EP2029881A1 - Einblaskopf, mischungsraum und triebwerk - Google Patents

Einblaskopf, mischungsraum und triebwerk

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EP2029881A1
EP2029881A1 EP07764664A EP07764664A EP2029881A1 EP 2029881 A1 EP2029881 A1 EP 2029881A1 EP 07764664 A EP07764664 A EP 07764664A EP 07764664 A EP07764664 A EP 07764664A EP 2029881 A1 EP2029881 A1 EP 2029881A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
injection head
injector
pore plate
mixing chamber
head according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07764664A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dmitry Suslov
Johannes Lux
Richard Arnold
Oskar Haidn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Original Assignee
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
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Filing date
Publication date
Application filed by Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV filed Critical Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Publication of EP2029881A1 publication Critical patent/EP2029881A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02K9/42—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using liquid or gaseous propellants
    • F02K9/44—Feeding propellants
    • F02K9/52—Injectors
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    • F02K9/60—Constructional parts; Details not otherwise provided for
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/03005—Burners with an internal combustion chamber, e.g. for obtaining an increased heat release, a high speed jet flame or being used for starting the combustion

Definitions

  • the invention relates to a Einblaskopf for injecting fluids into a mixing space.
  • the invention further relates to a mixture space.
  • the invention relates to an engine comprising a combustion chamber and a nozzle arranged on the combustion chamber with a nozzle wall.
  • WO 99/04156 discloses a combustion chamber, in particular for a rocket engine, which comprises a combustion chamber, an inner casing surrounding the combustion chamber and an outer casing surrounding the inner casing. Coolant channels are formed between the inner jacket and the outer jacket.
  • an injection head for supplying a combustion in a combustion chamber causing medium is known, which is composed of at least two coaxial with an axis interlocking segments.
  • the at least two segments have at least one distribution channel with an associated elongated outlet region for a stream a first medium and at least one distribution channel with an associated elongated outlet region for a second medium flow limiting wall areas.
  • the elongate outlet region for the first medium and the elongated outlet region for the second medium are coaxial with each other and encircling at least in an angular range of 360 ° around the axis.
  • the invention has for its object to provide a Einblaskopf for injecting fluids into a mixing space, by means of which a mixture with a high degree of homogeneity can be achieved over a short distance.
  • the injection head comprises a pore plate with a concave first side, which faces the mixture space, and with a second side, a partition wall with a first side, which faces the second side of the pore plate, and with a convex second side, comprising at least one Fiuidzu operationraum, which is arranged between the partition wall and the pore plate, and a plurality of injector elements which pass through the partition wall and the pore plate and each open with an outlet into the mixing space.
  • a dome-shaped design of the partition wall and the pore plate can be achieved with high pressure resistance, a high contact surface for injected fluids in the mixing chamber.
  • One or more fluids can be injected via the injector elements and one or more fluids can be blown into the mixture space via the pore plate. This gives a fast and homogeneous mixing of the fluids. In particular, a reaction zone can be minimized.
  • the injector elements give a fast jet breakup.
  • the length of the reaction zone can be kept low.
  • the mixing space can be produced in a space-saving and weight-saving manner.
  • the injection head can be easily manufactured.
  • the pore plate is produced with holes into which the injector elements are inserted.
  • the injector elements are, for example, metallic or ceramic tubes which can be produced in a simple manner.
  • the injector elements can be fixed in a simple manner to the partition, for example via welding. In particular, an automatic fixation, for example via a welding robot is possible.
  • the injection head can be adapted to the specific application. It can be an adaptation towards optimal atomization and mixing of the fluids, which are in particular reactants, reach.
  • the fluid supply into the mixing space takes place over the entire surface of the injection head to the mixture space. This ensures maximum space utilization. Furthermore, this also gives a high tolerance to local deviations, which may be due to manufacturing or may occur during operation. It is favorable if the pore plate has an open-pored structure. As a result, a fluid can be blown through the pore plate into the mixture space via the at least one fluid supply space between the dividing wall and the pore plate.
  • the pore plate is made, for example, of a metallic material such as a sintered material. It is advantageous if it is made of a ceramic material to provide a low-weight injection head. This, in turn, is very advantageous for use in a missile, and in particular in a rocket, to increase the payload. Possible ceramic materials are C / C ceramic materials or oxide ceramic materials.
  • the partition wall is formed fluid-tight. As a result, it is possible to achieve a separation between the fluid or fluids which are injected into the mixture space via the injector elements and the fluid (s) which are injected via the pore plate.
  • the partition can be produced in a simple manner. It is then designed in particular dome-shaped or dome-shaped and withstands high pressure loads. It is favorable if the first side of the dividing wall is substantially parallel to the first side of the pore plate. As a result, the injection head can be easily manufactured and the fluid supply space can be easily provided.
  • first side and the second side of the partition wall are substantially parallel to each other.
  • the second side of the pore plate is convex.
  • the pressure resistance of the pore plate is optimized with respect to fluid pressure in the fluid supply space.
  • the second side of the pore plate and the second side of the partition wall are substantially parallel to one another. As a result, the injection head can be produced in a simple manner.
  • first side and the second side of the pore plate are substantially parallel to each other.
  • Inlet have, which opens into at least one further fluid supply space. Via this inlet, fluid can be coupled into the injector elements, which can then be injected into the mixture space.
  • the further fluid supply space serves in particular as a distribution space for coupling fluid into the different injector elements. It is favorable if the further fluid supply space is delimited by the dividing wall and a cover element.
  • the cover element is in particular an outer cover element of the injection head. For example, this injection head can be fixed via the cover element to a mixing chamber or combustion chamber.
  • the cover element can be produced, for example, from a ceramic material.
  • the injector elements are formed in a fluid-tight manner between an inlet and the outlet, that is to say fluid which is coupled into the inlet can leave the injector element only through the outlet.
  • fluid can be injected from the further fluid supply space into the mixture space via the injector elements while flowing through the dividing wall, the fluid supply space between the dividing wall and the pore plate, and the pore plate, wherein the fluid is not in contact with the further injected via the pore plate Fluid comes.
  • injector elements are guided through the fluid supply space between the pore plate and the dividing wall. This makes it possible to arrange a high areal density of injector elements with respect to the first side of the pore plate in order to achieve a high degree of mixing (with high homogeneity) with a short mixing distance.
  • the injector elements are tubular. These can then be easily produced. Furthermore, they can be easily positioned in the manufacture of the injection head at this. In particular, the injector elements are straight, so that they can be produced in a simple and cost-effective manner. Furthermore, they are easily positionable in the production.
  • the injector elements have a cylindrical annular jacket.
  • an injector is designed as a cylindrical tube, which is correspondingly inexpensive to produce.
  • the annular jacket is made of a metallic or ceramic material.
  • the injector elements are fixed to the partition wall and / or the pore plate.
  • the injection head can be produced in a simple manner.
  • the injector elements are fixed by welding or soldering to the partition wall.
  • the injection head can also be produced in a simple manner.
  • the pore plate is produced with recesses for injector elements.
  • the injector elements are then inserted into the pore plate and the dividing wall is placed.
  • the injector elements are then fixed to the partition, for example, by welding or soldering. It is also possible, for example, for the injector elements to be fixed to the dividing wall and for this combination of injector elements and dividing wall to be placed on the pore plate.
  • the injector elements are arranged uniformly distributed.
  • the distance of outlets (orifices) into the mixing space of adjacent injector elements is substantially the same. It may also be provided a non-uniform arrangement depending on the application.
  • at least one injector element is designed as a cylinder. As a result, the ignition of a combustible fluid mixture in the mixing chamber can be facilitated or effected.
  • this is or are the injector elements, which are designed as igniters, arranged centrally and in particular arranged on or in the region about an axis of the injection head. This gives optimized ignition conditions.
  • the injection head has an axis on which the center of a curvature sphere of the first side of the pore plate and / or the second side of the partition lies. This gives high symmetry ratios, which improve the mixture in the mixing space.
  • injector elements are arranged distributed around the axis, that is, have different (even) angular distances to this axis.
  • injector elements are arranged distributed relative to the angle of their respective longitudinal axis to the axis of the injection head, that is, if a distribution in the azimuthal angle is present.
  • the longitudinal axes of the injector elements intersect a plane containing the axis of the injector head. It can be provided that the longitudinal axes of the injector elements the axis of the Cut blowing head or even cut the longitudinal axis of the injector elements in one point.
  • the arrangement and orientation of the injector depends on the specific application.
  • all or the majority of the injector elements are inclined with respect to the axis of the injection head. As a result, they are not parallel to a main flow direction in the mixture space; this improves the atomization and mixing in the mixing space.
  • the pore plate extends in an angular range ⁇ 180 °. It can thereby be achieved that fluids can be blown in substantially over the entire surface area of the pore plate toward the mixing space, whereby atomization and mixing can be optimized.
  • a lid element wherein at least one further feed space is arranged between the lid element and the dividing wall.
  • this at least one further feed space one or more fluids can be made available to the injector elements for injection into the mixture space.
  • the supply of fluid or fluids in the at least one feed space in turn can be carried out in a simple manner.
  • an injector element is assigned a support element, via which the pore plate can be supported on the injector element.
  • the pressure in the at least one fluid supply space between the partition wall and the pore plate larger than in the mixing space so that at least one fluid or more fluids on the pore plate are blown into the mixing space.
  • the pressure conditions are reversed.
  • the pore plate can then be supported on the injector, so as to hold it to the injection head.
  • the support element is at least partially disposed in the fluid supply space between the partition wall and the pore plate.
  • the support element can provide a contact surface for the pore plate, which has supporting action.
  • the support member may be part of the injector or be arranged on this, that is, it may be an integral part of the injector or it may be subsequently positioned on this and in particular fixed.
  • the support element is designed as a sleeve.
  • the sleeve can be easily pushed onto the injector and fixed to this.
  • the sleeve in turn provides an example annular contact surface for supporting the pore plate ready.
  • the invention is further based on the object of providing a mixing chamber which can be realized with a short construction and in which rapid and homogeneous mixing of fluids can be achieved.
  • This object is achieved in accordance with the invention by providing an injection head according to the invention.
  • the mixing chamber according to the invention has the advantages already explained in connection with the injection head according to the invention.
  • the mixing chamber according to the invention can be used, for example, for space applications, in chemical plants, in heating systems, in process engineering and in power plant technology.
  • the mixing chamber is formed as a combustion chamber. In it are injected via the injection head reactant fluids, namely fuel and oxidizer. These burn in the combustion chamber.
  • the combustion chamber is designed as a thrust chamber.
  • the mixing chamber has a porous inner jacket for effusion / transpiration cooling.
  • a cooling medium enters a combustion chamber and forms a cooling medium film.
  • a reactant fluid can be used as the cooling medium. It can thereby provide a combustion chamber, which allows a relatively high production cost, a very high energy density.
  • the supply of cooling medium to the porous inner jacket can, if a reactant is used as the cooling medium, integrate into the reactant fluid supply to the injection head. It is favorable if the inner casing adjoins the injection head. For example, the pore plate of the injection head is supported on the porous inner shell. This results in a combustion chamber with high mechanical strength and high thermal resistance.
  • the inner shell and the pore plate are connected. You can have mechanical contact, with a corresponding contact force is exercised. It is also possible that the inner shell and the pore plate are integrally connected to each other.
  • an outer casing wherein one or more distribution channels for cooling medium are arranged between the outer casing and the inner casing.
  • the outer jacket serves primarily to provide the mechanical strength of the combustion chamber.
  • the inner jacket serves to provide the thermal stability of the combustion chamber. Cooling medium can be supplied to the porous inner jacket via the distribution channel (s).
  • the distribution channel or channels are in fluid-effective connection with at least one supply channel for fluid in the fluid feed space between the pore plate and the dividing wall.
  • the cost of providing reactant fluid and cooling medium is kept low.
  • the mixing chamber can be formed with a minimized number of flanges and the like and, in turn, can be designed to save weight.
