DE102011052413A1

DE102011052413A1 - Combustion chamber device or thrust chamber device

Info

Publication number: DE102011052413A1
Application number: DE102011052413A
Authority: DE
Inventors: Hermann Hald; Markus Ortelt; Dirk Greuel
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2011-08-04
Filing date: 2011-08-04
Publication date: 2013-02-07
Also published as: EP2554904A2; EP2554904B1; EP2554904A3

Abstract

Es wird eine Brennkammervorrichtung oder Schubkammervorrichtung bereitgestellt, umfassend eine erste Wandeinrichtung, welche mit einer Innenseite einen Brennraum oder einen Schubraum begrenzt, und eine zweite Wandeinrichtung, welche mit einer Innenseite einer Außenseite der ersten Wandeinrichtung zugewandt ist, wobei die erste Wandeinrichtung aus einem keramischen Verbundwerkstoff hergestellt ist, und eine Kühlkanalrichtung zur Kühlung der ersten Wandeinrichtung mit einem Kühlfluid, welche mindestens einen Kühlkanal umfasst, welcher an der ersten Wandeinrichtung und/oder der zweiten Wandeinrichtung und/oder zwischen der ersten Wandeinrichtung und der zweiten Wandeinrichtung angeordnet oder gebildet ist, wobei in der ersten Wandeinrichtung Fasern hoher Wärmeleitfähigkeit angeordnet sind, welche in Wärmetransportrichtung von der Innenseite weg angeordnet sind und welche eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 100 W/mK aufweisen.There is provided a combustion chamber device or push chamber device comprising a first wall device defining an inner side of a combustion chamber or a thrust chamber and a second wall device facing an inner side of an outer side of the first wall device, wherein the first wall device is made of a ceramic composite material and a cooling channel direction for cooling the first wall device with a cooling fluid, which comprises at least one cooling channel, which is arranged or formed on the first wall device and / or the second wall device and / or between the first wall device and the second wall device, wherein in first wall means fibers of high thermal conductivity are arranged, which are arranged in the heat transport direction away from the inside and which have a thermal conductivity of at least 100 W / mK.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkammervorrichtung oder Schubkammervorrichtung. The invention relates to a combustion chamber device or Schubkammervorrichtung.

Aus der EP 1 748 253 A2 ist eine Brennkammer, umfassend einen Außenmantel und einen Innenmantel, welcher einen Brennraum begrenzt und welcher zur Effusionskühlung oder Transpirationskühlung fluiddurchlässig ist, bekannt, wobei der Innenmantel eine Mehrzahl von längs einer axialen Achse aufeinander folgenden Scheibenelementen umfasst. From the EP 1 748 253 A2 is a combustion chamber, comprising an outer jacket and an inner jacket, which defines a combustion chamber and which is fluid-permeable for effusion cooling or transpiration cooling, wherein the inner jacket comprises a plurality of successive disc elements along an axial axis.

In einer Brennkammervorrichtung wird ein Brennstoff mit einem Oxidator verbrannt und über Verbrennungsgase lässt sich ein Schub erzeugen. Eine Brennkammervorrichtung ist ein spezielles Beispiel für eine Schubkammervorrichtung. Ein Schub lässt sich über Gase erzeugen, auch wenn keine Verbrennung stattfindet, indem beispielsweise ein Gas auf andere Weise wie nuklear erhitzt wird. In a combustor device, a fuel is burned with an oxidizer and combustion gases can create a boost. A combustion chamber device is a specific example of a thrust chamber device. A thrust can be generated via gases, even if no combustion takes place, for example by heating a gas in a manner other than nuclear.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkammervorrichtung mit hoher struktureller Stabilität und hoher Temperaturbeständigkeit bereitzustellen. The invention has for its object to provide a combustion chamber device with high structural stability and high temperature resistance.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine erste Wandeinrichtung vorgesehen ist, welche mit einer Innenseite einen Brennraum oder einen Schubraum begrenzt, und eine zweite Wandeinrichtung vorgesehen ist, welche mit der Innenseite einer Außenseite der ersten Wandeinrichtung zugewandt ist, vorgesehen ist, wobei die erste Wandeinrichtung aus einem keramischen Verbundwerkstoff hergestellt ist, und eine Kühlkanaleinrichtung zur Kühlung der ersten Wandeinrichtung mit einem Kühlfluid, welche mindestens einen Kühlkanal umfasst, welcher an der ersten Wandeinrichtung und/oder der zweiten Wandeinrichtung und/oder zwischen der ersten Wandeinrichtung und der zweiten Wandeinrichtung angeordnet oder gebildet ist, vorgesehen ist, wobei in der ersten Wandeinrichtung Fasern hoher Wärmeleitfähigkeit angeordnet sind, welche in Wärmetransportrichtung von der Innenseite weg angeordnet sind und welche eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 100 W/mK aufweisen. This object is achieved in that a first wall means is provided which defines a combustion chamber or a pusher space with an inner side, and a second wall means is provided, which faces with the inside of an outer side of the first wall means is provided, wherein the first Wall device is made of a ceramic composite material, and a cooling channel device for cooling the first wall device with a cooling fluid, which comprises at least one cooling channel, which arranged on the first wall means and / or the second wall means and / or between the first wall means and the second wall means or is formed, is provided, wherein in the first wall means fibers of high thermal conductivity are arranged, which are arranged in the heat transport direction away from the inside and which have a thermal conductivity of at least 100 W / mK.

Ein keramischer Verbundwerkstoff wie beispielsweise ein carbidkeramisches Material oder oxidkeramisches Material weist grundsätzlich eine hohe Temperaturbeständigkeit auf. Das Material weist insbesondere im Vergleich zu einem metallischen Material einen relativ geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf. Wenn die erste Wandeinrichtung entsprechend dick ist, dann ist sie entsprechend strukturell stabil und es lässt sich eine hohe Temperatur an einer Heißgasseite erreichen. Dadurch kann über die erste Wandeinrichtung ein hoher Temperaturgradient entstehen. Dies kann aber zu hohen thermischen Spannungen mit den entsprechenden Materialproblemen führen. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass gezielte Wärmeleitpfade über in der ersten Wärmeleiteinrichtung angeordnete Fasern hoher Wärmeleitfähigkeit bereitgestellt sind. Dadurch lässt sich auf effektive Weise von der Innenseite der ersten Wandeinrichtung Wärme in die Kühlkanaleinrichtung abkoppeln, wobei ein Kühlfluid wie beispielsweise Wasserstoff dann für eine regenerative Kühlung sorgt. Es lässt sich dadurch bei hoher struktureller Integrität eine hohe Kühleffizienz erreichen. A ceramic composite material such as a carbide-ceramic material or oxide-ceramic material basically has a high temperature resistance. The material has a relatively low coefficient of thermal expansion, in particular in comparison to a metallic material. If the first wall device is correspondingly thick, then it is correspondingly structurally stable and it is possible to achieve a high temperature at a hot gas side. As a result, a high temperature gradient can arise via the first wall device. However, this can lead to high thermal stresses with the corresponding material problems. According to the invention, provision is made for targeted heat conduction paths to be provided via fibers of high thermal conductivity arranged in the first heat conducting device. This can be decoupled in an effective manner from the inside of the first wall means heat in the cooling channel device, wherein a cooling fluid such as hydrogen then provides for a regenerative cooling. It can thereby achieve a high cooling efficiency with high structural integrity.

Die Fasern hoher Wärmeleitfähigkeit weisen eine Wärmeleitfähigkeit (insbesondere integrale Wärmeleitfähigkeit) von mindestens 100 W/mK, vorzugsweise mindestens 300 W/mk, und insbesondere bis über 600 W/mK auf. Dadurch lässt sich eine effektive Wärmeableitung erreichen. The fibers of high thermal conductivity have a thermal conductivity (in particular integral thermal conductivity) of at least 100 W / mK, preferably at least 300 W / mk, and in particular up to more than 600 W / mK. This allows effective heat dissipation to be achieved.

Die Fasern hoher Wärmeleitfähigkeit sind in der Matrix des keramischen Verbundwerkstoffs geschützt angeordnet. The fibers of high thermal conductivity are arranged protected in the matrix of the ceramic composite.

Insbesondere enden Faserenden von Fasern hoher Wärmeleitfähigkeit an oder in der Nähe der Innenseite der ersten Wandeinrichtung. Es lassen sich dadurch effektive Wärmeleitungspfade entlang der entsprechenden Fasern bereitstellen. Weiterhin lässt sich beispielsweise die Innenseite dann gut abschleifen und es lässt sich eine homogene raue Oberfläche erhalten, welche wiederum ein guter Träger für eine Beschichtung ist. In particular, fiber ends of fibers of high thermal conductivity terminate at or near the inside of the first wall device. It can thereby provide effective heat conduction paths along the respective fibers. Furthermore, for example, the inside can then be sanded off well and a homogeneous, rough surface can be obtained, which in turn is a good carrier for a coating.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn Fasern hoher Wärmeleitfähigkeit von der Innenseite der ersten Wandeinrichtung zu dem mindestens einen Kanal geführt sind. Dadurch lässt sich effektiv Wärme in einen Kanal ableiten, in dem ein Kühlfluid strömt. It is particularly advantageous if fibers of high thermal conductivity are guided from the inside of the first wall device to the at least one channel. This effectively dissipates heat into a channel in which a cooling fluid flows.

Es ist ferner günstig, wenn Faserenden von Fasern hoher Wärmeleitfähigkeit an einem Strömungsraum oder in der Nähe eines Strömungsraums des mindestens einen Kanals enden. Dadurch wird ein effektiver Wärmeleitungspfad über eine Faser bereitgestellt. It is also favorable if fiber ends of fibers of high thermal conductivity terminate at a flow space or in the vicinity of a flow space of the at least one channel. This provides an effective heat conduction path across a fiber.

