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Dichtungsanordnung für Behälter an Luftfahrzeugen Die Erfindung bezieht
sich auf eine Dichtungsanordnung für einen aus statischen oder dynamischen Betriebsbelastungen
ausgesetzten Bauelementen gebildeten Behälter, insbesondere an Luftfahrzeugen, und
betrifft eine derartige Anordnung mit einer entlang der Dichtungsflächen in einer
der Bauteile verlaufenden, mit Dichtungsmaterial ausgefüllten Nut.
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Bei aus sogenannten tragenden Bauteilen, d. h. Bauteilen, die einer
.schwankenden statischen Belastung oder einer dynamischen Belastung ausgesetzt sind,
hergestellten Behältern arbeiten die Verbindungsstellen, die auch die Dichtungsanordnungen
aufnehmen müssen, im Betrieb ständig gegeneinander. Dieses Arbeiten im Betrieb gegeneinander
ist aus betriebstechnischen Gründen erforderlich, um eine Dämpfung der Relativbewegung
zu erreichen und eine überlastung des Materials und Ermüdungserscheinungen zu vermeiden.
Dabei ergibt sich aus dem oben geschilderten Problem bei Behältern die Schwierigkeit,
daß übliche Dichtungselemente sehr schnell ihre Dichtwirkung verlieren.
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Derartige bekannte Dichtungselemente bestehen in der Regel in einer
der gegeneinander abzudichtenden Flächen angeordneten Nut, die mit einem elastischen,
vorgespannten Dichtungselement ausgefüllt ist, das sich durch die Vorspannung gegen
die andere Fläche dichtend anpreßt. Bei dieser Anordnung müssen die Dichtflächen
in der Regel eine besondere Ausbildung aufweisen, die ein Anpressen zur Erzeugung
der abdichtenden Vorspannung ermöglicht. Ein Ineinanderschieben zusammenzubauender
und gegeneinander abzudichtender Teile parallel zu den Dichtflächen ergibt wesentliche
Schwierigkeiten beim Zusammenbau, da die Vorspa:nnung im elastischen Dichtelement
nicht durch Anziehen von Verbindungselementen, wie Schrauben, erfolgen kann, sondern
bereits vor Ineina.nderschieben der Teile erfolgen muß.
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Diese elastischen Dichtungselemente führen durch die ständige, wenn
auch geringfügige Relativbewegung der Dichtflächen gegeneinander sehr schnell zu
Druckkorrosion an den Auflageflächen des Dichtelementes und zu deren starkem Verschleiß
durch Abrieb.
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Zum dichten Anbringen von Flanschen an Rohren, z. B. aus Asbestzement,
ist es bekannt, in den aufeinanderliegenden, zylindrischen Sitzflächen von Flansch
und Rohr Ringnuten anzubringen, die nach dem Zusammenbau mit einer erhärtenden Dichtungsmasse
ausgefüllt werden, so daß eine Verriegelung der Teile gegeneinander und gleichzeitig
eine Abdichtung erfolgt. Diese bekannte Anordnung sinngemäß auf die obenerwähnte
bekannte Dichtung von aus Einzelteilen zusammengebauten Behältern angewendet, ergibt
zwar eine Vereinfachung des Zusammenbaus, jedoch eine wesentlich verschlechterte
Dichtwirkung, da erhärtendes Dichtmaterial. die Bewegungen nicht oder elastisches
mangels Vorspannung die Bewegung nur ungenügend mitmacht und die oben geschilderten
Mängel ebenfalls auftreten. In allen diesen bekannten Fällen ist es außerdem notwendig,
bei Undichtigkeiten den gesamten Behälter auseinanderzubauen und die Dichtung als
Ganzes völlig zu erneuern.
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Es ist die spezielle, der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, eine
Dichtung zu schaffen, die sich selbständig den Größenänderungen des Dichtspaltes
im Betrieb anpaßt, die keinem Abrieb unterliegt und die keine zusätzliche Druckbelastung
auf die Bauteile ausübt und auch keine Druckkorrosion an diesen erzeugt und die
bei Undichtigkeiten ohne Auseinanderbau wieder instand gesetzt wenden kann. Gemäß
der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Nut mit nach der Außenseite wenigstens
einer der Bauteile führenden verschließbaren Öffnungen versehen ist und durch diese
mit einer in plastischem Zustand bleibenden Dichtungsmasse ausgefüllt ist.
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Derartige plastisch bleibende Massen sind als gleichzeitig dichtende
Ko.rrosionsschutz-Anstrichmassen, z. B. im Schiffsbau, bekannt. Durch die erfindungsgemäße
Anwendung derartiger oder ähnlicher Massen an Stelle der bekannten harten oder elastisehen
Dichtungselemente wird jedoch eine völlig neuartige, von den bekannten Eigenschaften
völlig unterschiedliche Wirkung erreicht.