  • one or more nozzles are provided for supplying cooling medium into the distribution channel (s). As a result, it is possible in particular to decouple a partial flow for providing cooling medium from a reactant fluid flow, wherein this cooling medium is in turn supplied via the distribution channel (s) to the porous inner jacket in order to provide effusion / transpiration cooling.
  • the at least one nozzle is designed as a metering nozzle. This makes it possible to set which amount of cooling medium is provided to the porous inner jacket.
  • a nozzle is arranged on a wall section which separates the fluid supply space between the partition wall and the pore plate and a distribution channel. As a result, the nozzle or nozzles can be easily integrated into the mixing chamber; the manufacturing effort is minimized.
  • the outer sheath is made of a fiber-ceramic material.
  • the weight of the mixing chamber can be kept low.
  • forces can be optimally derived via the fiber reinforcement, so as to obtain a high mechanical strength.
  • the outer jacket may be particularly permeable to fluids with high diffusivity (such as hydrogen).
  • the fluid seal is formed by means of a foil material and in particular by means of a metal foil.
  • the outer jacket and a cover element of the injection head are connected.
  • the injection head can be supported on the outer casing via its cover element.
  • flange connections can be provided.
  • outer jacket and the cover element of the injection head are integrally connected to one another.
  • a combustion chamber of the combustion chamber tapers in a cross-section in a direction away from the injector head to obtain optimized combustion characteristics.
  • the invention is further based on the object to provide an engine of the type mentioned, which has a low weight at high power and efficiency.
  • This object is erf ⁇ ndungshow solved in the engine mentioned above in that the combustion chamber has an inner shell and an outer shell and that the outer shell of the combustion chamber is integrally connected to the nozzle wall.
  • the number of construction elements can be kept low.
  • no separate connection device for connecting the combustion chamber and the nozzle must be provided.
  • the manufacturing costs can be kept low and the weight of the engine can be kept low.
  • the combination of the combustion chamber and the nozzle into a single unit makes it possible to produce the outer jacket with the nozzle wall from a fiber-ceramic material. By corresponding uninterrupted fiber arrangement, this results in a high mechanical strength.
  • continuous fibers are present from the outer jacket to the nozzle wall, that is, the fibers are not interrupted. This results in a high mechanical rigidity and strength.
  • the outer jacket is reinforced at the transition region to the nozzle wall. This reinforcement is achieved, for example, by thickening the material on the outer jacket and possibly the nozzle wall. It is also possible that a separate winding of the engine is provided at the transition region by fiber bundles.
  • the outer jacket is rounded at the transition region to the nozzle wall. This avoids peaks that can reduce the mechanical strength. It is particularly advantageous if the inner jacket is porous in order to provide an effusion / transpiration cooling. In the effusion / transpiration cooling, a cooling medium enters the combustion chamber through the porous inner jacket and forms a cooling film there. With effusion / transpiration cooling, the thermal load of the inner shell can be set below an acceptable limit for the material of the inner shell.
  • one or more distribution channels for cooling medium are arranged between the inner jacket and the outer jacket. Cooling medium can be fed to the porous inner jacket via these distribution channels.
  • the inner jacket is supported on the outer jacket in order to provide a mechanical connection.
  • the inner casing and the outer casing is supported in the transition region to the nozzle wall.
  • the necessary contact pressure is achieved, for example, by a flange connection in the region of an injection head.
  • the inner shell is supported by an injection head, which is connected to the inner shell, on the outer shell and in particular additionally supported.
  • an injection head which is connected to the inner shell, on the outer shell and in particular additionally supported.
  • Figure 1 is a sectional view of an embodiment of an engine according to the invention with an embodiment of a Einblaskopfes invention and with an embodiment of a mixing chamber according to the invention in the form of a combustion chamber;
  • Figure 2 is a sectional perspective view of the engine according to FIG.
  • Figure 3 is a schematic sectional view of the injection head according to
  • FIG. 1 A first figure.
  • Figure 4 is an enlarged view of the area A of Figure 3;
  • FIG. 5 shows a variant of the injection head according to FIG. 3.
  • FIG. 6 shows a further variant of the injection head according to FIG. 3.
  • FIGS. 1 and 2 and designated therein by 10 An exemplary embodiment of an engine according to the invention, which is shown in FIGS. 1 and 2 and designated therein by 10, comprises a mixing chamber 12, which is designed as a combustion chamber 14.
  • the combustion chamber 14 has a mixing space 16 in which reactant fluids are inflatable and can be mixed there.
  • the mixing chamber 16 is a combustion chamber 18, in which combustion processes take place.
  • a reactant fluid is a fuel and (at least) a reactant fluid is an oxidant.
  • the mixing chamber 12 has an outer jacket 20 and an inner jacket 22.
  • the inner casing 22 delimits the mixing space 16.
  • An injection head 24 (injection head) is arranged on the inner casing 22 or this injection head 24 is at least partially a part of the inner casing 22.
  • the injection head 24 delimits the mixing space 16 to one side.
  • the mixing space 16 is in particular rotationally symmetrical to an axis 26.
  • the injection head 24 is, as will be explained in more detail below, designed dome-shaped or dome-shaped.
  • distribution channels 28 are arranged. Cooling medium can be supplied to the inner jacket 22 via these.
  • the distribution channels 28 are in fluid-effective connection with a feed device 30.
  • a nozzle 32 is provided, which is designed in particular as a metering nozzle. It can be provided that each distribution channel 28 is assigned its own nozzle 32 or that a plurality of distribution channels 28 a common nozzle 32 is assigned.
  • the nozzle 32 is seated on a wall section 34 which separates the distribution channel or channels 28 from the injection head 24 and in particular from a (first) fluid supply space 36 of the injection head 24.
  • the distribution channels 28 are oriented substantially parallel to an outside of the inner jacket 22 facing the outer jacket 20, so that cooling medium can be supplied to the inner jacket 22 over a large surface area.
  • the inner casing 22 comprises a support region 38, by means of which it is supported on the outer casing 20.
  • the outer jacket 20 is preferably made of a fibrous ceramic material.
  • a fluid seal 40 is arranged on an inner side of the outer jacket 20. This is formed, for example, in film form and in particular as a metal foil.
  • the fluid seal 40 extends into the support area 38, since the inner shell 22 is made of a porous material, as will be explained in more detail below.
  • the outer jacket 20 of the mixing chamber 12 has a flange region 42, via which the injection head 24 can be fixed to the mixing chamber 12.
  • the injection head prefferably has a cover element which is connected in one piece with the outer casing 20, so that no flange region has to be provided for connection.
  • the combustion chamber 18 tapers away from the injection head 24.
  • the location of the combustion chamber 18 with the smallest cross-section is at or near the support region 38.
  • a nozzle 44 is arranged as an expansion part.
  • This nozzle 44 has a nozzle wall 46 and a nozzle chamber 48. It is in particular arranged coaxially to the axis 26 and rotationally symmetrical with respect to this.
  • the nozzle chamber 48 widens in its cross section from the mixing chamber 12 away to a nozzle opening 50th
  • the nozzle wall 46 is integrally connected to the outer shell 20 of the mixing chamber 12.
  • the nozzle wall 46 is also made of a fibrous ceramic material.
  • Fibers in the fiber-ceramic material in this case run continuously from the outer casing 20 to the nozzle wall 46 through a transition region 52 between the outer casing 20 and the nozzle wall 46.
  • a corresponding fiber progression is indicated by the reference symbol 54 in FIG.
  • the outer casing 20 / the nozzle wall 46 is formed reinforced and has a greater thickness.
  • a fiber wrap 56 of the engine 10 is present with a winding axis which coincides with the axis 26.
  • the outer shell 20 and the nozzle wall 46 are made of tensile fiber ceramic and it is a unit formed. This minimizes the number of joints such as flanges. This in turn reduces the manufacturing effort and the total weight. Larger mechanical loads can also be accommodated so that the formation of the outer jacket 20 and the nozzle wall 46 with uninterrupted fibers (compare the fiber path 54) can absorb mechanical loads more effectively.
  • the transition region 52 is rounded to avoid peaks and the like.
  • the inner shell 22 is made of a porous material, which is in particular open-porous.
  • the inner jacket 22 is made of a porous ceramic material or an oxide ceramic material or a porous metallic material such as sintered metallic material.
  • the inner shell 22 is made of a C / C ceramic material when "fuel rich” combustion processes dominate in the combustion chamber 18, or is made of an oxide ceramic material when "ox rich” combustion processes in the combustion chamber 18 dominate.
  • cooling medium can be introduced into the mixing space 16, wherein the cooling medium is in particular a reactant. It can then cause an effusion / transpiration cooling during operation of the mixing chamber 12 (in particular as a combustion chamber).
  • Effusion cooling is usually understood to mean the sweat cooling without phase transition and transpiration cooling the sweat cooling with phase transition.
  • the injection head 24 has a pore plate 58. This limits the mixing space 16.
  • the pore plate 58 is connected to the inner shell 22. It can be supported on the inner shell 22 or integrally connected.
  • the pore plate 58 is made of an open porous material such as a ceramic material. It may for example also be made of a porous sintered metal.
  • the pore plate 58 has a first side 60, which faces the mixture space 16. This first side 60 is concave.
  • the injection head 24 has a longitudinal axis which coincides with the axis 26 when the injection chamber 24 is arranged at the mixing chamber 12.
  • a center of a curvature sphere of the first side 60 lies on the axis 26.
  • the pore plate 58 is spherically curved on the first side 60, for example. Other forms of curvature are possible.
  • the pore plate 58 further has a second side 62 opposite the first side 60, which is in particular convexly curved. Preferably, the first side 60 and the second side 62 are parallel to each other. A center of a curvature sphere for the second side 62 is also located on the axis 26.
  • the pore plate 58 is formed in particular dome-shaped or dome-shaped.
  • the pore plate 58 is supported on the inner shell 22 ( Figure 3).
  • the inner jacket 22 has a corresponding contact surface 64 for this purpose.
  • the injection head 24 further includes a partition wall 66 which is spaced from the pore plate 58.
  • the partition wall 66 has a first side 68, which is concave and the second side 62 of the pore plate 58 faces.
  • the first side 68 lies in particular parallel to the second side 62 of the pore plate 58. Furthermore, it is provided in particular that a center point of a curvature sphere for the first side 68 lies on the axis 26.
  • the partition 66 which is formed fluid-tight, further comprises a second side 70 which is convex.
  • the second side 70 is parallel to the first side 68.
  • the partition wall 66 is formed dome-shaped or dome-shaped.
  • the first fluid feed space 36 is formed, via which one or more reactants can be fed to the pore plate 58, wherein the fluid can be injected into the mixing chamber 12 via the pores of the pore plate 58.
  • the first fluid supply space 36 thereby forms a distribution space for reactant fluid to be injected into the mixture space 16.
  • Injektorario 72 On the partition 66 Injektorario 72 are fixed.
  • the injector elements 72 extend from the dividing wall 66 through recesses in the dividing wall 66 and through the first fluid supply space 36 and through recesses 74 in the pore plate 58.
  • the injector elements 72 are fluid-tight in each case with an inlet 76 and an outlet 78. Via an inlet 76, fluid can be coupled into the corresponding injector element 72.
  • the outlet 78 opens into the mixing space 16.
  • the inlets 76 of the injector 72 are in communication with a second fluid supply space 80 which is above the partition wall 66 and is limited by these fluid-tight.
  • the second fluid supply space 80 is a distribution space for a reactant fluid which is to be injected via the injector elements 72 into the mixture space 16. It is basically possible that the partition 66 defines a plurality of second fluid supply spaces 80. This may be useful, for example, if different fluids are to be injected into the mixture space 16 via the injector elements 72.
  • the second fluid supply space 80 is bounded outwardly by a dome-shaped or dome-shaped lid member 82.
  • the lid member 82 is made of, for example, a ceramic material.
