DE2040404A1 - Hollow construction - Google Patents
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Description
S 9 AUGSBURGS 9 AUGSBURG
»HILIPFINB-WET.KEn-STHASS« U»HILIPFINB-WET.KEn-STHASS« U
R. 78IR. 78I
Augsburg, den 12. August I970Augsburg, August 12, 1970
Rolls-Royce Limited, Moor Lane, Derby, EnglandRolls-Royce Limited, Moor Lane, Derby, England
HohlkonstruktionHollow construction
Die Erfindung betrifft Hohlkonstruktionen und bezieht sich insbesondere auf Hohlkonstruktionen, welche sich als Wandbelag eignen.The invention relates to hollow structures and, more particularly, relates to hollow structures which emerge as Wall covering are suitable.
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, einer vorzüglich als Wandbelag dienenden Hohlkonstruktion besonders gute Pestigkeits- und gleichzeitig Wärme- und Temperaturisolationseigenschaften zu verleihen.The aim of the invention is to achieve the object of a hollow structure which is used excellently as a wall covering to give particularly good resistance and at the same time heat and temperature insulation properties.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Eri'indung durch eine Hohlköhstruktion gelöst, die durch ein Gewebe von sich kreuzenden Streifen aus verhältnismäßig steifem Material gekennzeichnet ist, welche jeweils im Längsschnitt rechtwinkelig-wellenförmig gebogen und so mit Bezug zueinander angeordnet sind, daß sie zwei im wesentlichen '.munterbrochene, einander gegenüberliegende Wandungen bilden, zwischen welchen sich Kammern befinden.According to the invention, this object is achieved by a hollow structure that is formed by a tissue intersecting strips of relatively stiff material is characterized, each of which is rectangular-wave-shaped in longitudinal section curved and arranged with respect to one another so that they have two essentially '.minterrupted, Form opposing walls, between which there are chambers.
Die erfindungsgemäße Hohlkonstruktion kann als V/andbelag Anwendung finden, in welchem Falle eine der Wandungen mittels geeigneter Verbindungsmittel, beispielsweise mittels Nieten oder mittels Punktschweißung, an einer Wand befestigt ist.The hollow construction according to the invention can be used as V / and covering application, in which case one of the Walls by means of suitable connecting means, for example by means of rivets or spot welding is attached to a wall.
Die Streifen können aus Metall bestehen, in welchem Falle die erfindungsgemäße Hohlkonstruktion in Querrichtung hohen Temperaturgradienten standhalten kann, ohne zerstört zu werden, weshalb sie sich insbesondere als Belag für Heißgaskanäle eignet.The strips can be made of metal, in which case the hollow construction according to the invention in the transverse direction can withstand high temperature gradients without being destroyed, which is why they are in particular suitable as a covering for hot gas ducts.
Gemäß einer AusfUhrungsform der Erfindung ist die Hohlkonstruktion als gekühlter Belag für Wandungen ausgebildet, welche hohen Temperaturen ausgesetzt sind. In diesem Falle ist eine der von den Streifen gebildeten Wandungen mit Durchbrechungen versehen, so daß einAccording to one embodiment of the invention, the Hollow construction designed as a cooled covering for walls that are exposed to high temperatures. In this case, one of the walls formed by the strips is provided with openings, so that a
w a -w a -
1 ο aao 9/1s 2 ο1 ο aao 9 / 1s 2 ο
3 20ÄC4043 20ÄC404
Kühlinedi-r. durch diese Durchbrechungen hindurchgeführt werden Kann, welches die Innenseite der anderen, hohen Temperaturen ausgesetzten Wandung durch Aufpralll-rüalung kühlt, Li^ mit Durchbrechungen versehene Wandung ist In dieser:. Falle an einer ebenfalls mit Durchbrechungen versehenen *tfand befestigt, wobei die Durchbrechungen sich gegenseitig durchdecken und ein Kühlmedium durch die Wand hindurchgeführt wird.Kühlinedi-r. passed through these openings Can be which the inside of the other, high Wall exposed to temperatures due to impact shuttering cools, Li ^ is provided with perforations wall In this:. The trap is attached to an also provided with perforations, with the perforations cover each other and a cooling medium through the Wall is passed through.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Wand, an welcher der Wandbelag befestigt ist, die eine Wandung einer Wabenkonstruktion oder anderen Hohlwand, deren Innerem ein Kühlmedium zugeführt wird, welches die genannte Aufprall kühlung des Belages bewirkt.According to a preferred embodiment of the invention is the wall to which the wall covering is attached, one wall of a honeycomb structure or other hollow wall, the interior of which is supplied with a cooling medium, which causes the mentioned impact cooling of the surface.
Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Hohlkonstruktion als akustiscner Wandbelag ausgeführt. In diesem Falle kann die Hohlkonstruktlcn, sofern eine ihrer Wandungen hohen Temperaturen ausgesetzt ist, aus Metallstreifen bestehen.According to another embodiment of the invention the hollow construction is designed as an acoustic wall covering. In this case, the hollow structure, provided one of its walls is exposed to high temperatures, consist of metal strips.
In Abwandlung dessen kann die erfindungsgemäße Hohlkonstruktion auch aus Kunstharz oder faserverstärktem Verbundmaterial bestehen, welches in die bewußte rechteckige Wellenform gebracht wurde. Die Konstruktion ist wiederum mit einer ihrer Wandungen an einer Wand befestigt,As a modification of this, the hollow construction according to the invention can also be made of synthetic resin or fiber-reinforced Composite material exist, which was brought into the conscious rectangular wave shape. The construction is in turn attached to a wall with one of its walls,
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während die andere Wandung der erfindungsgemäßen Hohlkonstruktion mit Durchbrechungen versehen ist. Schalldruckwellen, welche folglich auf die betreffende Wandung auftreffen, gelangen durch die erwähnten Durchbrechungen hindurch und werden in den Kammern zwischen den beiden Wandungen der Hohlkonstruktion abgedämpft.while the other wall of the hollow structure according to the invention is provided with openings. Sound pressure waves, which consequently hit the wall in question, pass through the openings mentioned through and are dampened in the chambers between the two walls of the hollow structure.
Die Wellenform der einzelnen Streifen ist vorzugsweise rechteckig, so daß die von dem Gewebe gebildeten Kammern ebenfalls rechteckig begrenzt sind. Werden Kammern benötigt, deren Selten ungleich große Abmessungen haben, so miissen Streifen verschiedener Breite Anwendung finden.The wave shape of the individual strips is preferably rectangular, so that those formed by the fabric Chambers are also delimited rectangular. If chambers are required, they are rarely of unequal size Have dimensions, so strips of different widths must be used.
Der Ausdruck "rechteckig" bezeichnet in diesem Zusammenhang auch quadratische Abmessungen.The term "rectangular" in this context also denotes square dimensions.
Die Erfindung wird nunmehr in ihren Einzelheiten unter Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beispielsweise beschrieben, in welchenThe invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, for example described in which
Fig. 1 eine auseinandergenommeneFig. 1 is a disassembled
perspektivische Ansicht der Teile einer Hohlkonstruktion mit einer Stutzplatte nachperspective view of the parts of a hollow structure with a support plate according to
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der Erfindung zeigt,of the invention shows
Pig. 2 eine perspektivische AnsichtPig. 2 is a perspective view
einer auf einem hohlen Stützkörper aufgebauten erfindungsgemäßen Hohlkonstruktion zeigt, welche als aufprallgekühlter Belag Anwendung finden kann, undone built on a hollow support body according to the invention Hollow construction shows which can be used as an impact-cooled covering, and
Fig. J5 eine perspektivische AnsichtFig. J5 is a perspective view
einer auf einem einfachen Stützkörper aufgebauten erfindungsgemaßen Hohlkonstruktion zeigt, welche Durchbrechungen aufweist und als akustischer Belag Anwendung finden kann. a hollow structure according to the invention built on a simple support body shows which openings have and can be used as acoustic covering.
