DE941034C

DE941034C - Zuendvorrichtung fuer Raketen- oder Duesenmotoren

Info

Publication number: DE941034C
Application number: DEA15037A
Authority: DE
Inventors: Edward George David; Anthony William Thomas Mottram
Original assignee: Armstrong Siddeley Motors Ltd
Current assignee: Armstrong Siddeley Motors Ltd
Priority date: 1950-09-08
Filing date: 1952-01-29
Publication date: 1956-03-29

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine zufriedenstellende Zündvorrichtung für die Brenneinrichtung eines Raketen- oder Düsenmotors, worin ein Gemisch aus einem flüssigen Brennstoff (z. B. Methylalkohol unter Beimischung von Wasser) und einem flüssigen Sauer stoff träger (etwa flüssigem Sauerstoff oder Salpetersäure) verbrannt werden kann.

Solche Zündvorrichtungen enthalten im allgemeinen eine der eigentlichen Brennkammer vor-.geschaltete Zündkammer, in der ein Teil des der Maschine zugeführten Brennstoffs mit einem Sauerstoffträger verbrannt wird, um die Verbrennung des Brennstoff-Sauerstoff-Gemisches in der Brennkammer einzuleiten. Man kennt auch schon Zündkammerkonstruktionen, in denen der eigentliehe Zündkammerraum mit einem Kühlmantel umgeben ist, der beispielsweise von dem Sauerstoffträger durchströmt wird, um die notwendige Kühlung zu erfahren. Das Kühlmedium tritt hierbei in der Nähe des Auslasses in den Kühlmantel ein, durchfließt diesen gegen den Strom der Verbrennungsgase und tritt am Einlaßende der Zündkammer aus dem Kühlmantel aus.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelraum um den Zündkammerauslaß herum einen ringförmigen Auslaß aufweist, aus dem der zur Kühlung dienende Brennstoff, der am Einlaßende der Zündkammer in den Mantelraum eintritt

und diesen im Gleichstrom mit Hauptströmungs-Richtung durchläuft, derart austritt, daß er die aus dem Zündkammerauslaß austretenden heißen Verbrennungsgase mantelartig ringförmig einhüllt! Mit der erfindungsgemäßen Anordnung und Ausbildung des Kühlmantels wird eine doppelte Wirkung erzielt. Einmal wird der gesamte Aufbau der Zündkammer und insbesondere der Kühlmantel wesentlich vereinfacht sowie durch den Fortfall besonderer Leitungen für das .Kühlmedium die Betriebssicherheit erhöht, zum anderen verhindert der »Kühlmittelring«, der vor dem Auslaß der Zündkammer entsteht, eine Überhitzung der angrenzenden Teile der Zündkammer und der Hauptbrennkammer.

Im Gegensatz zu bekannten Zündeinrichtungen soll hier das austretende Kühlmedium nicht zerstäubt werden. Es wird vielmehr angestrebt, das Kühlmedium in Form eines Films oder dünnen Mantels aus dem Kühlmantel austreten zu lassen, der die ausströmenden heißen Verbrennungsgase umhüllt. Das Kühlmedium verdampft auf diese Weise erst verhältnismäßig spät. Hierbei entzieht es die zu seiner Verdampfung nötige Wärme den heißen Brenngasen, wodurch eine kühlere Randzone entsteht, durch die, wie erwähnt, die angrenzenden Teile vor Überhitzung geschützt werden.

Die Zeichnungen mögen den Erfindungsgedanken in einer beispielsweisen Ausführung erläutern. Fig. ι ist eine Seitenansicht der Hauptkammer der Brenneinrichtung, die mit einer Zündvorrichtung nach der Erfindung ausgestattet ist; Fig. 2 ist ein Längsschnitt und Fig. 3 eine Endansicht der Zündvorrichtung; Fig. 4 ist ein vergrößerter Teillängsschnitt durch das Auslaßende der Zündkammer.

Die in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform der Erfindung eignet sich für einen Raketenmotor, dessen Betrieb und Brenneinrichtung anderweitig beschrieben, sind. Die Zündvorrichtung 8 umfaßt eine Zündkammer 9, die mit der Hauptkammer 10 der Brenneinrichtung derart in Verbindung steht, daß der Flammenstrahl, der aus der Düse 11 der Zündkammer ausströmt, den Hauptstrom des Brennstoff-Sauerstoff-Gemisches trifft, der in die Hauptkammer gefördert wird und dadurch die Zündung dieses Gemisches bewirkt. Die Hauptkammer 10 ist von einem Mantel 12 umgeben, und durch den so gebildeten Mantelraum zirkuliert Brennstoff, der aus der Rohrleitung 13 hineingefördert wird. Ein Rohr 14 verbindet das Auslaßende dieses Mantelraums mit einer ringförmigen Zerstäubereinrichtung, die eine Zerstäuberdüse für. den durch ein .Rohr 15 zuströmenden Sauerstoff träger gleichachsig umgibt.

