DE2954466C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Rotorblattes eines Propellers, welches eine gekrümmte Schale aufweist, die eine längliche Einlage umschließt, deren Volumen kleiner als der Hohlraum der Schale ist, wobei die Einlage im Hohlraum der Schale in der gewünsch­ ten Position gehalten wird und die Schale und die Einlage durch eine Wärmebehandlung der Schale und ihres Inhaltes miteinander verbunden werden.

Bei einem bekannten Verfahren der genannten Art (US-PS 39 43 020) wird zunächst die Einlage durch das Wickeln kontinuierlicher Fäden gebildet, die mit Harz imprägniert werden können, wenn sie auf im Abstand voneinander befind­ liche Spulen oder Wickelkörper gewickelt werden, die von einem Drehjoch gehalten werden. Nach dem Wickeln der Ein­ lage wird diese in einem zylindrischen biegsamen Sack angeordnet, der danach aufgeblasen wird, während konti­ nuierliche Schalenfäden auf diesen Sack gewickelt werden, um die Schale zu bilden. Danach wird der Sack entlüftet, und das Gebilde aus Einlage, Sack und Schale wird in einer Form angeordnet, und dann erfolgt eine Wärmebehandlung, mittels welcher die Fäden der Einlage mit den Fäden der Schale verbunden werden. Bei diesem bekannten Verfahren verbleiben nach der Wärmebehandlung noch Hohlräume an der Hinterkante bzw. der Vorderkante des Rotorblattes. Diese Hohlräume können zweckmäßig mit einem Füllstoff gefüllt werden, beispielsweise einem syntaktischen Schaum, der durch kleine Glasballons gebildet ist, die in eine Epoxy­ matrix eingebettet sind. Der Schaum wird dann erhitzt zwecks Härtung, wobei der Schaum die Hohlräume ausfüllt. Das bekannte Verfahren ist vergleichsweise aufwendig, wobei es darüber hinaus erforderlich ist, die Einlage und die Schale mit sehr hoher Präzision, d. h. mit sehr genauen Abmessungen herzustellen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstel­ lung eines Rotorblattes eines Propellers derart zu ge­ stalten, daß es auf einfache Weise mit wenigen Arbeits­ schritten ausgeführt werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe, ausgehend von einem Verfahren der einleitend genannten Art, gemäß der Erfindung dadurch, daß ein quellfähiger Klebstoff, insbesondere ein unter Wärmeeinwirkung quellbarer Klebstoff, in entsprechender Menge in den Hohlraum der Schale eingebracht wird und danach ein Quellen des Klebstoffes durch die Wärmebehandlung hervorgerufen wird, derart, daß der Klebstoff den Zwischen­ raum zwischen der Einlage und der Schale ausfüllt und diese beiden Elemente dadurch miteinander verbunden werden.

Bei Anwendung eines Verfahrens gemäß der Erfindung ist es nicht erforderlich, daß die Einlage eine Gestalt erfährt, die genau der Gestalt der Schale entspricht. Vielmehr kann die Einlage in gewisser Weise beliebig kleiner als die Schale gemacht werden, weil die erforderliche sichere Verbindung zwischen der Einlage und der Schale durch den quellfähigen Klebstoff hervorgerufen wird, der sich ent­ sprechend der Wärmebehandlung ausdehnt bzw. quillt und dadurch in sichere Klebberührung sowohl mit der Einlage als auch mit der Schale gelangt. Hierbei ist es nicht er­ forderlich, daß die Schale aus einem bestimmten Material gebildet und in einer Form angeordnet wird, wie es oben für den Stand der Technik beschrieben ist. Die Schale könnte beispielsweise aus einem starren Material gebildet sein, in welchem Fall die Verwendung einer Form nicht er­ forderlich ist.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung bei­ spielsweise beschrieben.

Die Fig. 1 bis 3 dienen zur Erläuterung des Verfahrens zur Herstellung eines Rotor­ blattes eines Verstellpropellers.

Das Rotorblatt weist eine gekrümmte Schale auf, die eine längliche Einlage umschließt, deren Volumen kleiner als der Hohlraum der Schale ist. Allgemein wird die Einlage im Hohlraum der Schale in der gewünschten Position ge­ halten, und die Schale und die Einlage werden durch eine Wärmebehandlung der Schale und ihres Inhaltes miteinander verbunden.

Die längliche Einlage kann aus Fasern mit hoher mechani­ scher Festigkeit hergestellt werden, die durch ein wärme­ gehärtetes Kunstharz verbunden werden, wie dies bereits bekannt ist, so daß es nicht erforderlich ist, im einzel­ nen darauf einzugehen.