Günstigerweise weist der mindestens eine Kanal eine Erstreckungsrichtung auf, welche mindestens näherungsweise parallel zu einer axialen Achse der ersten Wandeinrichtung ist. Es ist dabei vorteilhaft, wenn ein Kühlfluid entgegen einer Hauptströmungsrichtung in dem Brennraum oder Schubraum geführt ist. Dadurch lässt sich eine effektive Kühlung im Gegenstromprinzip erreichen. Ferner lässt sich beispielsweise ein Kühlfluid, welches dann als Brennstoff verwendet wird, vorwärmen. Conveniently, the at least one channel has an extension direction which is at least approximately parallel to an axial axis of the first wall device. It is advantageous if a cooling fluid is guided against a main flow direction in the combustion chamber or pusher chamber. As a result, effective cooling in countercurrent principle can be achieved. Furthermore, for example, a cooling fluid, which is then used as fuel, can be preheated.

Bei einer Ausführungsform ist es vorgesehen, dass Fasern hoher Wärmeleitfähigkeit mindestens näherungsweise in radialer Richtung bezogen auf eine axiale Achse der ersten Wandeinrichtung ausgerichtet sind. Dadurch lässt sich, wenn die erste Wandeinrichtung eine gleichmäßige Dicke aufweist, ein Wärmeleitungspfad minimierter Länge bereitstellen und dadurch lässt sich effektiv Wärme abführen. Es müssen dabei nicht alle Fasern radial ausgerichtet sein. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die überwiegende Anzahl der Fasern (beispielsweise mehr als 70 %) mindestens näherungsweise radial ausgerichtet sind. In one embodiment, it is provided that fibers of high thermal conductivity are aligned at least approximately in the radial direction with respect to an axial axis of the first wall device. As a result, when the first wall means has a uniform thickness, it is possible to provide a heat conduction path of minimized length, and thereby heat can be effectively dissipated. Not all fibers have to be aligned radially. In particular, it is provided that the majority of the fibers (for example, more than 70%) are aligned at least approximately radially.

Die erste Wandeinrichtung ist insbesondere als Innenliner ausgebildet. Die zweite Wandeinrichtung umgibt die erste Wandeinrichtung. Die zweite Wandeinrichtung ist insbesondere als Außenliner ausgebildet. The first wall device is designed in particular as an inner liner. The second wall device surrounds the first wall device. The second wall device is designed in particular as an outer liner.

Bei einer Ausführungsform sind an der ersten Wandeinrichtung im Bereich der Außenseite eine Mehrzahl von Kühlkanälen gebildet, welche in einer Umfangsrichtung beabstandet sind. Die Kühlkanäle sind dadurch in die erste Wandeinrichtung integriert, welche insbesondere dann an ihrem Umfang einen mäanderförmigen Verlauf hat. In one embodiment, a plurality of cooling channels, which are spaced in a circumferential direction, are formed on the first wall device in the region of the outside. The cooling channels are thereby integrated in the first wall device, which in particular has a meandering course at its periphery.

Es ist günstig, wenn die Kühlkanäle in der Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Dadurch lässt sich eine gleichmäßige Kühlung über die gesamte Oberfläche der ersten Wandeinrichtung erreichen. It is advantageous if the cooling channels are arranged distributed uniformly in the circumferential direction. As a result, a uniform cooling over the entire surface of the first wall device can be achieved.

Es kann vorgesehen sein, dass zwischen der ersten Wandeinrichtung und der zweiten Wandeinrichtung eine thermische Sperreinrichtung angeordnet ist, insbesondere wenn die zweite Wandeinrichtung ohne thermische Sperreinrichtung in direktem thermischen Kontakt stehen würde. Die thermische Sperreinrichtung ist aus einem Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit hergestellt. Es lässt sich dadurch verhindern, dass ein Wärmeleitpfad von der ersten Wandeinrichtung direkt in die zweite Wandeinrichtung führt. Die thermische Sperreinrichtung selber kann beispielsweise porös ausgebildet sein, um über Kühlfluid beispielsweise eine Transpirationskühlung dort zu erreichen. Die thermische Sperreinrichtung ist beispielsweise durch eine (Flächen-)Beschichtung oder ein Rohrelement gebildet.It can be provided that a thermal barrier device is arranged between the first wall device and the second wall device, in particular if the second wall device would be in direct thermal contact without a thermal barrier device. The thermal barrier device is made of a material with low thermal conductivity. It can thereby be prevented that a heat conduction path leads from the first wall device directly into the second wall device. The thermal barrier device itself may, for example, be porous, in order, for example, to achieve a transpiration cooling via cooling fluid there. The thermal barrier device is formed for example by a (surface) coating or a tubular element.

Bei einer Ausführungsform ist die thermische Sperreinrichtung durch mindestens ein Rohrelement gebildet. Dieses Rohrelement lässt sich über die erste Wandeinrichtung anordnen, um so eine effektive thermische Entkopplung von der zweiten Wandeinrichtung zu erhalten. In one embodiment, the thermal barrier device is formed by at least one tubular element. This tubular element can be arranged over the first wall device so as to obtain an effective thermal decoupling from the second wall device.

Beispielsweise sind die Fasern hoher Wärmeleitfähigkeit C-Fasern. Diese Fasern sind dabei in der ersten Wandeinrichtung erhalten, das heißt es liegen C-Pfade im keramischen Material von der Innenseite zu der Außenseite vor, welche durchgehend und ununterbrochen sind. For example, the fibers of high thermal conductivity are C-fibers. These fibers are obtained in the first wall means, that is, there are C-paths in the ceramic material from the inside to the outside, which are continuous and uninterrupted.

Bei einer fertigungstechnisch günstigen Ausführungsform weist die erste Wandeinrichtung eine Mehrzahl von axial hintereinander angeordneten Segmenten auf. Dadurch lässt sich beispielsweise ein rotationssymmetrischer Brennraum auf einfache Weise herstellen. Es wird in diesem Zusammenhang auf die EP 1 748 253 A2 verwiesen, auf die ausdrücklich Bezug genommen wird. In a manufacturing technology favorable embodiment, the first wall device comprises a plurality of axially successively arranged segments. As a result, for example, a rotationally symmetrical combustion chamber can be produced in a simple manner. It is in this context on the EP 1 748 253 A2 referenced, to which reference is expressly made.

Insbesondere weisen benachbarte Segmente unterschiedliche Faserorientierungen in einer Faserverstärkungsmatrix auf. Dadurch lässt sich eine erste Wandeinrichtung bereitstellen, welche eine hohe thermische Beständigkeit mit geringer thermischer Ausdehnung aufweist. In particular, adjacent segments have different fiber orientations in a fiber reinforcement matrix. Thereby, a first wall device can be provided, which has a high thermal resistance with low thermal expansion.

Beispielsweise sind Segmente oder Segmentgruppen axial verspannt in der zweiten Wandeinrichtung positioniert. Dadurch lässt sich auf einfache Weise eine entsprechende Brennkammervorrichtung herstellen. For example, segments or segment groups are axially braced in the second wall device positioned. As a result, a corresponding combustion chamber device can be produced in a simple manner.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die erste Wandeinrichtung mindestens teilweise fluidundurchlässig ausgebildet ist. Dadurch lässt sich auf effektive Weise eine regenerative Kühlung erreichen. Das Kühlfluid nimmt Wärme auf und führt diese ab. Bei einer teilweisen Fluiddurchlässigkeit durch Vorsehen von entsprechenden Kanälen bzw. Poren kann an bestimmten Stellen ein Transpirationskühlungseffekt erreicht werden. Es ist beispielsweise auch möglich, dass lokal sich Kühlfluidfilme in dem Brennraum an der ersten Wandeinrichtung ausbilden können. Dadurch kann beispielsweise lokal die Wandreibung und der Wandwärmeübergang herabgesetzt werden. It is particularly advantageous if the first wall device is at least partially fluid-impermeable. As a result, a regenerative cooling can be effectively achieved. The cooling fluid absorbs heat and dissipates it. With a partial fluid permeability by providing corresponding channels or pores, a transpiration cooling effect can be achieved at certain points. For example, it is also possible for cooling fluid films to form locally in the combustion chamber on the first wall device. As a result, for example, locally the wall friction and the wall heat transfer can be reduced.

Eine Fluidundurchlässigkeit lässt sich beispielsweise dadurch erreichen, dass die erste Wandeinrichtung an der Außenseite eine fluidundurchlässige Beschichtung aufweist. Beispielsweise ist eine Kupferbeschichtung vorgesehen. A fluid impermeability can be achieved, for example, by virtue of the fact that the first wall device has a fluid-impermeable coating on the outside. For example, a copper coating is provided.

Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass der Werkstoff der ersten Wandeinrichtung geschlossene Poren aufweist oder porenfrei ist. Bei der Herstellung der ersten Wandeinrichtung wird dafür gesorgt, dass diese porenfrei ist bzw. entstandene Poren werden durch entsprechende Imprägnierung geschlossen. Alternatively or additionally, it is possible that the material of the first wall device has closed pores or is free of pores. During the production of the first wall device, care is taken to ensure that it is free from pores or that the resulting pores are closed by appropriate impregnation.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Volumenanteil von Fasern hoher Wärmeleitfähigkeit der ersten Wandeinrichtung mindestens 30 %, insbesondere mindestens 40 %, insbesondere mindestens 50 %, vorzugsweise mindestens 60 % und vorzugsweise mindestens 65 % oder mindestens 70 % erreicht. Dadurch lässt sich eine hohe integrale Wärmeleitfähigkeit von beispielsweise mehr als 300 W/mK durch die erste Wandeinrichtung erreichen. It is particularly advantageous if a volume fraction of high thermal conductivity fibers of the first wall device is at least 30%, in particular at least 40%, in particular at least 50%, preferably at least 60% and preferably at least 65% or at least 70% achieved. As a result, a high integral thermal conductivity of, for example, more than 300 W / mK can be achieved by the first wall device.

Günstigerweise ist der Brennraum oder Schubraum rotationssymmetrisch zu einer axialen Achse ausgebildet. Dadurch ergeben sich effektive Strömungsverhältnisse. Conveniently, the combustion chamber or pusher chamber is rotationally symmetrical to an axial axis. This results in effective flow conditions.

