DE4322431C2 - Cooling structure and process for its manufacture - Google Patents
Cooling structure and process for its manufactureInfo
- Publication number
- DE4322431C2 DE4322431C2 DE4322431A DE4322431A DE4322431C2 DE 4322431 C2 DE4322431 C2 DE 4322431C2 DE 4322431 A DE4322431 A DE 4322431A DE 4322431 A DE4322431 A DE 4322431A DE 4322431 C2 DE4322431 C2 DE 4322431C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- cooling
- fiber
- core layer
- cooling structure
- joining
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims description 102
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 11
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 66
- 239000012792 core layer Substances 0.000 claims description 36
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims description 21
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 21
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 21
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 14
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 13
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 5
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 4
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010951 brass Substances 0.000 claims description 3
- 239000010974 bronze Substances 0.000 claims description 3
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000005476 soldering Methods 0.000 claims description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920000914 Metallic fiber Polymers 0.000 claims description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 2
- 238000010410 dusting Methods 0.000 claims description 2
- 238000001513 hot isostatic pressing Methods 0.000 claims description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 claims 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 claims 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 4
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 4
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001676573 Minium Species 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910002065 alloy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000013517 stratification Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K1/00—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
- F02K1/78—Other construction of jet pipes
- F02K1/82—Jet pipe walls, e.g. liners
- F02K1/822—Heat insulating structures or liners, cooling arrangements, e.g. post combustion liners; Infrared radiation suppressors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/06—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits having a single U-bend
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
- F28F19/02—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
- F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
- F28D2021/0077—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for tempering, e.g. with cooling or heating circuits for temperature control of elements
- F28D2021/0078—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for tempering, e.g. with cooling or heating circuits for temperature control of elements in the form of cooling walls
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Kühlstruktur aus metallischem Werkstoff mit eingearbeiteten Kühlkanälen für thermisch hochbelastete Wände in Heißgasturbinen, Raketendüsen oder Hyperschallantrieben und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.The invention relates to a cooling structure made of metallic material with incorporated Cooling channels for walls subjected to high thermal loads in hot gas turbines, rocket nozzles or Hypersonic drives and a process for their manufacture.
Bekannte Kühlstrukturen weisen auf der der Wärmequelle abgewandten Seite einer zu küh lenden Wand Kühlkanäle auf, durch die ein Kühlmedium fließt. Diese Kühlkanäle sind entwe der in die Wand eingearbeitet oder in Form von Kühlrohren auf die zu kühlende Wand aufge schweißt oder aufgelötet. Das Wandmaterial richtet sich dabei im wesentlichen nach der Art der Wärmequelle, wobei für chemische Apparaturen mit Reaktionswärmequellen auch Glas- oder Keramikwände zu kühlen sind. Diese haben den Vorteil, daß sie hohen Temperaturen standhalten und keine große Kühlleistung erfordern. Nachteilig ist jedoch, daß Glas- und Ke ramikwände sehr spröde sind und unter mechanischer Biegebelastung brechen, sowie tempera turschockempfindlich sind, außerdem ist ihr Wärmeleitvermögen äußerst gering.Known cooling structures point too cool on the side facing away from the heat source cooling wall channels through which a cooling medium flows. These cooling channels are either which is worked into the wall or in the form of cooling pipes on the wall to be cooled welds or soldered. The wall material depends essentially on the type the heat source, whereby for chemical apparatuses with reaction heat sources also glass or Ceramic walls are to be cooled. These have the advantage that they have high temperatures withstand and do not require a large cooling capacity. However, it is disadvantageous that glass and Ke ceramic walls are very brittle and break under mechanical bending loads, as well as tempera are sensitive to shock, and their thermal conductivity is extremely low.
Metallische Kühlstrukturen sind aus der DE 41 37 638 C2 bekannt. Diese haben den Nachteil, daß sie sehr komplex aufgebaut sind und bei Temperaturen und mechanischen Bela stungen, wie sie an Wänden einer Heißgasturbine, einer Raketendüse oder eines Hyperschall antriebs auftreten, aus weniger wärmeleitfähigen hochtemperaturfesten, hochlegierten Metal len wie beispielsweise Kobalt- oder Nickelbasislegierungen aufgebaut sind, um sowohl den thermischen wie auch den mechanischen Belastungen Stand zu halten. Diese Materialien haben nicht nur den Nachteil einer niedrigen Wärmeleitfähigkeit, sondern sind auch sehr teuer und schwierig zu bearbeiten. Metallic cooling structures are known from DE 41 37 638 C2. These have that Disadvantage that they are very complex and at temperatures and mechanical loads such as on the walls of a hot gas turbine, a rocket nozzle or a hypersonic drive occur from less heat-conductive, high-temperature-resistant, high-alloy metal len such as cobalt or nickel-based alloys are built to both to withstand thermal as well as mechanical loads. These materials not only have the disadvantage of low thermal conductivity, but are also very good expensive and difficult to machine.
Metalle mit hoher Wärmeleitfähigkeit wie Silber oder Gold sind als Edelmetalle für obige technische Anwendung unerschwinglich. Kupfer und Aluminium und ihre Legierungen verfügen zwar auch über eine hohe Wärmeleitfähigkeit, haben aber den Nachteil, daß sie mechanisch bei erhöhter Temperatur geringe mechanische Festigkeiten aufweisen.Metals with high thermal conductivity such as silver or gold are precious metals for the above technical application unaffordable. Copper and aluminum and their alloys have a high thermal conductivity, but have the disadvantage that they have low mechanical strengths mechanically at elevated temperatures.