  • a fluid seal 84 is arranged to the second fluid supply space 80, which is formed for example in sheet form. Through the fluid seal 84, the second fluid supply space 80 is closed fluid-tight with respect to the cover element 82.
  • the cover element 82 has a flange region 86 for cooperation with a flange region 42 of the outer jacket 20.
  • cover element 82 is integrally connected to the outer jacket 20. There are then no flange areas necessary.
  • the flange portions 42 and 86 cooperate with each other.
  • continuous recesses 88a, 88b are respectively provided on the flange region 42 and on the flange region 86, wherein recesses 88a and 88b are aligned.
  • a screw 90 is guided in each case.
  • This has a screw head 92, via which a contact pressure on the flange 42 is exercisable.
  • she points a nut 94 via which a contact pressure on the flange portion 86 can be exercised.
  • a support member 96 is arranged, which serves for uniform distribution of the contact pressure.
  • This base element 92 is formed, for example, as a half ring.
  • a pad member 98 is arranged, which also serves to distribute the contact pressure.
  • the base member 98 is formed for example as a half ring.
  • a plurality of screws 90 for fixing the injection head 24 to the mixing chamber 12 are provided.
  • the flange region 86 of the injection head 24 leads (at least) a supply channel 100 into the first fluid supply space 36.
  • This fluid supply channel 100 is in fluid-effective connection with the supply device 30.
  • the pore plate 58 can be used to reactivate it via the pore plate 58 in the mixing chamber 16 is inflatable.
  • the wall portion (s) 34 on which these or the nozzles 32 are located define the supply channel 100 to the distribution channel (s) 28 between the inner shell 22 and the outer shell 20 of the mixing chamber 12.
  • the reactant which is injected via the pore plate 58 into the mixing space 16, can be supplied to the distribution channel (s) 28 and used via the porous inner shell 22 for effusion / transpiration cooling. Furthermore, through the flange region 86 of the injection head 24, a supply channel 102 is guided, which is in fluid-effective connection with the second fluid supply chamber 80. Via this supply channel 102, the injector elements 82 can be "supplied" with a fluid to be injected.
  • a plurality of different fluids are to be injected via the pore plate 58, then a plurality of supply passages corresponding to the supply passage 100 are provided. If multiple fluids are to be injected via injector elements 72, then multiple delivery channels corresponding to the delivery channel 102 are present.
  • the injector elements 72 which are made fluid-tight between their respective inlet 76 and outlet 78, are guided through the first fluid supply chamber 36. They are fixed to the partition 66. For example, these are welded or soldered. The fixation is such that no fluid exchange between the first fluid supply space 36 and the second fluid supply space 80 can take place.
  • a seal 104 (FIG. 4) is provided. This seal is formed, for example, by a welding seam.
  • the injector elements 72 are tubular. In particular, these are straight with a longitudinal axis 106. They have a cylindrical annular jacket 108. This ring jacket 108 is made of a metallic or ceramic material, for example.
  • the arrangement of the injector elements 72 is aligned with the application.
  • the injector elements 72 are arranged distributed, wherein they are arranged distributed in an angular range with respect to the longitudinal axis 26 as well as distributed about this axis 26 itself. In one embodiment, the injector elements 72 are arranged evenly distributed.
  • a multiplicity of injector elements are provided.
  • the number of injector elements 72 is more than fifty.
  • all or the majority of the injector elements 72 are arranged at an angle to the axis 26.
  • an injector element 72 is assigned a support element 110.
  • the porous plate 58 can be supported. This may be useful if the internal pressure in the mixing space 16 is greater than the pressure in the first fluid supply space 36.
  • such a support element 110 is formed by a sleeve 112 (FIG. 4) which is arranged on a corresponding tube or in which at least part of the tube is formed. Via this sleeve 112, the corresponding injector element 112 is fixed to the dividing wall 66 and the sleeve 112 is immersed in the first fluid supply space 36. It has an annular contact surface 114, on which the porous plate 58 can be supported.
  • the partition wall 66 may be supported on the inner shell 22 of the mixing chamber 12.
  • an injector 116 is arranged, which is designed as an igniter to effect an ignition in the mixing chamber 16 as the combustion chamber 18.
  • the injector element 116 preferably stands by way of a corresponding feed device 118 in connection with a device for providing the ignition energy or for providing a ignited mixture.
  • the arrangement of the injector elements 72 depends on the application. It can be provided a symmetrical arrangement.
  • the longitudinal axes 106 of the injector elements 72 intersect in a plane 120 that includes the axes 26.
  • the longitudinal axes intersect on the axis 26 ( Figure 5).
  • the longitudinal axes 26 intersect at a point 122 which lies on the axis 26 ( Figure 6).
  • this point is the center of the curvature sphere for the pore plate 58 and the dividing wall 66.
  • the injector elements 72 are radially aligned.
  • the engine according to the invention works as follows:
  • a reactant A is coupled via the feed channel 102 into the second feed space 80. From there, the reactant A flows through the injector elements 72 into the combustion chamber 18.
  • the reactant B is coupled via the feed channel 100 into the first fluid feed space 36. From there it flows through the pore plate 58 into the combustion chamber 18. It also flows through the nozzle or nozzles 32, which provide for a corresponding dosage, in the distribution channel or channels 28.
  • the porous inner shell 22 can then reactant B as a cooling medium in reach the combustion chamber 18 and provide effusion / transpiration cooling.
  • a combustion of the reactant A and the reactant B wherein the reactant A may be the fuel or the oxidizer and the reactant B may be the oxidizer or the fuel.
  • the ignition takes place.
  • the solution according to the invention makes it possible to obtain a high energy density in the mixing chamber 16 / combustion chamber 18. As a result, a high power and efficiency for the engine 10 can be obtained at high combustion chamber pressure.
  • the outer jacket 20 carries all the mechanical stress caused by the mixing space pressure. However, it is charged only with the temperature of the reactant flowing in the distribution channels 28.
  • the cooling film formed by the effusion / transpiration cooling on the inner jacket 22 makes it possible to reduce the surface temperature in the transition region 52, where the nozzle wall 46 comes into direct contact with hot gas, to a material-compatible region.
  • atomization and mixing can be improved.
  • the reactant is supplied over the entire surface of the injection head, so that the space utilization is optimized.
  • the tolerance to local deviations is relatively low, for example, in the case of a coaxial flow supply.
  • aligning the injector can be made to adapt to the specific application.
  • the distribution of the injector elements 72 can be varied and also the diameters of the injector elements 72 can be varied. In this way optimal atomization and mixing of the reactants can be achieved.
  • the injection head 24 can be produced in a simple manner.
  • the pore plate 58 is manufactured and provided with holes for the injector 72.
  • the injector elements 72 are fixed to the partition wall 66 and in particular to holes there, for example via laser welding. It is possible, for example, that first the pore plate 58 is made with the holes, then the injector 72 are inserted into the holes and then the partition wall 66 is attached.
  • the fixation of the injector elements 72 on the dividing wall 66 can be carried out automatically, for example via a welding robot.
  • the injector elements 72 can be produced from conventional metallic or ceramic tubes.
  • the one-piece connection of the outer jacket 20 with the nozzle wall 46 can be over with efficient cooling
  • Effusion cooling / Transpirationsksselung achieve a high mechanical strength, which allows very high combustion chamber pressures in the order of 200 to 400 bar at extremely high thermal stress.
  • the engine 10 can be formed with low weight.
  • the construction according to the invention is such that a good adaptation to the properties of ceramic materials is possible.
  • the number of construction elements can be minimized, resulting in minimized production costs. In addition, this can keep the weight low.
  • supply lines can be arranged, for example, in a plane.
  • no additional distributor must be provided.
  • the supply channel 100 can be used both for supplying reactant and cooling medium. This reduces complexity and saves weight and space.
  • the distribution channels 28 are adapted in their geometric configuration so that, taking into account the variable thermal load of the inner shell 22 and the pressure distribution, a high cooling efficiency is achieved.

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Abstract

Es wird ein Einblaskopf (24) zum Einblasen von Fluiden in einen Mischungsraum (IS) bereitgestellt, umfassend eine Porenplatte (58) mit einer konkaven ersten Seite (60), welche dem Mischungsraum zugewandt ist, und mit einer zweiten Seite (62), eine Trennwand (66) mit einer ersten Seite, welche der zweiten Seite der Porenplatte zugewandt ist, und mit einer konvexen zweiten Seite (70), mindestens einen Fluidzuführungsraum (36), welcher zwischen der Trennwand und der Porenplatte angeordnet ist, und eine Mehrzahl von Injektorelementen (72), welche durch die Trennwand und die Porenplatte verlaufen und jeweils mit einem Auslass (78) in den Mischungsraum (16) münden.

Description

Einblaskopf, Mischungsraum und Triebwerk
Die Erfindung betrifft einen Einblaskopf zum Einblasen von Fluiden in einen Mischungsraum.
Die Erfindung betrifft ferner einen Mischungsraum.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Triebwerk, umfassend eine Brennkammer und eine an der Brennkammer angeordnete Düse mit einer Düsenwand.
Aus der WO 99/04156 ist eine Brennkammer, insbesondere für ein Raketentriebwerk, bekannt, welche einen Brennraum umfasst, einen den Brennraum umschließenden Innenmantel und einen den Innenmantel umschließenden Außenmantel. Zwischen dem Innenmantel und dem Außenmantel sind Kühlmittelkanäle ausgebildet.
Aus der DE 10 2004 029 029 Al ist ein Einspritzkopf zur Zuführung von eine Verbrennung in einem Brennraum bewirkenden Medium bekannt, welcher aus mindestens zwei koaxial zu einer Achse ineinandergreifenden Segmenten aufgebaut ist. Die mindestens zwei Segmente weisen mindestens einen Verteilkanal mit einem zugeordneten langgezogenen Auslassbereich für einen Strom eines ersten Mediums und mindestens einen Verteilkanal mit einem zugeordneten langgezogenen Auslassbereich für einen Strom eines zweiten Mediums begrenzende Wandbereiche auf. Der langgezogene Auslassbereich für das erste Medium und der langgezogene Auslassbereich für das zweite Medium sind koaxial zueinander und mindestens in einem Winkelbereich von 360° um die Achse umlaufend ausgebildet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Einblaskopf zum Einblasen von Fluiden in einen Mischungsraum bereitzustellen, mittels welchem sich eine Vermischung mit hohem Homogenitätsgrad auf einer kurzen Strecke erreichen lässt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Einblaskopf eine Porenplatte mit einer konkaven ersten Seite, welche dem Mischungsraum zugewandt ist, und mit einer zweiten Seite umfasst, eine Trennwand mit einer ersten Seite, welche der zweiten Seite der Porenplatte zugewandt ist, und mit einer konvexen zweiten Seite umfasst, mindestens einen Fiuidzuführungsraum umfasst, welcher zwischen der Trennwand und der Porenplatte angeordnet ist, und eine Mehrzahl von Injektorelementen umfasst, welche durch die Trenn- wand und die Porenplatte verlaufen und jeweils mit einem Auslass in den Mischungsraum münden.
Durch eine kuppeiförmige Ausbildung der Trennwand und der Porenplatte lässt sich bei hoher Druckfestigkeit eine hohe Kontaktoberfläche für eingeblasene Fluide in dem Mischungsraum erreichen. Ein oder mehrere Fluide lassen sich über die Injektorelemente einblasen und ein oder mehrere Fluide lassen sich über die Porenplatte in den Mischungsraum einblasen. Dadurch erhält man eine schnelle und homogene Vermischung der Fluide. Insbesondere lässt sich eine Reaktionszone minimieren.
Durch die Injektorelemente erhält man einen schnellen Strahlzerfall. Dadurch lässt sich die Länge der Reaktionszone gering halten. Dadurch wiederum lässt sich der Mischungsraum platzsparend und gewichtsparend herstellen.