Falls die durch die Fertigung
gegebene Spaltbreite des zwischen den an die Nut angrenzenden Dichtflächen zu groß
ist oder bei Betriebsbelastung wird, um die Dichtungsmasse am Austreten aus der
Nut durch diesen Spalt zu hindern, können die an die Nut angrenzenden, aufeinanderliegenden
Dichtungsflächen mittels einer bekannten härtenden Dichtungsmasse und/oder verformbaren
Dichtungselementen abgedichtet sein. Wenn zur Verminderung der Breite der Dichtungsflächen
und damit zur Gewichts- und Materialeinsparung, ebenso wie zu einer Verminderung
des Arbeitens in den genannten, an die Nut angrenzenden Dichtungsspalten die Bohrungen
für die Verbindungselemente, wie Schrauben oder Niete, in der Nut münden, ist die
Nut vorzugsweise in an sich bekannter Weise über den Bohrungen nach beiden Seiten
verbreitert, so daß die plastische Dichtungsmasse auch die durch die Bohrungen eingesetzten
Verbindungselemente in der Nut allseitig umgibt.
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Die Erfindung wird an Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnungen
näher erläutert. In den Zeichnungen ist F i g. 1 ein Querschnitt durch eine Tragfläche
eines Flugzeuges mit aus den tragenden Bauteilen gebildetem Kraftstoffbehälter,
F i g. 2 eine Draufsicht auf einen Teil des in F i g. 1 dargestellten Behälters,
Fig. 3 ein Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 2, F i g. 4 ein Schnitt entlang
der Linie 4-4 in F i g. 2, F i g. 5 ein F i g. 4 ähnlicher Schnitt mit einer Abwandlungsform
der Einspritzöffnung für die Dichtungsmasse, F i g. 6 eine Draufsicht auf eine Abwandlungsform,
bei der die Dichtungsnut eine gleichbleibende Breite hat, F i g. 7 ein Schnitt entlang
der Linie 7-7 in F i g. 6, F i g. 8 ein Schnitt entlang der Linie 8-8 in F i g.
6, F i g. 9 und 10 Draufsichten auf die aneinanderliegenden Dichtflächen vor dem
Zusammenbau, F i g. 11 eine Draufsicht auf eine Anordnung zum Dichten einer Eckverbindung,
F i g. 12 ein Schnitt entlang der Linie 12-12 in F i g. 11, F i g. 13 ein Schnitt
durch eine Abwandlungsform, bei der der Spalt zwischen den Dichtflächen mittels
eines Drahtes verbessert wird, wobei die Lage der Teile vor dem Zusammenpressen
des Dichtspaltes dargestellt ist, und F i g. 14 ein Schnitt ähnlich F i g. 13, in
dem die Anordnung nach dem Zusammenpressen des Dichtspaltes dargestellt ist.
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Der in F i g. 1 dargestellte Flugzeugflügel 1 hat eine Beplankung
2, einen Hauptträger 3 und einen Spant 4, die gleichzeitig als Wände eines Kraftstoffbehälters
dienen. Der Träger 3 kann eine Öffnung 5 aufweisen, so daß ein einziger Behälter
für den Kraftstoff 6 gebildet wird. Die Beplankung 2 besteht aus einem Spitzenabschnitt
7 und den Zwischenabschnitten 8 und 9. Der Träger 3 und der Hauptspant 4 weisen
an ihren Enden Flansche 10 und 11 bzw. 12 und 13 auf,
an denen die Beplankungsabschnitte mittels Durchgangsschrauben 14 oder Nieten befestigt
sind.
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In einer der übereinanderliegenden Flächen, z. B. in der Fläche 18
des Flansches 12, ist eine Längsnut 17 eingearbeitet, die sich über die gesamte
Länge der Verbindungsstelle erstreckt. Sie verläuft zwischen den Bohrungen 15 und
verbindet diese. Für gewöhnlich ist die zwischen den Bohrungen befindliche Nut schmaler
als deren Durchmesser, ist jedoch an den Bohrungen 15 bei 17a so verbreitert,
daß sie diese ganz einschließt. Die Breite und Tiefe der Nut hängen von der verwendeten
Dichtungsmasse, den auftretenden Drücken und dem in dem Behälter enthaltenen Kraftstoff
ab.