Ein Laminataufbau aus Matrix-Faser-Verbundwerkstoff ist aus der DE 32 042 231 A1 bekannt, wobei Matrix-Faser-Verbundschichten auf den Außenflächen einer Metallschicht angeordnet sind. Dieser Laminataufbau löst das Problem der Anpassung der Wärmedehnungs koeffizienten zwischen einem Halbleiterchip und seiner metallischen Unterlage. Allein wegen der Temperaturunterschiede, die bei Halbleiteranwendungen betriebsbedingt auftreten, ist eine Übertragung der dort gefundenen Lösungen auf Probleme, die bei Temperaturen von Trieb werken und Raketenantrieben auftreten nicht möglich.A laminate structure made of matrix fiber composite material is known from DE 32 042 231 A1 known, with matrix fiber composite layers on the outer surfaces of a metal layer are arranged. This laminate structure solves the problem of adjusting the thermal expansion coefficients between a semiconductor chip and its metallic base. Because of alone The temperature difference that occurs in semiconductor applications due to operation is one Transfer of the solutions found there to problems at temperatures of shoot works and rocket propulsion do not occur.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb eine Kühlstruktur aus metallischem Werkstoff mit eingearbeiteten Kühlkanälen für thermisch hochbelastete Wände in Heißgasturbinen, Raketendüsen oder Hyperschallantrieben und ein Verfahren zu ihrer Herstellung anzugeben, die hohe Wärmeleitfähigkeiten bei verbesserter mechanischer Festigkeit aufweist und kosten günstig herstellbar ist.The object of the invention is therefore a cooling structure made of metallic material with integrated cooling channels for thermally highly stressed walls in hot gas turbines, Specify rocket nozzles or hypersonic drives and a process for their manufacture which has high thermal conductivity with improved mechanical strength and costs is inexpensive to manufacture.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the features of claim 1.
Diese Kühlstruktur hat den Vorteil, daß als tragende und kühlende Kernschicht eine Faser struktur eingesetzt wird, die es erlaubt, einerseits billige Materialien als Matrixmetalle oder Deckplattenwerkstoffe einzusetzen und zusätzlich eine hohe Wärmeleitfähigkeit zu erreichen und schließlich aufgrund der Faserstruktur eine extreme mechanische Festigkeit zu verwirkli chen.This cooling structure has the advantage that a fiber as the supporting and cooling core layer structure that allows cheap materials as matrix metals or Use cover plate materials and also achieve high thermal conductivity and finally, due to the fiber structure, to achieve extreme mechanical strength chen.
Für diese Struktur werden als wärmeleitende Metalle die bekann ten Buntmetalle, vorzugsweise Bronze, Messing, Kupfer, Alu minium oder Legierungen derselben eingesetzt. Die Struktur hat damit den Vorteil, daß preiswerte Werkstoffe angewandt werden können.For this structure are known as thermally conductive metals non-ferrous metals, preferably bronze, brass, copper, aluminum minium or alloys thereof. The structure has thus the advantage that inexpensive materials are used can.
In einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung weist die Faserstruktur mehrere Faserlagen auf, wobei die Fasern in der Faserstruktur in Richtung der betriebsbedingten Zugspannungen ausge richtet sind. Ein Verwölben oder Verwerfen der Kühlstruktur wird damit vorteilhaft verhindert. Da die Kühlkanäle innerhalb der Faserstruktur angeordnet sind und damit die Kernschicht schwächen, weist die Kernschicht zu den Deckplatten hin durch gehende, von Kühlkanälen freie geschlossene Faserlagen auf, was eine sichere Aufnahme mechanischer Belastungen durch die Faserstruktur ermöglicht.In a preferred embodiment of the invention, the fiber structure multiple fiber layers, with the fibers in the fiber structure in the direction of the operational tensile stresses are aimed. Warping or warping of the cooling structure is advantageously prevented. Because the cooling channels inside the fiber structure are arranged and thus the core layer weaken, the core layer points to the cover plates going closed fiber layers free of cooling channels on what a safe absorption of mechanical loads through the fiber structure enables.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausbildung der Erfindung um schließt ein metallischer Rahmen die Kernschicht allseitig. Auf diese Weise wird eine an allen Rändern schweiß- oder lötbares Wandelement erhalten, das durch den metallischen Rahmen vor teilhaft nach allen Seiten gleichwertige Weiterbearbeitungs- und Montagemöglichkeiten zuläßt. Der Rahmen, der die Kern schicht an den Seiten der Kühlstruktur abschließt kann ein integraler Bestandteil einer der Deckplatten sein oder durch seitliches Abwinkeln einer der Deckplatten gebildet werden oder aus einem vorgefertigten Rahmenelement bestehen.In a further preferred embodiment of the invention a metallic frame closes the core layer on all sides. On in this way it becomes weldable or solderable on all edges Wall element obtained by the metallic frame in front partial further processing and equivalent on all sides Allows mounting options. The framework that is the core layer on the sides of the cooling structure be an integral part of one of the cover plates or by lateral bending of one of the cover plates are formed or consist of a prefabricated frame element.