Der Einblaskopf lässt sich auf einfache Weise herstellen. Beispielsweise wird die Porenplatte mit Bohrungen hergestellt, in welche die Injektorelemente eingesteckt werden. Die Injektorelemente sind beispielsweise metallische oder keramische Röhrchen, die auf einfache Weise herstellbar sind. Die Injektorelemente lassen sich auf einfache Weise an der Trennwand beispielsweise über Schweißung fixieren. Insbesondere ist eine automatische Fixierung beispielsweise über einen Schweißroboter möglich.
Durch die Anordnung und Ausbildung der individuellen Injektorelemente lässt sich der Einblaskopf an die spezielle Anwendung anpassen. Es lässt sich eine Anpassung in Richtung optimaler Zerstäubung und Vermischung der Fluide, welche insbesondere Reaktanten sind, erreichen.
Die Fluidzuführung in den Mischungsraum erfolgt über die gesamte Fläche des Einblaskopfs zu dem Mischungsraum hin. Dadurch ist eine maximale Raum- ausnutzung gewährleistet. Weiterhin erhält man dadurch auch eine hohe Toleranz gegenüber lokalen Abweichungen, die herstellungsbedingt sein können oder im Betrieb auftreten können. Günstig ist es, wenn die Porenplatte eine offenporöse Struktur aufweist. Dadurch lässt sich ein Fluid über den mindestens einen Fluidzuführungsraum zwischen der Trennwand und der Porenplatte durch die Porenplatte durch in den Mischungsraum einblasen.
Es ist grundsätzlich möglich, dass die Porenplatte beispielsweise aus einem metallischen Material wie beispielsweise einem Sintermaterial hergestellt ist. Vorteilhaft ist es, wenn sie aus einem Keramikmaterial hergestellt ist, um einen Einblaskopf mit geringem Gewicht bereitzustellen. Dies wiederum ist sehr vorteilhaft für einen Einsatz in einem Flugkörper und insbesondere in einer Rakete, um die Nutzlast erhöhen zu können. Mögliche Keramikmaterialien sind C/C-Keramikmaterialien oder oxidkeramische Materialien.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die Trennwand fluiddicht ausgebildet ist. Dadurch lässt sich eine Trennung zwischen dem oder den Fluiden erreichen, welche über die Injektorelemente in den Mischungsraum eingeblasen werden und dem oder den Fluiden, welche über die Porenplatte eingeblasen werden.
Günstig ist es, wenn die erste Seite der Trennwand konkav ist. Dadurch lässt sich die Trennwand auf einfache Weise herstellen. Sie ist dann insbesondere domförmig oder kuppeiförmig ausgebildet und hält hohen Druckbelastungen stand. Günstig ist es, wenn die erste Seite der Trennwand im Wesentlichen parallel zur ersten Seite der Porenplatte ist. Dadurch lässt sich der Einblaskopf auf einfache Weise herstellen und der Fluidzuführungsraum lässt sich auf einfache Weise bereitstellen.
Aus dem gleichen Grund ist es auch günstig, wenn die erste Seite und die zweite Seite der Trennwand im Wesentlichen parallel zueinander sind.
Ebenfalls günstig ist es, wenn die zweite Seite der Porenplatte konvex ist. Dadurch ist die Druckfestigkeit der Porenplatte gegenüber Fluiddruck in dem Fluidzuführungsraum optimiert.
Ferner günstig ist es, wenn die zweite Seite der Porenplatte und die zweite Seite der Trennwand im Wesentlichen parallel zueinander sind. Dadurch lässt sich der Einblaskopf auf einfache Weise herstellen.
Aus dem gleichen Grund ist es günstig, wenn die erste Seite und die zweite Seite der Porenplatte im Wesentlichen parallel zueinander sind.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die Injektorelemente jeweils einen
Einlass aufweisen, welcher in mindestens einen weiteren Fluidzuführungsraum mündet. Über diesen Einlass lässt sich in die Injektorelemente Fluid ein- koppeln, welches dann in den Mischungsraum einblasbar ist. Der weitere Fluidzuführungsraum dient dabei insbesondere als Verteilungsraum zur Ein- kopplung von Fluid in die unterschiedlichen Injektorelemente. Günstig ist es, wenn der weitere Fluidzuführungsraum durch die Trennwand und ein Deckelelement begrenzt ist. Das Deckelelement ist insbesondere ein äußeres Deckelelement des Einblaskopfes. Beispielsweise lässt sich dieser Einblaskopf über das Deckelelement an einer Mischungskammer oder Brenn- kammer fixieren. Das Deckelelement lässt sich beispielsweise aus einem Keramikmaterial herstellen.
Insbesondere sind die Injektorelemente fluiddicht zwischen einem Einlass und dem Auslass ausgebildet, das heißt Fluid, welches in den Einlass eingekoppelt wird, kann das Injektorelement nur durch den Auslass verlassen. Dies bedeutet, dass über die Injektorelemente Fluid von dem weiteren Fluidzuführungsraum in den Mischungsraum eingeblasen werden kann unter Durchströmung der Trennwand, des Fluidzuführungsraums zwischen der Trennwand und der Porenplatte, und der Porenplatte, wobei das Fluid nicht in Kontakt mit dem weiteren, über die Porenplatte eingeblasenen Fluid kommt.
Günstig ist es, wenn die Injektorelemente durch den Fluidzuführungsraum zwischen der Porenplatte und der Trennwand geführt sind. Dadurch lässt sich eine hohe Flächendichte von Injektorelementen bezogen auf die erste Seite der Porenplatte anordnen, um einen hohen Vermischungsgrad (mit hoher Homogenität) mit kurzer Vermischungsstrecke zu erreichen.
Fertigungstechnisch günstig ist es, wenn die Injektorelemente rohrförmig ausgebildet sind. Diese lassen sich dann auf einfache Weise herstellen. Ferner lassen sie sich auf einfache Weise bei der Herstellung des Einblaskopfs an diesem positionieren. Insbesondere sind die Injektorelemente gerade ausgebildet, so dass sie auf einfache und kostengünstige Weise herstellbar sind. Ferner sind sie auf einfache Weise bei der Herstellung positionierbar.
Es ist dann günstig, wenn die Injektorelemente einen zylindrischen Ringmantel aufweisen. Insbesondere ist dann ein Injektorelement als zylindrisches Rohr ausgebildet, welches entsprechend kostengünstig herstellbar ist. Insbesondere ist der Ringmantel aus einem metallischen oder keramischen Material hergestellt.
Vorteilhafterweise sind die Injektorelemente an der Trennwand und/oder der Porenplatte fixiert. Dadurch lässt sich der Einblaskopf auf einfache Weise herstellen. Beispielsweise sind die Injektorelemente durch Schweißung oder Lötung an der Trennwand fixiert. Dadurch lässt sich auch der Einblaskopf auf einfache Weise herstellen: Beispielsweise wird die Porenplatte hergestellt mit Ausnehmungen für Injektorelemente. Es werden dann die Injektorelemente in die Porenplatte eingeführt und die Trennwand aufgesetzt. Die Injektorelemente werden dann an der Trennwand beispielsweise durch Schweißung oder Lötung fixiert. Es ist beispielsweise auch möglich, dass die Injektor- elemente an der Trennwand fixiert werden und diese Kombination aus Injektorelementen und Trennwand auf die Porenplatte aufgesetzt wird.
Es kann vorgesehen sein, dass die Injektorelemente gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Insbesondere ist der Abstand von Auslässen (Mündungs- Öffnungen) in den Mischungsraum benachbarter Injektorelemente im Wesentlichen gleich. Es kann auch eine nicht gleichmäßige Anordnung je nach Anwendung vorgesehen sein. Bei einer Ausführungsform ist mindestens ein Injektorelement als Zylinder ausgebildet. Dadurch lässt sich die Zündung eines brennfähigen Fluidgemischs im Mischungsraum erleichtern bzw. bewirken.
Insbesondere ist das oder sind die Injektorelemente, welche als Zünder ausgebildet sind, zentral angeordnet und insbesondere an oder im Bereich um eine Achse des Einblaskopfs angeordnet. Dadurch erhält man optimierte Zündbedingungen.
Günstig ist es, wenn der Einblaskopf eine Achse aufweist, auf welcher der Mittelpunkt einer Krümmungskugel der ersten Seite der Porenplatte und/oder der zweiten Seite der Trennwand liegt. Dadurch erhält man hohe Symmetrieverhältnisse, durch welche die Mischung im Mischungsraum verbessert werden.
Es kann vorgesehen sein, dass Injektorelemente um die Achse verteilt angeordnet sind, das heißt unterschiedliche (ebene) Winkelabstände zu dieser Achse aufweisen.
Ferner ist es günstig, wenn Injektorelemente bezogen auf den Winkel ihrer jeweiligen Längsachse zur Achse des Einblaskopfs verteilt angeordnet sind, das heißt wenn eine Verteilung im Azimutalwinkel vorliegt.
Bei einer Ausführungsform schneiden die Längsachsen der Injektorelemente eine Ebene, welche die Achse des Einblaskopfs enthält. Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Längsachsen der Injektorelemente die Achse des Einblaskopfs schneiden oder sogar die Längsachse der Injektorelemente sich in einem Punkt schneiden. Die Anordnung und Ausrichtung der Injektorelemente hängt von dem speziellen Anwendungsfall ab.
Bei einer Ausführungsform sind alle oder die Mehrheit der Injektorelemente bezüglich der Achse des Einblaskopfs geneigt angeordnet. Dadurch liegen diese nicht parallel zu einer Hauptströmungsrichtung in dem Mischungsraum; dadurch wird die Zerstäubung und Vermischung im Mischungsraum verbessert.
Günstig ist es, wenn die Porenplatte sich in einem Winkelbereich < 180° erstreckt. Es lässt sich dadurch erreichen, dass im Wesentlichen über den gesamten Flächenbereich der Porenplatte zu dem Mischungsraum hin sich Fluide einblasen lassen, wobei sich die Zerstäubung und Vermischung optimieren lässt.
Günstig ist es, wenn ein Deckelelement vorgesehen ist, wobei mindestens ein weiterer Zuführungsraum zwischen dem Deckelelement und der Trennwand angeordnet ist. Über diesen mindestens einen weiteren Zuführungsraum lassen sich den Injektorelementen ein oder mehrere Fluide zum Einblasen in den Mischungsraum bereitstellen. Die Zuführung von Fluid oder Fluiden in den mindestens einen Zuführungsraum wiederum lässt sich auf einfache Weise durchführen.
Es kann vorgesehen sein, dass einem Injektorelement ein Stützelement zugeordnet ist, über welches die Porenplatte an dem Injektorelement abstützbar ist. Üblicherweise ist der Druck in dem mindestens einen Fluidzuführungsraum zwischen der Trennwand und der Porenplatte größer als in dem Mischungsraum, damit überhaupt ein Fluid oder mehrere Fluide über die Porenplatte in den Mischungsraum einblasbar sind. Es besteht die grundsätzliche Möglichkeit, dass sich beispielsweise aufgrund von Verbrennungsstörungen die Druck- Verhältnisse umkehren. Durch das vorgesehene Stützelement lässt sich die Porenplatte dann an dem Injektorelement abstützen, um sie so an dem Einblaskopf zu halten.
Insbesondere ist das Stützelement mindestens teilweise in dem Fluid- Zuführungsraum zwischen der Trennwand und der Porenplatte angeordnet. Dadurch kann das Stützelement eine Anlagefläche für die Porenplatte bereitstellen, welche Stützwirkung hat.
Das Stützelement kann dabei Teil des Injektorelements sein oder an diesem angeordnet sein, das heißt es kann integraler Bestandteil des Injektorelements sein oder es kann nachträglich an diesem positioniert und insbesondere fixiert sein.
Bei einer fertigungstechnisch einfachen Ausführungsform ist das Stützelement als Hülse ausgebildet. Die Hülse lässt sich auf einfache Weise auf das Injektorelement aufschieben und an diesem fixieren. Die Hülse wiederum stellt eine beispielsweise ringförmige Anlagefläche zur Abstützung der Porenplatte bereit.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Mischungskammer be- reitzustellen, welche mit kurzer Bauweise realisierbar ist und in welcher sich eine schnelle und homogene Vermischung von Fluiden erreichen lässt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein erfindungs- gemäßer Einblaskopf vorgesehen ist.
