DE2950239C2

DE2950239C2 -

Info

Publication number: DE2950239C2
Application number: DE2950239A
Authority: DE
Inventors: James William Hatfield Hertfordshire Gb Stevens
Original assignee: British Aerospace PLC
Current assignee: BAE Systems PLC
Priority date: 1978-12-14
Filing date: 1979-12-13
Publication date: 1989-12-07
Also published as: US4314892A; FR2443921A1; DE2950239A1; FR2443921B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Profilkantenschutz der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung. Ein sol cher Kantenschutz für Luftschrauben ist aus der DE-PS 7 22 092 bekannt. Hier besteht das Substrat aus einer Klebemasse, auf der als Verankerungsschicht ein Faserstoffgewebe aufgebracht ist, das einen Blechstreifen trägt. Die Verankerungsschicht aus Fa serstoffgewebe soll außer einer innigen Verbindung mit der Kle bemasse auch eine günstige Verteilung der Beanspruchungen be wirken.

Es ist ferner bekannt, einen Profilkantenschutz bei großen Luft schrauben von Luftkissenfahrzeugen mit der vorderen Schaufel kante zu verkleben. Dies setzt jedoch eine extrem genaue Anpas sung des Kantenschutzes an die Vorderkante des Propellerblattes voraus, wobei auch die sehr hohen Zentrifugalkräfte ausgehalten werden müssen, die auf den Profilkantenschutz im Betrieb ein wirken. Dabei muß berücksichtigt werden, daß es schwierig ist, Lufteinschlüsse in der Verklebungsschicht zu vermeiden, diese Lufteinschlüsse aber Ursache für das Lösen des Kantenschutzes im Betrieb sein können. Um das Problem der Verklebung zu lösen, ist es auch bekannt, bei Propellerschaufeln von Luftkissenfahr zeugen einen Profilkantenschutz aus synthetischem Gummi aufzu kleben, der annähernd der Form der Vorderkante des Propeller blattes entsprach und bei der Verklebung an Ort und Stelle so angepreßt werden konnte, daß keine Hohlräume mit unverklebten Stellen verblieben. Es hat sich gezeigt, daß eine solche Gummi schicht zuverlässig haftend an der Vorderkante des Propellers befestigt werden kann, jedoch ist die Erosionsfestigkeit und Lebensdauer eines solchen Gummiüberzuges begrenzt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Profil kantenschutz zu schaffen, der zuverlässig und dauerhaft mit der Profilkante eines Propellers verbunden werden kann und eine ho he mechanische Abriebfestigkeit und hohe Lebensdauer besitzt.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Pro filkantenschutz durch die im Kennzeichnungsteil des Patentan spruchs 1 angegebenen Merkmale.

Die auf der Gummischicht liegende Metallschicht ergibt die hohe Abriebfestigkeit und durch die Elektroplattierung ist eine gute und dauerhafte Verankerung gewährleistet.

Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Profilkantenschutzes er geben sich aus den Unteransprüchen 2-6.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstel lung eines Profilkantenschutzes und verfahrensmäßig wird die gestellte Aufgabe gelöst durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 7 angegebenen Merkmale.

Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus den Ansprüchen 8 und 9.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Ansicht eines Propellerblattes, dessen Vorderkante mit einem Profilkantenschutz gemäß der Erfindung versehen ist;

Fig. 2 einen Querschnitt des Profilkantenschutzes des Propeller blattes nach Fig. 1 in größerem Maßstab;

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Schnittansicht einer abgewandelten Ausführungsform des Profilkantenschutzes;

Fig. 4 eine schematische Ansicht des Formwerkzeugs zur Herstellung des Profilkantenschutzes gemäß Fig. 2.

Fig. 1 zeigt ein Propellerblatt 2 eines Luftkissenfahrzeugs, das an der Vorderkante 1 gegen Erosion infolge Wasserdampf, Staub und dgl. durch einen vorgeformten Profilkantenschutz 3 geschützt ist, welcher im Querschnitt etwa U-förmig oder V-förmig ge staltet ist. Der Profilkantenschutz paßt über die Vorderkante 1 und ihre Flanken 3 a, von denen in Fig. 1 nur eine ersichtlich ist und verläuft ein kurzes Stück über die Ober- bzw. Unterseite des Propellerblattes. Der Profil kantenschutz ist am Propellerblatt durch ein Klebe mittel, beispielsweise durch einen Epoxydharzkleber be festigt.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, besteht der Profilkantenschutz 3 aus einer Substratschicht 4 aus synthetischem Gummi, auf deren Vorderkante eine Nickelschicht 5 aufplattiert ist. Der Kantenschutz wird dadurch hergestellt, daß ein Streifen aus ungehärtetem oder teilweise gehärtetem synthetischem Gummi elektrisch leitfähig gemacht wird, indem in seine Zusammensetzung ein leitfähiges Füllmaterial, z. B. Ruß eingebaut wird und indem auf die Ober fläche des Streifens ein Überzug aus Kupferpulver 6 aufge bracht wird. Anstelle von synthetischem Gummi kann natürlicher Gummi oder ein gummiartiges Material, beispielsweise ein plastifiziertes Kunstharz für die Substratschicht 4 Anwendung finden. Dann wird der Überzug des Kupferpulvers 6 in die Oberfläche des Streifens eingepreßt, während der Streifen zum Zwecke der Aushärtung erhitzt wird. Auf diese Weise werden die Kupfer partikel fest mit der Oberfläche des Streifens verbunden und in diesen eingebaut. Dann wird der ausgehärtete Streifen einer Elektroplattierung mit Nickel über dem Kupferpulverüberzug unterworfen. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, endet die Nickelplattierung kurz vor der Grenzlinie des Kupferpulver überzugs. Vor der Nickelplattierung kann auf die Kupferpulverschicht durch kurzzeitiges oberflächliches galvanisches Verkupfern eine nicht dargestellte Kupferschicht aufgetragen werden.

Anstelle eines Überzuges aus Kupferpulver 6 könnte auf die Oberfläche des nicht ausgehärteten Gummistreifens auch eine feine Kupfergaze 7, wie aus Fig. 3 ersichtlich, aufgebracht und in die Oberfläche des Gummistreifens eingepreßt werden, während der Streifen ausgehärtet wird. Dann kann die Nickel schicht 5, wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel mit oder ohne vorausgehender galvanischer Verkupferung auf gebracht werden. Anstelle von Kupfergaze kann ein Kohlenstoff gewebe oder ein perforiertes Metallblech (nicht dargestellt) benutzt werden, oder es können andere elektrisch leitfähige Materialien aufgebracht werden, die eine geeignete Textur aufweisen, um in die Oberfläche des ungehärteten Gummis einzu dringen und auf diese Weise fest im Gummi verankert zu werden.

Im einzelnen umfaßt ein Herstellungsverfahren zur Erzeugung des Profilkantenschutzes gemäß Fig. 2 die folgenden Schritte: Zunächst wird ein in geeigneter Weise geformter Streifen von einem Blatt ungehärteten elektrisch leitfähigen synthetischen Gummis abgeschnitten. Dann wird der Streifen, wie aus Fig. 4 ersicht lich, um einen Kern 8 herum deformiert, dessen Profil der Vorder kante 1 des Propellerblattes 2 entspricht. Dann wird ein Überzug aus unregelmäßig gestalteten Kupferpulver 6 über eine Oberfläche auf einer Seite eines Streifenabschnitts aufgebracht, der später plattiert werden soll. Dann wird überschüssiges Kupfer pulver vom Streifen abgenommen, um eine gleichmäßig verteilte Verankerungsschicht 9 aus Pulver zu erhalten.

Es ist zweckmäßig ein Lösungsmittel, beispielsweise Benzin auf die Gummioberfläche aufzubringen, bevor das Kupferpulver 6 aufgebracht wird, oder das Lösungsmittel zusammen mit dem Kupferpulver 6 aufzubringen, damit die Oberfläche klebrig wird und demgemäß eine größere Wahrscheinlichkeit besteht, einen gleichmäßigen Pulverüberzug zu erhalten. Je nach den benutzten speziellen Materialien kann es jedoch ausreichend sein, sich auf die natürliche Adhäsion zwischen Gummi und Kupferpulver 6 zu verlassen, um diesen gleichmäßigen Überzug zu erhalten. Dann wird ein Schutzfilm 10 über den Streifen gefügt und beispielsweise mittels eines Klebebandes festgelegt. Der Schutzfilm ist derart beschaffen, daß er am Kupferpulver 6 nicht anklebt und die Erzeugung einer glän zenden und blanken Oberfläche für die Kupferpulverschicht unterstützt, nachdem dieses in den Gummi eingepreßt ist. Dieser Schutzfilm 10 kann beispielsweise aus Capron bestehen. Zwischen dem Kern 8 und dem Gummistreifen 4 kann eine Schicht aus einem Abzugsstoff (nicht dargestellt) eingebracht werden, der das Entfernen des Streifens vom Kern erleichtert, nachdem die Aushärtung voll endet ist und der außerdem eine aufgerauhte innere Oberfläche am Streifen hinterläßt, und dadurch eine bessere Klebeverbin dung zwischen dem Streifen und dem Propellerblatt gewährleistet. Ein Formwerkzeug 11 mit einer konkaven Oberfläche, die dem Pro fil des Kerns 8 angepaßt ist, wird dann über den Kern 8 be wegt, wobei der Gummistreifen und die Kupferpulverschicht 6 dazwischen sowie der Kern 8 und das Formwerkzeug 11 werden durch eine nicht dargestellte Aushärtepresse gegeneinander ge drückt und der Gummi wird beispielsweise in einem nicht dar gestellten Autoklaven vulkanisiert. Dabei wird das Kupferpulver 6 in die Gummioberfläche eingepreßt und in dieser Gummiober fläche verankert.

Nach der Vulkanisation wird der Gummistreifen vom Kern 8 ab genommen und durch kurzzeitige galvanische Ablagerung wird eine Kupferschicht elektrolytisch über dem Pulverüberzug auf gebracht. Schließlich erfolgt die erforderliche elektrolytische Nickelplattierung. Während der Nickelplattierung können bekannte Techniken benutzt werden, um die Nickelschicht in einer größeren Dicke über jenem Abschnitt des Gummis auf zubauen, der über der Vorderkante des Propeller blattes liegt, und man kann die Dicke progressiv von der Vorder kante nach beiden Seiten vermindern, wie dies in Fig. 2 dar gestellt ist. Der die Vorderkante bedeckende Teil der Nickel schicht kann eine Dicke von etwa 1,3 mm besitzen und die Plattierung kann sich in der Dicke bis auf etwa 0,25 mm am Ende der Plattierung vermindern. Die größte Dicke braucht nicht genau über der Vorderkante des Blattes zu liegen.

Insbesondere dort, wo der Profilkantenschub sich nicht wesentlich in mehr als einer Richtung zu krümmen braucht, z. B. wenn der Streifen sich nicht so dicht bis zum Schaufel blattfuß bzw. der Spitze zu erstrecken braucht, wie in Fig. 1 dargestellt, dann kann der Gummistreifen mit der Kupfer pulverschicht durch Druck zwischen zwei flachen Platten vulkanisiert und dann um einen Kern deformiert werden, der das erforderliche Profil besitzt. Dann kann die Plattierung in der beschriebenen Weise erfolgen. Die Nickelplattierung hat eine relativ geringe Flexibilität und hält dann den Gummistreifen in der gewünschten Form.

Um die Probleme differentieller Erosion zu vermindern, wenn Gaze oder eine perforierte Schicht benutzt wird, könnte Kupfer pulver zusätzlich zur Ausfüllung der offenen Löcher der Gaze vorgesehen werden.

Der dargestellte Gummistreifen besitzt, obgleich dies nicht unbedingt notwendig ist, eine gleichförmige Dicke, d. h. er ist am Vorderrand nicht dicker, wo die größte Erosion auf tritt, sondern hat dort die gleiche Stärke wie an den Flanken. Statt dessen kann die größere Erosion, die an diesem Vorderrand auftritt, durch die Nickelplattierung aufgenommen werden, während der Gummistreifen selbst eine beträchtlich geringere Dicke besitzt als es erforderlich wäre, um einen Kantenschutz mit vertretbarer Lebensdauer zu schaffen, bei dem keine Metall plattierung vorhanden ist. Beispielsweise kann der Streifen eine Dicke von etwa 0,76 mm besitzen. Es hat sich gezeigt, daß ein optimales Verhältnis zwischen Dicke und Härte des Gummistreifens 4 und Dicke der Plattierung besteht, wodurch der beste Erosionsschutz erreicht werden kann. Um dieses optimale Verhältnis in den verschiedenen Bereichen des Propeller blattes zu erhalten ist es zweckmäßig, den Gummistreifen 4 so zu formen, daß er sich in der Dicke über jenen unterschied lichen Bereichen ändert.

Vorstehend wurde ein Schutzstreifen beschrieben, der eine Erosion oder Aufschlagbeschädigungen auf einem Propellerblatt verhindern soll. Die Erfindung ist jedoch auch für andere Zwecke anwendbar und kann in mancherlei Hinsicht abgeändert werden. Beispielsweise kann ein Glasfaserpropeller zunächst mit einem Überzug aus einer Mischung von Gummi und Kohlen stoff besprüht werden statt den Profilkantenschub getrennt herzustellen, und die Gaze, das Kupferpuder, das Kohlenstoff gewebe oder dgl. kann durch geeignete Festlegungsmittel auf gebracht werden, und es kann dann unter Anwendung von Hitze und Druck der Gummi vulkanisiert werden. Dann kann die gesamte Schaufel in einem Elektroplattierungsbad angeordnet werden, und es beginnt der Plattierungsprozeß. Die Schutzvorrichtung kann eine Doppelfunktion haben. Zum Beispiel kann der Schutz überzug so ausgebildet werden, daß er als Heizmatte für einen Flugzeugflügel oder einen anderen Teil dient, indem die plat tierte Gaze oder das Pulver und die Gummi-Kohlenstoffmischung einen Teil eines elektrischen Stromkreises bilden. So könnte beispielsweise vor der Aushärtung ein Gummikörper mit einer bestimmten Gestalt selektiv mit einem Kupferpulver in einem Enteisungsmuster aufgebracht und plattiert werden, so daß sowohl ein Vereisungsschutz als auch ein Erosionsschutz ge währleistet wird.

Außerdem kann, wenn die eingepreßte Lage Metall aufweist, auch ein anderes Metall als Kupfer Anwendung finden. Die Plattierung kann auch mit anderen Materialien als Kupfer erfolgen.

Claims

1. Profilkantenschutz für erosionsgefährdete Teile, insbeson dere für die Vorderkante eines Propellerblattes, bestehend aus einer Metallschicht, die mittels einer Substratschicht auf der Profilkante verankert ist, wobei unter der Metallschicht in der Substratschicht eine Verankerungsschicht angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Substratschicht (4) aus vulkanisierbarem elektrisch leitfähig gemachtem Gummi oder gummiartigem Material besteht, auf dem die Metallschicht (5) durch Elektroplattierung aufgebracht ist.

2. Profilkantenschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerungs schicht (9) aus einem perforierten Metallblatt besteht.

3. Profilkantenschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerungs schicht (9) aus einer Kupfer-Gaze (7) besteht.

4. Profilkantenschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerungs schicht (9) aus einer Kohlenstoff-Fasermatte besteht.

5. Profilkantenschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerungs schicht (9) aus einem Überzug von Metallpartikeln, insbesondere von Kupferpulver (6), besteht.

6. Profilkantenschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht (5) aus einer auf der Verankerungsschicht (9) abgelagerten Kup ferschicht und einer darauf aufplattierten Nickelschicht be steht.

7. Verfahren zur Herstellung eines Profilkantenschutzes nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Füllmate rial leitfähig gemachte Substratschicht (4) mittels eines Form werkzeuges (11) auf einem entsprechend der Profilkante geform ten Kern (8) geformt wird, wobei die Verankerungsschicht (9) gegenüber dem Formwerkzeug (11) durch einen Schutzfilm (10) ab gedeckt wird und daß dann eine Aushärtung der Substratschicht (4) zwischen dem Formwerkzeug (11) und dem Kern (8) erfolgt, wobei die Verankerungsschicht (9) mit der Substratschicht (4) verbunden wird und daß abschließend eine elektrolytische Plat tierung zur Herstellung der Metallschicht (5) erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schutzfilm (10) mit glatter Oberfläche verwendet wird.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das vulkanisierbare Material nach der Vulkanisierung in die der Profilkante ent sprechende Form gebracht wird.