DE4301041C1 - Providing a fluid cooled tubular wall wiht a thermal protection coating - by coating the wall at its heated work temperature - Google Patents

Providing a fluid cooled tubular wall wiht a thermal protection coating - by coating the wall at its heated work temperature

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Abstract

A fluid cooled tubular wall which is subjected to thermal and mechanical stresses is provided with a thermal protective layer (8) on the side which is contacted by hot gases by assembling the tubes (3,4) so that in the cold condition the side towards the hot gases has openings (9) between the tubes which are no greater than the expected deformation which occurs when the assembly is at the working temp.. By heating to the working temp. these gaps are closed to allow a smooth crack free coating (8). After final cooling the openings (9) redevelop and the coating cracks (11) in accordance with the openings. USE/ADVANTAGE - In firing chambers and gas turbines etc.. By avoiding stresses in the coating, the joint between coating and tubing remains reliable and thereby leads to a longer service life.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer gegen zykli­ sche Belastungen thermischer und mechanischer Art widerstandsfähigen, einseitig heißgasbeaufschlagten, fluidgekühlten Wand in Röhrchenverbund­ bauweise mit einer thermischen-Schutzschicht auf der Heißgasseite, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for producing an against cycli resistant to thermal and mechanical loads, fluid-cooled wall in a tube assembly exposed to hot gas construction with a thermal protective layer on the hot gas side, according to the preamble of claim 1.

Wände dieser Art werden hauptsächlich für die Brennkammern und Düsen von mit flüssigen Treibstoffen betriebenen Raketentriebwerken verwendet. Aus der US-PS 3 190 070 sind Raketentriebwerke bekannt, deren umfangsseiti­ gen Wände in Röhrchenverbundbauweise ausgeführt und mit einem mechanisch belastbaren Außenmantel umgeben sind, welcher aufgespritzt sein kann. Die Abdichtung der Wand erfolgt durch den Außenmantel oder durch eine Verbindung der insbesondere viereckigen Röhrchen untereinander mittels Löten, Schweißen etc. Hauptvorteile einer solchen Konstruktion sind eine hohe mechanische Festigkeit und Steifigkeit bei geringem Gewicht sowie eine effektive Kühlung der heißgasseitigen Innenwand. Ein gewisser Nachteil ist darin zu sehen, daß bei erstmaligem Betrieb in den heißgas­ seitigen Wandbereichen der Röhrchen in der Regel hohe Spannungen auftre­ ten, welche zu bleibenden Verformungen führen. Der Grund dafür ist die meist unzureichende Ausdehnungsmöglichkeit in Umfangsrichtung, insbeson­ dere dann, wenn die Röhrchen viereckig sind und bereits im kalten Zu­ stand unmittelbar aneinanderliegen. Unter der thermischen Belastung und dem Oberdruck des Kühlmittels im Röhrcheninneren verwölben sich die heißgasseitigen Wandabschnitte elastisch und plastisch, d. h. bleibend, zur Triebwerksmitte hin. Bei anschließender Abkühlung, z. B. durch Be­ triebsunterbrechung bei intermittierend eingesetzten Triebwerken, öffnen sich zwischen den radialen Wandabschnitten der Röhrchen keilförmige Spalte infolge der Kontraktion der bleibend verwölbten Wandbereiche. Bei einer ggf. folgenden Wiederinbetriebnahme schließen sich die Spalte dann wieder, und es treten im wesentlichen nur noch elastische Verformungen bei weit reduzierten Spannungen auf. Walls of this type are mainly used for the combustion chambers and nozzles rocket engines powered by liquid fuels. Out the US-PS 3 190 070 rocket engines are known, the circumferential walls in tubular composite construction and with a mechanical resilient outer jacket are surrounded, which can be sprayed on. The wall is sealed by the outer jacket or by a Connection of the, in particular, square tubes to one another by means of Soldering, welding etc. are the main advantages of such a construction high mechanical strength and rigidity with low weight as well as effective cooling of the inner wall on the hot gas side. Someone specific The disadvantage is that when it is used for the first time in the hot gas side wall areas of the tubes usually high voltages which lead to permanent deformations. The reason is mostly insufficient extent of expansion in the circumferential direction, in particular this is the case when the tubes are square and already in the cold closed stood right next to each other. Under the thermal load and the top pressure of the coolant inside the tube warp hot gas side wall sections elastic and plastic, d. H. staying, towards the center of the engine. Subsequent cooling, e.g. B. by Be drive interruption in intermittent engines, open wedge-shaped between the radial wall sections of the tubes Crevice due to the contraction of the permanently arched wall areas. At the column is then closed in the event of a subsequent restart again, and essentially only elastic deformations occur at far reduced voltages.  

