DE2112588C3

DE2112588C3 - Plattenförmiges Bauelement aus Metall in Sandwichbauweise

Info

Publication number: DE2112588C3
Application number: DE2112588A
Authority: DE
Inventors: Dietrich Dipl.-Ing. 8012 Riemerling Singelmann
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1971-03-16
Filing date: 1971-03-16
Publication date: 1975-12-11
Also published as: DE2112588A1; DE2112588B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein plattenförmiges Bauelement aus Metall in Sandwichbauweise mit einer zwischen zwei Deckplatten angeordneten Kernschicht aus wabenförmig angeordneten Zellen, die öffnungen für den Durchfluß eines Kühlmediums durch die Kernschicht aufweisen.

Ein Bauelement dieser Art ist durch die DT-PS 11 76 820 bereits bekanntgeworden. Bei diesem Bauelement ist die Kernschicht von zickzackförmig verlaufenden Streifen gebildet, die an ihren Wellenbergen und gegebenenfalls auch an ihren Wellentälern eine Ausnehmung aufweisen, so da3 beim Zusammenfügen dieser Streifen an den Stellen der Ausnehmungen Kanäle entstehen, durch die ein Kühlmedium die Kernschicht durchfließen kann. Da diese Ausnehmungen verhältnismäßig klein sind, ist diese Maßnahme bei hohen Temperaturen zur Kühlung des Bauelements nicht ausreichend, da die Kühlflüssigkeit, infolge der relativ kleinen Öffnungsquerschnitte zu trägem Umlauf gezwungen, nicht imstande ist, die anfallende Wärme rechtzeitig abzutragen. Insbesondere beim Einsatz des Bauelements bei Hochgeschwindigkeits-Flugkörpern kann das schwerwiegende Nachteile zur Folge haben, weil die z. B. durch Gasreibung bei hohen Geschwindigkeiten entstehende Wärme gefährliche Deformierungen aerodynamisch wichtiger Bauteile verursachen kann.

Man hat das Problem der Wärmebelastbarkeit plattenförmiger Bauelemente dieser Art daher auf andere Weise zu lösen versucht.

Unter Vernachlässigung der üblichen Konstruktionsgewohnheiten, nach welchen für die Außenhaut von Flugkörpern in der Regel Leichtmetall verwendet wird, hat man in manchen Fällen höher schmelzende Metalle gewählt.

So sind z. B. die Sandwichbauteile für die Einlaufe und auch für die Schubdüsen von Triebwerksanlagen oder andere großflächige Verkleidungsteile von Hochgeschwindigkeits-Flugkörpern, die sich infolge Gasreibung im Betrieb stark aufheizen, aus Titan oder Titanlegierungen gebaut worden. Diese Werkstoffe haben aber den Nachteil, daß sie infolge ihrer Härte nur schwer bearbeitbar sind. Außerdem sind die Schweiß- und Hartlot-Technologien noch nicht für alle hierbei verwendeten Hartmetallegierungen erarbeitet worden. In der Regel bietet jedoch nur die Schweißverbindung ausreichende Sicherheit gegen ungewolltes Lösen der Verbindungen, so daß bei der Benutzung von Hartmetallegierungen wie Titan erhebliche Schwierigkeiten bei der Herstellung von Sandwichbauteilen auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bauelement der eingangs genannten Art zu schaffen, das hohen Temperaturen standhält und dazu in der üblichen Weise geschweißt werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die öffnungen durch Einschneiden und Aufbördelung der Zellenwände gebildet sind und die Kernschicht mit den Deckplatten durch Schweißung mittels eines durch die öffnungen hindurchgeführten Schweißwerkzeugs, z. B. einer Schweißelektrode, verbunden ist.

Bei dem Bauelement nach der Erfindung ist durch die von den Abmessungen des verwendeten Schweißwerkzeugs abhängige Weite der öffnungen ein voluminöser und deshalb besonders wirksamer Strom zum Kühlen der Zeilenwände und der Deckplatten gewährleistet, der in der Lage ist, die im Betrieb anfallende Wärme abzuführen. Eine Veränderung der Durchflußgeschwindigkeit bzw. des Durchsatzvolumens gestattet eine feinfühlige Abstimmung auf die jeweils gewünschte Kühltemperatur.