Die erste Wandeinrichtung ist insbesondere aus einem carbidkeramischen oder oxidkeramischen Material oder hochwärmeleitfähigen Kohlenstoffwerkstoff (wie C/C) hergestellt. Bei dem carbidkeramischen Material kann es sich beispielsweise um ein C-XC- bzw. C/C-XC-Carbidmaterial handeln, wobei X ein Carbidbildner wie Silizium ist. The first wall device is produced in particular from a carbide-ceramic or oxide-ceramic material or highly heat-conductive carbon material (such as C / C). The carbide-ceramic material may be, for example, a C-XC or C / C-XC carbide material where X is a carbide former such as silicon.

Bei einer Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die zweite Wandeinrichtung aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt ist. Die Brennkammervorrichtung lässt sich dadurch mit geringem Gewicht herstellen. In one embodiment, it is provided that the second wall device is made of a fiber composite material. The combustion chamber device can thereby be produced with a low weight.

Es kann günstig sein, wenn die erste Wandeinrichtung an der Innenseite beschichtet ist. Als Beschichtungsmaterial wird ein Material mit hoher Temperaturbeständigkeit und möglichst hoher thermischer Leitfähigkeit verwendet. Dadurch werden "hot spots" mit den entsprechenden Materialproblemen vermieden. Insbesondere wird ein Keramikmaterial verwendet. Dadurch lässt sich ein höherer Temperaturgradient über die erste Wandeinrichtung aufbauen, um für einen effektiven Wärmetransport zu sorgen. It may be favorable if the first wall device is coated on the inside. The coating material used is a material with high temperature resistance and the highest possible thermal conductivity. This avoids "hot spots" with the corresponding material problems. In particular, a ceramic material is used. As a result, a higher temperature gradient can be built up via the first wall device in order to ensure effective heat transport.

Es kann ferner günstig sein, wenn die erste Wandeinrichtung an der Außenseite beschichtet ist. Dadurch kann zum einen eine Fluidundurchlässigkeit der ersten Wandeinrichtung erreicht werden. Es ist dadurch auch möglich, wenn als Beschichtungsmaterial ein Material hoher Wärmeleitfähigkeit wie ein metallisches Material wie beispielsweise Kupfer verwendet wird, für eine gleichmäßige Wärmeverteilung an der Außenseite der ersten Wandeinrichtung zu sorgen. It may also be favorable if the first wall device is coated on the outside. As a result, on the one hand, a fluid impermeability of the first wall device can be achieved. It is thereby also possible, when a material of high thermal conductivity, such as a metallic material such as copper, is used as the coating material to ensure uniform heat distribution on the outside of the first wall device.

Als Kühlfluid wird beispielsweise Wasserstoff oder Methan verwendet. Das entsprechend vorgewärmte Kühlfluid kann dann als Brennstoff eingesetzt werden. As the cooling fluid, for example, hydrogen or methane is used. The correspondingly preheated cooling fluid can then be used as fuel.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:The following description of preferred embodiments is used in conjunction with the drawings for further explanation of the invention. Show it:

1 eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Brennkammervorrichtung beziehungsweise Schubkammervorrichtung; 1 a schematic sectional view of an embodiment of a combustion chamber device or Schubkammervorrichtung invention;

2 eine schematische Darstellung einer Segmentgruppe einer ersten Wandeinrichtung (2(c)) und eines Herstellungsverfahrens; 2 2 is a schematic representation of a segment group of a first wall device (FIG. 2 (c) ) and a manufacturing process;

3 einen Ausschnitt aus einer ersten Wandeinrichtung und zweiten Wandeinrichtung (3(a)) und eine vergrößerte Schnittdarstellung eines Ausschnitts aus der ersten Wandeinrichtung (3(c)); 3 a section of a first wall device and second wall device ( 3 (a) ) and an enlarged sectional view of a section of the first wall device ( 3 (c) );

4 eine schematische Darstellung eines Teils der ersten Wandeinrichtung und der zweiten Wandeinrichtung mit Strömungsverlauf; 4 a schematic representation of a portion of the first wall means and the second wall means with a flow path;

5 eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel einer ersten Wandeinrichtung. 5 a plan view of another embodiment of a first wall device.

Ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Brennkammervorrichtung, welches in einer Schnittdarstellung schematisch in 1 gezeigt und dort mit 10 bezeichnet ist, umfasst eine als Ganzes mit 12 bezeichnete Brennkammer. Die Brennkammer weist dabei einen Brennraum 14 auf. Dieser Brennraum 14 ist insbesondere rotationssymmetrisch zu einer axialen Achse 16 ausgebildet ist. Der Brennkammer 12 ist eine geeignete Injektoreinrichtung 46 zugeordnet, durch welche Brennstoff und Oxidator in den Brennraum 14 einblasbar sind. In dem Brennraum 14 erfolgt eine Verbrennung zur entsprechenden Schuberzeugung. A first embodiment of a combustion chamber device according to the invention, which in a sectional view schematically in 1 shown and there with 10 includes one as a whole 12 designated combustion chamber. The combustion chamber has a combustion chamber 14 on. This combustion chamber 14 is in particular rotationally symmetrical to an axial axis 16 is trained. The combustion chamber 12 is a suitable injector device 46 assigned by which fuel and oxidizer in the combustion chamber 14 are inflatable. In the combustion chamber 14 a combustion takes place for the corresponding thrust generation.

Die Brennkammervorrichtung 10 weist eine Düseneinrichtung 18 auf, welche sich in einer Hauptströmungsrichtung 20 (vergleiche 4) an den Brennraum anschließt. Die Düseneinrichtung 18 weist einen Düsenraum 22 auf, welcher rotationssymmetrisch ausgebildet ist mit einer Achse, welche koaxial zur axialen Achse 16 ist. The combustion chamber device 10 has a nozzle device 18 which is in a main flow direction 20 (see 4 ) connects to the combustion chamber. The nozzle device 18 has a nozzle space 22 which is rotationally symmetrical with an axis which is coaxial with the axial axis 16 is.

Die Düseneinrichtung 18 hat eine Querschnittsverengung 24 im Vergleich zu dem Querschnitt des Brennraums 14, an welchen sich eine Erweiterung 26 anschließt. Über die Düseneinrichtung 18 wird ein entsprechender Schub mittels von bei der Verbrennung entstandenen Verbrennungsgasen erzeugt. The nozzle device 18 has a cross-sectional constriction 24 compared to the cross section of the combustion chamber 14 , which is an extension 26 followed. About the nozzle device 18 a corresponding thrust is generated by means of combustion gases produced during combustion.

Eine Brennkammervorrichtung ist ein Sonderfall einer Schubkammervorrichtung. Über eine Schubkammervorrichtung lässt sich ein Schub erzeugen, wobei zur Schuberzeugung nicht unbedingt eine Verbrennung stattfinden muss. Beispielsweise können Gase in einer Schubkammer einer Schubkammervorrichtung über nukleare Zerfallsprozesse erhitzt werden. A combustion chamber device is a special case of a thrust chamber device. A thrust chamber device can produce a thrust, whereby combustion does not necessarily have to take place for thrust generation. For example, gases in a push chamber of a push chamber device may be heated via nuclear decomposition processes.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung sind Brennkammer und Schubkammer grundsätzlich gleich ausgebildet. In the inventive solution combustion chamber and thrust chamber are basically the same.

Die Brennkammer 12 umfasst eine erste Wandeinrichtung 28. Die erste Wandeinrichtung ist aus einem keramischen Verbundwerkstoff (CMC-Werkstoff; Ceramic Matrix Composite-Werkstoff) hergestellt. Die erste Wandeinrichtung 28 weist dabei eine Innenseite 30 auf, welche den Brennraum 14 begrenzt. Sie weist weiterhin eine der Innenseite gegenüberliegende Außenseite 32 auf. The combustion chamber 12 comprises a first wall device 28 , The first wall device is made of a ceramic composite material (CMC material). The first wall device 28 has an inside 30 on which the combustion chamber 14 limited. It also has an outside opposite the inside 32 on.

Die erste Wandeinrichtung 28 erstreckt sich längs der axialen Achse 16. Sie ist dabei längs dieser axialen Achse 16 geschlossen ausgebildet. In 1 sind aus darstellerischen Gründen drei Segmentgruppen 34a, 34b, 34c als nicht verbunden gezeigt. Tatsächlich sind die einzelnen Segmentgruppen miteinander verbunden, sodass die erste Wandeinrichtung 28 einen Innenliner (Innenhülle) für den Brennraum 14 bildet. The first wall device 28 extends along the axial axis 16 , It is along this axial axis 16 closed trained. In 1 are for representational reasons three segment groups 34a . 34b . 34c shown as not connected. In fact, the individual segment groups are connected to each other, so that the first wall device 28 an inner liner (inner shell) for the combustion chamber 14 forms.

Die Segmentgruppen können unlösbar beispielsweise durch Verklebung oder keramisches Fügen miteinander verbunden sein oder sie können lösbar miteinander verbunden sein; beispielsweise können sie über einen axialen Verspanndruck geklemmt sein.The segment groups can be permanently connected to one another, for example by adhesive bonding or ceramic joining, or they can be detachably connected to one another; For example, they can be clamped by an axial clamping pressure.

Die Brennkammervorrichtung 10 umfasst eine zweite Wandeinrichtung 36, welche geschlossen ausgebildet ist und die erste Wandeinrichtung 28 umgibt. Die zweite Wandeinrichtung 36 hat eine Innenseite 38, welche der Außenseite 32 der ersten Wandeinrichtung 28 zugewandt ist. Ferner hat sie eine der Innenseite 38 gegenüberliegende Außenseite 40. Die zweite Wandeinrichtung 36 ist ein Außenliner (Außenhülle) der Brennkammervorrichtung 10. Die Brennkammer 12 mit der ersten Wandeinrichtung 28 ist in der zweiten Wandeinrichtung 36, welche geschlossen ausgebildet ist, angeordnet. The combustion chamber device 10 includes a second wall device 36 , which is formed closed and the first wall device 28 surrounds. The second wall device 36 has an inside 38 which of the outside 32 the first wall device 28 is facing. Furthermore, it has one of the inside 38 opposite outside 40 , The second wall device 36 is an outer liner (outer shell) of the combustion chamber device 10 , The combustion chamber 12 with the first wall device 28 is in the second wall device 36 , which is formed closed, arranged.