Dagegen wird die Herstellung der Schale des Rotorblattes und ihre Abformung auf einem entsprechenden äußeren Ab­ schnitt der länglichen Einlage 1 a unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 im einzelnen erläutert.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, werden zunächst langgestreckte Gewebeschichten, insbesondere aus Glasfasern, zugeschnit­ ten, wobei diese langgestreckten Gewebeschichten 23 bei­ derseits einer Längsmittenachse A zwei Abschnitte aufwei­ sen, wovon einer, I, dazu bestimmt ist, die Druckseite des Rotorblattes zu bilden, während der andere, E, die Saugseite ergibt. Man imprägniert die Gewebeschichten 23 mit einem polymerisierbaren Harz und bringt auf geeigneten Stellen der beiden Abschnitte I, E ein erstes und ein zweites schmales Längsband 24 E und 24 I aus einem Kleb­ stoff auf, der bei Wärmeeinwirkung quellfähig ist. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, wird der Druckseitenabschnitt 23 I auf dem Boden des Abgusses einer unteren Halbform 25 I aufgebracht; in Fig. 2 ist diese untere Halbform 25 i wie auch die komplementäre obere Halbform 25 s in einem Querschnitt dargestellt, der in einer im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des herzustellenden Rotorblatts verlaufenden Ebene liegt; selbstverständlich weisen die jeweiligen Abdrücke der beiden Halbformen 25 i und 25 s eine Formgebung entsprechend dem stromlinienförmigen Profil auf, das schließlich die Schale des in Frage stehenden Rotorblatts erhalten soll und zwar nicht nur in den Fig. 2 und 3 gezeigten Querschnitten, sondern auch in Längsrichtung, die senkrecht zur Ebene dieser beiden Figuren verläuft.

Nachdem der Druckseitenabschnitt 23 I auf dem Boden des Ab­ drucks der unteren Halbform 25 i in solcher Weise aufgebracht wurde, daß das erste Klebstoffband 24 I nach oben gerichtet ist, befestigt man den entsprechenden äußeren Abschnitt der länglichen Einlage 1 a über dem ersten Klebstoffband 24 I gemäß Fig. 3. Diese Befestigung erfolgt offensichtlich außer­ halb der Gewebelagen 23, beispielsweise in der Höhe des Mittel­ teils der länglichen Einlage 1 a in solcher Weise, daß die Elemente 23 I und 1 a in ihre definierte relative Stellung gebracht werden. Anschließend schlägt man den Saugseitenab­ schnitt 23 E derart über die längliche Einlage 1 a, daß diese durch das zweite Klebstoffband 23 E bedeckt wird, wobei sich die beiden Längsränder der Gewebeschichten 23 in einer Zone 26 einander nähern, die zur Bildung der Abströmkante des Rotorblatts dient. Anschließend bringt man die Vorder­ kanten 9 a 1 aus Blech in den entsprechenden Abschnitt der Halb­ form 25 i und zwar an der Außenseite des mittleren Teils A der umgefalteten Gewebeschichten 23 I und 23 E.

Anschließend befestigt man in beliebiger geeigneter Weise die obere Halbform 25 s auf der unteren Halbform 25 i und man setzt die komplette Form einer geeigneten Wärmebehandlung aus, bei­ spielsweise in einer Trockenkammer oder in einem Ofen, um das zur Imprägnierung der Gewebeschichten 23 I und 23 E verwendete Kunstharz zu polymerisieren und ferner ein Quellen der beiden Klebstoffbänder 24 I und 24 E zu veranlassen. Der Klebstoff drückt bei seinem Quellen den Saugseitenabschnitt 23 E der Gewebeschichten gegen den Boden des Abdrucks der oberen Halb­ form 25 s (und gegen das obere Element der metallischen Vorder­ kante 9 a 1), wodurch der Zwischenraum, der gemäß Fig. 2 vorher zwischen der Einlage 1 a und gewissen Teilen von zumindest der Gewebeschichten 23 vorhanden war, vollständig ausgefüllt wird. Die Gewebeschichten wurden durch das Polymerisieren des Im­ prägnierungsharzes verfestigt, um die Schale zu bilden, in welcher die Vorderkante aus Blech 9 a 1 eingesetzt wird, womit ersichtlich ist, daß das Quellen der beiden Klebstoffbänder 24 I und 24 E zur Ausbildung der Füllmasse 10 a 1 führt, die die Schale am entsprechenden Abschnitt der langgestreckten Lamelle 1 a befestigt.

Bei einem Verstellpropeller mit sechs Rotorblättern führt man vorzugsweise das Abformen der sechs Schalen auf die äußeren Abschnitte der drei länglichen Einlagen 1 a gleichzeitig durch, die mit ihren mittleren Abschnitten übereinanderliegen, während gleich­ zeitig das Polymerisieren der Imprägnierungsmasse der über­ einanderliegenden Schichten der Nabe des Propellers erfolgt. Zu diesem Zweck wird eine einzige zweiteilige Form verwendet, die sechs seitliche Hohlräume zum Abformen der sechs Schalen der Rotorblätter aufweist sowie einen mittigen Hohlraum für die Behandlung der Nabe, der mit den seitlichen Hohl­ räumen über radiale Kanäle in Verbindung steht, die zum Durch­ tritt der Zwischenabschnitte der länglichen Einlagen dienen.

Das beschriebene Herstellungsverfahren ist auf die Herstellung eines be­ liebigen Propellers anwendbar, der eine gewölbte Schale auf­ weist, die einen Kern bzw. eine Einlage umschließt, dessen bzw. deren Volumen kleiner als der Hohlraum der Schale ist, wobei in den Hohlraum der Schale eine ausreichende Menge eines quellbaren Klebstoffes, beispiels­ weise eines unter Wärmeeinwirkung quellbaren Klebstoffes, einge­ geben und das Quellen des Klebstoffs durch eine Wärmebehandlung der gewölbten Schale und ihres Inhalts erzeugt wird, so daß beim Quellen des Klebstoffes dieser den Zwischenraum zwischen dem Kern und der Schale vollständig füllt, um Kern und Schale miteinander zu verbinden.

Das Verfahren kann gleichermaßen verwendet werden, wenn die Schale des zu fertigenden Rotorblatts aus einem geeigneten Gewebe besteht, welches schließlich mit einem polymerisierbaren Harz getränkt wird, aber zunächst biegsam ist. In diesem Falle bringt man die biegsame Schale, welche den starren Kern und den quellbaren Klebstoff umschließt, in einen Abdruck einer Form, entsprechend dem herzustellenden Rotorblatt und die Gesamtanordnung der Form und ihrem Inhalt wird anschließend einer Wärmebehandlung unter­ zogen, damit der Klebstoff bei seiner Quellung die biegsame Schale gegen die Wände des Abdrucks der Form preßt, wobei die Form schließlich durch Polymerisation des Imprägnierungsharzes aushärtet.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung eines Rotorblattes eines Propellers, welches eine gekrümmte Schale aufweist, die eine längliche Einlage umschließt, deren Volumen kleiner als der Hohlraum der Schale ist, wobei die Einlage im Hohlraum der Schale in der gewünschten Position ge­ halten wird und die Schale und die Einlage durch eine Wärmebehandlung der Schale und ihres Inhaltes mitein­ ander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein quellfähiger Klebstoff, insbesondere ein unter Wärmeeinwirkung quellbarer Klebstoff, in entsprechen­ der Menge in den Hohlraum der Schale eingebracht wird und danach ein Quellen des Klebstoffes durch die Wärme­ behandlung hervorgerufen wird, derart, daß der Klebstoff den Zwischenraum zwischen der Einlage und der Schale ausfüllt und diese beiden Elemente dadurch miteinander verbunden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Schale des Rotorblattes aus einem Gewebe, das gegebenenfalls mit einem polymerisierbaren Harz getränkt, aber zunächst biegsam ist, die biegsame Schale, welche die starre Einlage und den quellfähigen Klebstoff einschließt, in einen Abguß einer Form ein­ gebracht wird, deren Gestalt dem herzustellenden Rotor­ blatt entspricht, und daß die Gesamtheit von Form und Inhalt anschließend einer Wärmebehandlung unterzogen wird, so daß die Klebstoffmasse während des Quellens die biegsame Schale gegen die Wände des Formabgusses drückt, wobei die biegsame Schale schließlich durch Polymerisation des Imprägnationsharzes ausgehärtet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man längliche Gewebeschichten ausschneidet, die beiderseits einer in der Mitte befindlichen Längs­ achse, die der Vorderkante eines Rotorblattes ent­ spricht, zwei Abschnitte aufweisen, die jeweils die Druckseite und Saugseite des Rotorblattes bilden, daß man die Gewebeschichten mit einem polymerisierbaren Harz imprägniert, daß man an geeigneten Stellen der Druckseite und Saugseite jeweils ein erstes und ein zweites schmales Längsband eines bei Wärmeeinwirkung quellenden Klebstoffes aufbringt, daß man den Druck­ seitenabschnitt am Boden eines Abgusses geeigneter Ausbildung einer unteren Halbform derart anordnet, daß das erste Klebstoffband nach oben gerichtet ist, daß man die längliche Einlage über dem ersten Klebstoffband fixiert, daß man den Saugseiten­ abschnitt über die untere Halbform derart umschlägt, daß sich das zweite Klebstoffband gegen die längliche Einlage legt, daß man in den der Vorderkante ent­ sprechenden Teil der unteren Halbform an der Außenseite der Gewebeschichten ein Blech einlegt, daß man an der unteren Halbform eine obere Halbform be­ festigt, die einen Abguß geeigneter Gestalt darstellt, und daß man die gesamte Form und ihren Inhalt einer Wärmebehandlung unterzieht, um das Imprägnierungsharz zu polymerisieren und ein Quellen der beiden Klebstoff­ bänder zu verursachen, so daß der Klebstoff beim Quellen die Saugseite der Gewebeschichten gegen den Boden des Abgusses der oberen Halbform drückt.