DE1258194B

DE1258194B - Fluessigkeitseinspritzvorrichtung fuer eine Raketenbrennkammer

Info

Publication number: DE1258194B
Application number: DEE28041A
Authority: DE
Inventors: Heinz Bringer
Original assignee: DIRECTION DES ETUDES ET FABRIC; RECH S BALISTIQUES ET AERODYNA; Delegation Ministerielle pour lArmement; Etat Francais
Current assignee: DIRECTION DES ETUDES ET FABRIC; RECH S BALISTIQUES ET AERODYNA; Delegation Ministerielle pour lArmement; Etat Francais
Priority date: 1964-01-29
Filing date: 1964-10-30
Publication date: 1968-01-04
Also published as: US3402552A; FR1391928A; GB1043020A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

F02k

Deutsche Kl.: 46 g-1/05

1258 194
E 280411 a/46 g
30. Oktober 1964
4. Januar 1968

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitseinspritzvorrichtung für einen Sauerstoffträger und einen Brennstoff in eine Raketenbrennkammer, in deren Seitenwandung paarweise Einspritzkanäle für den Sauerstoffträger münden, deren Achsen jeweils gegenüber der Kammerseitenwand in entgegengesetzter Richtung geneigt sind und sich jeweils in einem Punkt schneiden.

Bekanntlich muß zur Erzielung einer möglichst vollständigen Verbrennung und damit eines hohen Wirkungsgrades eine innige Vermischung von Sauerstoffträger und Brennstoff erfolgen. Es ist bereits bekannt, Brennstoff und Sauerstoff träger über tangential angeordnete Düsen in eine Kammer einzuspritzen, wo innerhalb des dadurch erzeugten Wirbelfeldes eine Vermischung erfolgen soll. Weiterhin ist eine Raketenbrennkammer bekannt, bei der mittels paarweise angeordneter Einspritzkanäle, deren Achsen jeweils gegenüber der Kammerseitenwand in entgegengesetzter Richtung geneigt sind und sich jeweils in einem Punkt schneiden, eine Zerstäubung des Sauerstoffträgers erfolgt. Der Sauerstoffträger wird in einen Brennstoffstrom hinein zerstäubt. Zur Erzielung einer vollständigen Durchmischung ist die Zerstäubung des Sauerstoffträgers allein un- as zureichend. Die Mischung innerhalb des Brennstoffstroms ist nicht vollständig befriedigend. Außerdem hängt der erreichte Mischungsgrad stark von der Turbulenz der Brennstoffströmung und von dem jeweiligen Abstand von der Einspritzzone ab.

Aufgabe der Erfindung ist die Erzielung einer möglichst vollständigen homogenen Mischung von Brennstoff und Sauerstoffträger innerhalb eines Brennkammerbereichs geringer axialer Ausdehnung.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß auch für den Brennstoff jeweils konvergente Einspritzkanalpaare in der Seitenwand angeordnet sind und die Einspritzkanalpaare für den Brennstoff bzw. Sauerstoffträger in Umfangs- und gegebenenfalls in Längsrichtung miteinander abwechseln.

Brennstoff und Sauerstoffträger werden im wesentlichen in radialer Richtung eingestäubt, so daß innerhalb einer Querschnittsebene eine möglichst vollständige Durchmischung erzielt wird. Sowohl Brennstoff als auch Sauer stoff träger liegen durch die Zerstäubung in feinster Verteilung vor, so daß das Brennstoffgemisch eine vollständige Verbrennung erlaubt. Da die Durchmischung innerhalb eines Bereichs kleiner axialer Ausdehnung erzielt wird, ergibt sich eine außerordentlich kurze Baulänge der Brennkammer. Zusätzliche Mischungseffekte beispielsweise durch gegenläufige Strömungen oder durch ein Flüssigkeitseinspritzvorrichtung für eine
Raketenbrennkammer

Anmelder:

ETAT FRANCAIS, represente par Monsieur Ie

Ministre des Armees,

Delegation Ministerielle pour l'Armement,

Direction des Etudes et Fabrications d'Armement, Laboratoire de Recherches Balistiques et

Aerodynamiques de Vernon,

Vernon (Frankreich)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Maier, Patentanwalt,
8000 München, Widenmayerstr. 5

Als Erfinder benannt:

Heinz Bringer, Vernon (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 29. Januar 1964 (961 921)

Wirbelfeld, wodurch die Baulänge der Brennkammer vergrößert wird, sind nicht erforderlich.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind zur Verbindung der verschiedenen Einspritzkanäle mit den Zufuhrleitungen für die Treibstoffkomponenten in der Seitenwandung der Brennstoffkammer ausgebohrte Leitungen vorgesehen.