Die erste Wandeinrichtung 28 sitzt bei einem Ausführungsbeispiel zwischen einer Stirnseite 42 der Düseneinrichtung 18 und einer Stirnseite 44 einer Injektoreinrichtung 46. Die Injektoreinrichtung 46 ist wiederum durch einen Flansch 48 gehalten, welcher über Verbindungselemente 50 wie Bolzen oder dergleichen an der zweiten Wandeinrichtung 36 fixiert ist. Die Stirnseiten 42 und 44 sind insbesondere als Ringflächen ausgebildet. Zwischen diesen sitzt die erste Wandeinrichtung 28 axial verklemmt. The first wall device 28 sits in one embodiment between an end face 42 the nozzle device 18 and a front side 44 an injector device 46 , The injector device 46 is in turn by a flange 48 held, which via fasteners 50 like bolts or the like on the second wall device 36 is fixed. The front ends 42 and 44 are in particular designed as annular surfaces. Between these sits the first wall device 28 axially jammed.

Das Material der ersten Wandeinrichtung 28 weist in axialer Richtung einen geringeren (insbesondere wesentlich geringeren) E-Modul auf im Vergleich zu einer radialen Richtung 52 senkrecht dazu. Dadurch lässt sich eine Art von axialer "Federwirkung" erreichen und die erste Wandeinrichtung 28 lässt sich axial zwischen den Stirnseiten 42 und 44 vorspannen. Die erste Wandeinrichtung 28 lässt sich dadurch lose einschieben und es lässt sich auch eine mechanische Entkopplung von der zweiten Wandeinrichtung erreichen. The material of the first wall device 28 has a smaller (in particular substantially lower) modulus of elasticity in the axial direction compared to a radial direction 52 perpendicular to it. As a result, it is possible to achieve a type of axial "spring action" and the first wall device 28 can be axially between the end faces 42 and 44 Pretension. The first wall device 28 can thereby be inserted loosely and it can also achieve a mechanical decoupling of the second wall means.

Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine als Ganzes mit 54 bezeichnete Kühlkanaleinrichtung vorgesehen, welche einen oder mehrere Kühlkanäle 56 umfasst, durch die ein Kühlkanalfluid an der Außenseite 32 der ersten Wandeinrichtung 28 vorbeiströmbar ist, um eine regenerative Kühlung der ersten Wandeinrichtung 28 zu erreichen. At the in 1 shown embodiment is as a whole with 54 designated cooling channel device provided which one or more cooling channels 56 includes, through which a cooling channel fluid on the outside 32 the first wall device 28 is past, to a regenerative cooling of the first wall device 28 to reach.

Der Kühlkanal 56 oder die Kühlkanäle 56 sind als Ausnehmungen an der zweiten Wandeinrichtung 36 an deren Innenseite 38 gebildet oder zwischen der ersten Wandeinrichtung 28 und der zweiten Wandeinrichtung 36 gebildet und laufen längs der Außenseite 32 an der ersten Wandeinrichtung 28 entlang. Ein entsprechender Kühlkanal 56 ist mindestens näherungsweise parallel zur axialen Achse 16 orientiert. The cooling channel 56 or the cooling channels 56 are as recesses on the second wall device 36 on the inside 38 formed or between the first wall device 28 and the second wall device 36 formed and run along the outside 32 at the first wall device 28 along. A corresponding cooling channel 56 is at least approximately parallel to the axial axis 16 oriented.

Es können dabei mehrere beabstandete Kühlkanäle 56 vorgesehen sein, welche umfänglich um die erste Wandeinrichtung 28 verteilt angeordnet sind und insbesondere gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Es ist auch möglich, dass ein Kühlkanal 56 vorgesehen ist, welcher ringförmig die erste Wandeinrichtung 28 umgibt. There may be several spaced cooling channels 56 be provided, which circumferentially around the first wall device 28 are arranged distributed and arranged in particular evenly distributed. It is also possible for a cooling channel 56 is provided, which annular the first wall means 28 surrounds.

Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die erste Wandeinrichtung 28 eine Mehrzahl von in der axialen Richtung 16 hintereinander angeordneten Segmenten 58, welche insbesondere Ringsegmente sind. Benachbarte Segmente 58 sind miteinander verbunden und insbesondere einstückig miteinander verbunden. Es können dabei mehrere Segmente 58 zu Segmentgruppen 34a, 34b, 34c verbunden sein, wobei benachbarte Segmentgruppen 34a, 34b bzw. 34b, 34c wiederum miteinander verbunden sind und insbesondere einstückig miteinander verbunden sind. In one embodiment, the first wall means 28 a plurality of in the axial direction 16 successively arranged segments 58 which are in particular ring segments. Neighboring segments 58 are connected to each other and in particular integrally connected. There can be several segments 58 to segment groups 34a . 34b . 34c be connected, with adjacent segment groups 34a . 34b respectively. 34b . 34c are in turn connected to each other and in particular are integrally connected to each other.

Bei einem Ausführungsbeispiel, welches in der 2 schematisch angedeutet ist, werden Segmente 58 bzw. dann eine Segmentgruppe 34a usw. aus keramischem Verbundmaterial hergestellt, indem zunächst Lagen 60 eines Vorläufermaterials hergestellt sind. Die Lagen 60 umfassen dabei Fasergelege (bzw. Fasergewebe oder Fasergewirke 62) mit beispielsweise senkrecht zu einander orientierten Fasern. In 2(b) sind 0°/90°-Fasergelege 62 angedeutet. Benachbarte Lagen 60 weisen dabei eine unterschiedliche Faserorientierung auf. Beispielsweise beträgt die Faserorientierung bezogen auf benachbarte Lagen ±45°. Dies ist in 2(b) angedeutet. Ein zu dem Fasergelege benachbartes Fasergelege 64 ist ebenfalls ein 0°/90°-Fasergelege, wobei eine ±45°-Ausrichtung vorliegt. In an embodiment which is in the 2 schematically indicated are segments 58 or a segment group 34a etc. made of ceramic composite material by first layers 60 a precursor material are made. The layers 60 include fiber scrims (or fiber fabric or Fasergewirke 62 ) with, for example, perpendicular to each other oriented fibers. In 2 B) are 0 ° / 90 ° fiber layers 62 indicated. Neighboring locations 60 have a different fiber orientation. For example, the fiber orientation with respect to adjacent layers is ± 45 °. This is in 2 B) indicated. A fiber fabric adjacent to the fiber fabric 64 is also a 0 ° / 90 ° fiber layer, with a ± 45 ° orientation.

Grundsätzlich können die Lagen 60 in beliebigen Winkeln zueinander orientiert sein. Die einzelnen Fasern innerhalb einer Lage 60 können in beliebigen Winkeln zueinander orientiert sein. Basically, the layers can 60 be oriented at any angle to each other. The individual fibers within a layer 60 can be oriented at any angle to each other.

Es werden dabei mehrere Lagen 60 aufgebaut. Dies kann beispielsweise in einer Form erfolgen. Ein solcher Stapel 66 (2(a)) wird mit einem Kohlenstoff-Precursormaterial und insbesondere einem Harzmaterial infiltriert bzw. die Fasergelege 62 sind bereits mit einem solchen Kohlenstoff-Precursormaterial versehen (Prepreg-Gelege). Aus einem solchen Stapel 66 wird dann nach Aushärtung des Kohlenstoffprecursor-Materials eine Vorläufer-Segmentgruppe 68 ausgeschnitten. Das Ausschneiden kann dabei vor einer Pyrolyse des Stapels 66 oder nach der Pyrolyse erfolgen. Wenn das Ausschneiden vor der Pyrolyse erfolgt, dann ist die Vorläufer-Segmentgruppe 68 ein Harz-Fasergelegekörper (beziehungsweise Harz-Fasergewebekörper, Harz-Fasergewirkekörper usw.). Wenn das Ausschneiden nach der Pyrolyse erfolgt, dann ist der Vorläufer-Segmentgruppe-Körper ein Kohlenstoffkörper. There are several layers 60 built up. This can be done for example in a form. Such a stack 66 ( 2 (a) ) is infiltrated with a carbon precursor material and in particular a resin material or the fiber fabric 62 are already provided with such a carbon precursor material (prepreg scrim). From such a pile 66 Then, after curing of the carbon precursor material, a precursor segment group 68 cut out. The cutting can be done before pyrolysis of the stack 66 or after pyrolysis. If clipping occurs before pyrolysis, then the precursor segment group is 68 a resin fiber fabric body (resin fiber fabric body, resin fiber fabric body, etc.). If cleavage occurs after pyrolysis, then the precursor segment group body is a carbon body.

Der entsprechende Kohlenstoffkörper nach der Pyrolyse wird dann keramisiert. Beispielsweise erfolgt eine Keramisierung mittels des LSI-Verfahrens (Liquid Silicon Infiltration), bei dem dem porösen Kohlenstoffkörper flüssiges Silizium zugeführt wird. Dieses flüssige Silizium reagiert mit Kohlenstoff zu Siliziumkarbid. Es entsteht dann ein carbidkeramischer C/C-SiC-Körper, wenn die Fasern der Fasergelege 62, 64 Kohlenstofffasern waren und bei denen eine Vorläuferpolymer-Kunststoffmatrix in Kohlenstoff umgewandelt wurde. Bei alternativen Keramisierungsverfahren, wie beispielsweise CVI, LPI usw. entsteht in der Regel ein C-SiC-Werkstoff. Bei solchen Keramisierungsverfahren reagieren die Kohlenstofffasern nur marginal mit dem Silicium.The corresponding carbon body after pyrolysis is then ceramified. For example, a ceramization by means of the LSI process (liquid silicon infiltration), in which the porous carbon body liquid silicon is supplied. This liquid silicon reacts with carbon to form silicon carbide. A carbide-ceramic C / C-SiC body is then formed when the fibers of the fiber scrim 62 . 64 Carbon fibers and in which a precursor polymer plastic matrix was converted to carbon. In alternative ceramization processes, such as CVI, LPI, etc., a C-SiC material is usually produced. In such ceramization processes, the carbon fibers react only marginally with the silicon.

Anstatt Silizium kann auch ein anderer Carbidbildner verwendet werden. Instead of silicon, another carbide former can also be used.

Üblicherweise tritt bei der Pyrolyse eine Schrumpfung auf. Es ist deshalb vorteilhaft, wenn die Pyrolyse an dem Stapel 66 durchgeführt wird und dann der Vorläufer-Segmentgruppen-Körper 68 hergestellt wird. Usually shrinkage occurs during pyrolysis. It is therefore advantageous if the pyrolysis on the stack 66 is performed and then the precursor segment group body 68 will be produced.

Es lässt sich so die erste Wandeinrichtung 38 aus einem Stück herstellen oder es werden mehrere Segmentgruppen 34a, 34b, 34c hergestellt. Es können auch verschiedene Vorläufer-Segmentgruppen-Körper hergestellt werden, welche dann beispielsweise bei der Keramisierung miteinander gefügt oder beispielsweise auch geklebt werden. Die Segmentgruppen 34a, 34b, 34c beziehungsweise Vorläufer-Segmentgruppen-Körper 68 können bei gewährleisteter Zentrierung auch nur durch äußere Verspannung axial gegeneinander geklemmt werden.It can be the first wall device 38 in one piece or it will be multiple segment groups 34a . 34b . 34c produced. It is also possible to prepare various precursor segment-group bodies, which are then joined to one another, for example during ceramization, or glued for example. The segment groups 34a . 34b . 34c or precursor segment group bodies 68 can be clamped axially against each other with guaranteed centering only by external tension.

In 3(a) ist ein Ausschnitt aus der Brennkammer 12 gezeigt. In 3(b) ist ein Ausschnitt aus der ersten Wandeinrichtung schematisch gezeigt. Unterschiedliche Segmente 58 haben unterschiedliche Faserorientierungen (vergleiche 2(b)). In 3 (a) is a section of the combustion chamber 12 shown. In 3 (b) a section of the first wall means is shown schematically. Different segments 58 have different fiber orientations (cf. 2 B) ).

Erfindungsgemäß ist es nun vorgesehen, dass in der ersten Wandeinrichtung 28 Fasern 70 hoher Wärmeleitfähigkeit angeordnet sind. Die Wärmeleitfähigkeit (integral) beträgt dabei mindestens 100 W/mK und vorzugsweise mindestens 300 W/mK. Sie kann beispielsweise auch 1000 W/mK oder mehr erreichen. Die Fasern 70 hoher Wärmeleitfähigkeit sind dabei in einer Wärmetransportrichtung 72 von dem Brennraum 14 (bzw. Schubraum) weg ausgerichtet. According to the invention, it is now provided that in the first wall device 28 fibers 70 high thermal conductivity are arranged. The thermal conductivity (integral) is at least 100 W / mK and preferably at least 300 W / mK. For example, it can reach 1000 W / mK or more. The fibers 70 high thermal conductivity are in a heat transport direction 72 from the combustion chamber 14 (or Schubraum) aligned away.

Die Fasern 70 hoher Wärmeleitfähigkeit sind beispielsweise C-Fasern. Sie sind dabei als Fasern in der ersten Wandeinrichtung 28 erhalten. Die C-Fasern bleiben bei der Pyrolyse erhalten. Ein Oxidationsschutz für den Betriebseinsatz kann bei Bedarf durch Keramisierung mit Carbidbildner erreicht werden, oder durch Einbringen zusätzlicher oxidischer Faserkomponenten beziehungsweise Matrixkomponenten.The fibers 70 high thermal conductivity, for example, C-fibers. They are as fibers in the first wall device 28 receive. The C fibers are retained during pyrolysis. An oxidation protection for the operational use can be achieved if required by ceramization with Carbidbildner, or by introducing additional oxidic fiber components or matrix components.

Die Fasern 70 hoher Wärmeleitfähigkeit verlaufen von der Innenseite 30 zu der Außenseite 32 in einen Kühlkanal 56. Eine entsprechende Faser 70 endet mit einem entsprechenden Faserende an der Innenseite 30 und mit dem gegenüberliegenden Faserende in einem Strömungsraum 74 des entsprechenden Kanals 56. Die entsprechenden Faserenden können dabei direkt an der Innenseite 30 bzw. Außenseite 32 enden oder es kann dort noch eine entsprechende Beschichtung vorhanden sein, wie untenstehend noch näher erläutert wird. The fibers 70 high thermal conductivity extend from the inside 30 to the outside 32 in a cooling channel 56 , A corresponding fiber 70 ends with a corresponding fiber end on the inside 30 and with the opposite fiber end in a flow space 74 of the corresponding channel 56 , The corresponding fiber ends can be directly on the inside 30 or outside 32 or there may still be a corresponding coating there, as will be explained in more detail below.

Fasern 70 hoher Wärmeleitfähigkeit (insbesondere alle oder die meisten Fasern 70 hoher Wärmeleitfähigkeit) sind quer und insbesondere senkrecht zu der axialen Achse 16 orientiert. Fasern 70 hoher Wärmeleitfähigkeit sind insbesondere radial (das heißt parallel zur radialen Richtung 52) orientiert. Insbesondere sind die meisten der Fasern 70 hoher Wärmeleitfähigkeit in mindestens näherungsweise radialer Richtung orientiert. Die radiale Richtung 52 ist eine Richtung, in welcher der Abstand zwischen der Innenseite 30 und der Außenseite 32 am kleinsten ist. fibers 70 high thermal conductivity (especially all or most of the fibers 70 high thermal conductivity) are transverse and in particular perpendicular to the axial axis 16 oriented. fibers 70 high thermal conductivity are in particular radially (that is, parallel to the radial direction 52 ) oriented. In particular, most of the fibers are 70 high thermal conductivity oriented in at least approximately radial direction. The radial direction 52 is a direction in which the distance between the inside 30 and the outside 32 is the smallest.

Es können auch Fasern 70 hoher Wärmeleitfähigkeit vorgesehen sein, welche nicht in radialer Richtung orientiert sind. It can also be fibers 70 be provided high thermal conductivity, which are not oriented in the radial direction.

Es ist insbesondere vorgesehen, dass Fasern 70 hoher Wärmeleitfähigkeit in der ersten Wandeinrichtung 28 mindestens 30 %, vorzugsweise mindestens 40 % und insbesondere vorzugsweise mindestens 50 % und vorzugsweise mindestens 55 %, oder mindestens 60 %, oder mindestens 65 % beträgt. Bei einer Ausführungsform beträgt der Volumenanteil ca. 70 %. It is specifically intended that fibers 70 high thermal conductivity in the first wall device 28 at least 30%, preferably at least 40% and especially preferably at least 50% and preferably at least 55%, or at least 60%, or at least 65%. In one embodiment, the volume fraction is about 70%.

Durch die Fasern 70 hoher Wärmeleitfähigkeit lässt sich in der Wärmetransportrichtung 72 gezielt Wärme von der Innenseite 38 in die Kühlkanaleinrichtung 54 abführen. Dadurch wiederum lässt sich auf effektive Weise die Brennkammer 12 bzw. Schubkammer regenerativ kühlen. Through the fibers 70 high thermal conductivity can be in the heat transport direction 72 targeted heat from the inside 38 in the cooling channel device 54 dissipate. This in turn allows the combustion chamber to be effectively controlled 12 or thrust chamber to regeneratively cool.

Grundsätzlich ist es so, dass, um eine Überhitzung der ersten Wandeinrichtung 28 zu verhindern, das entsprechende Wandmaterial eine hohe Temperaturbeständigkeit aufweisen muss und eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen muss. Je stabiler und damit vor allem je dicker die erste Wandeinrichtung 28 ist, desto höher ist die Temperatur an einer Heißgasseite, das heißt an der Innenseite 30. Ein hoher lokaler Temperaturgradient bedeutet in der Regel, dass hohe Thermospannungen vorliegen, was wiederum zu Materialproblemen (insbesondere Materialermüdung) führen kann. Ein keramischer Verbundwerkstoff weist einerseits eine hohe Temperaturbeständigkeit auf und eine geringe thermische Ausdehnung. Die Kombination aus hoher Temperaturbeständigkeit, hoher Wärmeleitfähigkeit und geringer thermischer Sprödigkeit ermöglicht hohe Temperaturgradienten über das Wandprofil hinweg von der Heißgasseite bis zu dem Kühlkanal 56. Hohe Temperaturgradienten ermöglichen zudem einen bestimmten und notwendigen Wärmeabfluss in die erste Wandeinrichtung 28 bei bereits geringeren Wärmeleitfähigkeiten und größeren Wandstärken als beispielsweise bei metallischen Wandstrukturen.Basically, it is such that, in order to overheat the first wall device 28 to prevent the corresponding wall material must have a high temperature resistance and must have a high thermal conductivity. The more stable and, above all, the thicker the first wall device 28 is, the higher the temperature at a hot gas side, that is on the inside 30 , A high local temperature gradient usually means that high thermoelectric voltages are present, which in turn can lead to material problems (in particular material fatigue). On the one hand, a ceramic composite has high temperature resistance and low thermal expansion. The combination of high temperature resistance, high thermal conductivity and low thermal brittleness enables high temperature gradients across the wall profile from the hot gas side to the cooling channel 56 , High temperature gradients also allow a certain and necessary heat dissipation in the first wall device 28 at already lower thermal conductivities and greater wall thicknesses than, for example, metallic wall structures.

Durch das Vorsehen von Fasern 70 hoher Wärmeleitfähigkeit zur Bereitstellung definierter Wärmetransportpfade und damit zur Erhöhung der integralen Wärmeleitfähigkeit, erhält man bei großer struktureller Integrität eine hohe Kühleffizienz. By providing fibers 70 high thermal conductivity to provide defined heat transport paths and thus to increase the integral thermal conductivity, you get a high cooling efficiency with high structural integrity.

Es ist grundsätzlich vorgesehen, dass die erste Wandeinrichtung 28 fluiddicht ausgebildet ist. Dies lässt sich auf unterschiedliche Arten und Weisen erreichen. Bei einer Ausführungsform weist die erste Wandeinrichtung 28 an der Außenseite 82 eine fluidundurchlässige Beschichtung auf. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass der Werkstoff der ersten Wandeinrichtung 28 geschlossene Poren aufweist, oder porenfrei ist. Falls Poren vorhanden sind, dann lassen sich diese durch eine entsprechende Imprägnierung schließen. Es kann beispielsweise auch bei der Keramisierung dafür gesorgt werden, dass der keramische Werkstoff porenfrei ist bzw. geschlossene Poren aufweist. It is basically provided that the first wall device 28 is formed fluid-tight. This can be achieved in different ways. In one embodiment, the first wall means 28 on the outside 82 a fluid-impermeable coating. Alternatively or additionally, it is possible that the material of the first wall device 28 has closed pores, or is pore-free. If there are pores, they can be closed by a suitable impregnation. It can be ensured, for example, during the ceramization that the ceramic material is pore-free or has closed pores.

Es kann vorgesehen sein, dass die erste Wandeinrichtung 28 partiell durchlässig ist zwischen dem Brennraum 14 (bzw. Schubraum) und der Kühlkanaleinrichtung 54. Dadurch kann Kühlfluid, welches insbesondere Brennstoff wie Wasserstoff ist, durch die erste Wandeinrichtung hindurch in den Brennraum 14 gelangen. Dadurch kann ein bestimmter Anteil einer Transpiration durch die erste Wandeinrichtung 28 in bestimmten Bereichen erfolgen. Dadurch wiederum kann eine Transpirationskühlung an diesen bestimmten Bereichen erfolgen und es kann sich beispielsweise ein Film an Kühlfluid an der Innenseite 30 der ersten Wandeinrichtung 28 in bestimmten Bereichen ausbilden. Ein solcher Film reduziert beispielsweise die Wandreibung und verringert dadurch Drosselverluste. Es kann, wie erläutert, auch eine zusätzliche Kühlwirkung über Transpirationskühlung erfolgen. It can be provided that the first wall device 28 partially permeable is between the combustion chamber 14 (or pusher space) and the cooling channel device 54 , As a result, cooling fluid, which in particular is fuel such as hydrogen, can flow through the first wall device into the combustion chamber 14 reach. This allows a certain amount of perspiration through the first wall device 28 in certain areas. This in turn can be a transpiration cooling done at these specific areas and it may, for example, a film of cooling fluid on the inside 30 the first wall device 28 in certain areas. Such a film reduces, for example, the wall friction and thereby reduces throttle losses. It can, as explained, also take place an additional cooling effect via transpiration cooling.

Die Innenseite 30 und die Außenseite 32 lassen sich gut schleifen und auch beschichten, da Faserenden an der Innenseite 30 und der Außenseite 32 enden. Dadurch kann es nicht zum Aufspleißen von Fasern kommen. Eine Schleiffläche besitzt dann eine homogene Rauhigkeit. Dadurch wiederum lassen sich Beschichtungen gut haftend aufbringen. Beispielsweise lassen sich dann Sputter-Schichten, Plasmabeschichtungen, Galvanikbeschichtungen usw. herstellen. The inside 30 and the outside 32 can be easily sanded and coated, as fiber ends on the inside 30 and the outside 32 end up. This can not lead to the splicing of fibers. An abrasive surface then has a homogeneous roughness. In turn, coatings can be applied with good adhesion. For example, sputtered layers, plasma coatings, electroplated coatings, etc. can then be produced.

Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Außenseite 32 mit einer Beschichtung 76, wie in 3(c) angedeutet, versehen. Die Beschichtung 76 ist insbesondere aus einem metallischen Material hergestellt und erstreckt sich über die gesamte Außenseite 32. In one embodiment, the outside is 32 with a coating 76 , as in 3 (c) indicated, provided. The coating 76 is in particular made of a metallic material and extends over the entire outside 32 ,

Dadurch wird eine fluiddichte Ausbildung der ersten Wandeinrichtung 28 erreicht. This results in a fluid-tight design of the first wall device 28 reached.

Durch das Vorsehen der Beschichtung 76 aus einem metallischen Material hoher Wärmeleitfähigkeit wie Kupfer wird erreicht, dass sich eine homogene Temperaturverteilung auf der Außenseite 32 der ersten Wandeinrichtung 28 ausbildet. Dadurch wiederum werden lokale Spitzenbelastungen des Materials der ersten Wandeinrichtung 28 verhindert. By providing the coating 76 From a metallic material of high thermal conductivity such as copper is achieved that a homogeneous temperature distribution on the outside 32 the first wall device 28 formed. This, in turn, causes local peak loads on the material of the first wall device 28 prevented.

Die Innenseite 30 kann mit einer Beschichtung 78 (vergleiche 3(c)) versehen sein. Diese Beschichtung ist vorzugsweise aus einem Material mit hohem Wärmeübergang zur ersten Wandeinrichtung 28 hergestellt. Insbesondere ist sie aus einem keramischen Material (carbidkeramisch oder oxidkeramisch) hergestellt. Ein mögliches Material ist beispielsweise Siliziumcarbid. Durch Verwendung eines solchen Materials, welches eine hohe Temperaturbeständigkeit aufweist, kann ein höherer Temperaturgradient zwischen der Innenseite 30 und der Außenseite 32 erreicht werden. Ein solcher höherer Gradient wiederum sorgt für einen effektiven Wärmetransport und dadurch für eine effektive Kühlwirkung. The inside 30 can with a coating 78 (see 3 (c) ) be provided. This coating is preferably made of a material with high heat transfer to the first wall device 28 produced. In particular, it is made of a ceramic material (carbide-ceramic or oxide-ceramic). One possible material is silicon carbide, for example. By using such a material which has a high temperature resistance, a higher temperature gradient can occur between the inside 30 and the outside 32 be achieved. Such a higher gradient, in turn, provides effective heat transfer and thereby effective cooling effect.

Die Fasern 70 in der ersten Wandeinrichtung 28 sind effektiv geschützt in einer Matrix, dem keramischen Verbundwerkstoff, geschützt angeordnet. The fibers 70 in the first wall device 28 are effectively protected in a matrix, the ceramic composite, protected arranged.

Wie oben erwähnt, kann die erste Wandeinrichtung 28 beispielsweise aus einem carbidkeramischen Material hergestellt sein. Sie kann beispielsweise auch aus einem oxidkeramischen Material hergestellt sein. As mentioned above, the first wall means 28 for example, be made of a carbide-ceramic material. It can also be made, for example, from an oxide ceramic material.

Die Brennkammervorrichtung funktioniert wie folgt:
Die Brennkammervorrichtung 10 wird in einem Beispiel erläutert, bei dem in dem Brennraum 14 eine Verbrennung stattfindet. Wasserstoff und Oxidator werden über die Injektoreinrichtung 46 in den Brennraum 14 eingekoppelt. Eine Hauptströmungsrichtung 20 in dem Brennraum 14 ist dabei parallel zur axialen Achse 16 (vergleiche 4). Beispielsweise ist in einem Brennraumbereich 80 (1), die Strömung subsonisch, das heißt es liegt eine Unterschallströmung vor. An der Düseneinrichtung 18 liegt an den Bereichen 24, 26 ein Überschallströmungsbereich 82 vor. The combustion chamber device works as follows:
The combustion chamber device 10 is explained in an example in which in the combustion chamber 14 a combustion takes place. Hydrogen and oxidizer are via the injector device 46 in the combustion chamber 14 coupled. A mainstream direction 20 in the combustion chamber 14 is parallel to the axial axis 16 (see 4 ). For example, in a combustion chamber area 80 ( 1 ), the subsonic flow, that is, there is a subsonic flow. At the nozzle device 18 is due to the areas 24 . 26 a supersonic flow area 82 in front.

Kühlfluid, insbesondere Wasserstoff, wird durch den oder die Kühlkanäle 56 in einer Strömungsrichtung 84 durchgeführt, welche entgegen der Hauptströmungsrichtung 20 in dem Brennraum 14 ist. Das Kühlfluid nimmt Wärme auf, welche über die erste Wandeinrichtung 28 bereitgestellt wird, und wird dabei vorgewärmt. Das vorgewärmte Kühlfluid wird dann, wenn es Brennstoff ist, über die Injektoreinrichtung 46 in den Brennraum 14 eingespritzt. Das Kühlfluid ist beispielsweise Wasserstoff und insbesondere flüssiger Wasserstoff. Über die Fasern 70 hoher Wärmeleitfähigkeit wird effektiv Wärme von der Innenseite 30 zu der Außenseite 32 der ersten Wandeinrichtung 28 abgeführt. Cooling fluid, in particular hydrogen, is passed through the cooling channel (s) 56 in a flow direction 84 performed, which counter to the main flow direction 20 in the combustion chamber 14 is. The cooling fluid absorbs heat via the first wall means 28 is provided, and is thereby preheated. The preheated cooling fluid, if it is fuel, then passes over the injector device 46 in the combustion chamber 14 injected. The cooling fluid is, for example, hydrogen and in particular liquid hydrogen. About the fibers 70 High thermal conductivity will effectively heat from the inside 30 to the outside 32 the first wall device 28 dissipated.

Die Strömungsrichtung 84 kann auch in umgekehrter Richtung ausgeführt sein.The flow direction 84 can also be performed in the opposite direction.