Die erfindungsgemäße Mischungskammer weist die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Einblaskopf erläuterten Vorteile auf.
Die erfindungsgemäße Mischungskammer ist beispielsweise für Raumfahrtanwendungen, bei Chemieanlagen, bei Heizsystemen, in der Verfahrenstechnik und der Kraftwerkstechnik einsetzbar.
Bei einer Ausführungsform ist die Mischungskammer als Brennkammer ausgebildet. In sie werden über den Einblaskopf Reaktanten-Fluide eingeblasen, nämlich Brennstoff und Oxidator. Diese verbrennen in der Brennkammer. Im Fall eines Triebwerks ist die Brennkammer als Schubkammer ausgebildet.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die Mischungskammer einen porösen Innenmantel zur Effusions-/Transpirationskühlung aufweist. Bei der Effusions-/ Transpirationskühlung tritt ein Kühlmedium in einen Brennraum ein und bildet einen Kühlmediumfilm. Als Kühlmedium kann dabei ein Reaktanten-Fluid ein- gesetzt werden. Es lässt sich dadurch eine Brennkammer bereitstellen, welche bei relativ niedrigem Herstellungsaufwand eine sehr hohe Energiedichte erlaubt. Die Zuführung von Kühlmedium zu dem porösen Innenmantel lässt sich, wenn als Kühlmedium ein Reaktant eingesetzt wird, in die Reaktanten- Fluidzuführung zu dem Einblaskopf integrieren. Günstig ist es, wenn der Innenmantel sich an den Einblaskopf anschließt. Beispielsweise stützt sich die Porenplatte des Einblaskopfs an dem porösen Innenmantel ab. Dadurch erhält man eine Brennkammer mit hoher mechanischer Festigkeit und hoher thermischer Beständigkeit.
Es kann dabei vorgesehen sein, dass der Innenmantel und die Porenplatte verbunden sind. Sie können dabei mechanischen Kontakt haben, wobei eine entsprechende Anpresskraft ausgeübt wird. Es ist auch möglich, dass der Innenmantel und die Porenplatte einstückig miteinander verbunden sind.
Günstig ist es, wenn ein Außenmantel vorgesehen ist, wobei zwischen dem Außenmantel und dem Innenmantel ein oder mehrere Verteilungskanäle für Kühlmedium angeordnet sind. Dadurch lässt sich eine Funktionstrennung an der Brennkammer durchführen. Der Außenmantel dient in erster Linie zur Be- reitstellung der mechanischen Festigkeit der Brennkammer. Der Innenmantel dient zur Bereitstellung der thermischen Beständigkeit der Brennkammer. Über den oder die Verteilungskanäle lässt sich dem porösen Innenmantel Kühlmedium zuführen.
Insbesondere stehen der oder die Verteilungskanäle in fluidwirksamer Verbindung mit mindestens einem Zuführungskanal für Fluid in den Fluid- zuführungsraum zwischen Porenplatte und Trennwand. Dadurch ist der Aufwand zur Bereitstellung von Reaktanten-Fluid und Kühlmedium gering gehalten. Dadurch lässt sich die Mischungskammer mit einer minimierten Anzahl von Flanschen und dergleichen ausbilden und damit wiederum gewichtsparend ausbilden. Günstig ist es, wenn zur Zuführung von Kühlmedium in den oder die Verteilungskanäle eine oder mehrere Düsen vorgesehen sind. Dadurch lässt sich insbesondere aus einem Reaktanten-Fluid-Strom ein Teilstrom zur Bereitstellung von Kühlmedium auskoppeln, wobei dieses Kühlmedium wiederum über den oder die Verteilungskanäle dem porösen Innenmantel zugeführt wird, um eine Effusions-/Transpirationskühlung bereitzustellen.
Insbesondere ist die mindestens eine Düse als Dosierdüse ausgebildet. Dadurch lässt sich einstellen, welche Kühlmediummenge dem porösen Innen- mantel bereitgestellt wird.
Günstig ist es, wenn eine Düse an einem Wandabschnitt angeordnet ist, welcher den Fluidzuführungsraum zwischen Trennwand und Porenplatte und einen Verteilungskanal trennt. Dadurch lassen sich die Düse oder Düsen auf einfache Weise in die Mischungskammer integrieren; der fertigungstechnische Aufwand ist minimiert.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn der Außenmantel aus einem faserkeramischen Material hergestellt ist. Dadurch lässt sich das Gewicht der Mischungskammer gering halten. Ferner lassen sich Kräfte über die Faserverstärkung optimal ableiten, so dass man eine hohe mechanische Festigkeit erhält.
Günstig ist es, wenn eine Fluiddichtung für den Außenmantel zu dem oder den Verteilungskanälen hin vorgesehen ist. Der Außenmantel kann insbesondere für Fluide mit hoher Diffusivität (wie Wasserstoff) durchlässig sein. Durch das Vorsehen einer Fluiddichtung wird dafür gesorgt, dass Kühlmedium einen Verteilungskanal nur in Richtung des porösen Innenmantels verlassen kann. Beispielsweise ist die Fluiddichtung mittels eines Folienmaterials und insbesondere mittels einer Metallfolie gebildet.
Günstig ist es, wenn der Außenmantel und ein Deckelelement des Einblaskopfs verbunden sind. Dadurch lässt sich der Einblaskopf über sein Deckelelement an dem Außenmantel abstützen. Zur Verbindung können beispielsweise Flanschverbindungen vorgesehen sein.
Es ist auch möglich, dass der Außenmantel und das Deckelelement des Einblaskopfs einstückig miteinander verbunden sind.
Es ist vorgesehen, dass ein Brennraum der Brennkammer sich in einem Querschnitt in einer Richtung von dem Einblaskopf weg verjüngt, um optimierte Verbrennungseigenschaften zu erhalten.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Triebwerk der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches bei hoher Leistung und Effizienz ein geringes Gewicht aufweist.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Triebwerk erfϊndungsgemäß dadurch gelöst, dass die Brennkammer einen Innenmantel und einen Außenmantel aufweist und dass der Außenmantel der Brennkammer einstückig mit der Düsenwand verbunden ist. Durch die erfindungsgemäße Lösung lässt sich die Anzahl von Konstruktionselementen gering halten. Es muss insbesondere keine getrennte Verbindungseinrichtung zur Verbindung der Brennkammer und der Düse vorgesehen sein. Dadurch lassen sich die Herstellungskosten gering halten und das Gewicht des Triebwerks lässt sich gering halten.
Weiterhin ergibt sich durch die Kombination der Brennkammer und der Düse zu einer Einheit die Möglichkeit, den Außenmantel mit der Düsenwand aus einem faserkeramischen Material herzustellen. Durch entsprechende un- unterbrochene Faseranordnung ergibt sich dadurch eine hohe mechanische Festigkeit.
Insbesondere sind durchgehende Fasern von dem Außenmantel zu der Düsenwand vorhanden, das heißt die Fasern sind nicht unterbrochen. Dadurch ergibt sich eine hohe mechanische Steifigkeit und Festigkeit.
Es kann vorgesehen sein, dass der Außenmantel am Übergangsbereich zu der Düsenwand verstärkt ist. Diese Verstärkung ist beispielsweise durch eine Materialverdickung am Außenmantel und ggf. der Düsenwand erreicht. Es ist auch möglich, dass eine separate Umwicklung des Triebwerks am Übergangsbereich durch Faserbündel vorgesehen ist.
Es ist ferner günstig, wenn der Außenmantel am Übergangsbereich zu der Düsenwand abgerundet ist. Dadurch sind Spitzen vermieden, die die mecha- nische Festigkeit verringern können. Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn der Innenmantel zur Bereitstellung einer Effusions-/Transpirationsküh!ung porös ist. Bei der Effusions-/Trans- pirationskühlung tritt ein Kühlmedium durch den porösen Innenmantel in einen Brennraum der Brennkammer ein und bildet dort einen Kühlfilm aus. Mit der Effusions-/Transpirationskühlung lässt sich die thermische Belastung des Innenmantels unter eine für das Material des Innenmantels akzeptable Grenze setzen.
Insbesondere sind zwischen dem Innenmantel und dem Außenmantel ein oder mehrere Verteilungskanäle für Kühlmedium angeordnet. Über diese Verteilungskanäle lässt sich Kühlmedium dem porösen Innenmantel zuführen.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn der Innenmantel an dem Außenmantel abgestützt ist, um für eine mechanische Verbindung zu sorgen.
Es kann vorgesehen sein, dass der Innenmantel und der Außenmantel im Übergangsbereich zu der Düsenwand abgestützt ist. Die notwendige Anpresskraft wird beispielsweise durch eine Flanschverbindung im Bereich eines Einblaskopfs erreicht.
Beispielsweise ist der Innenmantel über einen Einblaskopf, welcher mit dem Innenmantel verbunden ist, an dem Außenmantel abgestützt und insbesondere zusätzlich abgestützt. Dadurch lässt sich eine erste Abstützungsstelle für den Innenmantel an dem Außenmantel im Bereich des Übergangsbereichs bereitstellen und eine weitere Abstützungsstelle im Bereich des Einblaskopfes. Dadurch wiederum lassen sich Innenmantel und Außenmantel auf einfache Weise relativ zueinander fixieren. Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:
Figur 1 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Triebwerks mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Einblaskopfes und mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Mischungskammer in der Form einer Brennkammer;
Figur 2 eine schnittperspektivische Ansicht des Triebwerks gemäß Figur
1;
Figur 3 eine schematische Schnittdarstellung des Einblaskopfs gemäß
Figur 1;
Figur 4 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs A gemäß Figur 3;
Figur 5 eine Variante des Einblaskopfs gemäß Figur 3; und
Figur 6 eine weitere Variante des Einblaskopfs gemäß Figur 3.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Triebwerks, welches in den Figuren 1 und 2 gezeigt und dort mit 10 bezeichnet ist, umfasst eine Mischungskammer 12, welche als Brennkammer 14 ausgebildet ist. Die Brennkammer 14 weist einen Mischungsraum 16 auf, in welchen Reaktanten-Fluide einblasbar sind und dort vermischbar sind. Bei der Ausbildung als Brennkammer 14 ist der Mischungsraum 16 ein Brennraum 18, in welchem Verbrennungsvorgänge stattfinden. In diesem Fall ist (mindestens) ein Reak- tanten-Fluid ein Brennstoff und (mindestens) ein Reaktanten-Fluid ein Oxida- tor.
Die Mischungskammer 12 weist einen Außenmantel 20 und einen Innenmantel 22 auf. Der Innenmantel 22 begrenzt den Mischungsraum 16. An dem Innenmantel 22 ist ein Einblaskopf 24 (Einspritzkopf) angeordnet oder dieser Einblaskopf 24 ist zumindest teilweise ein Teil des Innenmantels 22. Der Einblas- köpf 24 begrenzt den Mischungsraum 16 zu einer Seite hin.
Der Mischungsraum 16 ist insbesondere rotationssymmetrisch zu einer Achse 26 ausgebildet.
Der Einblaskopf 24 ist, wie unten noch näher erläutert wird, domförmig oder kuppeiförmig ausgestaltet.
Zwischen dem Außenmantel 20 und dem Innenmantel 22 der Mischungskammer 12 sind Verteilungskanäle 28 angeordnet. Über diese lässt sich Kühl- medium dem Innenmantel 22 zuführen. Die Verteilungskanäle 28 stehen in fluidwirksamer Verbindung mit einer Zuführungseinrichtung 30. Zur Einkopplung von Kühlmedium in einen Verteilungskanal 28 ist (mindestens) eine Düse 32 vorgesehen, welche insbesondere als Dosierungsdüse ausgebildet ist. Es kann dabei vorgesehen sein, dass jedem Verteilungskanal 28 eine eigene Düse 32 zugeordnet ist oder dass mehreren Verteilungskanälen 28 eine gemeinsame Düse 32 zugeordnet ist.
Die Düse 32 sitzt an einem Wandabschnitt 34, welcher den oder die Verteilungskanäle 28 von dem Einblaskopf 24 und insbesondere von einem (ersten) Fluidzuführungsraum 36 des Einblaskopfes 24 trennt.
Die Verteilungskanäle 28 sind im Wesentlichen parallel zu einer dem Außenmantel 20 zugewandten Außenseite des Innenmantels 22 orientiert, so dass dem Innenmantel 22 über einen großen Flächenbereich Kühlmedium zuführbar ist.
Der Innenmantel 22 umfasst einen Stützbereich 38, mittels welchem er sich an dem Außenmantel 20 abstützt.
Der Außenmantel 20 ist vorzugsweise aus einem faserkeramischen Material hergestellt. Zur fluiddichten Abdichtung gegenüber den Verteilungskanälen 28 ist an einer Innenseite des Außenmantels 20 eine Fluiddichtung 40 angeordnet. Diese ist beispielsweise in Folienform und insbesondere als Metallfolie ausgebildet. Die Fluiddichtung 40 erstreckt sich dabei in den Stützbereich 38 hinein, da der Innenmantel 22 aus einem porösen Material hergestellt ist, wie unten noch näher erläutert wird. Der Außenmantel 20 der Mischungskammer 12 weist einen Flanschbereich 42 auf, über welchen der Einblaskopf 24 an der Mischungskammer 12 fixierbar ist.
Es ist dabei grundsätzlich auch möglich, dass der Einblaskopf ein Deckelelement aufweist, welches einstückig mit dem Außenmantel 20 verbunden ist, so dass zur Verbindung kein Flanschbereich mehr vorgesehen werden muss.
Bei der Ausbildung der Mischungskammer 12 als Brennkammer 14 verjüngt sich der Brennraum 18 von dem Einblaskopf 24 weg. Die Stelle des Brennraums 18 mit dem kleinsten Querschnitt liegt an oder in der Nähe des Stützbereichs 38.
An der Mischungskammer 12 ist eine Düse 44 als Expansionsteil angeordnet. Diese Düse 44 weist eine Düsenwand 46 und einen Düsenraum 48 auf. Sie ist insbesondere koaxial zur Achse 26 angeordnet und rotationssymmetrisch bezüglich dieser ausgebildet. Der Düsenraum 48 erweitert sich in seinem Querschnitt von der Mischungskammer 12 weg zu einer Düsenöffnung 50.
Die Düsenwand 46 ist einstückig mit dem Außenmantel 20 des Mischungsraums 12 verbunden. Die Düsenwand 46 ist ebenfalls aus einem faserkeramischen Material hergestellt.
Fasern im faserkeramischen Material verlaufen dabei durchgehend von dem Außenmantel 20 zu der Düsenwand 46 durch einen Übergangsbereich 52 zwischen dem Außenmantel 20 und der Düsenwand 46. Ein entsprechender Faserverlauf ist in Figur 1 mit dem Bezugszeichen 54 angedeutet. An dem Übergangsbereich 52 zwischen Außenmantel 20 und der Düsenwand 46 ist der Außenmantel 20/die Düsenwand 46 verstärkt ausgebildet und weist eine größere Dicke auf.
Es kann grundsätzlich vorgesehen sein, dass insbesondere in dem Übergangsbereich 52 eine Faserumwicklung 56 des Triebwerks 10 vorliegt mit einer Wicklungsachse, welche mit der Achse 26 zusammenfällt.
Der Außenmantel 20 und die Düsenwand 46 sind aus zugfester Faserkeramik hergestellt und es ist eine Einheit gebildet. Dadurch lässt sich die Anzahl der Verbindungsstellen wie Flansche minimieren. Dies wiederum verringert den Herstellungsaufwand und das Gesamtgewicht. Es können auch größere mechanische Belastungen aufgenommen werden, so dass die Ausbildung des Außenmantels 20 und der Düsenwand 46 mit nicht unterbrochenen Fasern (vgl. den Faserverlauf 54) mechanische Belastungen effektiver aufnehmen können.
Der Übergangsbereich 52 ist abgerundet ausgestaltet, um Spitzen und dergleichen zu vermeiden.
Der Innenmantel 22 ist aus einem porösen Material hergestellt, welches insbesondere offenporös ist. Beispielsweise ist der Innenmantel 22 aus einem porösen Keramikmaterial oder einem oxidkeramischen Material oder einem porösen metallischen Material wie beispielsweise sintermetallischem Material hergestellt. Der Innenmantel 22 ist beispielsweise aus einem C/C-Keramik- material hergestellt, wenn "fuel rich"-Verbrennungsvorgänge in dem Brennraum 18 dominieren, oder ist aus einem Oxidkeramikmaterial hergestellt, wenn "ox rich"-Verbrennungsvorgänge in dem Brennraum 18 dominieren. Durch die Porenstruktur kann Kühlmedium in den Mischungsraum 16 eingebracht werden, wobei das Kühlmedium insbesondere ein Reaktant ist. Es lässt sich dann beim Betrieb der Mischungskammer 12 (insbesondere als Brennkammer) eine Effusions-/Transpirationskühlung bewirken. Unter Effu- sionskühlung wird üblicherweise die Schwitzkühlung ohne Phasenübergang und unter Transpirationskühlung die Schwitzkühlung mit Phasenübergang verstanden.
Der Einblaskopf 24 weist eine Porenplatte 58 auf. Diese begrenzt den Mischungsraum 16. Die Porenplatte 58 ist mit dem Innenmantel 22 verbunden. Sie kann sich dabei an dem Innenmantel 22 abstützen oder auch einstückig verbunden sein. Die Porenplatte 58 ist aus einem offenporösen Material wie beispielsweise einem Keramikmaterial hergestellt. Sie kann beispielsweise auch aus einem porösen Sintermetall hergestellt sein.
Die Porenplatte 58 weist eine erste Seite 60 auf, welche dem Mischungsraum 16 zugewandt ist. Diese erste Seite 60 ist konkav ausgebildet.
Der Einblaskopf 24 weist eine Längsachse auf, welche bei an der Mischungs- kammer 12 angeordneten Einblaskopf 24 mit der Achse 26 zusammenfällt. Ein Mittelpunkt einer Krümmungskugel der ersten Seite 60 liegt auf der Achse 26.
Die Porenplatte 58 ist an der ersten Seite 60 beispielsweise sphärisch gekrümmt. Auch andere Krümmungsformen sind möglich. Die Porenplatte 58 weist ferner eine der ersten Seite 60 gegenüberliegende Seite zweite Seite 62 auf, welche insbesondere konvex gekrümmt ist. Vorzugsweise sind die erste Seite 60 und die zweite Seite 62 parallel zueinander. Ein Mittelpunkt einer Krümmungskugel für die zweite Seite 62 liegt ebenfalls auf der Achse 26. Die Porenplatte 58 ist insbesondere domförmig oder kuppeiförmig ausgebildet.
Wie oben erwähnt, ist es bei einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Porenplatte 58 sich an dem Innenmantel 22 abstützt (Figur 3). Der Innen- mantel 22 weist dazu eine entsprechende Anlagefläche 64 auf.
Der Einblaskopf 24 umfasst ferner eine Trennwand 66, welche beabstandet zu der Porenplatte 58 ist. Die Trennwand 66 hat eine erste Seite 68, welche konkav ausgebildet ist und der zweiten Seite 62 der Porenplatte 58 zugewandt ist. Die erste Seite 68 liegt insbesondere parallel zur zweiten Seite 62 der Porenplatte 58. Ferner ist es insbesondere vorgesehen, dass ein Mittelpunkt einer Krümmungskugel für die erste Seite 68 auf der Achse 26 liegt.
Die Trennwand 66, welche fluiddicht ausgebildet ist, umfasst ferner eine zweite Seite 70, welche konvex ausgebildet ist. Die zweite Seite 70 liegt parallel zur ersten Seite 68. Die Trennwand 66 ist domförmig oder kuppeiförmig ausgebildet.
Zwischen der Trennwand 66 und der Porenplatte 58 ist der erste Fluid- zuführungsraum 36 gebildet, über den ein oder mehrere Reaktanten der Porenplatte 58 zuführbar sind, wobei das Fluid über die Poren der Porenplatte 58 in die Mischungskammer 12 einblasbar ist. Der erste Fluidzuführungsraum 36 bildet dadurch einen Verteilungsraum für in den Mischungsraum 16 einzublasendes Reaktanten-Fluid.
Es ist grundsätzlich möglich, dass mehrere getrennte Fluidzuführungsräume zwischen der Trennwand 66 und der Porenplatte 58 angeordnet sind, wenn beispielsweise über die Porenplatte 58 unterschiedliche Fluide in den Mischungsraum 16 einzublasen sind.
An der Trennwand 66 sind Injektorelemente 72 fixiert. Die Injektorelemente 72 verlaufen von der Trennwand 66 ausgehend durch Ausnehmungen in der Trennwand 66 und durch den ersten Fluidzuführungsraum 36 und durch Ausnehmungen 74 in der Porenplatte 58. Die Injektorelemente 72 sind dabei fluiddicht ausgebildet jeweils mit einem Einlass 76 und einem Auslass 78. Über einen Einlass 76 lässt sich Fluid in das entsprechende Injektorelement 72 ein- koppeln. Der Auslass 78 mündet in den Mischungsraum 16.
Die Einlasse 76 der Injektorelemente 72 stehen in einer Verbindung mit einem zweiten Fluidzuführungsraum 80, welcher oberhalb der Trennwand 66 liegt und durch diese fluiddicht begrenzt wird. Der zweite Fluidzuführungsraum 80 ist ein Verteilungsraum für ein Reaktanten-Fluid, welches über die Injektorelemente 72 in den Mischungsraum 16 eingeblasen werden soll. Es ist dabei grundsätzlich möglich, dass die Trennwand 66 eine Mehrzahl von zweiten Fluidzuführungsräumen 80 begrenzt. Dies kann beispielsweise sinnvoll sein, wenn über die Injektorelemente 72 unterschiedliche Fluide in den Mischungsraum 16 eingeblasen werden sollen.
Der zweite Fluidzuführungsraum 80 ist durch ein domförmiges oder kuppeiförmiges Deckelelement 82 nach außen begrenzt. Das Deckelelement 82 ist beispielsweise aus einem keramischen Material hergestellt. An dem Deckelelement 82 ist zu dem zweiten Fluidzuführungsraum 80 hin eine Fluiddichtung 84 angeordnet, welche beispielsweise in Folienform ausgebildet ist. Durch die Fluiddichtung 84 wird der zweite Fluidzuführungsraum 80 gegenüber dem Deckelelement 82 fluiddicht abgeschlossen.
Das Deckelelement 82 weist einen Flanschbereich 86 zur Kooperation mit einem Flanschbereich 42 des Außenmantels 20 auf.
Wie oben erwähnt, ist es auch grundsätzlich möglich, dass das Deckelelement 82 einstückig mit dem Außenmantel 20 verbunden ist. Es sind dann keine Flanschbereiche notwendig.
Die Flanschbereiche 42 und 86 kooperieren miteinander. Dazu sind an dem Flanschbereich 42 und an dem Flanschbereich 86 jeweils durchgehende Ausnehmungen 88a, 88b vorgesehen, wobei Ausnehmungen 88a und 88b fluchtend ausgerichtet sind. Durch die Ausnehmungen 88a, 88b ist jeweils eine Schraube 90 geführt. Diese weist einen Schraubenkopf 92 auf, über welchen eine Anpresskraft auf den Flanschbereich 42 ausübbar ist. Ferner weist sie eine Mutter 94 auf, über welche eine Anpresskraft auf den Flanschbereich 86 ausübbar ist. Zwischen dem Schraubenkopf 92 und dem Flanschbereich 42 ist ein Unterlagelement 96 angeordnet, welches zur gleichmäßigen Verteilung der Anpresskraft dient. Dieses Unterlagelement 92 ist beispielsweise als Halbring ausgebildet.
