DE2851505A1 - Verfahren zur herstellung einer vielfachduesenanordnung - Google Patents

Description

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MESSERSCHMITT-BÖLKOW-BLOHM - 3 - Ottobrunn, 20. Tlovembef 78 h

GESELLSCHAFT BT01 - Kre/Schö.

MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG

MÜNCHEN ' 8425

Verfahren zur Herstellung einer Vielfachdüsenanordnung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Hers te 1."Lung einer Vielfachdüsenanordnung aus einem Stück für gasdynamische oder chemische Laser mit Hilfe erosiver Funkenbearbeitung.

Verfahren zur erosiven Funkenbearbeitung eines Metallwerkstückes sind beispielsweise durch die DE-AS 17 65 032 und durch die DE-OS 26 57 357 bekannt geworden. Im ersten Fall wird die Stromamplitude jedes Funkenentladungsimpulses während dessen Dauer erhöht, so daß jede Funkenentladung mit einer praktisch konstanten Stromdichte erfolgt.

Im zweiten Fall wird zur elektroerosiven Bearbeitung von Innen- und Aussenwandungen einer Werkstückkontur eine Elektrode eingesetzt, welche bis zur gewünschten Arbeitstiefe geradlinig gefahren wird und dann diverse Bewegungen ausführen kann, um vertikale, geneigte und andersförmige Flächen bearbeiten zu können. Zur Herstellung einer Vielfachdüsenanordnung sind diese offenbarten Verfahren nicht geeignet, da der technische Aufwand, insbesondere der beschriebenen Steuer- und Regelungstechnik hierfür nicht einsetzbar ist.

Bisher wurden solche Vielfachdüsenanordnungen für gasdynamische oder chemische Laser dadurch geschaffen, daß eine Vielzahl von Einzeldüsenelementen zu einem sogenannten Düs<3nkamm zusammengefaßt und in eine spezielle Haltekonstruktion eingepaßt und arretiert wurden. Es ist leicht verständlich, daß allein um die erforderlichen geringen Toleranzen und Paßgenauigkeiten einhalten

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zu können, hochpräzise aufwendige Fertigungstechniken in Anspruch genommen werden müssen. Trotzdem treten immer wieder Probleme mit der Dichtigkeit auf und die Zuverlässigkeit der Trennwand zwischen Heißgas und Kühlmedium läßt zu wünschen übrig.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, bei dem die Nachteile einer Einzelanfertigung der Düsenelemente eines gasdynamischen bzw. chemischen Lasers beseitigt werden, wobei die Technik der erosiven Funkenbearbeitung verwendet wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die in dem Hauptanspruch aufgezeigten Maßnahmen. Weitere vorteilhafte Lehren hierzu sind in den ünteransprüchen gegeben. Ein Ausführungsbeispiel ist in der Beschreibung erläutert und in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Düsenkamm;

Fig. 1a einen Querschnitt durch einen Düsenausschnitt, wobei die besonders beanspruchten Stellen angegeben sind;

Fig. 2 einen Teilquerschnitt durch eine Düse beim Durchstoßen des Düsenhalses;

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen geschmiedeten Metallblock als. Ausgangselement für einen Düsenkamm;

Fig. 3a einen Schnitt gemäß Fig. 3 mit Fräser- und Elektroden-Ansatz;

Fig. 4 eine Darstellung der Schleifströmung innerhalb einer Düse;

Fig. 5 eine Darstellung für einen sogenannten Kreuzschliff einer Düse.

Der gasdynamische Teil eines beispielsweise CO₀- bzw. chemischen

* in Lasers besteht aus einer kammartigen Anordnung von/der Regel flüssigkeits- oder gasgekühlten Lamellen, welche nebeneinander angeordnet werden und so eine Kette von Oberschalldüsen bilden. Bisher sind diese einzelnen Lamellen in der Regel auf einem Bodenblech angeordnet, und werden durch ein Deckblech abgedeckt, wobei die beiden Bleche den zu einem geschlossenen Strömungskanal notwendigen Abschluss senkrecht zur Hauptströmrichtung bilden.

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Eingangs wurde bereits auf die Schwierigkeiten eingegangen, die bei dieser Bauart auftreten. In Fig. 1a sind die kritischen Dicht- und Festigkeitszonen aufgezeigt (schwarze Stellen). Es entstehen mehrere kritische, wärmebelastete Dichtzonen zwischen dem Heißgas und den übrigen Stoffkomponenten.

