht nicht nur die radial außen- oder innenliegenden Mantellinien der Röhrchen oder Profile berührt, sondern deren radial nach außen oder innen zeigende Umfangsbereichc formschlüssig umgibt, wodurch an allen gegenseitigen Berührungsstellen sichere flächenförmige (bandförmige) Verbindungen zwischen der

■15 galvanischen Schicht einerseits und den Röhrchen oder Profilen andererseits gewährleistet sind. Flächenförmige Verbindungen sind auch bei einer bekannten Brennkammer mit Schubdüse in Röhrehcnbatiart anzutreffen, und /war zwischen den radial außenliegenden I mfangsbereichcn der Kühlröhrchen und einer Deckschicht. Allerdings berühren sich diese Kühlröhrchen auf ihrer gesamten Länge. Außerdem handelt es sich bei der Deckschicht um eine flamingesprit/te Schicht, die bekanntlich spröde und daher nur bei vergleichsweise großen, das Baugewicht unerwünscht erhöhenden Schichtstärken in der Lage ist, die aus dem Brennkammerinnendruck resultierenden Zugspannungen aufzunehmen.

Bei einem Ausführungsbcispicl der erfindungsgemäßen Brennkammer-Schubdüse weisen die Röhrchen or!;r Profile vom vorderen bis zum hinteren Brcnnkammcrciulc und vom Schubdiisenhals bis zum hinteren Sthubdüsenende konsl'inte Querschnitte auf. Die Röhrchen oder Profile ;sind hierbei vom vorderen Brennkammerende bis zum Schubtlüscnlinls ohne Zwischenräume, vom Schubdiisenhals bis zum hinteren Schuhdiiicnendc dagegen mit Zwischenräumen um die Kummer- bzw. Diiscnliingsachsc angeordnet, wo-

hci clic Zwischenräume wegen der konstant bleibenden Röhrchen- oder Prnl'iUiuerschnitte mit wachsendem Düsendurchmesser rasch an Breite zunehmen.

Bei eim:r anderen, aus bereits erwähnten Gründen besonders billigen und leichten Ausführungsform der erlindungsgemäßen Brennkammer und Schubdüse weisen die Röhich'.-n oder Profile üher der gesamten Länge konstante Querschnitte auf, die so hemessen sind, daß die Röhrchen oder Profile lediglich im enesten Cuerschnitt der Brennkammer und Schubdüse, dem Schubdüsenhals, ohne Zwischenräume nebeneinanderliegen. Es wird also nicht nur der Umfang des divergenten Schubdüsenteils, sondern auch derjenige der Brennkammer und des konvergenten Schuhdüsenteils mit Ausnahme des Sihuhdüsenhalses teils von den Röhrchen oder Profilen, teils von der die Zwischenräume zwischen ihnen überbrückenden gah anischen Schicht bestritten.

Bei beiden vorbeschriebenen Brennkamrr τ-Schubclü'-enausführungen ist durch die sich über verhältnismäßig große Flächen erstreckende inniue Verbindung zwischen der galvanischen Schicht und den Rohrchen oder Profilen einerseits und durch die aus den vom Schubdüsenhals bis zum hinteren ScliubdiWenende konstant bleibenden Röhrchen- oder Proük|uer>ehnitt resultierende vergleichsweise hohen Strömungsgeschwindigkeiten des Kühlmediums andererseits eine ausreichende Kühlung de;, thermisch bekanntlich weniger hoch belasteten, divergenten Sihubdüsentcils selbst bei hohen, gute Wirkungsgrade gewährleistenden Betriebsdrücken sichergestellt

In gleicher Weise ausreichend gekühlt, obwohl thermisch höher belastet als der divergente Schubdiisenteil. werden die ebenfalls aus Röhrchen oder Profilen und dazwischenliegenden Teilen der galvanischen Schuht aufgebaute Brennkammer und der im Aufbau gleiche konvergente Schubdüsenteil der letzterwähnten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brennkammer-Schubdüse.

Für den Betrieb mit extrem hohen, sehr gute Wirkungsgrade gewährleistenden Drücken, bei welchen die Intensität des Wärmeübergangs von den heißen Brenngasen auf die benachbarten Wände infolge der gioi^len Gasdichte wesentlich höher ist als bei mittleren und niedrigen Drücken, hervorragend geeignet ist die ersterwähnte Ausführungsform der erfindungsgemäßcn Brennkammer-Schubdüse. Bei dieser wird nämlich —wie bereits ausführlich beschrieben -aus kühltechnischen Gründen der gesamte oder nahe/u gesamte Umfang der Brennkammer und des konvergenten Schubdüsenteils, also der gegenüber dem divergenten Schubdüscnteil thermisch höher belasteten Bauteile, im Unterschied zum divergenten Schubdüsenteil ausschließlich von den Röhrchen oder Profilen bestritten.

In Ausgestaltung der Erfindung sind die Röhrchen oder Profile am hinteren Sclnihdüscneiide nach außen abgebogen und im radial außenlicgenden Randbercich eines beim Auftragen der die Zwischenräume zwischen den Röhrchen oder Profilen überbrückenden galvanischen Schicht mitcingalvanisicrtcn, steifen Düsenabschliißrings eingebettet, dessen radial innenlicgcnde fläche unprofiliert ist und mit den im Bereich der Duscninnvnk.MUur liegenden Teilen der galvanischen Schicht bündig verläuft. Diese konstruktive Maßnahme bringt zwei Vorteile mit sich: Hinmal dient der Düscnabsehhißring der Versteifung, zum anderen sorgt er. da seine Innenlläche unprofiliert ist, für einen ungestörten Austritt der Brenngase.

Durch folgende Feriiyungsv erfahren bzw. folgende -schritte kann die erliiulungsgemüße Brennkammer und oder Schubdüse unter Zuhilfenahme eines die Brennkammer- und oder Schubdüseninnenkontur festlegenden Kerns mit elektrisch leitender Oberfläche auf einfache und zeitsparende Weise hergestellt werden:

a) Herausarbeiten von durchgehenden, längsgerichteten und mindestens abschnittsweise durch Kernstege voneinander getrennten Nuten aus der Kernoberfläche, insbesondere durch Fräsen.

'^r' b) Einlegen der entsprechend geformten und gestalteten Röhrchen oder Profile in die für sie bestimmten Längsnuten des Brennkammer- und. oder Schubdiisenkerns und

c) Auftragen der galvanischen 'Schicht auf die radial nach außen zeigenden Umfangsbereiehe der Röhrchen oder Profile und auf c'ie Oberflächen der zwischen den Röhrchen oder Profiten befindlichen Kernstege.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Ausführungsform der Brennkammer und Schubdüse im Längsschnitt.

F i ». 2 einen Teilschnitt entlang der Linie H-Il in Fig. i,

F i g. 3 eine weiten; Ausführungsform der Brennkammer und Schubdüse, ebenfalls im Längsschnitt.

und

F'ig. 4 einen Teilschnitt entlang der L'nie IV-IN' in F i g. 3.

Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Brennkammer 1 und Schubdüse 2, deren konvergenter Teil mit 3, Hals mit 4 und divergenter Teil mit 5 bezeichnet ist. besteht aus iüngsvcr'.aufenden Röhrchen 7 und einer die radial nach außen zeigenden Umfangsbereiehe der Röhrchen 7 formschlüssig umgebenden™ galvanoplastisch aufgetragenen, metallischen Schicht 6.

Die Röhrchen 7 weisen jeweils einen ersten, vom vorderen bis zum hinteren Ende der Brennkammer reichenden I.ängcnabschnitt 9 konstanten Querschnitt, einen /weiten, vom hinteren Ende der Brennkammer I bis zum Sdiubdüsenhals 4 reichenden l.ängei.abschnitt IO mit langem cränderlichem Querschnitt und einen dritten, vom Schubdüsenhals 4 bis zum hinleren Ende der Schubdüse 2 reichenden Längenabschnit! 11 konstanten Querschnitt auf. Vom vorderen Ende der Brennkammer 1 bis zum Schubdüsenhals berühren sieh die Röhrchen 7 seitlich. Vom Schubdüsenhals 4 bis zum hinteren Ende der Schubdüse 2 sind sie durch Zwischenräume 12, die infolge des konstant bleibenden Röltrcheiu|ucrschnittcs mit wachsendem Diisendiirchmesser rasch an Breite zti-

fio nehmen, voneinander getrennt. Diese Zwischenräume 12 sind durch irr, Bereich der Düscninnenkonlur liegende Teile 13 der metallischen Schicht 6 druckdicht überbrückt.

Die am hinteren Ende 14 der Schubdüse 2 beh'rulliehen f-nilen der Röhrchen 7 sind nach außen abgebogen und im radialen außenliegeiulen Raiulbereich eines steifen, beim galvanoplastisehen Auftragen der metallischen Schicht β mit eingalvanisicr-

ten Diisenabschlußringe IS in gleichgerichtete Längsnuten 16 eingebettet. Der Düsenabschlußring 15 weist eine unprofilierte Innenfläche 17 auf, die mit den im Bereich der Düseninnenkontur liegenden Teilen 13 der galvanischen Schicht 6 bündig verläuft.