Ferner ist zwischen der Mutter 94 und dem Flanschbereich 86 ein Unterlagelement 98 angeordnet, welches ebenfalls zur Verteilung der Anpresskraft dient. Auch das Unterlagelement 98 ist beispielsweise als Halbring ausgebildet.
Es sind dabei insbesondere mehrere Schrauben 90 zur Fixierung des Einblaskopfs 24 an der Mischungskammer 12 vorgesehen.
Durch den Flanschbereich 86 des Einblaskopfs 24 führt (mindestens) ein Zu- führungskanal 100 in den ersten Fluidzuführungsraum 36. Dieser Fluid- zuführungskanal 100 steht in fluidwirksamer Verbindung mit der Zuführungseinrichtung 30. Über ihn lässt sich der Porenplatte 58 Reaktant zuführen, welcher über die Porenplatte 58 in den Mischungsraum 16 einblasbar ist.
Der oder die Wandabschnitte 34, an welchen diese oder die Düsen 32 angeordnet sind, begrenzen den Zuführungskanal 100 zu dem oder den Verteilungskanälen 28 zwischen dem Innenmantel 22 und dem Außenmantel 20 der Mischungskammer 12.
Bei der Effusions-/Transpirationskühlung lässt sich der Reaktant, welcher über die Porenplatte 58 in den Mischungsraum 16 eingeblasen wird, dem oder den Verteilungskanälen 28 zuführen und über den porösen Innenmantel 22 zur Effusions-/Transpirationskühlung nutzen. Durch den Flanschbereich 86 des Einblaskopfes 24 ist ferner ein Zuführungskanal 102 geführt, welcher in fluidwirksamer Verbindung mit dem zweiten Fluidzuführungsraum 80 steht. Über diesen Zuführungskanal 102 lassen sich die Injektorelemente 82 mit einem einzublasenden Fluid "versorgen".
Wenn entsprechend mehrere unterschiedliche Fluide über die Porenplatte 58 eingeblasen werden sollen, dann sind mehrere Zuführungskanäle entsprechend dem Zuführungskanal 100 vorgesehen. Wenn mehrere Fluide über Injektorelemente 72 eingeblasen werden sollen, dann sind mehrere Zuführungskanäle entsprechend dem Zuführungskanal 102 vorhanden.
Die Injektorelemente 72, welche zwischen ihrem jeweiligen Einlass 76 und Auslass 78 fluiddicht ausgebildet sind, sind durch den ersten Fluidzuführungs- räum 36 geführt. Sie sind an der Trennwand 66 fixiert. Beispielsweise sind diese angeschweißt oder angelötet. Die Fixierung ist derart, dass kein Fluid- austausch zwischen dem ersten Fluidzuführungsraum 36 und dem zweiten Fluidzuführungsraum 80 erfolgen kann. Beispielsweise ist eine Abdichtung 104 (Figur 4) vorgesehen. Diese Abdichtung ist beispielsweise durch eine Schweiß- naht gebildet.
Die Injektorelemente 72 sind rohrförmig ausgebildet. Insbesondere sind diese gerade ausgebildet mit einer Längsachse 106. Sie weisen einen zylindrischen Ringmantel 108 auf. Dieser Ringmantel 108 ist beispielsweise aus einem metallischen oder keramischen Material hergestellt. Die Anordnung der Injektorelemente 72 ist an der Anwendung ausgerichtet. Die Injektorelemente 72 sind verteilt angeordnet, wobei sie sowohl in einem Winkelbereich bezogen auf die Längsachse 26 verteilt angeordnet sind als auch um diese Achse 26 selber verteilt angeordnet sind. Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Injektorelemente 72 gleichmäßig verteilt angeordnet.
Es ist insbesondere eine Vielzahl von Injektorelementen vorgesehen. Beispielsweise beträgt die Anzahl der Injektorelemente 72 mehr als fünfzig.
Es ist dabei insbesondere vorgesehen, dass alle oder die Mehrheit der Injektorelemente 72 in einem Winkel zu der Achse 26 angeordnet sind.
Es kann vorgesehen sein, dass einem Injektorelement 72 ein Stützelement 110 zugeordnet ist. Über dieses Stützelement 110 kann sich die Porenplatte 58 abstützen. Dies kann sinnvoll sein, wenn der Innendruck in dem Mischungsraum 16 größer ist als der Druck in dem ersten Fluidzuführungsraum 36.
Beispielsweise ist ein solches Stützelement 110 durch eine Hülse 112 ausgebildet (Figur 4), welche an einem entsprechenden Röhrchen angeordnet ist oder in welcher mindestens ein Teil des Röhrchens gebildet ist. Über diese Hülse 112 ist das entsprechende Injektorelement 112 an der Trennwand 66 fixiert und die Hülse 112 ist in dem ersten Fluidzuführungsraum 36 ein- getaucht. Sie weist eine ringförmige Anlagefläche 114 auf, an welcher sich die Porenplatte 58 abstützen kann.
Die Trennwand 66 kann sich an dem Innenmantel 22 der Mischungskammer 12 abstützen. In einem zentralen Bereich des Einblaskopfes 24 ist (mindestens) ein Injektorelement 116 angeordnet, welches als Zünder ausgebildet ist, um einen Zündvorgang in dem Mischungsraum 16 als Brennraum 18 zu bewirken. Das Injek- torelement 116 steht dabei vorzugsweise über eine entsprechende Zuführungseinrichtung 118 in Verbindung mit einer Einrichtung zur Bereitstellung der Zündenergie bzw. zur Bereitstellung eines gezündeten Gemischs.
Die Anordnung der Injektorelemente 72 richtet sich nach der Anwendung. Es kann dabei eine symmetrische Anordnung vorgesehen sein.
Es ist beispielsweise möglich, dass sich die Längsachsen 106 der Injektorelemente 72 in einer Ebene 120 schneiden, welche die Achsen 26 umfasst. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel schneiden sich die Längsachsen auf der Achse 26 (Figur 5).
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel schneiden sich die Längsachsen 26 in einem Punkt 122, welcher auf der Achse 26 liegt (Figur 6). Dieser Punkt ist insbesondere der Mittelpunkt der Krümmungskugel für die Porenplatte 58 und die Trennwand 66. In diesem Falle sind die Injektorelemente 72 radial ausgerichtet.
Das erfindungsgemäße Triebwerk funktioniert wie folgt:
Ein Reaktant A wird über den Zuführungskanal 102 in den zweiten Zuführungsraum 80 eingekoppelt. Von dort strömt der Reaktant A durch die Injektorelemente 72 in den Brennraum 18. Der Reaktant B wird über den Zuführungskanal 100 in den ersten Fluid- zuführungsraum 36 eingekoppelt. Von dort strömt er durch die Porenplatte 58 in den Brennraum 18. Ferner strömt er durch die Düse oder Düsen 32, welche für eine entsprechende Dosierung sorgen, in den oder die Verteilungskanäle 28. Durch den porösen Innenmantel 22 kann dann der Reaktant B als Kühlmedium in den Brennraum 18 gelangen und für eine Effusions-/Transpirations- kühlung sorgen.
In dem Brennraum 18 erfolgt eine Verbrennung des Reaktanten A und des Reaktanten B, wobei der Reaktant A der Brennstoff oder der Oxidator sein kann und der Reaktant B der Oxidator oder der Brennstoff sein kann.
Über das oder die Injektorelemente 116, welche als Zünder ausgebildet sind, erfolgt die Zündung.
Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es möglich, in dem Mischungsraum 16/Brennraum 18 eine hohe Energiedichte zu erhalten. Dadurch lässt sich bei hohem Brennkammerdruck eine hohe Leistung und Effizienz für das Triebwerk 10 erhalten. Der Außenmantel 20 trägt die ganze mechanische Belastung, die durch den Mischungsraumdruck entsteht. Er wird dabei aber lediglich mit der Temperatur des Reaktanten, welcher in den Verteilungskanälen 28 strömt, belastet. Der durch die Effusions-/Transpirationskühlung an dem Innenmantel 22 gebildete Kühlfilm erlaubt es, die Oberflächentemperatur in dem Über- gangsbereich 52, wo die Düsenwand 46 direkt mit Heißgas in Berührung kommt, auf einen materialverträglichen Bereich zu reduzieren. Durch den erfindungsgemäßen Einblaskopf 24 erhält man eine hocheffiziente Vermischung und Zerstäubung der Reaktanten bei minimiertem Raumaufwand.
Durch die domförmige oder kuppeiförmige Ausbildung der Porenplatte 58 und der Trennwand 66 erhält man eine hohe mechanische Festigkeit bezogen auf den Druck in dem ersten Fluidzuführungsraum 36 und dem zweiten Fluid- zuführungsraum 80.
Durch die große Anzahl von "kleinen" Injektorelementen 72 im Vergleich zu der Gesamtinnenfläche der Porenplatte 58 erhält man eine große Kontaktoberfläche zwischen Reaktant A und Reaktant B am Eintritt in den Brennraum 18. Dadurch erhält man eine schnelle und homogene Vermischung der Reaktanten und die Reaktionszone ist minimiert. In die eigentliche Reaktionszone in den Brennraum 18 strömt dann im Betrieb eine Vormischung der Reaktanten A und B. Durch das Vorsehen von Injektorelementen 72, welche durch die Porenplatte 58 durchtauchen, erhält man einen schnellen Strahlzerfall. Dadurch lässt sich die Länge der Reaktionszone in dem Brennraum 18 reduzieren, wodurch wiederum die Brennkammer 14 mit relativ geringen räum- liehen Abmessungen hergestellt werden kann. Dadurch erhält man wiederum eine Gewichtsersparnis.
Durch eine nicht parallele Ausrichtung der Injektorelemente 72 bezogen auf die Achse 26, wobei die Hauptströmung parallel zur Achse 26 verläuft, lässt sich die Zerstäubung und Vermischung verbessern. Die Reaktantenzufuhr erfolgt über die gesamte Fläche des Einblaskopfes, so dass die Raumausnutzung optimiert ist. Man erhält auch eine hohe Toleranz gegenüber lokalen Abweichungen bei der Reaktanten-Fluideinkopplung. Die Toleranz gegenüber lokalen Abweichungen ist beispielsweise bei einer ko- axialen Strömungszufuhr relativ gering.
Durch die Ausrichtung der Injektorelemente kann eine Anpassung an die spezielle Anwendung erfolgen. Je nach Anwendungsfall kann die Verteilung der Injektorelemente 72 variiert werden und auch die Durchmesser der Injektor- elemente 72 können variiert werden. Auf diese Weise lässt sich eine optimale Zerstäubung und Vermischung der Reaktanten erreichen.
Der Einblaskopf 24 lässt sich auf einfache Weise herstellen. Beispielsweise wird die Porenplatte 58 hergestellt und mit Bohrungen für die Injektorelemente 72 versehen. Die Injektorelemente 72 werden an der Trennwand 66 und insbesondere an Bohrungen dort beispielsweise über Laserschweißung fixiert. Es ist dabei beispielsweise möglich, dass zunächst die Porenplatte 58 mit den Bohrungen hergestellt wird, dann die Injektorelemente 72 in die Bohrungen eingeführt werden und anschließend die Trennwand 66 aufgesteckt wird. Die Fixierung der Injektorelemente 72 an der Trennwand 66 lässt sich automatisiert beispielsweise über einen Schweißroboter durchführen.
Ein solches Herstellungsverfahren lässt sich mit relativ geringem Aufwand durchführen. Im Gegensatz zu konventionellen Einspritzsystemen ist keine hochpräzise Fertigung mit minimalsten Toleranzen erforderlich. Die Injektorelemente 72 lassen sich aus konventionellen metallischen oder keramischen Röhrchen herstellen.