Beispielsweise bei einem Expander-Zyklus eines europäischen VINCI-Oberstufentriebwerks wird der vorgewärmte Brennstoff vor der Einspritzung an einem Injektor noch mittels Enthalpieabgabe zum Betrieb von Turbopumpen verwendet, das heißt Brennstoff, welcher in der entsprechenden (Regenerativ-)Kühlkanaleinrichtung, welcher einer Brennkammer beziehungsweise Schubkammer zugeordnet ist, aufgeheizt wurde, gibt die dabei aufgenommene Enthalpie beim Durchströmen einer Turbine an diese ab, bevor der Brennstoff in einem Einspritzkopf in den Brennraum injiziert wird. Mit dem Brennstoff wird dann beim Expander-Zyklus auch eine Turbopumpe betrieben. Eine Strömungsrichtung des Kühlfluids kann dabei parallel zur Hauptströmungsrichtung einer Heißgasströmung im Brennraum sein (Co-Flow) oder entgegengesetzt (Counter-Flow).For example, in an expander cycle of a European VINCI-Oberstufentriebwerks the preheated fuel before injection at an injector is still used by enthalpy for the operation of turbopumps, that is fuel, which in the corresponding (regenerative) cooling channel device, which associated with a combustion chamber or thrust chamber is, was heated, the absorbed enthalpy while flowing through a turbine to this before the fuel is injected in an injection head into the combustion chamber. With the fuel, a turbo pump is then operated during the expander cycle. A flow direction of the cooling fluid may be parallel to the main flow direction of a hot gas flow in the combustion chamber (co-flow) or opposite (counter-flow).

Bei einer weiteren Ausführungsform einer Brennkammer 86, welche in 5 in einem Querschnitt schematisch gezeigt und dort mit 86 bezeichnet ist, ist eine erste Wandeinrichtung 88 vorgesehen, welche einen um die axiale Achse 16 (für gleiche Elemente wie bei der Brennkammer 12 werden gleiche Bezugszeichen verwendet) rotationssymmetrisch den Brennraum 90 begrenzt. Die erste Wandeinrichtung ist aus einem keramischen Verbundmaterial hergestellt. Sie hat eine Innenseite 92, welche den Brennraum begrenzt, und eine Außenseite 94. Im Bereich der Außenseite 94 sind in der ersten Wandeinrichtung 88 Kühlkanäle 96 der Kühlkanaleinrichtung 54 gebildet. Die Kühlkanäle 96 sind dabei umfänglich an der Außenseite 94 angeordnet. Benachbarte Kühlkanäle 96a, 96b sind in Umfangsrichtung beabstandet zueinander mit einem dazwischen liegenden Steg 98. Insbesondere sind die Kühlkanäle 96 gleichmäßig verteilt um den Umfang der ersten Wandeinrichtung 88 an der Außenseite 94 angeordnet. In a further embodiment of a combustion chamber 86 , what a 5 shown schematically in a cross section and there with 86 is designated, is a first wall means 88 provided, which one about the axial axis 16 (for the same elements as the combustion chamber 12 same reference numerals are used) rotationally symmetrical the combustion chamber 90 limited. The first wall device is made of a ceramic composite material. She has an inside 92 , which limits the combustion chamber, and an outside 94 , In the area of the outside 94 are in the first wall device 88 cooling channels 96 the cooling channel device 54 educated. The cooling channels 96 are circumferentially on the outside 94 arranged. Adjacent cooling channels 96a . 96b are circumferentially spaced from each other with an intermediate web 98 , In particular, the cooling channels 96 evenly distributed around the circumference of the first wall device 88 on the outside 94 arranged.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Kühlkanäle 96 in die erste Wandeinrichtung 88 integriert. Die erste Wandeinrichtung 88 ist dadurch an der Außenseite 94 entsprechend mäanderförmig ausgebildet. In this embodiment, the cooling channels 96 in the first wall device 88 integrated. The first wall device 88 is thereby on the outside 94 designed corresponding meandering.

An der Innenseite 92 und/oder der Außenseite 94 kann dabei wie oben beschrieben eine Beschichtung vorgesehen sein. On the inside 92 and / or the outside 94 can be provided as described above, a coating.

Die Kühlkanäle 96 sind dabei parallel zur axialen Achse 16 orientiert. The cooling channels 96 are parallel to the axial axis 16 oriented.

Insbesondere kann eine thermische Sperreinrichtung 100 vorgesehen sein. Dieses ist um die Außenseite 94 der ersten Wandeinrichtung 88 angeordnet. Durch die thermische Sperreinrichtung lässt sich ein hoher Wärmeeintrag in eine zweite Wandeinrichtung, welche die erste Wandeinrichtung 88 umgibt, verhindern. (Über die Stege 98 kann grundsätzlich ein solcher hoher Wärmeeintrag erfolgen.) Die thermische Sperreinrichtung 100 liegt zwischen einer Außenseite der Stege 98 und der zweiten Wandeinrichtung als Außenliner. Die thermische Sperreinrichtung 100 ist beispielsweise durch ein Rohrelement 102 gebildet, welches über die erste Wandeinrichtung 84 übergeschoben ist. In particular, a thermal barrier device 100 be provided. This is around the outside 94 the first wall device 88 arranged. By the thermal barrier device can be a high heat input into a second wall device, which is the first wall device 88 surrounds, prevent. (Over the bridges 98 In principle, such a high heat input can take place.) The thermal barrier device 100 lies between an outside of the webs 98 and the second wall device as an outer liner. The thermal barrier device 100 is for example by a pipe element 102 formed, which over the first wall device 84 is pushed over.

Die thermische Sperreinrichtung 100 stellt eine thermische Isolationsschicht bereit. Sie ist beispielsweise aus einem schlecht Wärme leitenden faserkeramischen Material beispielsweise auf Aluminiumoxidbasis hergestellt. The thermal barrier device 100 provides a thermal insulation layer. It is made for example of a poor heat conductive fiber ceramic material, for example, based on alumina.

Es kann dabei vorgesehen sein, dass diese thermische Sperreinrichtung eine gewisse offene Porosität aufweist. Dann lässt sich diese thermische Sperreinrichtung 100 durch "kaltes" Kühlfluid sättigen und zusätzlich kühlen. It may be provided that this thermal barrier device has a certain open porosity. Then this thermal barrier device can be used 100 saturate with "cold" cooling fluid and cool additionally.

Ansonsten funktioniert die Brennkammer 86 wie oben beschrieben. Otherwise, the combustion chamber works 86 as described above.

Die erfindungsgemäße Brennkammervorrichtung ist beispielsweise Teil einer Antriebsvorrichtung eines Flugkörpers und insbesondere einer Rakete. The combustion chamber device according to the invention is for example part of a drive device of a missile and in particular a rocket.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Brennkammervorrichtung combustion chamber device
1212: Brennkammer combustion chamber
1414: Brennraum combustion chamber
1616: Axiale Achse Axial axis
1818: Düseneinrichtung nozzle device
2020: (Haupt-)Strömungsrichtung (Main) flow direction
2222: Düsenraum nozzle chamber
2424: Querschnittsverengung Cross-sectional narrowing
2626: Erweiterung extension
2828: Erste Wandeinrichtung First wall device
3030: Innenseite inside
3232: Außenseite outside
34a, b, c34a, b, c: Segmentgruppe segment group
3636: Zweite Wandeinrichtung Second wall device
3838: Innenseite inside
4040: Außenseite outside
4242: Stirnseite front
4444: Stirnseite front
4646: Injektoreinrichtung injector
4848: Flansch flange
5050: Verbindungselement connecting element
5252: Radiale Richtung Radial direction
5454: Kühlkanaleinrichtung Cooling duct means
5656: Kühlkanal cooling channel
5858: Segmente segments
6060: Lagen documents
6262: Fasergelege fiber fabrics
6464: Fasergelege fiber fabrics
6666: Stapel stack
6868: Vorläufer-Segmentgruppen-Körper Precursor segment groups Body
7070: Faser fiber
7272: Wärmetransportrichtung Heat transport direction
7474: Strömungsraum flow chamber
7676: Beschichtung coating
7878: Beschichtung coating
8080: Brennraumbereich Combustion chamber region
8282: Überschallströmungsbereich Supersonic flow region
8484: Strömungsrichtung flow direction
8686: Brennkammer combustion chamber
8888: Erste Wandeinrichtung First wall device
9090: Brennraum combustion chamber
9292: Innenseite inside
9494: Außenseite outside
9696: Kühlkanal cooling channel
96a, b, c96a, b, c: Kühlkanal cooling channel
9898: Steg web
100100: Thermische Sperreinrichtung Thermal barrier device
102102: Rohrelement tube element

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1748253 A2 [0002, 0020] EP 1748253 A2 [0002, 0020]

Claims

Brennkammervorrichtung oder Schubkammervorrichtung, umfassend eine erste Wandeinrichtung (28; 88), welche mit einer Innenseite (30; 92) einen Brennraum (14; 90) oder einen Schubraum begrenzt, und eine zweite Wandeinrichtung (36), welche mit einer Innenseite (38) einer Außenseite (32; 94) der ersten Wandeinrichtung (28; 88) zugewandt ist, wobei die erste Wandeinrichtung (28; 88) aus einem keramischen Verbundwerkstoff hergestellt ist, und eine Kühlkanalrichtung (54) zur Kühlung der ersten Wandeinrichtung (28; 88) mit einem Kühlfluid, welche mindestens einen Kühlkanal (56; 96) umfasst, welcher an der ersten Wandeinrichtung (84) und/oder der zweiten Wandeinrichtung (36) und/oder zwischen der ersten Wandeinrichtung und der zweiten Wandeinrichtung angeordnet oder gebildet ist, wobei in der ersten Wandeinrichtung (28) Fasern (70) hoher Wärmeleitfähigkeit angeordnet sind, welche in Wärmetransportrichtung (72) von der Innenseite (30; 92) weg angeordnet sind und welche eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 100 W/mK aufweisen.Combustion chamber device or thrust chamber device, comprising a first wall device ( 28 ; 88 ), which with an inside ( 30 ; 92 ) a combustion chamber ( 14 ; 90 ) or a Schubraum limited, and a second wall device ( 36 ), which with an inside ( 38 ) an outside ( 32 ; 94 ) of the first wall device ( 28 ; 88 ), wherein the first wall device ( 28 ; 88 ) is made of a ceramic composite material, and a cooling channel direction ( 54 ) for cooling the first wall device ( 28 ; 88 ) with a cooling fluid, which at least one cooling channel ( 56 ; 96 ), which on the first wall means ( 84 ) and / or the second wall device ( 36 ) and / or between the first wall device and the second wall device is arranged or formed, wherein in the first wall device ( 28 ) Fibers ( 70 ) of high thermal conductivity are arranged, which in the heat transport direction ( 72 ) from the inside ( 30 ; 92 ) and which have a thermal conductivity of at least 100 W / mK.

