O. Diers, T. Richter, T. Conzen, J. Mengering, C. Hassa

Für den Hochdruckbrennkammerprüfstand HBK1 wurde die optisch zugängliche OCORE-Brennkammer komplett im Selektiven Laserschmelzverfahren aus dem Werkstoff Inconel 718 hergestellt. Die aus den drei Komponenten Plenum, Flammrohr und Übergangsbereich bestehende Brennkammer ist luftgekühlt. Dabei sind bei den drei monolithischen Komponenten die aufgrund des Bauprinzips gegebenen Möglichkeiten eines mehrschaligen Aufbaus der Brennkammer in Konstruktion und Fertigung umgesetzt worden. Im Plenum werden Primär-, Sekundär- und verschiedene Kühlluftmassenströme in übereinander liegenden Kanälen geführt. Das Flammrohr ist mit einer Prall-Effusions-Kühlung versehen und von zwei Seiten über die komplette Länge der Brennkammer optisch zugänglich. Zur Kompensation der unterschiedlichen Wärmedehnungen sind im Flammrohr Federn integriert. Darüber hinaus können an den Seiten des Flammrohres wassergekühlte Wandelemente zur Aufnahme von Kamerasonden eingebracht werden. Diese Seitenwände sind so ausgeführt, dass die Sonden aus der Brennkammer zurückgesetzt sind und so die Strömung möglichst wenig beeinflussen. Im Übergangsbereich zur Turbine, bzw. Brennkammeraustritt können alle Seiten der Brennkammer mit Glasscheiben versehen werden, so dass ein maximaler optischer Zugang gegeben ist. Durch den Betrieb der Brennkammer über viele Betriebsstunden ohne technische Störungen konnte der Nachweis erbracht werden, dass es möglich ist komplette Brennkammern mit dem neuen Fertigungsverfahren des Selektiven Laserschmelzens als Monolith herzustellen und problemlos zu betreiben.

For the HBK1 high-pressure combustion chamber test rig, the optically accessible OCORE combustion chamber was manufactured entirely from Inconel 718 using selective laser melting. The combustion chamber, consisting of three components—plenum, flame tube, and transition zone—is air-cooled. The design and manufacturing of these three monolithic components utilize the possibilities of a multi-layered combustion chamber structure inherent in the design principle. Primary, secondary, and various cooling air mass flows are guided in superimposed channels within the plenum. The flame tube features impact effusion cooling and is optically accessible from two sides along the entire length of the combustion chamber. Springs are integrated into the flame tube to compensate for differing thermal expansion rates. Furthermore, water-cooled wall elements can be inserted into the sides of the flame tube to accommodate camera probes. These side walls are designed so that the probes are recessed from the combustion chamber, minimizing their impact on the airflow. In the transition area to the turbine, or combustion chamber outlet, all sides of the combustion chamber can be fitted with glass panels, thus providing maximum optical access. Operating the combustion chamber for many hours without technical malfunctions has demonstrated that it is possible to manufacture complete combustion chambers as monoliths using the new selective laser melting manufacturing process and to operate them without problems.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2014, Augsburg

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2015

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 8 Seiten

urn:nbn:de:101:1-20150622576

Laserschmelzen, Versuchsbrennkammer

Download - Bitte beachten Sie die Nutzungsbedingungen dieses Dokuments: Copyright protected  

19.06.2015