FR2700583A1 - Method of manufacturing a fluid-cooled wall formed from small assembled tubes. - Google Patents
Method of manufacturing a fluid-cooled wall formed from small assembled tubes. Download PDFInfo
- Publication number
- FR2700583A1 FR2700583A1 FR9400330A FR9400330A FR2700583A1 FR 2700583 A1 FR2700583 A1 FR 2700583A1 FR 9400330 A FR9400330 A FR 9400330A FR 9400330 A FR9400330 A FR 9400330A FR 2700583 A1 FR2700583 A1 FR 2700583A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- small tubes
- tubes
- thermal protection
- protection layer
- small
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
- B23P15/008—Rocket engine parts, e.g. nozzles, combustion chambers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
- F02K9/42—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using liquid or gaseous propellants
- F02K9/60—Constructional parts; Details not otherwise provided for
- F02K9/62—Combustion or thrust chambers
- F02K9/64—Combustion or thrust chambers having cooling arrangements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F23M5/00—Casings; Linings; Walls
- F23M5/08—Cooling thereof; Tube walls
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2230/00—Manufacture
- F05D2230/80—Repairing, retrofitting or upgrading methods
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
L'invention concerne un procédé de fabrication d'une paroi refroidie par fluide de chambre de combustion ou analogue de turbine à gaz de type composite, formée de petits tubes. Les tubes 3 sont liés entre eux directement et/ou indirectement sur la face opposée aux gaz chauds par un revêtement 5 en laissant subsister côté gaz chaud des interstices 10. La couche de protection thermique 8 est appliquée sur la surface des tubes préalablement chauffés et mis en contrainte. Au refroidissement il se forme au droit des fissures qui agissent à la manière de joints de dilatationThe invention relates to a method for manufacturing a wall cooled by a combustion chamber fluid or the like of a composite type gas turbine, formed from small tubes. The tubes 3 are connected to each other directly and / or indirectly on the face opposite to the hot gases by a coating 5, leaving gaps on the hot gas side 10. The thermal protection layer 8 is applied to the surface of the tubes previously heated and put under duress. On cooling, cracks form which act like expansion joints.
Description
Procédé de fabrication d'une paroi refroidie par fluide formée de petitsMethod of manufacturing a fluid-cooled wall formed of small
tubes assemblésassembled tubes
L'invention concerne un procédé pour la fabrication d'une pa- The invention relates to a method for manufacturing a paper.
roi de type composite formée de petits tubes assemblés qui résiste à composite type king formed of small assembled tubes that withstands
des sollicitations cycliques d'origine thermique et mécanique, est ba- cyclic stresses of thermal and mechanical origin is
layée d'un côté par des gaz chauds, est refroidie par fluide et est pour- laid on one side by hot gases, is cooled by fluid and is
vue d'une couche de protection thermique côté gaz chauds, notamment un procédé pour la fabrication d'une paroi de chambre de combustion ou de tuyère d'éjection de gaz de réacteur, formée de petits tubes de section rectangulaire, les petits tubes étant liés entre eux directement et/ou indirectement au niveau de la face opposée aux gaz chauds par un revêtement de renfort supplémentaire et la couche de protection thermique formant en fonctionnement une surface d'écoulement qui est view of a thermal protection layer on the hot gas side, in particular a method for manufacturing a wall of a combustion chamber or of a nozzle for ejecting gas from a reactor, formed of small tubes of rectangular section, the small tubes being linked directly and / or indirectly between them at the face opposite the hot gases by an additional reinforcing coating and the thermal protection layer forming in operation a flow surface which is
au moins sensiblement lisse et exempte d'interstices. at least substantially smooth and free from gaps.