In Fig. 1 ist eine Stützplatte 1 dargestellt, in welcher eine Vielzahl von Löchern 2 für nicht dargestellte Nieten angeordnet sind und außerdem zeigt die Figur drei Streifen 3 und 4, welche in ihrem Längsschnitt eine rechteckige Wellenform aufweisen. Die Streifen J5 und 4 sind so miteinander verwoben, daß sie sich wie die Fäden einesIn Fig. 1, a support plate 1 is shown, in which a plurality of holes 2 for not shown Rivets are arranged and the figure also shows three strips 3 and 4, which in its longitudinal section is a rectangular Have waveform. The strips J5 and 4 are so interwoven that they look like the threads of one
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fc 2 υ ν.- \r)U fc 2 υ ν.- \ r ) U
Textilgewebes gegenseitig rechtwinkelig kreuzen, uabei sind die Streifen mit Bezug zueinander so angeordnet, daß die "Wellenkämme" der einen Streifen 3 sich an Stellen befinden, an welchen sich außerdem die "Wellentäler" der anderen Streifen 4 befinden. Auf diese Weise bilden die Streifen in zusammengebautem Zustand zwei im wesentliehen fortlaufende einander gegenüberliegende Wandungen, zwischen welchen einzelne Kammern gebildet sind, wie dies beispielsweise aus Fig. 2 ersichtlich ist.Cross the textile fabric at right angles, among other things the strips are arranged with respect to one another in such a way that the "wave crests" of the one strip 3 adjoin one another Places where the "wave troughs" of the other strips 4 are also located. Form this way the strips in the assembled state are essentially two continuous opposing walls, between which individual chambers are formed, such as this can be seen, for example, from FIG.
Die Streifen werden gleichzeitig mit dem kreuzweise Zueinanderverlegen an die Stutzplatte 1 angenietet.The strips are riveted to the support plate 1 at the same time as they are laid crosswise.
Beim Ineinanderverweben der beiden Streifen 3 '«ind 4 wird so vorgegangen, daß an zwei rechtwinkelig zueinander verlaufenden Kanten des 3aukörpers angefangen wird und zunächst die Streifen 3 an ihren Nietlöchern 2a vernietet werden. Sodann werden die jeweils angrenzenden Streifen 3 und 4 in Stellung gebracht und an ihren Nietlöchern 2b und 2c vernietet, worauf dieses Verfahren so lange fortgesetzt wird, bis der ganze Baukörper fertiggestellt ist. Die auf diese Weise hergestellte Konstruktion kann, ohne sich auszubeulen, Temperaturunterschieden bis zu 400 C standhalten, da die rechtwinkeligwellenförmig gebogenen Streifen sich dehnen können, ohne When interweaving the two strips 3 '"ind 4 the procedure is to start at two edges of the 3aukörpers that run at right angles to one another and first the strips 3 are riveted to their rivet holes 2a. Then the adjacent Strips 3 and 4 placed in position and riveted to their rivet holes 2b and 2c, whereupon this procedure is continued until the entire structure is completed. The one made in this way The construction can withstand temperature differences of up to 400 C without bulging, since the strips, which are bent at right angles, can stretch without
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dabei die Stützplatte in irgendeiner Welse zu beeinflussen.thereby influencing the support plate in some way.
