DE1069951B

DE1069951B - Vorrichtung zum Verbrennen von Brennstoff und zum gerichteten Auslaß der Verforeninuriigsgase, insbesondere für Raketentriebwerke

Info

Publication number: DE1069951B
Application number: DE1954C0009936
Authority: DE
Inventors: 'Niagara Falls N. Y. Kenneth Charles Nicholson (V. St. A.)
Original assignee: The Carborundum Company, Niagara Fall's, N. Y. (V. St. A.)
Priority date: 1954-09-11
Filing date: 1954-09-11
Publication date: 1959-11-26

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine ungekühlte Vorrichtung, insbesondere für Raketentriebwerke, zum Verbrennen von Brennstoff und zum gerichteten Auslaß der Verbrennungsgase mit einem Brennkammerabschnitt, einem kegelförmigen Auslaßabschnitt für die Brenngase und einem zwischen diesen liegenden Düsenabschnitt mit verengtem Querschnitt, welche Abschnitte eine Auskleidung aus feuerfestem, hartem, keramischem Material aufweisen und innerhalb eines Metallmantels angeordnet sind, wobei zwischen den Auskleidungen von Brennkammerabschnitt und Düsenabschnitt einerseits und dem äußeren Metallmantel andererseits eine keramische Zwischenschicht vorgesehen ist und die Auskleidung des Brennkammerabschnittes aus gepreßtem Material besteht und eine im Vergleich zur Gesamtwandstärke in diesem Abschnitt nur geringe Wandstärke aufweist. Die korrosiven und erosiven Angriffe bei solchen Vorrichtungen erfordern ein hartes Material, und solche Materialien haben ein hohes spezifisches Gewicht und sind in der Herstellung teuer.

Wegen der unerläßlichen Korrosions- und Erosionsbeständigkeit muß das hohe Gewicht in Kauf genommen werden, was sehr unerwünscht ist, weil bei Raketenantrieben und auch bei"Strahlantrieben für Flugzeuge auch geringe Gewichtseirisparungen von großer Bedeutung sind.

Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Verbrennungsvorrichtung, die die erforderliche Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion verbindet mit möglichst geringem Gewicht und mit möglichst geringem Aufwand an teuren Auskleidungsmaterialien. Dabei bezieht sich die Erfindung auf eine \ferj|jreiinungsvorrichtung ohne Kühlung der Düse, die gewichtsmäßig also bereits vorteilhafter ist als eine solche mit einer Kühlvorrichtung und dem Kühlmittel.

Gemäß der Erfindung wird ,der genannte Zweck dadurch erreicht, daß die Auskleidung auch des Düsenabschnittes aus dem gepreßten Material besteht, während die Zwischenschicht zwischen Brennkammer- und Düsenabschnitt einerseits und Metallmantel andererseits sowie der von der Innenfläche des Auslaßkegels und dem äußeren Metallmantel begrenzte Teil der Vorrichtung aus einem in an sich bekannter Weise gegossenen, im Vergleich zum gepreßten Auskleidungsmaterial leichteren Material besteht.

Beide Materialarten sind an sich bekannt, die Erfindung bezieht sich auf die gekennzeichnete Art ihrer Anwendung bei der konstruktiven Gestaltung der Vorrichtung zur Erreichung des oben erläuterten Zweckes.

Zwecks weiterer Gewichtseinsparung können in dem von der Innenfläche des Auslaßkegels und dem äußeren Metallmantel begrenzten Teil aus leichtem gegossenem keramischem Material durch einen Porenbildner Poren erzeugt sein.

Vorrichtung

zum Verbrennen von Brennstoff
und zum gerichteten Auslaß

der Verbrennungsgase,
insbesondere für Raketentriebwerke

Anmelder:

The Carborundum Company,
Niagara Falls, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. W. Cohausz, Dipl.-Ing. W. Florack

und Dipl.-Ing. K.-H. Eissei, Patentanwälte,

Düsseldorf, Schumannstr. 97

Kenneth Charles Nicholson, Niagara Falls, N. Y.

(V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Die Zeichnungen zeigen zwei Ausführungsbe.ispiele..

Fig. 1 ist eine Endansicht eines Strahltriebwerkes nach vorliegender Erfindung;

Fig. 2 ist ein Querschnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1;

Fig. 3 ist ein Querschnitt durch eine abgeänderte Ausführung;

Fig. 4 ist die Endansicht auf die Düse gemäß Fig. 3;

Fig. 5 ist ein Querschnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 4.

Gemäß den Fig. 1 und 2 besteht das Strahltriebwerk aus einer Verbrennungskammer 7, einer querschnittverengten Düse 8 und einem Auslaßkegel 9. Die Auskleidung 11 der Verbrennungskammer 7 und der Düsenkörper 12 sind aus vorher gepreßtem und gebranntem feuerfestem Material ausreichender Festigkeit hergestellt. In der Nähe des Düsenkörpers 12 erweitert sich die Auskleidung 11 und bildet einen Übergang zu der sich nach innen trapezförmig verengenden Wandung ■ der Düse. Dies hat den Vorteil, daß der Düsenkörper 12 verkürzt wird und an einem Ende einen dickeren Querschnitt hat, so daß die Düse leichter im Preß verfahren hergestellt werden kann, als wenn der Düsenkörper zu seinen Enden hin trapezförmig zusammenläuft, :

Der Düsenkörper 12 ist ebenfalls vorgeformt und vorgebrannt und besteht aus einem harten, hochfeuerfesten Material, das den stark erosiven Angriffen beim Durchfluß der heißen Gase mit hoher Geschwindigkeit

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durch die Düse widersteht. Die Außenseite 14 des Düsenkörpers verläuft nach innen trapezförmig, um den Rauminhalt des schwereren Preßstückes 12 zu verringern und somit das Düser.^ewicht zu verringern. Als Material für die Auskleidung 11 und den Düsenkörper 12 kann körniges Siliziumkarbid mit einer Borkarbid- und Bornitrid-Bindung verwendet werden oder auch feuerfeste Oxyde.

. Die Auskleidung 11 und die Düse 12 liegen innerhalb eines zylindrischen Metallmantels 15. Dazwischen befindet sich eine Schicht 16 eines gieß- und formbaren feuerfesten Zements, wie z. B. wasserhärtender KaI-zium-Aluminat-Zement. Der Preßzement wird in eine provisorische Form bzw. Kegel 10 gegossen und bildet so den Endteil 17 innerhalb des Metallmantels 15. Der Kegel 10 wird nach 24 Stunden entfernt. Der Metallmantel 15 hat einen Flansch 18 mit Bolzenlöchern 19 und wird an dem Brennstoff-Einspritzkopf befestigt.

Die Fig. 3, in der gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen sind, zeigt eine abgeänderte Form eines ao Strahltriebwerks, bei dem der feuerfeste Körper 14 der Düse ein noch geringeres Volumen und damit geringeres Gewicht hat. Das Gewicht des Strahltriebwerkes kann dadurch noch weiter herabgemindert werden, daß der feuerfeste Zement 21, der den Körper des Auslaßkegeis bildet, durch Beigabe porenbildenden Materials schaumig gemacht wird. Da solche schaumigen Zemente jedoch geringere Feuerbeständigkeit haben, wird zweckmäßig der Zement 17 außen durch einen Metallmantel 22 geschützt, der dann die Innenfläche des Kegels bildet.

Der Kegel 22 ist mit seinen Enden außen an den zylindrischen Stahlmantel 15 angeschweißt.

Die Fig. 4 und 5 zeigen den Auslaßkegel, dessen obere Wandung 23 mehrere Öffnungen 24 hat, durch die der feuerfeste Zement 21 eingegossen werden kann, um den Hauptteil des Austrittkegels zu bilden. Der obere Teil des Metallkegels hat einen Einschnitt 26, auf dem die Düse 14 ruht.

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Claims

Patentansprüche:

■ 1. Ungekühlte Vorrichtung, insbesondere für Raketentriebwerke, zum Verbrennen von Brennstoff und zum gerichteten Auslaß der Verbrennungsgase mit einem Brennkammerabschnitt, einem kegelförmigen Auslaßabschnitt für die Brenngase und einem zwischen diesen liegenden Düsenabschnitt mit verengtem Querschnitt, welche Abschnitte eine Auskleidung aus feuerfestem, hartem, keramischem Material aufweisen und innerhalb eines Metallmantels angeordnet sind, wobei zwischen den Auskleidungen von Brennkammerabschnitt und Düsenabschnitt einerseits und dem äußeren Metallmantel andererseits eine keramische Zwischenschicht vorgesehen ist und die Auskleidung des Brennkammerabschnittes aus gepreßtem Material besteht und eine im Vergleich zur Gesamtwandstärke in diesem Abschnitt nur geringe AVandstärke aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung (12) auch des Düsenabschnittes (14) aus dem gepreßten Material besteht, während die Zwischenschicht (16) zwischen Brennkammer- und Düsenabschnitt einerseits und Metallmantel (15) andererseits sowie der von der Innenfläche des Auslaßkegels (9 bzw. 22) und dem äußeren Metallmantel (15) begrenzte Teil (17 bzw. 21) der Vorrichtung aus einem in ah sich bekannter Weise gegossenen, im Vergleich zum gepreßten Auskleidungsmaterial leichteren Material besteht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Innenfläche des Auslaßkegels (9 bzw. 22) und dem äußeren Metallmantel (15) begrenzte Teil (17 bzw. 21) in an sich bekannter Weise durch Einschluß eines Porenbildners in seinem Gewicht zusätzlich erleichtert ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche des Auslaßkegels (22) in an sich bekannter Weise durch einen Metallmantel, beispielsweise aus rostfreiem Stahl, abgedeckt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschriften Nr. 966 332, 947 656; britische Patentschriften Nr. 705 847, 578 007; USA.-Patentschriften Nr. 2 658 332, 2 487 435.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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