Die Aufbördelung der eingeschnittener. Zellenwände hat den weiteren Vorteil im Gefolge, daß die abgebogenen Wandteile das strömende Kühlmedium zu einer kräftigen Verwirbelung veranlassen. Durch diesen Effekt wird der Wärmeübergang von den Zellen auf das Kühlmedium intensiviert

Darüber hinaus wird durch die Aufbördelung der aufgeschnittenen Ränder eine wesentliche Versteifung der Zellen bzw. eine Erhöhung ihrer Widerstandskraft gegen mechanische Beanspruchung erreicht Ferner ist es möglich, durch einzelne von den öffnungen in Zellenwänden gebildeten Durchlaßkanäle, z. B. solche mit besonders hoher Wärmebelastung, einen stärkeren Fluß des Kühlmediums hindurchzuschicken als durch die übrigen; etwa durch Anlegen einer größeren Kühlmitteldruckdifferenz. Es kann also in vorteilhafter Weise für bestimmte Bereiche der zu kühlenden Fläche eine individuelle Kühlungsar.ordnung getroffen werden.

Durch die Möglichkeit, bei der Herstellung der Bauplatten z. B. mit einem Schweißelektrodenhalter durch diese öffnungen in das Innere jeder Zelle einzufahren, werden bedeutende Einsparungen an Arbeitszeit erzielt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die aufgebördelten Ränder der öffnungen als Störkörper für die Strömung des Kühlmediums ausgebildet sind.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Ausschnitt aus einer Kernschicht mit wabenförmigen Zellen ohne Deckplatten in perspektivischer Darstellung,

F i g. 2 eine Zellenwand mit Einschnitten zur Bildung der Durchflußöffnung in der Ansicht,

F i g. 3 die Zellenwand nach F i g. 2 mit aufgebördelten Rändern der Durchflußöffnung,

F i g. 4 das Anlegen der Schweißpunkte beim Befestigen einer Deckplatte im Schnitt IV-IV gemäß F i g. 3.

In F i g. 1 sind aus zwei gebogenen und zusammengefügten Blechstreifen 1,2 bestehende,regelmäßige Sechsecke bildende Zellen 3, 5 dargestellt, die zur Bildung des Bauelements mittels in F i g. 1 nicht dargestellter Deckplatten verschlossen werden.

Die sich beim Zusammenfügen der Blechstreifen 1.2

bildende gemeinsame Zellenwand 4 zweier benachbarter Zellen 3 und 5 hat doppelte Blechstärke. Die Aufbördelungen der Ränder der öffnungen 6 in den· Zellenwänden 4 sind in F i g. 1 nicht dargestellt.

In den F i g. 2 bis 4 ist die Bildung der großflächigen öffnungen 6 durch Aufbiegung der durch Einschnitte 7, g, 9 gebildeter Lappen 10, 11, Ί2, 13 ersichtlich. Die hochstehenden Lappen 10 bis 13 diesen als Störkörper für den Kühlstrom, der das gesamte Bauelement durchfließt. Gleichzeitig erhöhen sie seine Belastbarkeit.

In F i g. 4 ist die Verschweißung einer der Deckplatten 14 mit den Zellen dargestellt. Der Halter 15,16 der Schweißelektroden 17,18 sind zu Bauelement 19 relativ verschieblich angeordnet, wobei die Elektrode 17 auf die Deckplatte 14 aufgesetzt wird, während die Gegenelektrode 18, die in ihrem Halter 16 gemäß dem Pfeil 20 längsverschieblich gelagert ist, durch die Öffnungen 6 in die Zellen eingeschoben wird, um im Zelleninnern zur Anlegung der erforderlichen Schweißpunkle auf Flansche 21 der Zellenwände 4 aufgesetzt zu werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Plattenförmiges Bauelement aus Metall in Sandwichbauweise mit einer zwischen zwei Deckplatten angeordneten Kernschicht aus wabenförmig angeordneten Zellen, die Öffnungen für den Durchfluß eines Kühlmediums durch die Kernschicht aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (6) durch Einschneiden und Aufbördelung der Zellenwände (4) gebildet sind und die Kernschicht mit den Deckplatten (*4) durch Schweißung mittels eines durch die Öffnungen hindurchgeführten Schweißwerkzeugs, z.B. einer Schweißelektrode (17,18) verbunden ist.

2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgebördelten Ränder der Öffnungen (6) als Störkörper für die Strömung des Kühlmediums ausgebildet sind.