Fig. 2 zeigt eine AuafUhrungsform der erfinüungst:em!i3en Hohlkonstruiction, bei welcher diese einen Belag für eine Außenwandung 10 bildet und kühlbar ist, so'daß sie noch größeren Temperaturunterschieden standhalten ■kann. Die Stützplatte 1 ist in diesem Falle Teil einer Auienwand 10, welche selbst wiederum in Hohlvrand-Bauvreiae hergestellt ist und Wandungen 1 und 11 aufweist, welche durch eine Vielzahl von Stegen 12 voneinander in Abstand gehalten werden, welch letztere Kanäle für eine zwischen diesen Wandungen durchführbare Kühlluftströmung bilden.Fig. 2 shows an embodiment of the invention t : em ! i3en hollow construction, in which this forms a covering for an outer wall 10 and can be cooled so that it can withstand even greater temperature differences. The support plate 1 is in this case part of an outer wall 10, which is itself made in Hohlvrand-Bauvreiae and has walls 1 and 11, which are held at a distance from one another by a plurality of webs 12, the latter channels for a passable between these walls Form cooling air flow.
Die aus Metall hergestellten Streifen 3 und 4 werden vor dem 3iegen in rechteckige Wellenform mit Kühlluftöffnungen Ib und-Nietlöchern-16 versehen, so daß nach dem Biegen und dem sinngerechten, sich kreuzenden Verlegen dieser Streifen alle öffnungen an derselben Seite der Hohlkonstruktion liegen. Bei der fertiggestellten 3ewebekonstruktion ist also eine Wandung derselben mit Durchbrechungen versehen, während deren andere Wandung nicht durchbrochen ist.The strips 3 and 4 made of metal will be provided before 3iegen in a rectangular wave shape with cooling air openings Ib and rivet holes 16, so that after bending and laying these strips intersecting each other, all openings on the same side of the Hollow construction. With the completed 3ewebeconstruction so one wall of the same is provided with perforations, while the other wall is not is broken.
Das Stützblech ist ebenfalls mit entsprechenden Kühlluftöffnungen und Nietlöchern versehen und dieThe support plate is also with appropriate Provided cooling air openings and rivet holes and the
BAD OBKBiKALBAD OBKBiKAL
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ineinander verwobenen Streifen sind so an der Stützplatte befestigt, daß die mit Durchbrechungen versehenen Oberflächen beider Körper sich gegenseitig berühren und diese Durchbrechungen sich gegenseitig durchdecken.interwoven strips are so on the backing plate attached that the perforated surfaces of both bodies touch each other and this Breakthroughs cover each other.
Beim Gebrauch einer derartigen Hohlkonstruktion kann ein Kühlmittel in die Zwischenräume zwischen den Stegen der Außenwandung eingeführt werden, welches sodann durch die Durchbrechungen hindurchströmt und dadurch KUhlmittelstrahlen bildet, welche auf die Innenfläche der nicht mit Durchbrechungen versehenen Wandung der Hohlkonstruktion aufprallen, so daß diese hohen Temperaturen ausgesetzt werden kann.When using such a hollow construction can a coolant can be introduced into the spaces between the webs of the outer wall, which then through flows through the openings and thus coolant jets forms which on the inner surface of the wall of the hollow structure that is not provided with openings impact, so that it can be exposed to high temperatures.
Eine Anwendungsmöglichkeit für die erfindungsgemäße Hohlkonstruktion ist deren Gebrauch als Belag für Strahlrohre oder als Belag für Auspuffkegel von Gasturbinentriebwerken. Die den Auspuffgasen ausgesetzte Fläche der Hohlkonstruktion wird durch Aufprallkühlung gekühlt, so daß die quer an der Hohlkonstruktion anstehende Temperatur differenz auf einen Wert in der Größenordnung von etwa 400 C heruntergebracht werden kann, welchem der Belag standhält, ohne daß eine Zerstörungsgefahr besteht.One possible application for the hollow structure according to the invention is its use as a covering for jet pipes or as a covering for exhaust cones of gas turbine engines. The surface of the hollow structure exposed to the exhaust gases is cooled by impingement cooling so that the temperature difference across the hollow structure can be brought down to a value of the order of about 400 C, which the lining can withstand without the risk of destruction.
Die Hohlkonstruktion der Außenwand kann durch eineThe hollow structure of the outer wall can by a
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Wabenkonstruktion ersetzt sein, wenn Vorsorge getroffen wird, daß in den Wabenwandungen Öffnungen vorgesehen sind, durch welche Kühlluft hindurchgefUhrt werden kann, die dann über die vorerwähnten Wandungsdurchbrechungen in den Belag einströmen kann.Honeycomb structure to be replaced if precaution is taken that openings are provided in the honeycomb walls through which cooling air can be passed, which can then flow into the covering via the aforementioned wall openings.
Wenn die andere Oberfläche der Stützplatte zugänglich ist, kann die Befestigung der Streifen an dieser Stützplatte durch Indirektnietung oder Punktschweißung erfolgen, während anderenfalls als Verbindungsmittel Explosionsnieten angewendet werden müssen. When the other surface of the support plate is accessible can attach the strips to this support plate by indirect riveting or spot welding, while otherwise explosion rivets have to be used as connecting means.
Eine andere Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Hohlkonstruktion ist in Fig. 3 dargestellt, welche beispielsweise als schalldämpfende Wandkonstruktion Anwendung finden kann.Another embodiment of the invention Hollow construction is shown in Fig. 3, which for example as a sound-absorbing wall construction Can apply.
Wie bei den vorbeschriebenen beiden Ausfuhrungsformen der erfindungsgemäßen Hohlkonstruktion bestehen auch bei dieser Ausfuhrungsform die Streifen 3 und 4 aus Metall und sind in der beschriebenen Weise ineinander verwoben und mittels Nieten an einer Stützplatte 1 befestigt. In diesem Falle sind jedoch Durchbrechungen an der den Nietlöchern entgegengesetzt gelegenen Wandung der Hohlkonstruktion angeordnet, so daß in diesem Falle die Ober-As with the two embodiments described above of the hollow structure according to the invention, the strips 3 and 4 are also made of metal in this embodiment and are interwoven in the manner described and attached to a support plate 1 by means of rivets. In this case, however, there are perforations on the wall of the hollow structure opposite the rivet holes arranged so that in this case the upper
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fläche der mit Durchbrechungen versehenen Wandung der Hohlkonstruktion ebenfalls im Gebrauch einer Gasströmung ausgesetzt werden kann. Der Gesamtquerschnittder Durchbrechungen sollte etwa ein Viertel der Gesamtoberfläche des Belages ausmachen.area of the wall of the hollow structure provided with openings also in the use of a gas flow can be exposed. The total cross-section of the perforations should be about a quarter of the total surface of the covering.
Die zwischen den beiden Wandungen der erfindungsgemäöen Hohlkonstruktion gelegenen Kammern haben Metallwandungen, so daß die in diese Kammern durch die Durchbrechungen hindurch eintretende Schallwellenenergie durch Reflexion an diesen Wandungen und auf Grund von Turbulenzerscheinungen in der Kammer gebrochen wird.The between the two walls of the invention Hollow construction chambers have metal walls, so that in these chambers through the openings Sound wave energy entering through due to reflection on these walls and due to Turbulence phenomena in the chamber is broken.
Ein auf die beschriecene Weise aus entsprechend gefalteten Metallstreifen gebildeter Belag hat die Fähigkeit, in Querrichtung anstehenden Temperaturgradienten in der oben beschriebenen Weise standzuhalten und kann folglich als akustischer Belag für Strahlrohre von Gasturbinentriebwerken Anwendung finden.A covering formed from appropriately folded metal strips in the manner described has the Ability to withstand temperature gradients in the transverse direction in the manner described above and can consequently be used as an acoustic covering for jet pipes of gas turbine engines.
In Fällen, wo kein solcher Temperaturgradient ansteht, kann der Belag auch aus entsprechend geformter: Kunststoffstreifen oder aus Streifen gebildet sein, welche aus faserverstärkten Harzen hergestellt sind und entsprechend an eine Stützplatte angeklebt werden.In cases where there is no such temperature gradient, the covering can also consist of appropriately shaped: Plastic strips or strips made of fiber-reinforced resins and accordingly be glued to a support plate.
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