Des parois de ce type sont essentiellement utilisées dans les Walls of this type are mainly used in
chambres de combustion et les tuyères des propulseurs de fusées fonc- combustion chambers and nozzles of rocket boosters work
tionnant avec des propergols liquides Par le document US-PS 3 190 operating with liquid propellants By document US-PS 3 190
, on connaît des propulseurs de fusées dans lesquels les parois pé- , rocket boosters are known in which the walls
riphériques, de type composite, sont formées de petits tubes et sont en- devices, of the composite type, are formed of small tubes and are
tourées d'une enveloppe extérieure supportant les sollicitations méca- rounds of an outer envelope supporting the mechanical stresses
niques, laquelle enveloppe peut être réalisée par projection L'étan- which envelope can be produced by projection
chéité est assurée par l'enveloppe extérieure ou par une liaison par brasure ou par soudure etc entre les petits tubes à section notamment rectangulaires Les principaux avantages d'une construction de ce type sont cheerfulness is ensured by the outer casing or by a solder or weld connection, etc. between small tubes, in particular rectangular section. The main advantages of a construction of this type are
une résistance mécanique et une rigidité élevées alliées à un poids ré- high mechanical strength and rigidity combined with low weight
duit et à un refroidissement efficace de la paroi intérieure, côté gaz chauds Un certain inconvénient de cette solution est que, lors de la première mise en service, des contraintes élevées apparaissent dans les parties situées côté gaz chauds des parois des petits tubes, lesquelles contraintes entraînent des déformations permanentes La raison à cela est la liberté de dilatation généralement insuffisante dans la direction due to efficient cooling of the inner wall, hot gas side A certain drawback of this solution is that, during the first start-up, high stresses appear in the parts located on the hot gas side of the walls of the small tubes, which stresses cause permanent deformation The reason for this is the generally insufficient freedom of expansion in the direction
périphérique, notamment lorsque la section des petits tubes est rectan- peripheral, especially when the section of the small tubes is rectan
gulaire et que lesdits tubes sont déjà en contact direct à froid Sous gular and that said tubes are already in direct cold contact Under
l'action de la sollicitation thermique et de la pression du fluide de re- the action of thermal stress and pressure of the coolant
froidissement circulant à l'intérieur des petits tubes, les parties des pa- cooling circulating inside the small tubes, the parts of the pa-
rois situées côté gaz chauds se déforment élastiquement et plastique- kings located on the hot gas side deform elastically and plastic-
ment, c'est-à-dire de manière permanente en direction du milieu du that is to say permanently towards the middle of the
propulseur Lors du refroidissement consécutif, par exemple dû à l'ar- propellant During subsequent cooling, for example due to ar-
rêt du fonctionnement lorsque le propulseur est utilisé de manière in- stopping operation when the thruster is used improperly
termittente, il se forme par suite de la contraction des parties de paroi ayant subi une déformation permanente des interstices en forme de coin s'ouvrent entre les parties radiales des parois des petits tubes Au moment de la reprise éventuelle du fonctionnement, les interstices se termittent, it forms as a result of the contraction of the wall parts which have undergone a permanent deformation of the wedge-shaped interstices open between the radial parts of the walls of the small tubes At the time of the possible resumption of operation, the interstices
referment et il n'y a plus pour l'essentiel que des déformations élasti- close and there is essentially only elastic deformations
ques avec des contraintes fortement réduites. ques with greatly reduced constraints.
Par le document DE-AS 21 37 109 on connaît une structure de paroi pour des chambres de combustion de fusées qui est réalisée par galvanoplastie et dans laquelle des fentes rectangulaires ouvertes côté gaz chauds sont aménagées au moment de la fabrication entre les canaux de refroidissement dans le but de permettre en fonctionnement une déformation thermique quasiment libre A cet effet le noyau de galvanisation est pourvu de saillies radiales étroites qui sont ensuite Document DE-AS 21 37 109 discloses a wall structure for rocket combustion chambers which is produced by electroplating and in which rectangular slots open on the hot gas side are fitted at the time of manufacture between the cooling channels in the purpose of allowing almost free thermal deformation in operation For this purpose the galvanizing core is provided with narrow radial projections which are then
décollées par voie chimique de la structure de paroi Ce mode de fabri- chemically detached from the wall structure This method of manufacture
cation particulier des parois est long, est coûteux et pose des problè- particular cation of the walls is long, expensive and poses problems
mes; c'est pourquoi il ne s'est pas imposé dans la pratique. my; this is why it has not imposed itself in practice.
Il est encore connu de réduire la sollicitation thermique des parois métalliques en contact avec les gaz chauds dans des propulseurs en utilisant des revêtements protecteurs en céramique, par exemple au It is also known to reduce the thermal stress on metal walls in contact with hot gases in propellants by using protective ceramic coatings, for example at
niveau de la chambre de combustion et au niveau de la turbine de pro- level of the combustion chamber and at the level of the propeller
pulseurs à turbine à gaz Généralement, ces revêtements protecteurs sont cassants, se fissurent facilement sous l'action de contraintes de traction et se décollent rapidement du support métallique en présence gas turbine blowers Generally, these protective coatings are brittle, crack easily under the action of tensile stresses and detach quickly from the metal support in the presence
de contraintes de compression internes. internal compression stresses.
Si l'on applique une couche de protection thermique de ce ty- If we apply a thermal protection layer of this type
pe, par exemple une couche d'oxyde de zirconium, sur la face côté gaz chaud d'une paroi neuve de type composite formée de petits tubes d'un eg, a layer of zirconium oxide, on the hot gas side of a new composite type wall formed of small tubes of a
propulseur, il existe un risque élevé que la couche protectrice soit en- propellant, there is a high risk that the protective layer is
dommagée dès le premier cycle de fonctionnement par suite des défor- damaged from the first operating cycle due to deformation
mations mentionnées plus haut Les zones dégagées, non protégées des parois métalliques des petits tubes sont particulièrement exposées aux déformations et aux brûlures étant donné que l'on considère pour le calcul de la sollicitation de la chambre de combustion que la couche The above-mentioned open areas, unprotected from the metal walls of the small tubes, are particularly exposed to deformation and burns, given that the layer of combustion chamber is considered to be
protectrice est parfaitement active. protective is perfectly active.