Die in den F i g. 3 und 4 wiedergegebene Brennkammer 31 und Schubdüse 32, deren konvergenter Teil mit 33, Hals mit 34 und divergenter Teil mit 35 bezeichnet ist. besteht — ebenso wie die Brennkammer und Schubdüse gemäß den F i g. 1 und 2 — aus längsverlaufenden Röhrchen 37 und einer die radial nach außen zeigenden Umfangsbereiche der Röhrchen 37 formschlüssig umgebenden, galvanoplastisch aufgetragenen, metallischen Schicht 36. Sie unterscheidet sich von der Brennkammer und Schubdüse gemäß den F i g. 1 und 7. dadurch, daß die Röhrchen 37 über die gesamte Länge konstante Querschnitte besitzen. Die Röhrchen 37 berühren sich bei dieser Ausführungsform lediglich im Bereich des Schubdüsenhalses 34 und sind sowohl im divergenten ao Schubdüsenteil 35 als auch im konvergenten Schubdüsenteil 33 sowie im Bereich der Brennkammer 31 durch Zwischenräume 42 voneinander getrennt. Diese Zwischenräume 42 sind ebenfalls durch im Bereich der Düseninnenkontur liegende Teile 43 der metal- as tischen Schicht 36 druckdicht überbrückt.

Die am hinteren Ende der Schubdüse 32 befindlichen Fnden der Röhrchen 37 können — ebenso wie bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 und 2 — im außenliegenden Randbereich eines eine unprofilierte Innenfläche aufweisenden, steifen Düsenabschlußringes eingebettet sein.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Regenerativ gekühlte Brennkammer und oder Schubdüse, bestehend aus längsverlaufenden Röhrchen oder sonstigen, geschlossene Kanäle bildenden Profilen für das Kühlmedium, die über die gesamte Baulänge in einer Reihe um die Kammer- und'oder Düsenlängsachse angeordnet +o sind, und aus einer die Röhrchen oder Profile untereinander verbindenden galvanischen Schicht, t indem sie die Röhrchen oder Profile radial außen oder radial innen umgibt, wobei die Schicht ein wesentlich kleineres Gewicht pro Einheit des Kammer- und/oder Düsenumfangs besitzt als ein äquivalenter Wandverband aus Röhrchen oder Profilen vorerwähnter Art, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens abschnittsweise Zwischenräume (12. 42) zwischen den Röhrchen oder Profilen (7, 37) vorgesehen sind und diese Zwischenräume (12, 42) von der galvanischen Schicht (6. 36) überbrückt werden, die die Röhrchen oder Profile (7, 37) an ihren radial nach außen oder innen weisenden Umfangsbereichen formschlüssig umgreift.

2. Brennkammer und Schubdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenräume (12) zwischen den Röhrchen oder Profilen (7) auf den divergenten Schubdüsenteil

(5) beschränkt sind.

3. Brennkammer und Schubdüse nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß sich die Zwischenräume (42) zwischen den Röhrchen oder Profilen (37) mit Ausnahme des Schubdüsenhalses (34) über die gesamte Schubdüse (33, 35) sowie die Brennkammer (31) erstrecken.

4. Brennkammer und/oder Schubdüse nath Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenräume (12, 42) zwischen den Röhrchen oder Profilen (7, 37) mit wachsendem Brennkammer- bzw. Schubdüsendurchmesser an Breite zunehmen.

5. Brennkammer und/oder Schubdüse nath einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Röhrchen odor Profile(7) am hinteren Schubdüsenende (14) η.-κη außen abgebogen und im radial außenliegend> n RandbefttKh eines beim Auftragen der die Zw schenraume (12) zwischen den Röhrchen oder Profilen (7) überbrückenden galvanischen Schicht

(6) miteingalvanisifcrten, steifen DüsenabschluH-rings (15) eingebettet sind, dessen radial innen liegende Fläche (17) unprofiliert ist und mit den im Bereich der Düseninnenkontur liegenden Teilen (13) der galvanischen Schicht (6) bündig verläuft.

6. Verfahren zum Herstellen einer Brennkammer und oder Schubdüse nach einem oder mehre ren der Ansprüche 1 bis 5 unter Zuhilfenahme eines die Brennkammer- und oder Schubdüseninnenkrntur festlegenden Kerns mit elektrisch leitender Oberfläche, gekennzeichnet durch folgende Fertigungsschritte:

a) Herausarbeiten von durchgehenden, längsgerichteten und mindestens abschnittsweise durch Kernstege voneinander getrennte Nuten aus der Kernoberfläche, insbesondere durch Fräsen,

b) Einlegen der entsprechend geformten vid gestalteten Röhrchen oder Profile in die für sie bestimmten Längsnuten des Brennkammer- und/oder Schubdüsenkerns und

c) Auftragen der galvanischen Schicht auf die radial nach außen zeigenden Umfangsbereiche der Röhrchen oder Profile und auf die Oberflächen der zwischen den Röhrchen oder Profilen befindlichen Kernsteoe.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen