DE2832098C2 - Anordnung zur Zug- bzw. Längskrafteinleitung bei einem Bauteil in Sandwichbauweise - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Anordnung der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen und durch die GB-PS 7 23 535 bekanntgewordenen Art.

Bei Lüfter- oder Ventilatorrotoren großer Abmessungen, beispielsweise für Windkanäle, erfolgt in der Regel der starre Anschluß der Rotorblätter an der Rotornabe über Befestigungsbolzen, wozu die Rotorblattschale im aus Gründen des Leichtbaus bevorzugten Anwendungsfall einer faserverstärkten Kunststoffstruktur in Sandwichbauweise mit Anschlußflanschen bzw. entsprechenden Beschlägen zu versehen ist. Solche Beschläge sind aber nicht nur mit einem beträchtlichen Fertigungsaufwand behaftet, sondern unterliegen auch aufgrund von Reibkorrosion einem relativ hohen Verschleiß. Man ist daher bemüht, für die Zugbzw. Längskrafteinleitung ohne zusätzliche Flansch- bzw. Beschlagkonstruktionen auszukommen. Eine entsprechende Anordnung gemäß der GB-PS 7 23 535 nach Art einer Schraubklemmverbindung, bei welcher für ein sicheres Verschrauben eines Anschlußbolzens mit dem Sandwichteil im Bereich der betreffenden Querbohrung auf Kernmaterial verzichtet bzw. eine Dickenminderung in Kauf genommen wird, ist allerdings insofern von Nachteil, weil hier das für eine Krafteinleitung bestimmte Element am Anschlußbolzen außermittig angreift. Infolgedessen kann es zu Biegekräften und damit zu interlaminarem Schub sowie Querzug in den Deckhäuten kommen mit der Gefahr ihrer Delaminierung.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Anordnungen der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art insoweit zu verbessern, daß beim Beibehalten der bei diesem Stand der Technik bereits erreichten Vorteile, die darin zu sehen sind, daß die Zug- bzw. Längskrafteinleitung ohne zusätzliche Flansch- bzw. ίο Beschlagkonstruktionen möglich ist, darüber hinaus noch erreicht wird, daß der Kraftübergang und die Kraftübertragung noch wesentlich günstiger sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der Erfindung die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Gestaltungsmerkmale vorgesehen, wobei noch in den Unteransprüchen 2 bis 4 für die Aufgabenlösung vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen beansprucht werden, die teilweise Merkmalsgleichheiten mit dem Stand der Technik aufweisen.

Die Entwicklung der Erfindung, ausgehend von dem zu verbessernden, im Oberbegriff des Anspruches ] angegebenen und durch die GB-PS 7 23 535 bekanntgewordenen Stand der Technik über die noch zu lösende, auf diesem Stand der Technik spezifizierte Aufgabe mit den im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Lösungsmitteln, war nicht ohne weiteres und ohne erfinderische Überlegungen möglich, weil zu dieser Entwicklung beim Stand der Technik keine ausreichenden technischen Hinweise bekanntgeworden sind. So wird bei der Anordnung gemäß der GB-PS 7 23 535 nicht bloß im Bereich der Querbohrung jegliches Kernmaterial ersatzlos entfernt, so daß beide Deckhäute distanzlos aneinanderliegen. Dies geschieht vielmehr unter dem Aspekt, daß andernfalls die Gefahr des Zerquetschen* des Kernmaterials besteht.

Natürlich vermag somit die bekannte Anordnung keine Anregung zu geben für die Erfindung, nämlich je Querbohrung eine hinsichtlich der Zugkräfte steife Ausfutterung des Bauteils (als Ersatz von relativ weichem Stützkernmaterial) und je Befestigungsbolzen ein hiervon ausgehend in dieser steifen Ausfutterung reibkorrosionsfrei angeordnetes Zugmittel vorzusehen. Der geringe bauliche Aufwand einer solchen Anordnung (im Vergleich zu Beschlägen) wird auch durch die im Unteranspruch 3 gekennzeichnete Weiterbildung verdeutlicht, wonach für den (Naben-)Anschluß des Bauteils neben dem Befestigungsbolzen im Grunde bloß ein damit z. B. verschraubter zweiter Bolzen als Zugmittel nötig ist. Im übrigen ist ein weiterer 5C wesentlicher Vorteil darin zu sehen, daß ein Anschluß ohne Beeinträchtigung der aerodynamischen Eigenschaften des Bauteilprofils ermöglicht wird. Denn im Gegensatz zu der bekannten Anordnung bleibt die Sandwichdicke unverändert.

Die Merkmale der Erfindung und deren technische Vorteile ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung.

Hierbei zeigt die Zeichnung in einem vertikalen 6C Längsschnitt bei einem Lüfter- oder Ventilatorrotor im Anschluß an die nur angedeutete Rotornabe 1 von einer Blattwurzel eines Rotorblattes (in Schalenbauweise) bloß einen Abschnitt der Blattschale 2 in Sandwichbauweise, und zwar mit einem hinsichtlich Zugkräften (Pfeil β; 3) weichen Stützkern 2.1 z. B. aus einem Schaumstoff zwischen zwei Deckhäuten 2.2 aus einem z. B. kunstharzgetränkten Fasergewebe, vorzugsweise mit kreuzweiser Faserorientierung von ±45° zur Blatt-

längsachse.

Für den Blattanschluß an der Rotornabe 1 ist zum einen die Blattschale 2 mit durchgehenden Querbohrungen 4 für Befestigungsbolzen 5 versehen, in deren Bereich jeweils das Kernmaterial (Schaumstoff) durch z. B. kunstharzgetränktes Fasergewebe 6 ersetzt ist Diese die Blattschale 2 im Bereich der jeweiligen Querbohrung 4 versteifende Ausfutterung kann je nach Beanspruchung aus hinsichtlich der Faserorientierung verschiedenen Lagen Fasergewebe von ±45° und von 0°/90° aufgebaut sein. Die dargestellte sogenannte Schäftung 7 beim Übergang zum eigentlichen Kernmaterial vermindert hier die Gefahr von Brüchen im Stützkern 2.1. Zur weiteren Versteifung der Deckhäute 2.2 ist schließlich jeweils eine Decklage 8 gleicher Struktur vorgesehen, wobei durch mit dem Befestigungsbolzen 5 verschraubte Endscheiben 9 Querdehnungen der Blattschale 2 verhindert werden und damit die Festigkeit hinsieht !ich der Lochleibungsbeanspruchung beträchtlich erhöht ist.

Zum anderen ist der eigentliche Blattanschluß an der Rotornabe 1 mittels eines über eine (Gewinde-)Querbohrung 5.1 mit dem Befestigungsbolzen 5 verschraubten Zugbolzens 10 hergestellt, welcher sich bezogen auf die Dicke der Blattschale 2 in ihrer Mittelebene freigängig in einem entsprechend im Fasergewebe 6 belassenen Durchgang 11 erstreckt. Durch die freigängige Anordnung in der Blattschale 2 ist der jeweilige nabenseitig z. B. über einen Kopf gehaltene Zugbolzen 10 vor Reibkorrosion geschützt.

Nur am Rande bleibt noch zu verdeutlichen, daß man zum Blattanschluß blattdruckund blattsaugseitig je eine Reihe von über die Blattbreite verteilten Krafteinleitungsanordnungen der vorbeschriebenen Art vorgesehen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Zug- bzw. Längskrafteinleitung bei einem mit Querbohrungen für Befestigungsbolzen versehenen Bauteil in Sandwichbauweise mit einem Stützkern, insbesondere einer Rotorblattschale mit einem hinsichtlich der Zugkräfte weichen Stützkern zwischen zwei Deckhäuten aus faserverstärktem Kunststoff, wobei an den Befestigungsbolzen ein für die Krafteinleitung vorgesehenes Zugmittel angreift, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der jeweiligen Querbohrung (4) zwischen den Deckhäuten (2.2) ein Kern-Ersatzmaterial in Form von kunststoffgetränktem Fasergewebe (6) eingefügt ist, das über eine sog. Schäftung (7) in den hinsichtlich Zugkräfte weichen Stützkern (2.1) übergeht, und daß in einem im Kern-Ersatzmaterial — bezogen auf die Dicke des Bauteils im Bereich seiner Mittelebene — belassenen Durchgang (11) sich das am Befestigungsbolzen (5) mittig angreifende Zugmittel (Zugbolzen 10) freigängig erstreckt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Fasergewebe hinsichtlich der Faserorientierung verschiedene Lagen von ±45° und 0°/90° vorgesehen sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugmittel ein in einer Querbohrung (5.1) des Befestigungsbolzens (5) festsitzender Bolzen (10) ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur sicheren, festen Anlage des Bauteils (2), der Rotorblattschale, am anderen Bauteil (1), der Rotornabe, einzelne Zugbolzen (10) mit Endscheiben (9) versehen unter Vorspannung gesetzt sind und dabei im Bereich der jeweiligen Querbohrung (4) jede Deckhaut (2.2) durch wenigstens eine Decklage (8) gleicher Struktur verstärkt ist.