Durch die einstückige Verbindung des Außenmantels 20 mit der Düsenwand 46 lässt sich bei effizienter Kühlung über
Effusionskühlung/Transpirationskühlung eine hohe mechanische Festigkeit erreichen, die sehr hohe Brennkammerdrücke in der Größenordnung von 200 bis 400 bar bei extrem hoher thermischer Belastung erlaubt.
Es lassen sich keramische Werkstoffe insbesondere für den Außenmantel 20 und die Düsenwand 46 sowie für das Deckelelement 82 verwenden. Weiterhin lassen sich keramische Werkstoffe für den Innenmantel 22 und die Porenplatte 58 verwenden. Dadurch kann das Triebwerk 10 mit geringem Gewicht ausgebildet werden.
Die erfindungsgemäße Konstruktion ist dabei so, dass eine gute Anpassung an die Eigenschaften von keramischen Werkstoffen möglich ist.
Weiterhin lassen sich die Anzahl von Konstruktionselementen minimieren und dadurch ergeben sich minimierte Herstellungskosten. Außerdem lässt sich dadurch das Gewicht gering halten.
Es ist beispielsweise auch möglich, Zuführungsleitungen zu minimieren. Diese lassen sich beispielsweise in einer Ebene anordnen. Dadurch muss kein zusätzlicher Verteiler vorgesehen werden. Beispielsweise lässt sich der Zuführungskanal 100 sowohl zur Zuführung von Reaktant als auch von Kühlmedium nutzen. Dadurch wird die Komplexität verringert und man erhält eine Gewichtsersparnis sowie Raumersparnis. Die Verteilungskanäle 28 sind in ihrer geometrischen Ausgestaltung so an- gepasst, dass man unter Berücksichtigung der variablen thermischen Belastung des Innenmantels 22 und der Druckverteilung eine hohe Kühleffizienz erreicht.

Claims

PATENTANSPRUCHE
1. Einblaskopf zum Einblasen von Fluiden in einen Mischungsraum (16), umfassend eine Porenplatte (58) mit einer konkaven ersten Seite (60), welche dem Mischungsraum (16) zugewandt ist, und mit einer zweiten Seite (62), eine Trennwand (66) mit einer ersten Seite (68), welche der zweiten Seite (62) der Porenplatte (58) zugewandt ist, und mit einer konvexen zweiten Seite (70), mindestens einen Fluidzuführungsraum (36), welcher zwischen der Trennwand (66) und der Porenplatte (58) angeordnet ist, und eine Mehrzahl von Injektorelementen (72), welche durch die Trennwand (66) und die Porenplatte (58) verlaufen und jeweils mit einem Auslass (78) in den Mischungsraum (16) münden.
2. Einblaskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Porenplatte (58) eine offenporöse Struktur aufweist.
3. Einblaskopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Porenplatte (58) aus einem Keramikmaterial hergestellt ist.
4. Einblaskopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (66) fluiddicht ausgebildet ist.
5. Einblaskopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Seite (68) der Trennwand (66) konkav ist.
6. Einblaskopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Seite (68) der Trennwand (66) im Wesentlichen parallel zur ersten Seite (60) der Porenplatte (58) ist.
7. Einblaskopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Seite (68) und die zweite Seite (70) der Trennwand (66) im Wesentlichen parallel zueinander sind.
8. Einblaskopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Seite (62) der Porenplatte (58) konvex ist.
9. Einblaskopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Seite (62) der Porenplatte (58) und die zweite Seite (70) der Trennwand (66) im Wesentlichen parallel zueinander sind.
10. Einblaskopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Seite (60) und die zweite Seite (62) der Porenplatte (58) im Wesentlichen parallel zueinander sind.
11. Einblaskopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektorelemente (72) einen Einlass (76) aufweisen, welcher in jeweils mindestens einen weiteren Fluidzuführungsraum (80) mündet.
12. Einblaskopf nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Fluidzuführungsraum (80) durch die Trennwand (66) und ein Deckelelement (82) begrenzt ist.
13. Einblaskopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektorelemente (72) jeweils fluiddicht zwischen einem Einlass (76) und dem Auslass (78) ausgebildet sind.
14. Einblaskopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektorelemente (72) durch den Fluidzuführungsraum (36) zwischen der Porenplatte (58) und der Trennwand (66) geführt sind.
15. Einblaskopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektorelemente (72) rohrförmig ausgebildet sind.
16. Einblaskopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektorelemente (72) gerade ausgebildet sind.
17. Einblaskopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektorelemente (72) einen zylindrischen Ringmantel (108) aufweisen.
18. Einblaskopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektorelemente (72) aus einem metallischen Material hergestellt sind.
19. Einblaskopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektorelemente (72) an der Trennwand (66) und/oder der Porenplatte (58) fixiert sind.
20. Einblaskopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektorelemente (72) gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
21. Einblaskopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Injektorelement (116) als Zünder ausgebildet ist.
22. Einblaskopf nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Injektorelemente (116), welche als Zünder ausgebildet sind, zentral angeordnet sind.
23. Einblaskopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Achse (26), auf welcher der Mittelpunkt einer Krümmungskugel der ersten Seite (60) der Porenplatte (58) und/oder der zweiten Seite (70) der Trennwand (66) liegt.
24. Einblaskopf nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass Injektorelemente (72) um die Achse (26) des Einblaskopfs verteilt angeordnet sind.
25. Einblaskopf nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass Injektorelemente (72) bezogen auf den Winkel ihrer jeweiligen Längsachse (106) zur Achse (26) des Einblaskopfs verteilt angeordnet sind.
26. Einblaskopf nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachsen (106) der Injektorelemente (72) eine Ebene (120) schneiden, welche die Achse (26) des Einblaskopfs enthält.
27. Einblaskopf nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachsen (106) der Injektorelemente (72) die Achse (26) des Einblaskopfs schneiden.
28. Einblaskopf nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachsen (106) der Injektorelemente (72) sich in einem Punkt (122) schneiden.
29. Einblaskopf nach einem der Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektorelemente (72) radial ausgerichtet sind.
30. Einblaskopf nach einem der Ansprüche 23 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass alle oder die Mehrheit der Injektorelemente (72) bezüglich der Achse (26) des Einblaskopfs geneigt angeordnet sind.
31. Einblaskopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Porenplatte (58) sich in einem Winkelbereich kleiner oder gleich 180° erstreckt.
32. Einblaskopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Deckelelement (82), wobei mindestens ein weiterer Fluid- zuführungsraum (80) zwischen dem Deckelelement (82) und der Trennwand (66) angeordnet ist.
33. Einblaskopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einem Injektorelement (72) ein Stützelement (110) zugeordnet ist, über welches die Porenplatte (58) an dem Injektorelement (72) abstützbar ist.
34. Einblaskopf nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (110) mindestens teilweise in dem Fluidzuführungsraum (36) zwischen der Trennwand (66) und der Porenplatte (58) angeordnet ist.
35. Einblaskopf nach Anspruch 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (110) Teil des Injektorelements (72) ist oder an diesem angeordnet ist.
36. Einblaskopf nach einem der Ansprüche 33 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (110) als Hülse (112) ausgebildet ist.
37. Mischungskammer, umfassend einen Einblaskopf (24) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.
38. Mischungskammer nach Anspruch 37, gekennzeichnet durch eine Ausbildung als Brennkammer (14).
39. Mischungskammer nach Anspruch 37 oder 38, gekennzeichnet durch einen porösen Innenmantel (22) zur Effusions-/Transpirationskühlung.
40. Mischungskammer nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenmantel (22) sich an den Einblaskopf anschließt.
41. Mischungskammer nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenmantel (22) und die Porenplatte (58) verbunden sind.
42. Mischungskammer nach einem der Ansprüche 38 bis 41, gekennzeichnet durch einen Außenmantel (20), wobei zwischen dem Außenmantel (20) und dem Innenmantel (22) ein oder mehrere Verteilungskanäle (28) für Kühlmedium angeordnet sind.
43. Mischungskammer nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Verteilungskanäle (28) in fluidwirksamer Verbindung mit mindestens einem Zuführungskanal (100) für Fluid in dem Fluidzuführungs- raum (36) zwischen Porenplatte (58) und Trennwand (66) stehen.
44. Mischungskammer nach Anspruch 42 oder 43, dadurch gekennzeichnet, dass zur Zuführung von Kühlmedium in den oder die Verteilungskanäle (28) eine oder mehrere Düsen (32) vorgesehen sind.
45. Mischungskammer nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Düse (32) als Dosierdüse ausgebildet ist.
46. Mischungskammer nach Anspruch 44 oder 45, dadurch gekennzeichnet, dass eine Düse (32) an einem Wandabschnitt (34) angeordnet ist, welcher den Fluidzuführungsraum (36) zwischen Trennwand (66) und Porenplatte (58) und einen Verteilungskanal (28) trennt.
47. Mischungskammer nach einem der Ansprüche 43 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenmantel (20) aus einem faserkeramischen Material hergestellt ist.
48. Mischungskammer nach einem der Ansprüche 42 bis 47, gekennzeichnet durch eine Fluiddichtung (40) für den Außenmantel (20) zu dem oder den Verteilungskanälen (28) hin.
49. Mischungskammer nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluiddichtung (28) mittels eines Folienmaterials gebildet ist.
50. Mischungskammer nach einem der Ansprüche 43 bis 49, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenmantel (20) und ein Deckelelement (82) des Einblaskopfs (24) verbunden sind.
51. Mischungskammer nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenmantel (20) und das Deckelelement (82) des Einblaskopfs (24) einstückig verbunden sind.
52. Mischungskammer nach einem der Ansprüche 38 bis 51, dadurch gekennzeichnet, dass ein Brennraum (18) der Brennkammer (14) sich in einem Querschnitt in einer Richtung von dem Einblaskopf (24) weg verjüngt.
53. Triebwerk, umfassend eine Brennkammer (14) und eine an der Brennkammer (14) angeordnete Düse (44) mit einer Düsenwand (46), dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (14) einen Innenmantel (22) und einen Außenmantel (20) aufweist und dass der Außenmantel (20) der Brennkammer (14) einstückig mit der Düsenwand (26) verbunden ist.
54. Triebwerk nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenmantel (20) aus einem faserkeramischen Werkstoff hergestellt ist.
55. Triebwerk nach Anspruch 53 oder 54, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenwand (46) aus einem faserkeramischen Material hergestellt ist.
56. Triebwerk nach einem der Ansprüche 53 bis 55, dadurch gekennzeichnet, dass durchgehende Fasern von dem Außenmantel (20) zu der Düsenwand (46) vorhanden sind.
57. Triebwerk nach einem der Ansprüche 53 bis 56, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenmantel (20) am Übergangsbereich (52) zu der Düsenwand (46) verstärkt ist.
58. Triebwerk nach einem der Ansprüche 53 bis 57, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenmantel (20) am Übergangsbereich (52) zu der Düsenwand (46) abgerundet ist.
59. Triebwerk nach einem der Ansprüche 53 bis 58, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenmantel (22) zur Bereitstellung einer Effusions-/Transpi- rationskühlung porös ist.
60. Triebwerk nach einem der Ansprüche 53 bis 59, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Innenmantel (22) und dem Außenmantel (20) ein oder mehrere Verteilungskanäle (28) für Kühlmedium angeordnet sind.
61. Triebwerk nach einem der Ansprüche 53 bis 60, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenmantel (22) an dem Außenmantel (20) abgestützt ist.
62. Triebwerk nach Anspruch 61, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenmantel (22) an dem Außenmantel (20) im Übergangsbereich (52) zu der Düsenwand (46) abgestützt ist.
63. Triebwerk nach Anspruch 61 oder 62, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenmantel (22) über einen Einblaskopf (24), welcher mit dem Innenmantel (22) verbunden ist, an dem Außenmantel (20) abgestützt ist.
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