Die Faserstruktur weist vorzugsweise Verbundfasern auf, die aus Faserkernen und metallischen Faserbeschichtungen bestehen, wobei die Faserbeschichtungen vorzugsweise aus artgleichen me tallischen Werkstoffen wie die Deckplatten sind. Das hat den Vorteil, daß sich mit einfachen Verarbeitungsmitteln ein Ver bundwerkstoff als Kernschicht ausbilden läßt, indem die metal lischen Faserbeschichtungen untereinander verlötet, ver schweißt, gesintert, verdichtet oder zusammengepreßt werden, so daß vorzugsweise die Faserstruktur eine kompakte Kernschicht aus dichtem wärmeleitendem, metallischen Matrixmaterial mit fasern und eingebetteten Kühlkanälen bildet. Das Matrixmaterial kann dabei ausschließlich von den vorhandenen Faserbeschichtungen stammen oder vollständig zugegeben oder teilweise der be schichteten Faserstruktur zugegeben worden sein. Dabei bestehen die Fasern oder Faserkerne vorzugsweise aus Kohlenstoff oder Siliziumkarbid. Diese Fasermaterialien haben sich als beson ders vorteilhaft in Matrixwerkstoffen aus Bundmetallen erwie sen, da sie eine gute Wärmeleitfähigkeit und gute Haf tungseigenschaften aufweisen und da keine Feststoffreaktionseffekte zwischen Fasermaterial und Matrixwerkstoff bei Betriebs temperaturen auftreten.The fiber structure preferably has composite fibers that are made of Fiber cores and metallic fiber coatings exist, the fiber coatings preferably from the same type me metallic materials such as the cover plates. That has the Advantage that a Ver can form bundle material as a core layer by the metal lische fiber coatings soldered together, ver welded, sintered, compressed or compressed, so that preferably the fiber structure is a compact core layer made of dense, heat-conducting, metallic matrix material fibers and embedded cooling channels. The matrix material can only use the existing fiber coatings originate or fully added or partially the be layered fiber structure have been added. Thereby exist the fibers or fiber cores preferably made of carbon or Silicon carbide. These fiber materials have turned out to be special proved advantageous in matrix materials made of coil metals sen because they have good thermal conductivity and good haf tion properties and because no solid reaction effects between fiber material and matrix material during operation temperatures occur.
Die in die Kernschicht eingebetteten Kühlkanäle werden vorzugs weise von einer der beiden Deckplatten, die als Trägerplatte ausgebildet ist, aufgenommen. Dazu kann die Oberfläche der Trägerplatte vorteilhaft mit Kühlkanalnuten strukturiert sein und/oder Aussparungen für die Kernschicht aufweisen, die bei der Endmontage von der zweiten Deckplatte in einfacher Weise abgedeckt werden.The cooling channels embedded in the core layer are preferred as one of the two cover plates, which serve as a carrier plate is trained. The surface of the Carrier plate advantageously be structured with cooling channel grooves and / or have cutouts for the core layer, which at the final assembly of the second cover plate in a simple manner be covered.
In einer weiteren bevorzugten Ausbildung der Erfindung sind die Kühlkanäle als Kühlrohre ausgebildet. Das hat den Vorteil, daß in die Oberfläche der Trägerplatte keine spezielle Struktur für Kühlkanäle eingearbeitet werden muß, sondern die Trägerplatte vorzugsweise lediglich Bohrungen zur Aufnahme von Kühlrohrenden aufweisen muß. Die Kühlrohre können dann parallel und dicht nebeneinander auf der Trägerplatte angeordnet sein. Die Anschlußenden der Kühlrohre für die Zu- und Ableitung des Kühl mediums sind durch die Bohrungen in der Trägerplatte gesteckt, so daß die Enden der Kühlrohre winklig aus dieser Deckplatte herausragen. Zwischen, über und unter den Kühlrohren ist die Faserstruktur positioniert und bildet mit den in die Faser struktur eingebetteten Kühlrohren die Kernschicht. Die Kern schicht kann zur Abgrenzung der Kühlstruktur als Wandelement für einen Heißgasstrom einen metallischen Rahmen aufweisen, der mit der Kernschicht auf die Trägerplatte aufgebracht wird, um diese vorteilhaft an den Rändern abzuschließen, ohne daß die Fasern oder Faserkerne der Faserstruktur an den Rändern mit dem Heißgasstrom in Berührung kommen, so daß die Fasern oder Faser kerne vor Oxidation, Erosion und Korrosion geschützt sind.In a further preferred embodiment of the invention, the Cooling channels designed as cooling tubes. This has the advantage that no special structure for in the surface of the carrier plate Cooling channels must be incorporated, but the carrier plate preferably only holes for receiving cooling tube ends must have. The cooling tubes can then be parallel and tight be arranged side by side on the carrier plate. The Connection ends of the cooling pipes for the supply and discharge of the cooling mediums are inserted through the holes in the carrier plate, so that the ends of the cooling tubes are angled out of this cover plate stick out. Between, above and below the cooling pipes is the The fiber structure is positioned and forms with those in the fiber structure embedded cooling tubes the core layer. The core layer can be used to delimit the cooling structure as a wall element have a metallic frame for a hot gas flow, the is applied to the carrier plate with the core layer in order to to close these advantageously at the edges without the Fibers or fiber cores of the fiber structure at the edges with the Hot gas flow come into contact so that the fibers or fiber cores are protected against oxidation, erosion and corrosion.