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Mindestens eine Öffnung 19 verbindet die Nut mit der Außenseite eines
der gegeneinander abzudichtenden Teile. Nach dem Zusammenbau der Teile kann durch
diese Öffnung 1.9 eine Dichtungsmasse 22 in die Nut 17 eingespritzt werden, die
in viskosem Zustand bleibt und die fließt, wenn ein Druck auf die Masse ausgeübt
wird. Dies ermöglicht auch die Ausbesserung der Dichtung durch Nachspritzen zusätzlicher
Dichtungsmasse, falls die Dichtstelle aus irgendeinem Grunde undicht geworden ist.
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Um die Dichtungsmasse in der Nut 17 zurückzuhalten, sind die zwischen
den an die Nut angrenzenden, aufeinanderliegenden Flächen infolge von Herstellungstoleranzen,
Beanspruchungen der Behälterwände oder aus anderer Ursache gebildeten Spalten entweder
durch eine sehr sorgfältige Bearbeitung der Behälterbauteile ausreichend klein zu
halten, oder es wird eine handelsübliche härtende Dichtungsmasse zwischen die aufeinanderliegenden
Flächen eingebracht. In diesem Falle sind größere Herstellungstoleranzen zulässig.
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Für gewöhnlich liegt die Dichtungsmasse 20 zu beiden Seiten der Nut
17. Sie kann jedoch auch nur auf einer Seite der Nut angebracht sein, wenn auf der
anderen Seite der Nut ein genügend hoher Druck herrscht, der ein Austreten der plastischen
Masse 22 durch den Spalt verhindert. Nach dem Auftragen der härtenden Dichtungsmasse
20 wird die Verbindungsstelle zusammengebaut und von den die Bohrungen 15 und
16 durchsetzenden Schrauben 14 zusammengepreßt und die Dichtspalte abgedichtet.
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Ein besonders geeigneter Stoff zur Verwendung als Dichtungsmasse 20
ist ein mit einem Beschleuniger versetzter synthetischer Kautschuk, der aus einem
flüssigen Polysulfidpolymerisat besteht, der vor dem Zusammenbau des Behälters auf
die Dichtflächen mittels einer Spritzpistole aufgetragen werden kann und nach der
Verbindung der Behälterbauteile bei Raumtemperatur härtet. ' Um einen späteren Auseinanderbau
des Behälters zu ermöglichen, kann die Dichtungsmasse 20 nur auf die eine Fläche
aufgebracht werden, während die andere Fläche mit einem Trennmittel überzogen wird.
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Wenn die Teile zusammengebaut sind, wird eine Dichtungsmasse 22 unter
Druck in die Öffnungen 19 eingespritzt. Diese Dichtungsmasse ist eine für gewöhnlich
sehr zähflüssige oder teigige Masse. Sie wird so eingepreßt, daß sie die Nut 17
einschließlich der um die Schrauben liegenden verbreiterten Abschnitte 17a völlig
ausfüllt. Vorzugsweise ist die Dichtungsmasse ein nicht härtender synthetischer
Kautschuk auf Polysulfid'basis.
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In der Beplankung kann eine mit der Nut 17 in Verbindung stehende
zweite Öffnung 24 vorgesehen sein, durch die nach dem Füllen zwischen den Öffnungen
19 und 14 in der Nut 17 enthaltene Luft und eine gewisse Menge der Dichtungsmasse
22 austritt und die vollständige Füllung anzeigt. Ferner können über die gesamte
Länge der Verbindungsstelle verteilt weitere zusätzliche Öffnungen 19 zum
Einspritzen der Dichtungsmasse vorgesehen sein, wodurch der Strömungsweg der Dichtungsmasse
in der Nut verringert
wird. Nach dem Einspritzen der Dichtungsmasse
werden die Öffnungen 19 und 24 mittels Gewindestopfen 26 bzw. 27 verschlossen.
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Bei einer Gruppe derartiger Öffnungen wird beim Füllen der Nut 17
die Dichtungsmasse zuerst in die eine Öffnung so lange eingespritzt, bis sie an
der nächsten austritt. Die erste Öffnung wird dann zugeschraubt, und in die zweite
Öffnung wird weitere Dichtungsmasse eingespritzt, bis die Dichtungsmasse an :der
nächstfolgenden Öffnung austritt. Die zweite Öffnung wird dann zugeschraubt und
das Verfahren auf der gesamten Länge von einer Öffnung zur anderen wiederholt.
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Vorzugsweise liegt die Nut 17 in der Linie der Befestigungselemente,
liegt also dort, wo die Teile am festesten zusammengepreßt werden. Hierdurch werden
die Belastungen auf die Dichtspalte vermindert, so daß diese nicht auf einer Seite
der Nut zu groß werden können. Befände sich die Abdichtung an einer Seite der Reihe
von Befestigern, so würden alle Belastungen der Teile auf die Dichtungsfläche ein
Biegemoment ausüben, so daß ein großer Abstand zwischen den Teilen entstehen würde.