Die eigentliche Zündkammer ist als Kapsel ausgebildet, die beispielsweise aus rostsicherem Stahl bestehen kann; sie ist bei 17 auf etwa ihre halbe-Länge zylindrisch und geht von da über einen im wesentlichen kegelstumpfförmigen Teil 18 in das kurze, wiederum zylindrische Auslaßmundstück 11 über. Diese Kapsel liegt mit einem kleinen Zwischenraum innerhalb eines entsprechend gestalteten Mantels 19, der aus einem Hauptteil ig_a und einem Düsenteil ig_b besteht, die durch einen als Überwurfmutter gestalteten Verbindungsring i9_c zusammengehalten werden. Am Einlaß ende der Zündkammer befinden sich Anschlüsse 20, 21 für die Brennstoff und Sauerstoff leitungeh; durch Mündungen 22 werden, die beiden Treibstoffkomponenten in die Brennkammer eingespritzt, und die beiden Zerstäuberstrahlen vereinigen sich nahe dem zugehörigen Zündkammerende in der Nähe des wirksamen Endes einer Zündkerze 23 od. dgl,, die durch ein Loch 24 in der Zündkammerwand eingeführt ist; dadurch wird beim Anlassen des Motors die Zündflamme gezündet.

Annähernd ein Drittel der gesamten Brennstoffmenge, die der Zündvorrichtung zugeführt wird, kann so unmittelbar in die Kammer eingesprüht werden; die restlichen zwei Drittel werden durch einen Kanal 25 dem Mantelraum 26 zwischen der inneren Kapsel und dem sie umgebenden Mantel zugeleitet. Die Kapsel liegt mit einer wendeiförmigen Rippe27 teilweise ihnen am Mantel an; hierdurch wird der Brennstoff bei seinem Weg durch den Mantelraum in Wirbelung um die Achse der Zündkammer versetzt. An anderen Stellen, so bei 28, 29 und 30, kann die Kapsel mit einfachen Rippen "versehen sein, in denen sich eine Reihe geeigneter öffnungen 31 befindet, durch die eben-' falls Wirbel hervorgerufen werden. Auf diese Weise erhält der den Mantelraum durchströmende kühlende Brennstoff eine beträchtliche Wirbelgeschwindigkeit, wenn er den Mantelraum verläßt, um auf die aus dem Auslaß 11 der Zünddüse strömenden brennenden Gase zu treffen.

Der gesamte Zündbrennstoff kann sich auf etwa 3 bis 5 % des ganzen der Brenneinrichtung zugeführten Brennstoffs belaufen.

Zweckmäßig bringt man an der Einlaßwand der Zündkammer eine Manameterverschraubung an, wie bei 32 dargestellt, damit eine Anzeige möglich ist, wann die Zündung in der Kammer stattgefunden hat, und man beispielsweise die Zufuhr von Brennstoff zur Zündkerze od. dgl. mit Hilfe einer Einrichtung abstellen kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

r. Zündvorrichtung für die Brenneinrichtüng von Raketenmotoren, in denen ein Gemisch aus flüssigem Brennstoff und einem Sauer stoff träger verbrannt wird, mit einer Zündkammer, in der ein Teil des Brennstoffes und des Sauerstoffes derart verbrannt wird, daß die entstehenden heißen Verbrennungsgase aus einem Auslaß ausströmen, und die-mit einem Kühlmantel umgeben ist, durch den ein Teil des Brennstoffes geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelraum (26) um den'Zündkammerauslaß (11) herum einen ringförmigen Auslaß aufweist, aus dem der zur Kühlung dienende Brennstoff, der am Einlaß ende der Zündkammer in den Mantelraum eintritt und diesen im Gleichstrom mit Hauptströmungs-Richtung durchläuft, derart austritt, daß er die aus dem Zündkammer-

auslaß (ι ι) austretenden heißen Verbrennungsgase mantelartig ringförmig einhüllt.
2. Zündvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkammer (9) als Kapsel gestaltet ist, die etwa über ihre halbe Länge (17) zylindrisch ist und dann über einen im wesentlichen kegelstumpfformigen Teil (18) in einen wiederum zylindrischen kurzen Auslaß (11) übergeht.
3. Zündvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkammer Vorkammern aufweist, in die die Treibstoffkomponenten von den Anschlußstutzen aus eintreten, und die durch Bohrungen mit der eigentlichen Zündkammer verbunden sind, und daß die Vorkammer, in die das Kühlmedium eintritt, mit einer weiteren Bohrung versehen ist, die in den Kühlmantel führt, wobei diese Bohrungen so aufeinander abgestimmt sind, daß etwa ein Drittel der zugeführten Menge in die ao Zündkammer und der Rest in den Kühlmantel eintritt.

Angezogene Druckschriften:

Britische Patentschrift Nr. 608 125; USA.-Patentschrift Nr. 2 408 111;

Zeitschrift: »Aeroplane«, Bd.81 (195Ί), Nr.2099, S. 494 und 495;

Zeitschrift: »Weltraumfahrt«, 1950, Nr.5, S. 109 bis 114.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen .

509 683 3.56