Die Bohrungen können auch in einer der Deckplatten angeordnet sein, was vorteilhafterweise erlaubt, Anschlußstücke zur Zu- und Ableitung des Kühl mediums zu den Kühlkanälen aufzunehmen, wobei die Anschlußstücke vorzugs weise winklig aus einer der Deckplatten herausragen. Das hat den Vorteil, daß die Wandelemente zu einer gekühlten Wand an ihren Rändern zusammen fügbar sind und die Anschlüsse für die Zu- und Ableitung des Kühlmediums nicht dem Heißgasstrom ausgesetzt sind. Außerdem läßt sich ein serielles oder parallel es Verbinden der Anschlüsse zu einer Kühlwand kostengünstig herstellen, da alle Anschlüsse leicht zugänglich auf der dem Heißgasstrom abgewandten Seite angeordnet sind.The holes can also be arranged in one of the cover plates, what advantageously allowed, connectors for supplying and discharging the cooling to take mediums to the cooling channels, the connectors preferred protrude wisely from one of the cover plates. That has the advantage, that the wall elements together into a chilled wall at their edges are available and the connections for the supply and discharge of the cooling medium are not exposed to the hot gas flow. In addition, a serial or parallel it connecting the connections to a cooling wall inexpensively Establish as all connections are easily accessible on the hot gas flow opposite side are arranged.
Die Verbindung der Anschlüsse untereinander erfolgt vorzugs weise durch Verbindungsrohre oder Verbindungskanäle, die aus Werkstoffen hergestellt sind, die einerseits verminderte Korro sion und Feststoffreaktionen mit der Umgebung bzw. mit dem Werkstoff der Kühlstruktur aufweisen und andererseits vermin derte Feststoffreaktionen mit dem Werkstoff der Tragkonstruktion zeigen. Beispielsweise haben sich Verbindungsrohre aus Edel stahl mit einem Chromgehalt im Eisen von mehr als 13% für die Kühlanschlüsse aus einer Kupferlegierung bewährt. Diese Edel stahlrohre sind fit der Tragkonstruktion aus beispielsweise einer Titanlegierung derart verbunden, daß die Kühlstruktur aus einer Kupferlegierung mit kohlefaserverstärkter Kernschicht in Position gehalten wird. The connection between the connections is preferred through connecting pipes or connecting channels Materials are produced, on the one hand, reduced corrosion sion and solid reactions with the environment or with the Have material of the cooling structure and min Solid reactions with the material of the supporting structure demonstrate. For example, connecting pipes made of precious steel with a chromium content in iron of more than 13% for the Cooling connections made from a copper alloy have proven themselves. This noble steel pipes are made of the supporting structure, for example a titanium alloy connected such that the cooling structure a copper alloy with a carbon fiber reinforced core layer in Position is held.
Als Kühlmedium wird für Wandelemente zur Steuerung und Rich tungsänderung eines Heißgasstromes in Triebwerken oder zur Änderung und betriebsbedingten Anpassung von Düsenquerschnitten Wasserstoff eingesetzt, der vorzugsweise in den gekühlten Wandelementen für Hyperschalltriebwerke, Raketentriebwerke oder wasserstoffgetriebene Triebwerke gleichzeitig für die Verbren nung vorgewärmt wird, so daß die Kühlstruktur gleichzeitig eine Wärmetauscherfunktion erfüllt.As a cooling medium for wall elements for control and Rich change in the flow of hot gas in engines or for Change and operational adjustment of nozzle cross-sections Hydrogen used, preferably in the cooled Wall elements for hypersonic engines, rocket engines or hydrogen-powered engines for combustion at the same time voltage is preheated, so that the cooling structure at the same time Heat exchanger function fulfilled.
Die Aufgabe ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Kühlstruktur anzugeben, wird mit folgenden Verfahrenschritten gelöst:The task of a method for producing such Specifying the cooling structure is done with the following process steps solved:
- a) Herstellen einer Trägerplatte aus wärmeleitendem Material mit Bohrungen zur Aufnahme von Anschlußstücken für Kühlka näle oder von Kühlrohrenden,a) Manufacture of a carrier plate made of thermally conductive material with holes to accommodate connectors for refrigerators channels or of cooling pipe ends,
- b) Belegen der Trägerplatte mit einer ersten Faserlage unter Aussparung von Fügeflächen im Randbereich der Trägerplatte und der Bohrungen,b) covering the carrier plate with a first fiber layer underneath Recess of joining surfaces in the edge area of the carrier plate and the holes,
- c) Einsetzen der Kühlrohre mit abgewinkelten Kühlrohrenden oder einer Kühlkanalstruktur in die Bohrungen und Ausspa rungen,c) Inserting the cooling tubes with angled cooling tube ends or a cooling channel structure in the holes and recess stanchions,
- d) Auffüllen der Zwischenräume zwischen den Kühlrohren oder den Kühlkanälen mit weiteren Faserlagen zu einer Kern schicht,d) filling the spaces between the cooling tubes or the cooling channels with additional fiber layers to form a core layer,
- e) Fügen der Trägerplatte unter Einschluß der Kernschicht mit einer Deckplatte zu einer Kühlstruktur.e) joining the carrier plate including the core layer a cover plate to a cooling structure.
Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß es nur kostengünstige Verfahrensschritte aufweist und Möglichkeiten bietet, auf ein fache Weise eine hochtemperaturfeste formstabile Kühlstruktur aus relativ weichen Buntmetallen zu realisieren. Außerdem ist das Verfahren in einzelne Fertigungsschritte gegliedert, die sowohl eine automatisierte aus auch eine Massenfertigung zulas sen.This method has the advantage that it is only inexpensive Has procedural steps and offers opportunities on a a high-temperature resistant, dimensionally stable cooling structure to be made from relatively soft non-ferrous metals. Besides, is the process is broken down into individual manufacturing steps that allow both automated and mass production sen.