Zur Vermeidung der aufgeführten Nachteile wird nun vorgeschlagen, den gesaraten Düsenkamm 10 aus einem einzigen Stück funkenerosiv herzustellen und dadurch für das Werkstück den vollen Festigkeitswert des Grundwerkstoffes zu erhalten. Hierzu werden in einem gefügedichten geschmiedeten Metallblock 13 - vorzugsweise eignet sich hierzu ein CuBe-Block - die Strömungskanäle mittels Formfräser 14 und für die Kühlkanäle mittels Bohrer bis zum Grobtoleranzmaß ausgefräst beziehungsweise gebohrt. Anschließend werden die Strömungskanäle funkenerosiv bis zum Feintoleranzbereich herausgearbeitet. Hierbei ist die Elektrode 16 der jeweils gewünschten Kurvenform angepaßt.

Ist somit der Düsenkamm 10 und seine Lamellen 11 bis zum Feintoleranzbereich herausgearbeitet, so werden die Strömungskanäle der Überschalldüsen 12 in einem oder mehreren Elektroerosions-Schlichtvorgang bis zur gewünschten Feintoleranz geglättet. Darauf erfolgt in einem Elektrofeinerosionsschnitt der Durchstoß des Düsenhalses 15, wobei auch hier der Durchstoß in seinem Abmaß nur bis zum Feintoleranzbereich erfolgt, also die Öffnung kleiner ist als beim Fertigmaß. Das Fertigmaß wird nun je nach der gewünschten Halsform mittels einer mit einem Schleif- bzw. Polierstoff versehenen Flüssigkeit, die ständig den zu bearbeitenden Flächen zugeführt wird, erreicht. Als Schleifmittel kann Diamantoder Korundstaub verwendet werden. Je nach dem Material des Blockes 13 kann auch Quarzstaub zum Ziele führen. Die so versehene Flüssigkeit wird nun in Geschwindigkeit, Dichte und Strömungsrichtung variierbar als Schleif- und Poliermittel eingesetzt.

Anstelle der Flüssigkeit kann auch ein Gasstrom mit den vorgenannten Schleif- und Polierstoffen versehen werden. Durch den

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Strömungskörpern angepaßte Verdrängungskörper 17, welche beispielsweise ein sogenanntes Kreuzschliffmuster aufweisen, können ganz gezielte Schleifströmungen mit verschiedenen Strömungsgeschwindigkeiten etc. erzeugt werden. Auch Strömungsumkehr oder gegenläufige Strömung bringen hier beim FexnstschliffVorgang gute Ergebnisse.

Zur Entlastung der auftretenden Wärmedehnungsspannungen in der Grenzschicht der Düsenlamellen und der Blockabdeckung sieht die Erfindung vor, nahe der Auflagerfläche dieser Abdeckung eine Dehnungsiippe anzuordnen oder eine durch mehrere Kühlkanäle, die durch die Düsenlamellen führen, bewirkte geringe Arbeitstemperatur zu erreichen.

Durch das vorbeschriebene Verfahren ist es nun möglich, Düsenkämme aus einem Block herzustellen und somit ohne den bisherigen Aufwand funktionstüchtigere und paögenauere Elemente für einen optimal arbeitenden gasdynamischen Laser zu erhalten.

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Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE

1.J Verfahren zur Herstellung einer Vielfachdüsenanordnung aus einem Stück für gasdynamische und chemische Laser mit Hilfe erosiver Funkenbearbeitung, dadurch gekennzeichnet, daß

a) in einem gefügedichten, geschmiedeten Metallblock die Strömungskanäle mittels Formfräser bis zum Grobtoleranzbereich ausgefräst werden,

b) anschließend die Ströniungskanäle bis zum Feintoleranzbereich funkenerosiv herausgearbeitet v/erden,

c) die Oberflächen der Strömungskanäle in einem oder mehreren Elektro-Erosions-Schlichtvorgang bis zur Feinsttoleranz geglättet und

d) in einem Fein-Elektro-Erosionsschnitt der Düsenhais durchstoßen wird, wobei der Durchstich der Größe nach kleiner als das Fertigmaß ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenhals-Durchstich mittels einer mit einem Schleif- bzw. Polierstoff versehenen, in Geschwindigkeit, Dichte und Sichtung variierbaren Flüssigkeit oder Gasströmung zu der gewünschten Halsform geschliffen wird.

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Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch den S trömurtgs kanälen angepaßte
und speziell gemusterte Verdrängungskörper gezielte Geschwindigkeiten der Schleifströmung geschaffen werden.

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