Nachfolgend werden beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben, und zwar zeigt

F i g. 1 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitseinspritzvorrichtung im Längsschnitt,

F i g. 2 eine Ansicht einer anderen Ausführungsform im Längsschnitt,

F i g. 3 eine teilweise Abwicklung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die in F i g. 1 dargestellte Flüssigkeitseinspritzvorrichtung für eine Raketenbrennkammer, bei der

709 717/155

ein Sauer stoff träger und ein Brennstoff verwendet wird, umfaßt eine Brennkammer 1, welche von der Innenseite einer zylindrischen Seitenwandung 2 begrenzt wird, die durch einen gewölbten Boden 3 abgeschlossen ist. Der Boden 3 ist von einer Kappe 4 überdeckt, die sich auf einer Stirnschulter 2 α der Seitenwandung abstützt und an deren Mitte eine Zufuhrleitung 5 für eine Treibstoffkomponente, Brennstoff oder Sauerstoffträger, angeschlossen ist.

in der zylindrischen Seitenwandung 2 sind achsparallele Leitungen 6 ausgebohrt, die in den Raum zwischen dem gewölbten Boden 3 und der Kappe 4 münden und die regelmäßig um die Längsachse der Vorrichtung herum verteilt sind.

Jede Leitung 6 steht über zwei Einspritzkanäle 7 und 8 mit der Brennkammer 1 in Verbindung. Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, konvergieren die Einspritzkanäle 7 und 8 zueinander, und ihre Achsen laufen in einem Punkte zusammen. Die Einspritzkanäle münden in einer Nut 11 von trapezförmigem Quer- ao schnitt, welche an der Innenfläche 2 b der zylindrischen Seitenwandung 2 herausgearbeitet ist.

In gleicher Weise geschieht die Zerstäubung der zweiten Treibstoff komponente in die Brennkammer 1 durch Paare von konvergierenden Einspritzkanälen 12 und 13, deren Achsen sich jeweils in einem PunktB schneiden, wie aus dem rechten Teil der F i g. 1 ersichtlich ist. Die Einspritzkanalpaare 12,13 sind regelmäßig um die Längsachse der Brennkammer 1 herum verteilt und wechseln mit den Kanalpaaren 7, 8 ab, durch welche die Einspritzung der ersten Treibstoffkomponente erfolgt, so daß die Zerstäubungsstellen A und B der beiden Treibstoffkompontenen innerhalb einer Querreihe in der Aufeinanderfolge .4, B, A, B, usw. abwechseln.

Die verschiedenen Kanalpaare 12,13 können in verschiedener Weise mit einer Leitung verbunden sein, welche die zweite Treibstoffkomponente liefert. In Fig. 1 mündet jedes Kanalpaar 12,13 in eine Längsleitung 14, die nach unten offen ist und die zweite Treibstoffkomponente, welche vorher die Brennkammer gekühlt hat, aufnimmt.

Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform, bei welcher die Einspritzvorrichtung drei Reihen von Kanalpaaren 7, 8 einerseits und 12,13 andererseits aufweist, sind je drei Kanalpaare 7 und 8, 7 α und 8 α sowie 7 b und 8 b, welche die Einspritzung der ersten Treibstoffkomponente gewährleisten, mit ihren Achsen in der gleichen Meridianebene angeordnet, und die betreffenden sechs Kanäle münden wie im FaIl der Ausführungsform nach Fig. 1 in die gleiche Längsleitung 6, die mit dem Raum zwischen dem gewölbten Boden 3 und der Kappe 4 in Verbindung steht. Die Zufuhr der zweiten Treibstoffkomponente geschieht jedoch in anderer Weise. Die drei Kanalpaare 12 und 13, 12 α und 13 a, 12 b und 13 b stehen mit Kanälen 15 und 16,17 und 18 in Verbindung, die in eine Ringkammer 19 münden, an welche eine Leitung 21 angeschlossen ist, durch die die zweite Treibstoffkomponente zugeführt wird. Auch in diesem Fall erfolgt die Zerstäubung der ersten Treibstoff komponente an den Schnittpunkten A der Achsen der jeweiligen Einspritzkanäle 7 und 8,7 α und 8 α sowie Ib und 8 6, während die Zerstäubung der zweiten Treibstoff komponente an den Punkten B geschieht, an welchen die Achsen der Kanäle 12 und 13,12 α und 13 α sowie 12 b und 13 b zusammenlaufen.

Bei einer anderen Ausführungsform können die Kanalpaare 12 und 13,12 α und 13 α sowie 12 b und 13 b, welche die Einspritzung der zweiten Treibstoffkomponente gewährleisten, unmittelbar je in eine gemeinsame Aussparung münden, die in der Außenfläche der zylindrischen Seitenwandung 2 vorgesehen ist, wobei die verschiedenen Aussparungen ihrerseits mit der Ringkammer 19 in Verbindung stehen, an welche die Zufuhrleitung 21 für die zweite Treibstoffkomponente angeschlossen ist.

Die Zahl der Einspritzkanalpaare 7 und 8 bzw. 12 und 13 in ein und derselben Reihe und die Zahl dieser Reihen hängen natürlich von der Fördermenge und von der gewünschten Zerstäubung jeder Treib-Stoffkomponente ab.

Bei einer weiteren Ausführungsform können alle Kanalpaare ein und derselben Reihe die Einspritzung der gleichen Treibstoffkomponente sicherstellen, so daß in dieser Reihe die Aufeinanderfolge A ,A, A usw. der Zerstäubungspunkte besteht, während die Kanalpaare der benachbarten Reihe die Einspritzung der anderen Treibstoff komponente gewährleisten, so daß in dieser benachbarten Reihe die Aufeinanderfolge B, B, B usw. besteht. In diesem Fall können sich die Zerstäubungspunkte B in der gleichen Meridianebene wie die Punkte A befinden, oder es können die Zerstäubungspunkte B in einer Meridianebene liegen, die sich zwischen zwei benachbarten Meridianebenen befindet, welche die Zerstäubungspunkte A enthalten.

Bei der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform weist die Einspritzvorrichtung drei Reihen der Kanalpaare 7 und 8, welche einen Zerstäubungspunkt A der einen Treibstoffkomponente bestimmen, sowie der Kanalpaare 12 und 13 auf, die einen Zerstäubungspunktß für die andere Treibstoffkomponente bestimmten. Die Kanalpaare 7 und 8 der drei Reihen stehen mit schraubenförmigen Leitungen 22 in Verbindung, während die Kanalpaare 12 und 13 in ähnliehe schraubenförmige Leitungen 23 münden. Die schraubenförmigen Leitungen 22 und 23 wechseln in der zylindrischen Seitenwandung 2 ab, wie aus F i g. 3 ersichtlich ist, und sind je mit den Zufuhrleitungen für die beiden Treibstoffkomponenten verbunden. Die in' F i g. 3 dargestellte Anordnung ist derart, daß in jeder Reihe Zerstäubungspunkte A, B, A, B usw. abwechseln und daß außerdem in der Längsrichtung ebenfalls ein Abwechseln A, B, A besteht. In diesem Fall ist jeder Zerstäubungspunkt A oder B von vier Zerstäubungspunkten entgegengesetzter Art, d.h. B oder A, umgeben, so daß eine ausgezeichnete Homogenisierung der beiden zerstäubten Treibstoffkomponenten erzielt wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Flüssigkeitseinspritzvorrichtung für einen Sauerstoffträger und einen Brennstoff in eine Raketenbrennkammer, in deren Seitenwandung paarweise Einspritzkanäle für den Sauerstoffträger münden, deren Achsen jeweils gegenüber der Kammerseitenwand in entgegengesetzter Richrung geneigt sind und sich jeweils in einem Punkt schneiden, dadurch gekennzeichnet, daß auch für den Brennstoff jeweils konvergente Einspritzkanalpaare (7, 8 oder 12,13) in der Seitenwand angeordnet sind und die Einspritzkanalpaare für den Brennstoff bzw. Sauerstoff-

träger in Umfangs- und gegebenenfalls in Längsrichtung miteinander abwechseln.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung der verschiedenen Einspritzkanäle mit den Zufuhrleitungen für die Treibstoffkomponenten in der Seitenwandung der Brennkammer ausgebohrte Leitungen (6,14,15,16,17,18, 22,23) vorgesehen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 763 987, 2 602 290.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709 717/155 12.67 ö Bundesdruckerei Berlin