Vor dem fügen kann die Deckplatte mit einer Faserlage unter Aussparung von Fügeflächen im Randbereich belegt werden, um vorteilhaft die Kernstruktur auch zur Deckplatte hin mit einer geschlossenen Faserstruktur auszustatten, so daß die Kühlkanäle oder Kühlrohre vollständig in der Faserstruktur eingebettet sind. Diese geschlossene Faserlage kann auch als Abschluß der Kernstruktur vor dem Fügen der Deckplatte auf die Kühlkanäle oder Kühlrohre gelegt werden.Before joining, the cover plate can be covered with a fiber layer Recess of joining surfaces in the edge area to be occupied the core structure also advantageously with a cover plate equip closed fiber structure so that the cooling channels or cooling pipes completely embedded in the fiber structure are. This closed fiber layer can also be used to complete the Core structure before joining the cover plate to the cooling channels or cooling pipes.
Werden als Faserstruktur unbeschichtete Faserkerne oder nur minimal beschichtete Fasern eingebracht, so daß sich beim fügen der Schichten zu einer Kühlstruktur keine geschlossene Metall matrix zwischen den Faserkernen oder fasern ausbilden kann, so werden vorzugsweise vor dem Fügen die Hohlräume in der Faser struktur aus artgleichem Material wie die Trägerplatte durch Einschlämmen, Infiltrieren, Aufstäuben oder Abscheiden aufge füllt. Das hat den Vorteil, daß auf bekannte Verfahren aus der Pulvermetallurgie zurückgegriffen werden kann, um zwischen den Fasern oder Faserkernen beim Fügen eine geschlossene Metall matrix herzustellen.Uncoated fiber cores or only as a fiber structure minimally coated fibers introduced so that when joining the layers to form a cooling structure not a closed metal matrix between the fiber cores or fibers, so are preferably the voids in the fiber before joining structure of the same type of material as the carrier plate Slurrying, infiltrating, dusting or separating fills. This has the advantage that known methods from the Powder metallurgy can be resorted to between the Fibers or fiber cores when joining a closed metal matrix.
Bei einer bevorzugten Durchführung des Verfahrens wird die Deckplatte und die Trägerplatte unter Einschluß der Kernschicht mittels Schweißen oder Löten zu einem nicht kompaktierten Wand element gefügt. Die Kompaktierung wird danach durch ein heißi sostatisches Pressen des nichtkompaktierten Wandelementes er reicht.In a preferred implementation of the method, the Cover plate and the carrier plate including the core layer by welding or soldering to a non-compacted wall element added. The compaction is then carried out by a hot sostatic pressing of the non-compacted wall element enough.
Eine bevorzugte Durchführung des Verfahrens besteht darin, die Anschlußstücke oder die Rohrenden beim Fügen gasdicht mit den Bohrungen der Trägerplatte zu verbinden, so daß vorteilhaft kein Gasaustausch über die Durchführungen in der Trägerplatte zwi schen Kernschichtung Umgebungsatmosphäre erfolgen kann. Wird vorzugsweise die Kernschicht beim Fügen evakuiert, indem bei spielsweise das Fügen bei Unterdruck erfolgt, so kann die Kühl struktur unmittelbar nach dem Fügen heißisostatisch verpreßt werden, wobei die Kernschicht und das Matrixmaterial in der Kernschicht verdichtet werden.A preferred implementation of the method is that Connection pieces or the pipe ends when joining gas-tight with the To connect holes in the support plate, so that advantageously no Gas exchange between the bushings in the carrier plate core stratification ambient atmosphere can take place. Becomes preferably evacuated the core layer during joining, by at for example, the joining takes place under negative pressure, so the cooling structure is hot isostatically pressed immediately after joining be, the core layer and the matrix material in the Core layer are compressed.
Soll vorzugsweise die Kernschicht nach dem Fügen evakuiert werden, so sind zwischen Träger und Deckplatte Abpumpstutzen vorzusehen, die nach dem Evakuieren gasdicht verschlossen wer den. Bei einem anschließenden heißisostatischen Pressen der Kühlstruktur mit evakuierter Kernschicht, wird die Kernschicht zu einer kompakten Schicht aus metallischem Matrixmaterial und eingebetteten Faserkernen und Kühlkanälen verdichtet und die Deckplatten mit dem Matrixmaterial verbunden.The core layer should preferably be evacuated after the joining there are pump-out nozzles between the support and the cover plate to be provided, which are sealed gas-tight after evacuation the. Subsequent hot isostatic pressing of the Cooling structure with evacuated core layer, becomes the core layer to a compact layer of metallic matrix material and embedded fiber cores and cooling channels compacted and the Cover plates connected to the matrix material.
Das Herstellungsverfahren und der Aufbau der Kühlstruktur wer den beispielhaft in den Fig. 1 bis 4 dargestellt.The manufacturing process and the structure of the cooling structure are shown by way of example in FIGS . 1 to 4.
Fig. 1 zeigt eine Trägerplatte mit Bohrungen und Kühlrohr, Fig. 1 shows a carrier plate with bores, and cooling pipe,
Fig. 2 zeigt eine Trägerplatte mit einer geschlossenen Faserlage und Bohrungen für Kühlrohre, Fig. 2 shows a carrier plate with a closed fiber layer and holes for the cooling tubes,
Fig. 3 zeigt eine Trägerplatte mit montierten Kühlrohren Fig. 3 shows a carrier plate with mounted cooling tubes
Fig. 4 zeigt eine Trägerplatte und eine Deckplatte vor einem Zusammenfügen. Fig. 4 shows a carrier plate and a cover plate before assembly.
Fig. 1 zeigt eine Trägerplatte 1 mit Bohrungen 2 und Kühlrohr 3. Zunächst werden Kühlrohrstücke 3 beispielsweise aus einem wärmeleitenden Metall wie einer Cu-Legierung, die die Kühlkanä le bilden sollen, an ihren Enden 4 auf 90 Grad abgewinkelt. In die Trägerplatte 1 aus einem wärmeleitenden Metall wie einer Cu-Legierung werden Bohrungen 2 zur Aufnahme der Kühlrohrenden 4 gebohrt. Die Trägerplatte 1 wird vor dem Einbringen der Kühl rohre 3 mit einer geschlossenen Faserlage, wie in Fig. 2 ge zeigt, belegt, wobei die Fasern 6 nach den betriebsbedingten Zugspannungen ausgerichtet werden. In diesem Beispiel werden Kohlenstoffasern verwendet, die galvanisch mit einer Cu-Legie rung beschichtet sind. Ein Randbereich 7 und die Bohrungen 2 werden von dem Belegen durch eine geschlossenen Faserlage 5 ausgespart. Fig. 1 illustrates a carrier plate 1 with holes 2 and the cooling pipe 3. First, cooling tube pieces 3, for example made of a heat-conducting metal such as a Cu alloy, which are to form the cooling channels, are angled at their ends 4 to 90 degrees. Bores 2 for receiving the cooling tube ends 4 are drilled in the carrier plate 1 made of a heat-conducting metal such as a Cu alloy. The carrier plate 1 is before the introduction of the cooling tubes 3 with a closed fiber layer, as shown in Fig. 2 shows ge, the fibers 6 are aligned with the operational tensile stresses. In this example, carbon fibers are used which are galvanically coated with a Cu alloy. An edge region 7 and the bores 2 are spared from the covering by a closed fiber layer 5 .
In diesem Beispiel ist die Trägerplatte aus reinem Kupfer und das Kühlrohrmaterial aus einer Kupfer/Nickellegierung mit 10 Gew.% Nickel.In this example, the carrier plate is made of pure copper and the cooling tube material made of a copper / nickel alloy with 10 % By weight nickel.
Weitere erprobte Werkstoffe für die Kühlrohre 3, die Träger platte 1 und eine Deckplatte 11, sowie für ein Matrixmaterial sind chromlegiertes Kupfer mit 0,5 bis 5 Gew.% Chrom oder Alu miniumbronze aus 4 bis 10 Gew.% Aluminium, Rest Kupfer und Zusatzelemente.Other tried and tested materials for the cooling tubes 3 , the carrier plate 1 and a cover plate 11 , and for a matrix material are chromium-alloyed copper with 0.5 to 5% by weight of chromium or aluminum bronze made of 4 to 10% by weight of aluminum, the rest copper and additional elements .
Es sind auch Aluminiumlegierungen einsetzbar. Diese haben ge genüber Kupferlegierungen den Vorteil eines geringeren spezi fischen Gewichts. Beispielsweise bestehen Kühlrohre 3, Träger platte 1, eine Deckplatte 11 sowie ein Matrixmetall aus:Aluminum alloys can also be used. Compared to copper alloys, these have the advantage of a lower specific weight. For example, cooling tubes 3 , carrier plate 1 , a cover plate 11 and a matrix metal consist of:
Aluminium, mit 3,8 bis 4,9 Gew.% Kupfer
1,2 bis 1,8 Gew.% Magnesium
0,3 bis 0,9 Gew.% Mangan
und Spurenelementen,
oder aus
Aluminium, mit 2,2 bis 2,7 Gew.% Litium
0,5 bis 1,2 Gew.% Magnesium
1,0 bis 1,6 Gew.% Kupfer
und Spurenelementen,
oder aus
Aluminium, mit 5,1 bis 6,1 Gew.% Zink
2,1 bis 2,9 Gew.% Magnesium
1,2 bis 2 Gew.% Kupfer
und Spurenelementen,
oder aus
Aluminium, mit 0,8 bis 1,2 Gew.% Magnesium
0,4 bis 0,8 Gew.% Silizium
0,15 bis 0,4 Gew.% Kupfer
und Spurenelementen.Aluminum, with 3.8 to 4.9% by weight copper
1.2 to 1.8% by weight of magnesium
0.3 to 0.9% by weight of manganese
and trace elements,
or off
Aluminum, with 2.2 to 2.7% by weight of lithium
0.5 to 1.2% by weight of magnesium
1.0 to 1.6 wt% copper
and trace elements,
or off
Aluminum, with 5.1 to 6.1% by weight zinc
2.1 to 2.9% by weight of magnesium
1.2 to 2% by weight copper
and trace elements,
or off
Aluminum, with 0.8 to 1.2% by weight magnesium
0.4 to 0.8 wt% silicon
0.15 to 0.4 wt% copper
and trace elements.
Ebenso hat sich Messing, das hauptsächlich aus Kupfer mit 30 Gew.% Zink besteht, als Werkstoff für die Kühlrohre 3, die Trägerplatte 1, eine Deckplatte 11 sowie als Matrixmaterial bewährt.Likewise, brass, which mainly consists of copper with 30% by weight zinc, has proven itself as a material for the cooling tubes 3 , the carrier plate 1 , a cover plate 11 and as a matrix material.
Eine weitere Kupfer-Legierung aus 10 bis 20 Gew.% Zinn und 1-5 Gew.% Titan und Rest im wesentlichen Kupfer ist als Buntmetall für die Mehrschichtstruktur erfolgreich verwendet worden.Another copper alloy of 10 to 20 wt.% Tin and 1-5 % By weight titanium and the remainder essentially copper is as non-ferrous metal have been successfully used for the multilayer structure.