Brennkammervorrichtung oder Schubkammervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Faserenden von Fasern (70) hoher Wärmeleitfähigkeit an oder in der Nähe der Innenseite (30; 92) der ersten Wandeinrichtung (28; 88) enden.Combustion chamber device or thrust chamber device according to claim 1, characterized in that fiber ends of fibers ( 70 ) high thermal conductivity at or near the inside ( 30 ; 92 ) of the first wall device ( 28 ; 88 ) end up.

Brennkammervorrichtung oder Schubkammervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Fasern (70) hoher Wärmeleitfähigkeit von der Innenseite (30; 92) der ersten Wandeinrichtung zu dem mindestens einen Kanal (56; 96) geführt sind. Combustion chamber device or thrust chamber device according to claim 1 or 2, characterized in that fibers ( 70 ) high thermal conductivity from the inside ( 30 ; 92 ) of the first wall device to the at least one channel ( 56 ; 96 ) are guided.

Brennkammervorrichtung oder Schubkammervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Faserenden von Fasern (70) hoher Wärmeleitfähigkeit an einem Strömungsraum (74) oder in der Nähe eines Strömungsraums (74) des mindestens einen Kanals (56; 96) enden.Combustion chamber device or thrust chamber device according to claim 3, characterized in that fiber ends of fibers ( 70 ) high thermal conductivity at a flow space ( 74 ) or in the vicinity of a flow space ( 74 ) of the at least one channel ( 56 ; 96 ) end up.

Brennkammervorrichtung oder Schubkammervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kanal (56; 96) eine Erstreckungsrichtung aufweist, welche mindestens näherungsweise parallel zu einer axialen Achse (16) der ersten Wandeinrichtung (28; 88) ist.Combustion chamber device or thrust chamber device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one channel ( 56 ; 96 ) has an extension direction which is at least approximately parallel to an axial axis ( 16 ) of the first wall device ( 28 ; 88 ).

Brennkammervorrichtung oder Schubkammervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Fasern (70) hoher Wärmeleitfähigkeit mindestens näherungsweise in radialer Richtung (52) bezogen auf eine axiale Achse (16) der ersten Wandeinrichtung (28; 88) ausgerichtet sind.Combustion chamber device or thrust chamber device according to one of the preceding claims, characterized in that fibers ( 70 ) high thermal conductivity at least approximately in the radial direction ( 52 ) relative to an axial axis ( 16 ) of the first wall device ( 28 ; 88 ) are aligned.

Brennkammervorrichtung oder Schubkammervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wandeinrichtung (28; 88) als Innenliner ausgebildet ist.Combustion chamber device or thrust chamber device according to one of the preceding claims, characterized in that the first wall device ( 28 ; 88 ) is designed as an inner liner.

Brennkammervorrichtung oder Schubkammervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Wandeinrichtung (36) die erste Wandeinrichtung (28; 88) umgibt.Combustion chamber device or thrust chamber device according to one of the preceding claims, characterized in that the second wall device ( 36 ) the first wall device ( 28 ; 88 ) surrounds.

Brennkammervorrichtung oder Schubkammervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Wandeinrichtung (88) als Außenliner ausgebildet ist. Combustion chamber device or thrust chamber device according to one of the preceding claims, characterized in that the second wall device ( 88 ) is designed as an outer liner.

Brennkammervorrichtung oder Schubkammervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der ersten Wandeinrichtung (88) im Bereich der Außenseite (94) eine Mehrzahl von Kühlkanälen (96) gebildet sind, welche in einer Umfangsrichtung beabstandet zueinander sind.Combustion chamber device or thrust chamber device according to one of the preceding claims, characterized in that on the first wall device ( 88 ) in the area of the outside ( 94 ) a plurality of cooling channels ( 96 ) are formed, which are spaced in a circumferential direction to each other.

Brennkammervorrichtung oder Schubkammervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle (96) in der Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind.Combustion chamber device or thrust chamber device according to claim 10, characterized in that the cooling channels ( 96 ) are arranged uniformly distributed in the circumferential direction.

Brennkammervorrichtung oder Schubkammervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Wandeinrichtung (88) und der zweiten Wandeinrichtung eine thermische Sperreinrichtung (100) angeordnet ist.Combustion chamber device or thrust chamber device according to one of the preceding claims, characterized in that between the first wall device ( 88 ) and the second wall means a thermal barrier device ( 100 ) is arranged.

Brennkammervorrichtung oder Schubkammervorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Sperreinrichtung (100) durch mindestens ein Rohrelement (102) gebildet ist.Combustion chamber device or thrust chamber device according to claim 12, characterized in that the thermal barrier device ( 100 ) by at least one tubular element ( 102 ) is formed.

Brennkammervorrichtung oder Schubkammervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (70) hoher Wärmeleitfähigkeit C-Fasern umfassen.Combustion chamber device or thrust chamber device according to one of the preceding claims, characterized in that the fibers ( 70 ) high thermal conductivity C fibers include.

Brennkammervorrichtung oder Schubkammervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wandeinrichtung (28; 88) eine Mehrzahl von axial hintereinander angeordneten Segmenten (58) aufweist.Combustion chamber device or thrust chamber device according to one of the preceding claims, characterized in that the first wall device ( 28 ; 88 ) a plurality of axially successively arranged segments ( 58 ) having.

Brennkammervorrichtung oder Schubkammervorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Segmente (58) unterschiedliche oder gleiche Faserorientierungen einer Faserverstärkungsmatrix aufweisen. Combustion chamber device or thrust chamber device according to claim 15, characterized in that adjacent segments ( 58 ) have different or equal fiber orientations of a fiber reinforcement matrix.

Brennkammervorrichtung oder Schubkammervorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass Segmente (58) oder Segmentgruppen (34a, 34b, 34c) axial verspannt in der zweiten Wandeinrichtung (36) sitzen.Combustion chamber device or thrust chamber device according to claim 15 or 16, characterized characterized in that segments ( 58 ) or segment groups ( 34a . 34b . 34c ) axially clamped in the second wall means ( 36 ) to sit.

Brennkammervorrichtung oder Schubkammervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wandeinrichtung (28; 88) mindestens teilweise fluidundurchlässig ausgebildet ist.Combustion chamber device or thrust chamber device according to one of the preceding claims, characterized in that the first wall device ( 28 ; 88 ) is formed at least partially fluid-impermeable.

Brennkammervorrichtung oder Schubkammervorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wandeinrichtung (28; 88) an der Außenseite (32) eine fluidundurchlässige Beschichtung (76) aufweist.Combustion chamber device or thrust chamber device according to claim 18, characterized in that the first wall device ( 28 ; 88 ) on the outside ( 32 ) a fluid impermeable coating ( 76 ) having.

Brennkammervorrichtung oder Schubkammervorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff der ersten Wandeinrichtung (28; 88) geschlossene Poren aufweist oder porenfrei ist.Combustion chamber device or thrust chamber device according to claim 18 or 19, characterized in that the material of the first wall device ( 28 ; 88 ) has closed pores or is pore-free.

Brennkammervorrichtung oder Schubkammervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Volumenanteil von Fasern (70) hoher Wärmeleitfähigkeit in der ersten Wandeinrichtung mindestens 30 %, insbesondere mindestens 40 % und insbesondere mindestens 50 %, insbesondere mindestens 60 % und insbesondere mindestens 70 % beträgt.Combustion chamber device or thrust chamber device according to one of the preceding claims, characterized in that a volume fraction of fibers ( 70 ) of high thermal conductivity in the first wall device is at least 30%, in particular at least 40% and in particular at least 50%, in particular at least 60% and in particular at least 70%.

Brennkammervorrichtung oder Schubkammervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennraum (14) oder Schubraum rotationssymmetrisch zu einer axialen Achse (16) ausgebildet ist. Combustion chamber device or thrust chamber device according to one of the preceding claims, characterized in that the combustion chamber ( 14 ) or thrust chamber rotationally symmetrical to an axial axis ( 16 ) is trained.

Brennkammervorrichtung oder Schubkammervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wandeinrichtung (28; 88) aus einem karbidkeramischen oder oxidkeramischen Material oder hochwärmeleitfähigen Kohlenstoffwerkstoff hergestellt ist.Combustion chamber device or thrust chamber device according to one of the preceding claims, characterized in that the first wall device ( 28 ; 88 ) is made of a carbide ceramic or oxide ceramic material or highly heat conductive carbon material.

Brennkammervorrichtung oder Schubkammervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Wandeinrichtung (36) aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt ist.Combustion chamber device or thrust chamber device according to one of the preceding claims, characterized in that the second wall device ( 36 ) is made of a fiber composite material.

Brennkammervorrichtung oder Schubkammervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wandeinrichtung (28; 88) an der Innenseite (30; 92) beschichtet ist.Combustion chamber device or thrust chamber device according to one of the preceding claims, characterized in that the first wall device ( 28 ; 88 ) on the inside ( 30 ; 92 ) is coated.

Brennkammervorrichtung oder Schubkammervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wandeinrichtung (28; 88) an der Außenseite (32) beschichtet ist.Combustion chamber device or thrust chamber device according to one of the preceding claims, characterized in that the first wall device ( 28 ; 88 ) on the outside ( 32 ) is coated.

Brennkammervorrichtung oder Schubkammervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlfluid Wasserstoff oder Methan verwendet ist.Combustion chamber device or thrust chamber device according to one of the preceding claims, characterized in that hydrogen or methane is used as the cooling fluid.