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Bei :der in F i g. 5, 6 und 7 dargestellten Ausführung hat die für
:das Dichtungsmaterial bestimmte Nut 28 eine gleichbleibende Breite, so daß an den
Bohrungen für die Schrauben 14 keine Verbreiterung der Nut notwendig .ist. Wenn
jedoch, wie dies beim Luftfahrzeug oft der Fall ist, die Festigkeit der Teile von
Bedeutung ist, wird vorzugsweise die an den Bohrungen verbreiterte schmalere Nut
verwendet.
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Ein Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß eine geschlossene
oder einheitliche Abdichtung um alle aneinanderliegenden Flächen eines Behälters
ohne Rücksicht darauf, wie diese Flächen miteinander verbunden sind, hergestellt
werden kann. Eine Teilansicht einer Behälterecke ist in den F i g. 11 und 12 dargestellt.
Mit der Erfindung ist es möglich, eine einzige einheitliche oder geschlossene Abdichtung
für alle an einer solchen Ecke zusammentreffenden aneinanderliegenden Flächen zu
bilden. Bei der dargestellten Ausführung liegt die eine Kante 34 der Seitenwand
33 des Behälters an der Fläche 35 der angrenzenden Seitenwand 36. Die Seitenwand
37 legt sich an die obere Fläche 38 der Seitenwand 36 und an die obere Fläche 39
der Seitenwand 33 an. Die Verbindungsstellen zwischen allen diesen auf- und aneinanderliegenden
Flächen werden durch eine das Dichtungsmaterial aufnehmende Nut von gleichbleibendem
Querschnitt oder von sich änderndem Querschnitt in je einer der aufeinanderliegenden
Flächen abgedichtet. Die Nuten können so angeordnet sein, daß sie alle in offener
Verbindung miteinander stehen. Die Nut 17x in der Fläche 34 der Seitenwand 33 mündet
in die Nut 17y in der oberen Fläche 39 dieser Wand 33. Die Nut 17y setzt sich in
die Seitenwand 36 fort, in .der sie .auf die Nut 17 z trifft, die rechtwinklig zur
Nut 17y steht. Nachdem die Seitenwände mittels der die Abdichtungsnuten der verschiedenen
Seitenwände durchsetzenden Befestiger zusammengebaut sind, wird die Dichtungsmasse
in eine der Nuten, beispielsweise in die in der Nut 17 z vorhandene Öffnung 40,
eingespritzt, von wo die Dichtungsmasse in die Nuten 17y und 17z fließt, so daß
sie diese Nuten völlig ausfüllt und die Dichtungsstelle abdichtet. Entlüftungsöffnungen
41 und 42 können vorgesehen sein, die das Ausfüllen der Nuten mit Dichtungsmasse
sichtbar machen und die auch ein späteres Nachspritzen der Dichtungsmasse ermöglichen.
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Eine abgeänderte Form der erfindungsgemäßen Dichtung ist in den F
i g. 13 und 14 dargestellt, in der eine abweichende Spaltabdichtung verwendet wird.
Bei dieser Abänderung besteht die Spaltdichtung aus einem dünnen Draht 44, der,
wie der vergrößerte Querschnitt der F i g. 13 zeigt, zwischen den sich gegenüberstehenden
Flächen nahe der Nut 17 und an dem Außenabschnitt der Verbindungsstelle eingelegt
ist. Dieser Draht kann aus einem weichen Material, z. B. Reinaluminium, bestehen.
Er kann z. B. einen Durchmesser von 0,3 bis 0,4 mm haben. Ein derartiger Draht kann
beim Anziehender Schrauben, wie in Fi g. 1.4 gezeigt, auf eine Dicke von 0,05 mm
zusammengedrückt werden. Der Draht ist jedoch nicht, wie übliche härtende Dichtungsmassen,
elastisch, so daß er beim Öffnen des Spaltes den entstehenden größeren Raum nicht
ausfüllt. Es kann daher der Aluminiumdraht 44 zwischen eine .härtende Dichtungsmasse
20 zwischen die sich gegenüberstehenden Flächen eingelegt sein.
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Es ist auch möglich, als Spaltdichtungsmasse 20 ein Klebemittel zu
verwenden, das nicht nur abdichtet, sondern auch der Verbindungsstelle eine zusätzliche
Festigkeit gibt. Ein für diesen Zweck besonders geeigneter Klebstoff isst Buna-N-Phenolcopolymerisat.