Fig. 3 zeigt die Trägerplatte 1 mit montierten Kühlrohren 3, die mittels Schweißen oder Löten in die Bohrungen 2 mit ihren Kühlrohrenden 4 eingefügt sind, so daß die Kühlrohrenden 4 wink lig aus der Trägerplatte 1 herausragen. Auf den Randbereich 7 wird vorzugsweise ein metallischer Rahmen 10 aus einem wärme leitenden Metall wie einer Cu-Legierung aufgelegt und die Zwi schenräume zwischen den Kühlrohren 3 untereinander, sowie den Kühlrohren 3 und dem Rahmen 10 werden mit weiteren in Fig. 4 gezeigten Faserlagen 17 aufgefüllt. Fig. 3 shows the carrier plate 1 with mounted cooling tubes 3, which are inserted with their cooling pipe ends 4 by means of welding or soldering in the holes 2, so that the cooling pipe ends 4 wink lig protrude from the support plate 1. On the edge region 7 , a metallic frame 10 made of a heat-conducting metal such as a Cu alloy is preferably placed and the inter mediate spaces between the cooling tubes 3 with each other, as well as the cooling tubes 3 and the frame 10 are filled with further fiber layers 17 shown in FIG .
Fig. 4 zeigt eine Trägerplatte 1 und eine Deckplatte 11 vor einem Zusammenfügen. Dazu ist die Deckplatte 11 mit mindestens einer geschlossenen Faserlage 12, 13 belegt, wobei der Randbe reich 14 ausgespart bleibt. Die Deckplatte 11 wird in evakuier ter Umgebung und im aufgeheizten Zustand in Richtung A auf den Rahmen 10 gepreßt und mit Rahmen 10 und Trägerplatte 1 gehef tet. Anstelle des Rahmens 10 können in einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung die Kanten der Deckplatte 11 im Randbe reich heruntergebogen werden und mit dem Randbereich 7 der Trä gerplatte 1 geheftet werden. Die Rohrenden 4 werden mit den Bohrungen 2 in der Trägerplatte gasdicht verschweißt oder ver lötet. Fig. 4 shows a carrier plate 1 and a cover plate 11 before assembly. For this purpose, the cover plate 11 is covered with at least one closed fiber layer 12 , 13 , the Randbe 14 being omitted. The cover plate 11 is pressed in an evacuated environment and in the heated state in the direction A on the frame 10 and tet with frame 10 and carrier plate 1 . Instead of the frame 10 , in an advantageous embodiment of the invention, the edges of the cover plate 11 in the edge region can be bent down and stitched to the edge region 7 of the carrier plate 1 . The tube ends 4 are welded to the holes 2 in the carrier plate gas-tight or soldered ver.
Das geheftete Teil wird im Vakuum aufgeheizt, ausgegast und dann verschweißt. Abschließend wird diese unkompaktierte Mehr schichtstruktur in einer heißisostatischen Presse verdichtet, wobei die Fasermäntel aus einem wärmeleitenden Metall in der Kernschicht zu einem Matrixmetall verdichtet werden und damit ein kompaktiertes Wandelement mit verdichteter Kernschicht entsteht.The stapled part is heated in a vacuum, degassed and then welded. In conclusion, this more uncompacted layer structure compressed in a hot isostatic press, the fiber sheaths made of a heat-conducting metal in the Core layer to be compressed into a matrix metal and thus a compact wall element with compacted core layer.
Claims (20)
- a) Herstellen einer Trägerplatte aus wärmeleitendem Material mit Bohrungen zur Aufnahme von Anschlußstücken für Kühlkanäle oder von Kühlrohrenden,
- b) Belegen der Trägerplatte mit einer ersten Faserlage unter Aussparung von Fü geflächen im Randbereich der Trägerplatte und der Bohrungen,
- c) Einsetzen der Kühlrohre mit abgewickelten Kühlrohrenden oder einer Kühlkanalstruktur in die Bohrungen und Aussparungen,
- d) Auffüllen der Zwischenräume zwischen den Kühlrohren oder den Kühlkanälen mit weiteren Faserlagen zu einer Kernschicht,
- e) Fügen der Trägerplatte unter Einschluß der Kernschicht mit einer Deckplatte zu einer Kühlstruktur.