Aus der DE-AS 21 37 109 ist eine galvanoplastisch hergestellte Wand­ struktur für Raketenbrennkammern bekannt, bei deren Fertigung zwischen den Kühlkanälen heißgasseitig offene, rechteckige Schlitze erzeugt wer­ den, um eine weitgehend ungehinderte thermische Verformung im Betrieb zu ermöglichen. Zu diesem Zweck ist der Galvanisierkern mit schmalen, radi­ alen Vorsprüngen versehen, deren Material sich nachträglich chemisch aus der Wandstruktur herauslösen läßt. Diese spezielle Art der Wandherstel­ lung ist langwierig, teuer und problematisch und konnte sich in der Praxis nicht durchsetzen.DE-AS 21 37 109 is a galvanoplastic wall Known structure for rocket combustion chambers, in their manufacture between The cooling channels on the hot gas side open, rectangular slots to prevent largely unhindered thermal deformation during operation enable. For this purpose, the electroplating core with narrow, radi alen projections, the material of which is subsequently chemically the wall structure can be removed. This special kind of wall making lung is long, expensive and problematic and could be in the Don't enforce practice.

Es ist auch bekannt, die thermische Belastung von heißgasbeaufschlagten Triebwerkswänden aus Metall durch keramische Schutzschichten zu reduzie­ ren, beispielsweise im Brennkammer- und Turbinenbereich von Gasturbinen­ triebwerken. Solche Schutzschichten sind in aller Regel spröde, reißen unter Zugbelastung leicht ein und platzen unter inneren Druckspannungen schnell vom metallischen Grundmaterial ab.It is also known to be the thermal load of hot gas Engine walls made of metal to reduce by ceramic protective layers ren, for example in the combustion chamber and turbine area of gas turbines engines. Such protective layers are usually brittle, tear slightly tensile under tensile load and burst under internal compressive stresses quickly from the metallic base material.

Wird eine solche thermische Schutzschicht, z. B. aus Zirkonoxid, auf die Heißgasseite einer Triebwerkswand in Röhrchenverbundbauweise in deren Neuzustand aufgetragen, so ist die Gefahr sehr groß, daß die Schutz­ schicht bereits beim ersten Betriebszyklus infolge der genannten Verfor­ mungen beschädigt wird. Die metallischen Röhrchenwände sind an den dann freiliegenden, ungeschützten Stellen besonders gefährdet hinsichtlich Verformung bzw. Durchbrand, da man bei der Festlegung der Brennkammerbe­ lastung von einer weitestgehend funktionsfähigen Schutzschicht ausgeht.If such a thermal protective layer, for. B. made of zirconium oxide Hot gas side of an engine wall in tube construction in its Applied new condition, the risk is very great that the protection shifts during the first operating cycle as a result of the aforementioned deformation is damaged. The metallic tube walls are then on the exposed, unprotected areas are particularly at risk Deformation or burnout, since you are in the determination of the combustion chamber load is based on a largely functional protective layer.

Angesichts der Nachteile der bekannten Lösungen besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zur Herstellung einer gegen zyklische Be­ lastungen thermischer und mechanischer Art widerstandsfähigen, fluidge­ kühlten und heißgasseitig mit einer thermischen Schutzschicht versehenen Wand in Röhrchenverbundbauweise anzugeben, welches durch weitgehende Vermeidung von Druckspannungen in der Schutzschicht eine zuverlässige, dauerhafte Verbindung der Schutzschicht mit der Wand gewährleistet und dadurch eine höhere zyklische Lebensdauer des Triebwerkes bzw. einen besseren Triebwerkswirkungsgrad durch höhere Heißgastemperaturen ermög­ licht. Given the disadvantages of the known solutions, there is the task of Invention therein, a method for producing an against cyclic loading loads of thermal and mechanical nature resistant, fluid cooled and provided with a thermal protective layer on the hot gas side Specify wall in tube composite construction, which by extensive Avoiding compressive stress in the protective layer a reliable, ensures permanent connection of the protective layer to the wall and thereby a longer cyclical life of the engine or one improved engine efficiency through higher hot gas temperatures light.  

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 in Verbindung mit dem Oberbe­ griff genannten Verfahrensschritte A bis C gelöst.This object is achieved by the Oberbe in claim 1 Handle process steps A to C solved.

Zu Merkmal A ist anzumerken, daß sich die Größe des Kaltspaltes zwischen den Röhrchen im Neuzustand (von "Null" bis maximal) am besten über die Form des Röhrchenquerschnittes beeinflussen läßt, wobei Rechteck- und Trapezformen vorteilhaft anzuwenden sind.Regarding feature A, it should be noted that the size of the cold gap is between the tubes in new condition (from "zero" to maximum) best over the Can influence the shape of the tube cross-section, being rectangular and Trapezoidal shapes are advantageous to use.

Zu Merkmal B ist anzumerken, daß sich die Heißgasseite des Röhrchenver­ bundes beim Auftragen der thermischen Schutzschicht etwa auf der im Be­ trieb zu erwartenden Temperatur befindet, bei entsprechenden ela­ stisch/plastischen Verformungen und geschlossenen Spalten.Regarding feature B, it should be noted that the hot gas side of the tube ver bundle when applying the thermal protective layer, for example on the in the Be drive expected temperature is located at corresponding ela plastic / plastic deformations and closed gaps.

Merkmal C besagt, daß sich beim nachfolgenden Abkühlen des mit Schutz­ schicht versehenen Verbundes über den sich öffnenden Spalten zwischen den Röhrchen durchgehende Risse in der Schutzschicht bilden. In späteren Betriebszyklen schließen sich diese Risse immer wieder, so daß die Schutzfunktion der Schicht nicht beeinträchtigt wird. Außerdem verhin­ dern die als Dehnfugen wirkenden Risse, daß größere Druckspannungen in der Schutzschicht entstehen, was das Abplatzen von der Röhrchenwand zu­ verlässig verhindert.Feature C states that the subsequent cooling of the with protection layered composite over the opening columns between form continuous cracks in the protective layer of the tube. In later Operating cycles close these cracks again and again, so that the Protective function of the layer is not impaired. Also prevent the cracks acting as expansion joints that larger compressive stresses in the protective layer is created, causing the tube to flake off reliably prevented.

Die Unteransprüche 2 bis 7 enthalten bevorzugte Ausgestaltungen des Ver­ fahrens nach Anspruch 1.The sub-claims 2 to 7 contain preferred embodiments of the Ver driving according to claim 1.

Die Erfindung wird anschließend anhand der Zeichnungen noch näher erläu­ tert. Dabei zeigen in vereinfachter, nicht maßstäblicher Darstellung:The invention will be explained in more detail with reference to the drawings tert. Simplified, not to scale, show:

Fig. 1 einen Teilquerschnitt durch eine Wand im kalten, neugefertigten Zustand ohne Schutzschicht, wobei links der Mittellinie eine Ausführung mit äußerer Stützschicht, rechts der Mittellinie eine Ausführung ohne Stützschicht mit direktem Röhrchenverbund wie­ dergegeben ist, Fig. 1 shows a partial cross section through a wall in the cold, newly fabricated condition without a protective layer, wherein the left of the center line of an embodiment with outer support layer, on the right of the center line is a version without the supporting layer with direct tubes composite as heard over

Fig. 2 einen Teilquerschnitt durch eine Wand mit äußerer Stützschicht im heißen Zustand unmittelbar vor und nach dem Auftragen der Schutzschicht (linke, rechte Hälfte), Fig. 2 is a partial cross section through a wall with outer support layer in the hot state immediately before and after the application of the protective layer (left, right half),

Fig. 3 einen der Fig. 2, rechte Hälfte, vergleichbaren Teilschnitt im erkalteten Zustand. Fig. 3 one of FIG. 2, right half, comparable partial section in the cooled state.

Zur besseren Verdeutlichung sind in den Figuren Spalte und Verformungen erheblich größer, die Wandkrümmung wesentlich stärker als in Wirklich­ keit dargestellt. Auch die Relationen von Wandstärken, Schichtdicken, Schweißnahtabmessungen etc. lassen keine Rückschlüsse auf die wirklichen Verhältnisse zu.For better clarification, there are gaps and deformations in the figures considerably larger, the curvature of the wall much stronger than in Real shown. The relations of wall thicknesses, layer thicknesses, Weld seam dimensions etc. do not allow any conclusions to be drawn about the real ones Relationships to.

Fig. 1 zeigt links eine Wand 1 mit indirektem Verbund der Röhrchen 3 über eine äußere Stützschicht 5. Fig. 1 on the left shows a wall 1 with an indirect association of the tube 3 via an outer support layer 5.

Rechts ist eine Wand 2 mit direktem Verbund der Röhrchen 4 über Schweiß­ nähte 6 dargestellt. Beide Wände 1, 2 befinden sich im kalten, neugefer­ tigten Zustand, was bedeutet, daß die Röhrchen noch nicht thermisch bzw. mechanisch belastet wurden.On the right, a wall 2 with a direct connection of the tubes 4 via weld seams 6 is shown. Both walls 1 , 2 are in the cold, newly manufactured state, which means that the tubes have not yet been subjected to thermal or mechanical loads.

Die Röhrchen 3 besitzen einen trapezförmigen Querschnitt und liegen in der Grenzfläche zur Stützschicht 5 unmittelbar aneinander. Ihre heißgas­ seitigen Wandabschnitte 7 lassen Spalte 9 frei, welche maximal etwa so groß sind, wie ihre Verformung im Betrieb. Die Größe der Spalte 9 läßt sich gezielt über die Querschnittsform der Röhrchen 3 beeinflussen. Die Stützschicht 5, welche aus einem metallischen oder nichtmetallischen Werkstoff ausreichender Festigkeit oder Temperaturbeständigkeit besteht, übernimmt die Funktionen der Verbindung, der Abstützung und der Abdich­ tung der Röhrchen.The tubes 3 have a trapezoidal cross section and are directly adjacent to one another in the interface with the support layer 5 . Their wall sections 7 on the hot gas side leave gaps 9 which are at most approximately as large as their deformation during operation. The size of the column 9 can be influenced in a targeted manner via the cross-sectional shape of the tube 3 . The support layer 5 , which consists of a metallic or non-metallic material of sufficient strength or temperature resistance, takes over the functions of connection, support and sealing device of the tubes.

Für die Wand 2 werden fertigungstechnisch einfachere Röhrchen 4 mit rechteckigem bzw. quadratischem Querschnitt benutzt, welche auf der Heißgasseite im wesentlichen spaltfrei aneinanderliegen. Die formbedingt auf der "kalten" Außenseite vorhandenen Spalte bieten sich besonders für eine Schweißverbindung der Röhrchen 4 an, siehe die dargestellten Schweißnähte 6.For the wall 2 , tubes 4 with a rectangular or square cross section that are simpler in terms of production technology are used, which lie against one another on the hot gas side essentially without gaps. The gaps present on the “cold” outside due to their shape are particularly suitable for a welded connection of the tubes 4 , see the welds 6 shown .

Fig. 2 geht aus von der Bauweise der Wand 1 mit Stützschicht 5. Links der Mittellinie ist der Zustand unmittelbar vor dem Aufbringen der ther­ mischen Schutzschicht 8 gezeigt. Die Röhrchen 3 sind heißgasseitig auf eine Temperatur erhitzt, welche etwa der im thermisch geschützten Zu­ stand zu erwartenden Betriebstemperatur entspricht. Infolge der Wärme­ dehnung liegen die Röhrchen 3 spaltfrei aneinander. Da der Kühlmittel­ druck im späteren Betrieb höher ist als der Heißgasdruck (Brennkammer-, Düsendruck), ist es für eine optimale Simulation der Betriebsverhältnis­ se beim Auftragen der Schutzschicht sinnvoll, die Röhrchen 3 im Inneren mit einem entsprechenden Überdruck zu beaufschlagen. Dadurch verwölben sich die Wandabschnitte 7 definiert zur Heißgasseite hin, wie in Fig. 2 zu sehen. Die Verwölbung kann zusätzlich dadurch bedingt sein, daß die thermische Dehnung der Wandabschnitte 7 größer ist, als die im Kaltzu­ stand vorhandenen Spalte 9. Fig. 2 is based on the construction of the wall 1 with the supporting layer 5. The state immediately before the application of the thermal protective layer 8 is shown to the left of the center line. The tubes 3 are heated on the hot gas side to a temperature which corresponds approximately to the operating temperature to be expected in the thermally protected state. As a result of the thermal expansion, the tubes 3 lie against each other without gaps. Since the coolant pressure in later operation is higher than the hot gas pressure (combustion chamber pressure, nozzle pressure), it is useful for an optimal simulation of the operating ratio when applying the protective layer to apply a corresponding overpressure to the tubes 3 inside. As a result, the wall sections 7 curve in a defined manner towards the hot gas side, as can be seen in FIG. 2. The curvature can also be caused by the fact that the thermal expansion of the wall sections 7 is greater than the existing column 9 in Kaltzu.

Die rechte Hälfte von Fig. 2 zeigt zusätzlich die thermische Schutz­ schicht 8, welche durch thermisches Spritzen aufgebracht wird, welche vorzugsweise aus Zirkoniumoxid besteht und unmittelbar nach dem Auftra­ gen weitgehend glattflächig und rißfrei ist.The right half of FIG. 2 also shows the thermal protective layer 8 , which is applied by thermal spraying, which preferably consists of zirconium oxide and is largely smooth and crack-free immediately after the application.

Beim Erhitzen (Vorwärmen) der Wand 1 kurz vor dem Auftragen der Schutz­ schicht 8 ist zu berücksichtigen, daß durch den anschließenden Spritz­ vorgang zusätzlich eine beachtenswerte Temperaturerhöhung hervorgerufen wird.When heating (preheating) the wall 1 shortly before the application of the protective layer 8 , it must be taken into account that the subsequent spraying process additionally causes a remarkable increase in temperature.

Fig. 3 schließt vom Verfahrensablauf her an die rechte Hälfte von Fig. 2 an und zeigt den abgekühlten, entlasteten Zustand der Wand 1 mit Schutz­ schicht 8. Zwischen den bleibend verformten, erkalteten Röhrchen 3 sind definierte, als Dehnfugen wirkende Spalte 10 vorhanden, welche sich in Form von definierten, durchlaufenden Rissen 11 in die Schutzschicht 8 fortsetzen. Die Risse 11 entstehen beim Abkühlen "automatisch", da die relativ spröde, oxidkeramische Schutzschicht 8 unter Zugspannungen leicht reißt. Die Haftung an den Metalloberflächen der Wandabschnitte 7 verhindert ein Einreißen der Schutzschicht 8 in diesen Bereichen. In jedem späteren Betriebszyklus schließen sich die Risse 11 wieder, so daß eine glatte, geschützte Strömungskontur entsteht. Dabei bleibt die Schutzschicht 8 weitgehend druckspannungsfrei und neigt nicht zum Ab­ platzen. Fig. 3 follows from the procedure to the right half of Fig. 2 and shows the cooled, relieved state of the wall 1 with protective layer 8th Between the permanently deformed, cooled tubes 3 there are defined gaps 10 which act as expansion joints and which continue into the protective layer 8 in the form of defined, continuous cracks 11 . The cracks 11 "automatically" arise on cooling, since the relatively brittle, oxide-ceramic protective layer 8 tears easily under tensile stresses. The adhesion to the metal surfaces of the wall sections 7 prevents the protective layer 8 from tearing in these areas. In each later operating cycle, the cracks 11 close again, so that a smooth, protected flow contour is created. The protective layer 8 remains largely free of compressive stress and does not tend to burst.

Die Vorgabe definierter Spalte im kalten neugefertigten Zustand der Wand (siehe Fig. 1, links) erweist sich in der Praxis oft als schwierig. Die Vielzahl der zu bündelnden Röhrchen (bis zu mehreren Hundert) und deren Formabweichungen führen zu örtlich stark unterschiedlichen Kaltspalten im Neuzustand. Um nun im Betrieb örtliche, unerwünschte Restspalte zu vermeiden, geht man mit der mittleren Kaltspaltgröße im neugefertigten Zustand deutlich unter das zu erwartende Dehnungsmaß und erzeugt die ge­ wünschten Dehnspalte erst durch die thermisch/mechanische Belastung zum Zeitpunkt der Auftragung der Schutzschicht.The specification of defined gaps in the cold, newly manufactured wall (see Fig. 1, left) often proves to be difficult in practice. The large number of tubes to be bundled (up to several hundred) and their shape deviations lead to locally different cold gaps when new. In order to avoid local, undesired residual gaps in operation, the average cold gap size in the newly manufactured state is significantly below the expected expansion dimension and the desired expansion gaps are only generated by the thermal / mechanical load at the time the protective layer is applied.

Speziell bei Wandausführungen mit extrem kleinen mittleren Kaltspalten im Neuzustand, beispielsweise der Wand 2 in Fig. 1, rechts, ist mit großen Verformungen beim ersten betriebsähnlichen Aufheizvorgang zu rechnen. Hier ist es sinnvoll, die spröde Schutzschicht nicht gleich beim ersten Aufheizvorgang aufzutragen, sondern, nach zwischenzeitlichem Abkühlen, frühestens beim zweiten betriebsähnlichen Aufheizvorgang. Durch diesen mindestens einen konditionierenden, thermischen bzw. ther­ misch/mechanischen Zyklus ohne Schutzschicht "arbeitet" die Wand beim Auftragen der Schutzschicht erheblich weniger, so daß die Schutzschicht sicherer haftet.Especially in the case of wall designs with extremely small average cold gaps when new, for example wall 2 in FIG. 1, on the right, large deformations are to be expected during the first heating operation similar to operation. Here it makes sense not to apply the brittle protective layer immediately during the first heating process, but, after cooling down in the meantime, at the earliest during the second heating process similar to operation. Through this at least one conditioning, thermal or thermal / mechanical cycle without a protective layer, the wall "works" considerably less when the protective layer is applied, so that the protective layer adheres more securely.

Eine optimal druckspannungsfreie und im Betrieb geschlossenen Schutz­ schicht läßt sich erzeugen, indem die thermischen bzw. thermisch/mecha­ nischen Belastungen vor oder beim Auftragen der Schutzschicht etwas hö­ her gewählt werden als im Betrieb und zwar in dem Maße, daß die erzeug­ ten plastischen Verformungen so groß sind, wie die Summe der elastischen und plastischen Verformungen im Betrieb.An optimal protection against compressive stress and closed during operation layer can be generated by the thermal or thermal / mecha African loads before or when applying the protective layer forth be chosen as in operation and to the extent that the produce plastic deformations are as large as the sum of the elastic ones and plastic deformations in operation.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung einer gegen zyklische Belastungen ther­ mischer und mechanischer Art widerstandsfähigen, einseitig heißgasbeauf­ schlagten, fluidgekühlten Wand in Röhrchenverbundbauweise mit einer thermischen Schutzschicht auf der Heißgasseite, insbesondere zur Her­ stellung einer Brennkammer- oder Schubdüsenwand aus im Querschnitt vier­ eckigen Röhrchen für ein Strahltriebwerk, wobei die Röhrchen auf der heißgasabgewandten Seite direkt miteinander und/oder indirekt über eine zusätzliche Stützschicht verbunden werden, und wobei die thermische Schutzschicht im Betrieb eine zumindest weitgehend glattflächige und spaltfreie Strömungskontur bildet, gekennzeichnet durch folgende Ver­ fahrensschritte:
  • A) Die Röhrchen (3, 4) werden so verbunden, daß sie im kalten, unbela­ steten Zustand auf der Heißgasseite spaltfrei aneinanderliegen oder Spalte (9) zwischen sich offenlassen, deren Weite maximal so groß ist, wie ihre im Betrieb zu erwartende Verformung, d. h. ihre Quer­ dehnung.
  • B) Unmittelbar vor dem oder beim Auftragen der thermischen Schutz­ schicht (8) wird die Heißgasseite des Röhrchenverbundes auf die im thermisch geschützten Zustand zu erwartende Betriebstemperatur er­ hitzt, so daß sich vorhandene Spalte (9) schließen, und die thermi­ sche Schutzschicht (8) auf eine weitestgehend spaltfreie Oberfläche aufgetragen wird.
  • C) Durch den nachfolgenden Abkühlvorgang werden über den sich zwischen den Röhrchen (3) öffnenden Spalten (10) in der thermischen Schutz­ schicht (8) durchlaufende Risse (11) erzeugt, welche bezüglich ihrer Weite den darunterliegenden Spalten (10) entsprechen.
1. A method for producing a thermal and mechanical type resistant to cyclic loads, one-sided hot gas pressurized, fluid-cooled wall in tube composite construction with a thermal protective layer on the hot gas side, in particular for the manufacture of a combustion chamber or thrust nozzle wall from four cross-sectional tubes for a jet engine , with the tubes on the side facing away from the hot gas being connected directly to one another and / or indirectly via an additional support layer, and the thermal protective layer forming an at least largely smooth and gap-free flow contour during operation, characterized by the following process steps:
  • A) The tubes ( 3 , 4 ) are connected in such a way that in the cold, unloaded state they lie on the hot gas side without gaps or leave gaps ( 9 ) between them, the width of which is as large as the deformation to be expected during operation, ie their transverse stretch.
  • B) Immediately before or when applying the thermal protective layer ( 8 ), the hot gas side of the tube assembly is heated to the operating temperature to be expected in the thermally protected state, so that existing gaps ( 9 ) close, and the thermal protective layer ( 8 ) is applied to a largely gap-free surface.
  • C) Through the subsequent cooling process, continuous cracks ( 11 ) are generated in the thermal protection layer ( 8 ) over the gaps ( 10 ) opening between the tubes ( 3 ), the cracks ( 11 ) corresponding in terms of their width to the gaps below ( 10 ).
2. Verfahren nach Anspruch 1 für eine Hand, deren Röhrchen nach dem Verbinden spaltfrei aneinanderliegen oder Spalte zwischen sich offenlas­ sen, deren Weite deutlich kleiner ist, als ihre im Betrieb zu erwartende Verformung, dadurch gekennzeichnet, daß der Röhrchenverbund vor dem Auftragen der thermischen Schutzschicht mindestens einem den zu erwar­ tenden Betriebsverhältnissen entsprechenden, thermisch/mechanischen Zy­ klus unterworfen wird, wobei die Röhrchen plastisch so verformt werden, daß nach dem Abkühlen und Entlasten zur Heißgasseite hin definierte Spalte zwischen ihnen verbleiben, deren Weite ihrer im Betrieb zu erwar­ tenden Verformung entspricht.2. The method according to claim 1 for a hand, the tube according to the Connect the gaps without gaps or leave gaps between them open sen, whose width is significantly smaller than their expected in the company Deformation, characterized in that the tube assembly before the Apply the thermal protective layer to at least one of the expected corresponding operating conditions, thermal / mechanical Zy klus is subjected, whereby the tubes are plastically deformed so that defined after cooling and relieving to the hot gas side Gaps remain between them, the width of which was to be expected in the company corresponding deformation. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Be­ lastungen bei dem mindestens einen thermisch/mechanischen Zyklus höher gewählt werden als im späteren Betrieb und zwar in dem Maße, daß die da­ bei erzeugten plastischen Verformungen der Röhrchen der Summe der im Be­ trieb zu erwartenden elastischen und plastischen Verformungen entspre­ chen.3. The method according to claim 2, characterized in that the loading loads higher in the at least one thermal / mechanical cycle be chosen as in later operation and to the extent that the da in the case of plastic deformations of the tubes, the sum of the drive expected elastic and plastic deformations correspond chen. 4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß Röhrchen (3, 4) mit rechteckigem, quadrati­ schem oder trapezförmigem Querschnitt zur Herstellung der Wand (1, 2) verwendet werden.4. The method according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that tubes ( 3 , 4 ) with a rectangular, quadrati cal or trapezoidal cross section are used to produce the wall ( 1 , 2 ). 5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die thermische Schutzschicht (8) durch ther­ misches Spritzen, z. B. durch Vakuum- oder Niederdruckplasmaspritzen, aufgetragen wird. 5. The method according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the thermal protective layer ( 8 ) by thermal mixing spraying, for. B. is applied by vacuum or low pressure plasma spraying. 6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem die Röhrchen direkt miteinander verbunden werden, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verbindung der Röhrchen (4) durch Schweißen (Schweißnaht 6) und/oder Löten erfolgt.6. The method according to one or more of claims 1 to 5, in which the tubes are connected directly to one another, characterized in that the connection of the tubes ( 4 ) is carried out by welding (weld seam 6) and / or soldering. 7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem die Röhrchen indirekt über eine Stützschicht verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützschicht (5) durch Plasmaspritzen und/oder Aufgalvanisieren und/oder in Faserverbundtechnik aufgetragen wird.7. The method according to one or more of claims 1 to 5, in which the tubes are connected indirectly via a support layer, characterized in that the support layer ( 5 ) is applied by plasma spraying and / or electroplating and / or in fiber composite technology. 8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die thermische Schutzschicht (8) aus Zirkon­ oxid gefertigt wird.8. The method according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the thermal protective layer ( 8 ) is made of zirconium oxide.
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