Compte tenu des inconvénients des solutions connues, l'objet de la présente invention est d'indiquer un procédé pour la fabrication d'une paroi de type composite formée de petits tubes qui résiste aux Given the drawbacks of known solutions, the object of the present invention is to indicate a method for the manufacture of a composite type wall formed of small tubes which resists
sollicitations d'origine thermique et mécanique, est refroidie par circu- thermal and mechanical stresses, is cooled by circu-
lation d'un fluide et est pourvue d'une couche de protection thermique qui, en évitant dans une large mesure les contraintes de compression à l'intérieur de la couche de protection, garantit une liaison durable et lation of a fluid and is provided with a thermal protection layer which, by largely avoiding the compressive stresses inside the protective layer, guarantees a durable bond and
fiable entre la couche de protection et la paroi et permet d'obtenir ain- reliable between the protective layer and the wall and thus provides
si une plus grande longévité du propulseur fonctionnant de manière cyclique ainsi qu'un meilleur rendement dudit propulseur grâce à des if a longer service life of the propellant operating in a cyclical manner as well as a better performance of said propellant thanks to
températures de gaz chauds plus élevées. higher hot gas temperatures.
Le problème est résolu selon l'invention par le fait A) qu'on lie entre eux les petits tubes de manière telle qu'à froid, c'est- à-dire à l'état non sollicité côté gaz chauds, ceux-ci soient The problem is solved according to the invention by the fact A) that the small tubes are connected together so that when cold, that is to say in the unsolicited state on the hot gas side, these be
appliqués l'un contre l'autre sans jeu ou laissent entre eux des intersti- applied against each other without play or leave gaps between them
ces dont la largeur est au maximum égale à la déformation des petits those whose width is at most equal to the deformation of the small
tubes prévue en fonctionnement, c'est-à-dire à leur dilatation transver- tubes provided for in operation, i.e. at their transverse expansion
sale,dirty,
B) qu'immédiatement avant l'application ou lors de l'applica- B) only immediately before application or during application
tion de la couche de protection thermique, on chauffe le côté gaz tion of the thermal protection layer, the gas side is heated
chauds de l'assemblage de petits tubes à la température de fonctionne- assembly of small tubes at operating temperature
ment attendue à l'état thermiquement protégé, de telle sorte que les in- expected in the thermally protected state, so that the in-
terstices se ferment, à la suite de quoi on applique la couche de pro- terstices close, after which the protective layer is applied
tection thermique sur une surface qui est largement exempte d'intersti- thermal protection on a surface which is largely free of intersti-
ces, C) que par suite du refroidissement consécutif il se forme dans la couche de protection thermique, au droit des interstices qui s'ouvrent entre les petits tubes, des fissures traversantes dont la lar- ces, C) that as a result of the subsequent cooling, through the interstices which open between the small tubes, there are through cracks, the lar-
geur correspond à celle des interstices situés dessous. geur corresponds to that of the interstices below.
A noter en ce qui concerne le point A que l'on peut agir très efficacement sur la dimension à froid et à l'état neuf (de "zéro" au maximum) de l'interstice entre les petits tubes par le biais de la forme Note with regard to point A that we can act very effectively on the dimension cold and in new condition (from "zero" to the maximum) of the gap between the small tubes through the shape
en section desdits petits tubes, des formes rectangulaires et trapézoi- in section of said small tubes, rectangular and trapezoidal shapes
dales étant particulièrement avantageuses. dales being particularly advantageous.
A noter en ce qui concerne le point B que lors de l'applica- Please note with regard to point B that when applying
tion de la couche de protection thermique, le côté gaz chauds de l'as- tion of the thermal protection layer, the hot gas side of the as-
semblage de petits tubes se trouve sensiblement à la température atten- the appearance of small tubes is appreciably at the temperature expected
due en fonctionnement, avec des déformations plastiques/élastiques en due in operation, with plastic / elastic deformations in
conséquence et des interstices fermés. consequence and closed interstices.
Conformément au point C, lors du refroidissement consécutif de l'assemblage revêtu de la couche protectrice, il se forme dans la couche protectrice, des fissures traversantes au droit des interstices In accordance with point C, during the subsequent cooling of the assembly coated with the protective layer, there are formed in the protective layer, through cracks at the level of the interstices
dont la largeur augmente Au cours des cycles de fonctionnement ulté- the width of which increases During subsequent operating cycles
rieurs, ces fissures se referment de sorte que la fonction protectrice de laughing, these cracks close so that the protective function of
la couche n'est pas altérée En outre, les fissures qui agissent à la ma- the layer is not altered Furthermore, the cracks which act at the
nière de joints de dilatation empêchent l'apparition de contraintes de compression à l'intérieur de la couche de protection et évitent ainsi de expansion joints prevent the appearance of compression stresses inside the protective layer and thus avoid
manière sûre que celle-ci se décolle de la paroi des petits tubes. sure that it comes off the wall of the small tubes.
Conformément à une caractéristique de l'invention, lors- In accordance with a characteristic of the invention, when
qu'après liaison, les petits tubes sont appliqués sans jeu l'un contre l'autre ou lorsqu'il subsiste entre eux des interstices dont la largeur est sensiblement plus faible que la déformation des tubes attendue en fonctionnement, on soumet l'assemblage de petits tubes à un cycle that after bonding, the small tubes are applied without play against each other or when there are gaps between them whose width is substantially smaller than the deformation of the tubes expected in operation, the assembly is subjected to small single cycle tubes
thermique/mécanique qui correspond au moins aux conditions de fonc- thermal / mechanical which corresponds at least to the operating conditions
tionnement prévisibles avant de procéder à l'application de la couche predictable operation before applying the coat
de protection thermique Les petits tubes subissent alors une déforma- thermal protection The small tubes then undergo a deformation
tion plastique telle, qu'après refroidissement et disparition des sollici- plastic such that after cooling and disappearance of the stresses
tations, il subsiste entre eux, côté gaz chauds, des interstices définis between them, on the hot gas side, defined gaps
dont la largeur correspond à la déformation prévisible en fonctionne- whose width corresponds to the foreseeable deformation in operation-
ment. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, les sollicitations pour le cycle thermique/mécanique au nombre d'au moins un sont supérieures à celles qui apparaissent en fonctionnement Cel- les-ci sont choisies de telle sorte que les déformations plastiques ainsi produites des petits tubes correspondent à la somme des déformations is lying. According to another characteristic of the invention, the stresses for the thermal / mechanical cycle, at least one in number, are greater than those which appear in operation. These are chosen so that the plastic deformations thus produced from the small tubes correspond to the sum of the deformations
élastiques et plastiques attendues en fonctionnement. elastic and plastic expected in operation.
De préférence, on utilise pour réaliser la paroi des petits tu- Preferably, small walls are used to make the wall.
bes de section rectangulaire, carrée ou trapézoïdale La couche de pro- bes of rectangular, square or trapezoidal cross section The pro-
tection thermique est appliquée par projection à chaud, par exemple thermal protection is applied by hot spraying, for example
par projection plasma sous vide ou sous faible pression. by vacuum or low pressure plasma spraying.
Lorsque les petits tubes sont reliés entre eux de manière di- When the small tubes are connected together in a di-
recte la liaison entre les petits tubes peut être réalisée par soudage the connection between the small tubes can be made by welding
et/ou par brasage Lorsque les petits tubes sont reliés entre eux de ma- and / or by soldering When the small tubes are connected together
nière indirecte par une couche de renfort, la couche de renfort est ap- indirectly by a reinforcing layer, the reinforcing layer is ap-
pliquée par projection plasma et/ou par galvanisation et/ou par un pro- plicated by plasma spraying and / or by galvanization and / or by a pro-
cédé de revêtement à matériau composite renforcé par fibres. ceded with fiber-reinforced composite material.
Conformément à une caractéristique de l'invention, la couche In accordance with a characteristic of the invention, the layer
de protection thermique est en oxyde de zirconium. thermal protection is made of zirconium oxide.
L'invention est décrite ci-après de manière détaillée en fai- The invention is described below in detail in detail.
sant référence aux dessins Ceux-ci représentent de manière simplifiée, sans respect des dimensions: figure 1, une coupe partielle d'une paroi à l'état neuf, à froid, sant reference to the drawings These represent in a simplified manner, without respecting the dimensions: FIG. 1, a partial section of a wall in new condition, when cold,
sans couche protectrice, une exécution avec couche de renfort exté- without protective layer, version with external reinforcement layer
rieure étant représentée à gauche de l'axe médian et une exécution sans being represented to the left of the median axis and an execution without
couche de renfort avec assemblage direct des petits tubes étant repré- reinforcement layer with direct assembly of the small tubes being represented
sentée à droite,felt right,
figure 2, une coupe partielle d'une paroi avec couche de ren- Figure 2, a partial section of a wall with reinforcing layer
fort extérieure, à l'état chaud avant (moitié gauche) et après (moitié droite) application de la couche protectrice, figure 3, une coupe partielle correspondant à la moitié droite strong outside, in the warm state before (left half) and after (right half) application of the protective layer, Figure 3, a partial section corresponding to the right half
de la figure 2, à l'état refroidi. of Figure 2, in the cooled state.
Pour une meilleure compréhension, les interstices, les défor- For a better understanding, the interstices, the distortions
mations et la courbure de la paroi sont représentés fortement exagérés par rapport à la réalité De même les rapports des épaisseurs de paroi, walls and the curvature of the wall are strongly exaggerated compared to reality Similarly the ratios of wall thicknesses,
épaisseurs de couches, dimensions des cordons de soudure, etc n'au- layer thicknesses, weld seam dimensions, etc. do not
torisent aucune conclusion quant aux rapports réels. There are no conclusions as to the actual reports.
La partie gauche de la figure 1 représente une paroi 1 dans laquelle les petits tubes 3 sont liés de manière indirecte par l'intermé- The left part of FIG. 1 represents a wall 1 in which the small tubes 3 are linked indirectly by the intermediary
diaire d'une couche de renfort 5 extérieure. diary of an outer reinforcing layer 5.
La partie droite de la figure représente une paroi 2 dans la- The right part of the figure represents a wall 2 in the-
quelle les petits tubes 4 sont assemblés de manière directe par des cor- which small tubes 4 are assembled directly by cor-
dons de soudure 6 Les deux parois 1, 2 sont à l'état neuf, à froid, ce weld donations 6 The two walls 1, 2 are in new condition, cold, this
qui signifie que les petits tubes n'ont pas encore été soumis à des sol- which means that the small tubes have not yet been subjected to sol-
licitations thermiques et mécaniques. thermal and mechanical licenses.
Les petits tubes 3 ont une section en forme de trapèze et sont The small tubes 3 have a trapezoid-shaped section and are
appliqués directement les uns contre les autres au niveau de leur inter- applied directly against each other at the level of their
face avec la couche de renfort 5 Les parties de paroi 7 côté gaz face with the reinforcing layer 5 The wall parts 7 gas side
chauds laissent libres des interstices 9 dont la dimension est au maxi- hot spaces leave free gaps 9 whose dimension is at most
mum égale à la déformation en fonctionnement On peut agir de ma- mum equal to the deformation in operation We can act ma-
nière ciblée sur la dimension des interstices 9 par le biais de la forme niere targeted on the dimension of the interstices 9 through the shape
en section des petits tubes 3 La couche de renfort 5 laquelle est for- in section of the small tubes 3 The reinforcing layer 5 which is formed
mée d'un matériau métallique on non présentant une résistance mécani- mé of a metallic material or not having a mechanical resistance
que et une tenue à la température suffisantes remplit les fonctions de that and sufficient temperature resistance fulfills the functions of
liaison, de renfort et d'étanchéité des petits tubes. connection, reinforcement and sealing of small tubes.
Pour la paroi 2, on utilise des petits tubes 4 plus ordinaires à section rectangulaire ou carrée qui sont appliqués les uns contre les autres sensiblement sans interstice côté gaz chaud Les interstices dus à la forme côté extérieur "froid" sont particulièrement bien adaptés pour une liaison par soudure entre les petits tubes 4, voir cordon de For wall 2, small more ordinary tubes 4 with rectangular or square section are used which are applied against each other substantially without gap on the hot gas side The gaps due to the shape on the "cold" outside side are particularly well suited for a connection by welding between the small tubes 4, see cord
soudure 6 représenté.solder 6 shown.
La figure 2 représente la construction de la paroi avec couche de renfort La partie de la figure à gauche de l'axe médian représente Figure 2 shows the construction of the wall with reinforcement layer The part of the figure to the left of the median axis represents
l'état juste avant application de la couche de protection thermique 8. the state just before application of the thermal protection layer 8.
Les petits tubes sont amenés côté gaz chaud à une température qui cor- The small tubes are brought to the hot gas side at a temperature which
respond sensiblement à la température de fonctionnement attendue responds substantially to the expected operating temperature
avec protection thermique Du fait de la dilatation thermique, les pe- with thermal protection Due to thermal expansion, the pe-
tits tubes 3 sont appliqués sans interstice les uns contre les autres La tits tubes 3 are applied without gaps against each other La
pression du fluide de refroidissement en fonctionnement étant supé- coolant pressure in operation being higher than
rieure à la pression des gaz chauds (pression de la chambre de com- higher than the pressure of the hot gases (pressure of the combustion chamber
bustion, pression de la tuyère) il est logique pour une simulation opti- bustion, nozzle pressure) it makes sense for an opti-
male des conditions de fonctionnement au moment de l'application de male operating conditions at the time of application of
la couche protectrice d'appliquer une pression correspondante à l'inté- the protective layer to apply a pressure corresponding to the interior
rieur des petits tubes 3 Les parties de paroi 7 subissent alors une déformation définie en direction du côté gaz chaud, ainsi que le montre la figure 2 La déformation peut en outre être causée par le fait que la dilatation thermique des parties de paroi 7 est supérieure à l'interstice laughing small tubes 3 The wall parts 7 then undergo a defined deformation towards the hot gas side, as shown in Figure 2 The deformation can also be caused by the fact that the thermal expansion of the wall parts 7 is greater at the gap
9 existant à froid.9 existing cold.
La partie droite de la figure 2 montre la couche de protection thermique 8 qui est appliquée par projection à chaud, est formée de préférence d'oxyde de zirconium et qui, juste après l'application, est The right part of FIG. 2 shows the thermal protection layer 8 which is applied by hot spraying, is preferably formed from zirconium oxide and which, immediately after application, is
sensiblement lisse et exempte de fissure. substantially smooth and free from cracks.
Lors du chauffage (préchauffage) de la paroi 1 juste avant When heating (preheating) the wall 1 just before
l'application de la couche de protection thermique 8, il convient de te- the application of the thermal protection layer 8, it is advisable to
nir compte du fait qu'il se produit une élévation supplémentaire impor- Take into account that there is a significant additional rise.
tante de la température due à la projection. aunt of the temperature due to the projection.
La figure 3 correspond à la suite du procédé appliqué sur la partie droite de la figure 2 et montre l'état à froid, hors sollicitation, FIG. 3 corresponds to the rest of the process applied on the right-hand side of FIG. 2 and shows the cold state, without stress,
de la paroi 1 pourvue d'une couche de protection 8 Entre les petits tu- of the wall 1 provided with a protective layer 8 Between the small tu-
bes 3 refroidis qui ont subi une déformation permanente se trouvent bes 3 cooled which underwent permanent deformation are found
des interstices 10 définis qui agissent à la manière de joints de dilata- defined interstices 10 which act like dilatation joints
tion et se prolongent dans la couche protectrice 8 sous forme de fissu- tion and extend into the protective layer 8 in the form of a fissure
res traversantes définies Les fissures 11 se forment de manière "auto- defined through res The cracks 11 are formed in a "self-
matique" lors du refroidissement" étant donné que la couche protectri- matic "during cooling" since the protective layer
ce 8 relativement cassante à base d'oxyde céramique se fissure facile- this relatively brittle ceramic oxide-based 8 cracks easily -
ment en présence de contraintes de traction L'adhérence sur les surfa- in the presence of tensile stresses Grip on surfaces
ces métalliques des parties de paroi 7 empêche une fissuration de la these metal wall parts 7 prevents cracking of the
couche protectrice 8 dans ces zones. protective layer 8 in these areas.
Lors de chaque cycle de fonctionnement ultérieur, les fissu- During each subsequent operating cycle, the cracks
res il se referment de sorte que l'on a un contour d'écoulement proté- res it closes so that there is a protective flow contour
gé et lisse La couche protectrice reste sensiblement exempte de ge and smooth The protective layer remains substantially free of
contraintes de compression et n'a pas tendance à se décoller. compression stresses and does not tend to come off.
Dans la pratique, il est souvent difficile de réaliser dans la In practice, it is often difficult to achieve in the
paroi à l'état neuf à froid des interstices qui présentent une largeur dé- cold wall of the interstices which have a width of
finie (voir figure 1 partie gauche) Le grand nombre de tubes à assem- finished (see figure 1 left part) The large number of tubes to assemble
bler (jusqu'à plusieurs centaines) et les écarts de forme de ceux-ci conduisent à l'état neuf et à froid à des interstices qui peuvent varier localement dans des proportions importantes Pour éviter la présence localement d'interstices résiduels en fonctionnement on adopte comme dimension moyenne d'interstice à l'état neuf et à froid, une valeur qui est nettement inférieure à la valeur de la dilatation thermique attendue et on réalise les joints de dilatation thermique nécessaire au moment bler (up to several hundred) and the deviations of their shape lead to new and cold interstices which can vary locally in significant proportions To avoid the presence locally of residual interstices in operation we adopt as an average dimension of gap in new condition and when cold, a value which is significantly lower than the value of the expected thermal expansion and the necessary thermal expansion joints are made at the time
de l'application de la couche protectrice par application de la sollicita- of the application of the protective layer by application of the stress
tion thermique/mécanique.thermal / mechanical.
Dans le cas notamment de parois avec à froid et à l'état neuf des interstices moyens très faibles, par exemple dans le cas de la paroi In the case in particular of walls with cold and in new condition very small mean gaps, for example in the case of the wall
2 de la figure 1, partie droite de la figure, il faut s'attendre à des dé- 2 of figure 1, right part of the figure, we must expect
formations importantes lors du premier chauffage simulant les condi- important formations during the first heating simulating the conditions
tions de fonctionnement Dans ce cas, il est recommandé de ne pas ap- In this case, it is recommended not to use
pliquer la couche protectrice fragile dès le premier processus de chauffage mais au mieux lors du deuxième processus de chauffage après un refroidissement intermédiaire Grâce à ce cycle thermique ou thermique/mécanique au nombre d'au moins un de conditionnement sans couche protectrice, la paroi "travaille" beaucoup moins lors de l'application de la couche protectrice donnant ainsi une adhérence sûre plique the fragile protective layer from the first heating process but at best during the second heating process after an intermediate cooling Thanks to this thermal or thermal / mechanical cycle, at least one of conditioning without protective layer, the wall "works "much less during the application of the protective layer thus giving a secure adhesion
de ladite couche protectrice.of said protective layer.
On obtient une couche protectrice optimale qui est exempte de contraintes de compression et est "fermée" en fonctionnement en appliquant avant ou pendant la réalisation de la couche protectrice des sollicitations thermiques ou des sollicitations thermique/mécaniques légèrement supérieures à celles rencontrées en fonctionnement, les sollicitations devant être telles que les déformations plastiques qui en An optimal protective layer is obtained which is free from compression stresses and is "closed" in operation by applying, before or during the production of the protective layer, thermal stresses or thermal / mechanical stresses slightly greater than those encountered in operation, the stresses to be such as the plastic deformations which
résultent soient égales à la somme des déformations élastiques et plas- result are equal to the sum of elastic deformations and plas-
tiques en fonctionnement.ticks in operation.
Claims (8)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4301041A DE4301041C1 (en) | 1993-01-16 | 1993-01-16 | Providing a fluid cooled tubular wall wiht a thermal protection coating - by coating the wall at its heated work temperature |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR2700583A1 true FR2700583A1 (en) | 1994-07-22 |
FR2700583B1 FR2700583B1 (en) | 1995-11-17 |
Family
ID=6478327
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR9400330A Expired - Fee Related FR2700583B1 (en) | 1993-01-16 | 1994-01-13 | PROCESS FOR PRODUCING A FLUID COOLED WALL FORMED FROM SMALL ASSEMBLED TUBES. |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4301041C1 (en) |
FR (1) | FR2700583B1 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5832719A (en) * | 1995-12-18 | 1998-11-10 | United Technologies Corporation | Rocket thrust chamber |
DE19915082C1 (en) * | 1999-04-01 | 2000-07-13 | Daimler Chrysler Ag | Regeneratively cooled rocket motor nozzle comprizes spiraled coolant-flowed tubing subsequently sprayed with loadbearing and fixing layers once exterior mandrel former is stripped off. |
DE102005050873B4 (en) * | 2005-10-21 | 2020-08-06 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Process for producing a segmented coating and component produced by the process |
RU2555418C1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Liquid propellant rocket engine chamber |
RU2643927C1 (en) * | 2016-06-06 | 2018-02-06 | Акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения | Combustor chamber of a ramjet air-breathing engine made of composite materials |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2844939A (en) * | 1954-10-04 | 1958-07-29 | Gen Electric | Tube-bundle combustion chamber |
US3190070A (en) * | 1950-04-05 | 1965-06-22 | Thiokol Chemical Corp | Reaction motor construction |
US3692637A (en) * | 1969-11-24 | 1972-09-19 | Carl Helmut Dederra | Method of fabricating a hollow structure having cooling channels |
DE2137109A1 (en) * | 1971-07-24 | 1973-02-01 | Messerschmitt Boelkow Blohm | REGENERATIVELY COOLED ROCKET COMBUSTION CHAMBER. |
FR2374519A1 (en) * | 1976-12-18 | 1978-07-13 | Messerschmitt Boelkow Blohm | PROCESS FOR MANUFACTURING COMBUSTION CHAMBERS FOR ROCKETS AND PUSH PIPES WITH REGENERATIVE COOLING |
US4576874A (en) * | 1984-10-03 | 1986-03-18 | Westinghouse Electric Corp. | Spalling and corrosion resistant ceramic coating for land and marine combustion turbines |
EP0415217A1 (en) * | 1989-08-30 | 1991-03-06 | Hitachi, Ltd. | Thermal land bound machine comprising a heat resistant member, a heat resistant composite structure and a method of producing the heat resistant composite structure. |
WO1992005298A1 (en) * | 1990-09-20 | 1992-04-02 | United Technologies Corporation | Columnar ceramic thermal barrier coating with improved adherence |
EP0488858A1 (en) * | 1990-11-30 | 1992-06-03 | Societe Europeenne De Propulsion | Production method for a combustion chamber wall especially for a racket motor and combustion chamber produced by this method |
DE4137638A1 (en) * | 1991-11-15 | 1993-06-03 | Mtu Muenchen Gmbh | Component with heat protected wall with cooling channels - has heat conductive layer on surface of cooling channel adjoining wall having matching layer and wall thicknesses |
-
1993
- 1993-01-16 DE DE4301041A patent/DE4301041C1/en not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-01-13 FR FR9400330A patent/FR2700583B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3190070A (en) * | 1950-04-05 | 1965-06-22 | Thiokol Chemical Corp | Reaction motor construction |
US2844939A (en) * | 1954-10-04 | 1958-07-29 | Gen Electric | Tube-bundle combustion chamber |
US3692637A (en) * | 1969-11-24 | 1972-09-19 | Carl Helmut Dederra | Method of fabricating a hollow structure having cooling channels |
DE2137109A1 (en) * | 1971-07-24 | 1973-02-01 | Messerschmitt Boelkow Blohm | REGENERATIVELY COOLED ROCKET COMBUSTION CHAMBER. |
FR2374519A1 (en) * | 1976-12-18 | 1978-07-13 | Messerschmitt Boelkow Blohm | PROCESS FOR MANUFACTURING COMBUSTION CHAMBERS FOR ROCKETS AND PUSH PIPES WITH REGENERATIVE COOLING |
US4576874A (en) * | 1984-10-03 | 1986-03-18 | Westinghouse Electric Corp. | Spalling and corrosion resistant ceramic coating for land and marine combustion turbines |
EP0415217A1 (en) * | 1989-08-30 | 1991-03-06 | Hitachi, Ltd. | Thermal land bound machine comprising a heat resistant member, a heat resistant composite structure and a method of producing the heat resistant composite structure. |
WO1992005298A1 (en) * | 1990-09-20 | 1992-04-02 | United Technologies Corporation | Columnar ceramic thermal barrier coating with improved adherence |
EP0488858A1 (en) * | 1990-11-30 | 1992-06-03 | Societe Europeenne De Propulsion | Production method for a combustion chamber wall especially for a racket motor and combustion chamber produced by this method |
DE4137638A1 (en) * | 1991-11-15 | 1993-06-03 | Mtu Muenchen Gmbh | Component with heat protected wall with cooling channels - has heat conductive layer on surface of cooling channel adjoining wall having matching layer and wall thicknesses |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2700583B1 (en) | 1995-11-17 |
DE4301041C1 (en) | 1994-04-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2501888B1 (en) | Production method for insulation glazing | |
EP1827749B1 (en) | Method for production of an element comprising fluid circulation channels | |
CA2481939C (en) | Process for repairing metal parts, in particular turbine blades in gas turbine engines | |
EP0500458B1 (en) | Method for fabricating a hollow blade for a turbomachine | |
EP3194724A1 (en) | Method for treating a composite part | |
FR2539479A1 (en) | HONEYCOMB JOINT STRUCTURE | |
FR2832338A1 (en) | PROCESS FOR REPAIRING A TURBINE BLADE, REPLACEMENT MEMBER FOR IMPLEMENTING THE METHOD AND BLADE THUS REPAIRED | |
EP3707074A1 (en) | Method for manufacturing a structural and/or acoustic panel for a nacelle of an aircraft propulsion assembly, and corresponding device | |
FR2700583A1 (en) | Method of manufacturing a fluid-cooled wall formed from small assembled tubes. | |
EP1482158A1 (en) | Movable exhaust nozzle flap of a turbomachine with extended durability | |
FR2995037A1 (en) | Method for manufacturing fan blade of blower of turbomachine, involves locally carrying out heat treatment of adhesive at temperature and pressure by heater for polymerizing adhesive and fixing manufacturing element on fan blade | |
EP1890071A2 (en) | Elbow pipe, intermediate product in the shape of a straight pipe and method for bending this intermediate product | |
FR3043685A1 (en) | METHOD FOR BONDING A PROTECTIVE FILM TO A COMPLEX SHAPE PIECE | |
WO2014170616A1 (en) | Shot peening deformation process for assembling two parts of a turbomachine | |
EP0267349B1 (en) | Assembly by welding of tube plates in heat exchangers comprising solid titanium tube plates | |
FR3055820A1 (en) | METHOD OF ASSEMBLING METAL SHELLS ONE OF WHICH IS REALIZED BY LASER DEPOT | |
WO2021234242A1 (en) | Method for assembling a first metal part with a second part made of an organic matrix composite material, and piece made from such an assembly | |
EP1567761A2 (en) | Link between combustion chamber end wall and booster motor propeller nozzle | |
FR2716933A1 (en) | Thermal protection jacket element for a turbomachine and its manufacturing processes. | |
EP1043092B1 (en) | Method for assembling two parts, parts and assembling made by this method | |
FR3087147A1 (en) | MIXED JOINERY FRAMEWORK | |
FR2806659A1 (en) | PROCESS FOR SEALING A BARE SECTION OF THE WALL OF A HOLLOW BODY OF COMPOSITE MATERIAL BASED ON REINFORCED THERMOPLASTIC MATERIAL | |
WO2024170714A1 (en) | Method for manufacturing a heat exchanger by cold gas dynamic spraying and associated heat exchanger | |
EP4045225A1 (en) | Method for repairing an air intake lip | |
FR3092267A1 (en) | Method of separating a first mechanical part from a second mechanical part |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ST | Notification of lapse |