- a) Manufacture of a carrier plate made of thermally conductive material with bores for receiving connecting pieces for cooling ducts or cooling pipe ends,
- b) covering the carrier plate with a first fiber layer, with the exception of joining surfaces in the edge region of the carrier plate and the bores,
- c) inserting the cooling tubes with unwound cooling tube ends or a cooling channel structure into the bores and recesses,
- d) filling the spaces between the cooling tubes or the cooling channels with further fiber layers to form a core layer,
- e) joining the carrier plate including the core layer with a cover plate to form a cooling structure.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4322431A DE4322431C2 (en) | 1993-07-06 | 1993-07-06 | Cooling structure and process for its manufacture |
| GB9413651A GB2279734A (en) | 1993-07-06 | 1994-07-06 | Cooling structure for a wall of a propulsion plant |
| FR9408353A FR2707381A1 (en) | 1993-07-06 | 1994-07-06 | Cooling structure and method for its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4322431A DE4322431C2 (en) | 1993-07-06 | 1993-07-06 | Cooling structure and process for its manufacture |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE4322431A1 DE4322431A1 (en) | 1995-01-12 |
| DE4322431C2 true DE4322431C2 (en) | 1997-04-10 |
Family
ID=6492057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE4322431A Expired - Fee Related DE4322431C2 (en) | 1993-07-06 | 1993-07-06 | Cooling structure and process for its manufacture |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE4322431C2 (en) |
| FR (1) | FR2707381A1 (en) |
| GB (1) | GB2279734A (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19619127A1 (en) * | 1996-05-11 | 1997-11-13 | Bayerische Motoren Werke Ag | Automobile brake or fuel fluid line cooler |
| DE19750517A1 (en) * | 1997-11-14 | 1999-05-20 | Asea Brown Boveri | Heat shield |
| FR2785664B1 (en) | 1998-11-05 | 2001-02-02 | Snecma | COMPOSITE MATERIAL HEAT EXCHANGER AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
| US7261146B2 (en) | 2003-01-17 | 2007-08-28 | Illinois Tool Works Inc | Conductive heat-equalizing device |
| EP2072763B1 (en) * | 2007-12-21 | 2015-04-08 | Techspace Aero S.A. | Heat exchange system in a turbomachine |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1147027A (en) * | 1966-05-11 | 1969-04-02 | Iit Res Inst | Heat transfer assemblies and methods of making them |
| US3819295A (en) * | 1972-09-21 | 1974-06-25 | Gen Electric | Cooling slot for airfoil blade |
| CA980971A (en) * | 1972-12-07 | 1976-01-06 | Naomitsu Megumi | Structural unit body having pipe incorporated thereinto and structure assembled thereof |
| JPS57130441A (en) * | 1981-02-06 | 1982-08-12 | Hitachi Ltd | Integrated circuit device |
| DE3473033D1 (en) * | 1983-03-02 | 1988-09-01 | Mitsubishi Electric Corp | Heating panel |
| EP0121797B1 (en) * | 1983-03-15 | 1990-01-17 | Refractory Composites Inc. | Carbon composite article and method of making same |
| DE3735846A1 (en) * | 1987-10-23 | 1989-05-03 | Mtu Muenchen Gmbh | METHOD FOR PRODUCING A TUBE BOTTOM STRUCTURE OF A HEAT EXCHANGER |
| US5042565A (en) * | 1990-01-30 | 1991-08-27 | Rockwell International Corporation | Fiber reinforced composite leading edge heat exchanger and method for producing same |
| FR2665104B1 (en) * | 1990-07-26 | 1992-10-09 | Lorraine Carbone | PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF WATERPROOF PARTS IN AN ALL CARBON COMPOSITE MATERIAL. |
| DE4137638C2 (en) * | 1991-11-15 | 1994-08-11 | Mtu Muenchen Gmbh | Component with a wall to be protected against thermal stress |
-
1993
- 1993-07-06 DE DE4322431A patent/DE4322431C2/en not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-07-06 GB GB9413651A patent/GB2279734A/en not_active Withdrawn
- 1994-07-06 FR FR9408353A patent/FR2707381A1/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB9413651D0 (en) | 1994-08-24 |
| FR2707381A1 (en) | 1995-01-13 |
| DE4322431A1 (en) | 1995-01-12 |
| GB2279734A (en) | 1995-01-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3080055B1 (en) | Process for manufacturing a metal-ceramic substrate | |
| DE2842688C2 (en) | ||
| DE102004031431B4 (en) | Process for producing sintered metal-ceramic laminates | |
| DE60304097T2 (en) | Combustion chamber for a rocket propulsion system with more narrow bottleneck-adapted girders | |
| DE3618102A1 (en) | METHOD FOR THE MATERIAL CONNECTING OF CERAMIC MATERIALS AND METAL, AND OF LIKE AND DIFFERENT CERAMIC MATERIALS | |
| DE3915702C2 (en) | ||
| DE3125560A1 (en) | "INSULATION FOR PARTS OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE EXPOSED TO HIGH THERMAL LOADS AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF" | |
| DE4019439A1 (en) | METHOD FOR PRODUCING PRESSING BODIES | |
| AT3175U1 (en) | METHOD FOR PRODUCING A THERMALLY HIGH-STRENGTH COMPOSITE COMPONENT | |
| DE4322431C2 (en) | Cooling structure and process for its manufacture | |
| DE60015846T2 (en) | Piston ring carrier with cooling cavity and method for its production | |
| DE3320557C2 (en) | Method for producing the cooling wall of a rocket combustion chamber and using the same | |
| DE69514317T2 (en) | Fuel cell anode and fuel cell | |
| EP1716624B1 (en) | Method for the production of stacks of plates, especially coolers or cooler elements composed of stacks of plates | |
| DE102018124938B4 (en) | Process for forming thermal insulation | |
| DE10239416B4 (en) | Process for the preparation of a ceramic layer composite body | |
| EP1254875A2 (en) | Method of joining a refractory material composite | |
| DE3436419C2 (en) | Process for the manufacture of rocket combustion chambers | |
| EP0008068B1 (en) | Composite material and process for the manufacture thereof | |
| DE19534047C1 (en) | Anode current collector for molten carbonate fuel cell | |
| DE19932939A1 (en) | Insulating working rod for opening/closing device used in vacuum chamber comprises ceramic part connected to metal part via intermediate material made of an iron-nickel alloy, copper composite material, carbon steel, copper or copper alloy | |
| DE3307000C2 (en) | Method of manufacturing a composite metal body | |
| DE2504032C2 (en) | ||
| EP0167492A1 (en) | Process for producing an object composed of at least two components | |
| EP1412307A2 (en) | Method for the production of metal-ceramic composite materials, especially metal-ceramic substrates and ceramic composite material produced according to said method, especially a metal-ceramic substrate. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |