DE3712829A1 - Berstschutzring fuer turbotriebwerksgehaeuse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Berstschutzring für Turbotriebwerksgehäu­ se, bestehend aus einer ringförmigen Keramiklage, welche außen von einem Fasergürtel umgeben ist.

Aus der GB-PS 4 53 873 ist ein derartiger Berstschutzring bekannt, wel­ cher das Gehäuse eines unter Flugzeugtragflächen angebrachten Triebwer­ kes radial außerhalb der Rotoren umschließt. Bei Bruch einer Rotor­ schaufel trifft das Bruckstück nach Durchschlagen des Triebwerksgehäu­ ses auf die Keramiklage, welche bei genügend kinetischer Energie des Bruchstückes zerbricht. Hierdurch wird die Energie auf eine Vielzahl von Keramiksplittern verteilt, welche von dem die Keramiklage umge­ benden Fasergürtel anschließend absorbiert wird, so daß hierdurch das Bruchstück zurückgehalten wird.

Nachteilig bei dieser Anordnung wirkt sich aus, daß die das gesamte Triebwerk umschließende Keramiklage ebenso wie die für den Fasergürtel verwendeten Glasfasern aufgrund ihrer Dichte ein erhebliches Gewicht haben. Dies ist insbesondere bei den im neuzeitlichen Triebwerks­ bau erfolgenden Bestrebungen zur Gewichtsreduzierung von Nachteil.

Es ist deshalg Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Berstschutz­ ring der gattungsgemäßen Art zu schaffen, welcher sich ohne Beeinträch­ tigung der Schutzwirkung durch ein erheblich geringeres Gewicht aus­ zeichnet.

Gelöst wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe dadurch, daß die Keramiklage aus einzelnen Keramikkacheln besteht, welche an bevor­ zugten Stellen des Berstschutzringes vorgesehen sind, und der Fasergür­ tel aus hochelastischem Fasermaterial besteht. Dieses ist vorzugsweise Aramidfasermaterial.

Aramidfasern zeichnen sich gegenüber Glasfaserwerkstoff durch ein, bezogen auf die Energieaufnahme, erheblich geringeres Gewicht aus. Sie eignen sich daher sehr gut als Faserstoff für einen Berstschutz­ ring. Nachteilig daran ist die erhebliche Aufweitung der Fasern bei Beanspruchung durch ein vom Rotor weggebrochenes Bruchstück. Diese Aufweitung ist insbesondere dort von Nachteil, wo aus konstruktiven Gründen wichtige Rohrleitungen oder Hilfsaggregate nahe dem Triebwerks­ gehäuse angebracht sind. Eine Aufweitung des Berstschutzringes könnte daher trotz Zurückhaltung des Bruchstückes zu Beschädigungen dieser Teile führen. Daher sind erfindungsgemäß an solchen Stellen, an denen eine Aufweitung des Berstschutzringes aus obengenannten Gründen als unzulässig anzusehen ist, Keramikkacheln vorgesehen, welche radial in­ nerhalb des Fasergürtels angeordnet sind.

Durchbohrt an einer der von Keramikkacheln bedeckten Stelle ein Ro­ torbruchstück das Triebwerksgehäuse, so trifft es auf die Kachel. Durch die Aufsplitterung der Keramikkachel wird daher praktisch die gesamte Energie des Rotorbruchstückes aufgenommen, so daß der äußere Fasergür­ tel nur noch die Aufgabe hat, die Keramiksplitter zusammenzuhalten. Es findet demnach so gut wie keine Aufweitung des Berstschutzringes an diesen Stellen statt. Die Dicke der Keramikkacheln ist daher entspre­ chend dem verwendeten Keramikwerkstoff und der Maximalenergie der Bruchstücke vorzusehen. Vorzugsweise liegt diese zwischen 5 und 20 mm.

Als Werkstoff für die Keramikkacheln sind in verschiedenen Ausführungs­ formen Bornitrit, Borkabit, Siliziumkarbit, Aluminiumoxid oder Sili­ ziumnitrit vorgesehen.

In denjenigen Bereichen des Triebwerksgehäuses, in denen eine Berst­ schutzringaufweitung zulässig ist, werden austretende Rotorbruchstücke durch die Verformung des Fasermaterials aufgehalten, wobei durch die erhebliche Aufweitung des Fasergürtels viele Fasern in den Energieum­ setzungsprozeß einbezogen werden. Die gesamte Anordnung zeichnet sich durch eine erhebliche Gewichtsersparnis aus, da Aramid-Fasern bei gleicher Energieaufnahme nur etwa die halbe Dicke wie Glasfasern auf­ weisen und die schweren Keramikkacheln nur an den erforderlichen Stellen des Triebwerksgehäuses vorgesehen sind.

Vorzugsweise ist die Faserschicht mit einer hochelastischen Matrix, z. B. aus Silikongummi versehen, wodurch ein guter Zusammenhalt der Faserlagen erreicht wird, ohne daß eine Reduzierung der Energieaufnah­ mefähigkeit durch Versteifung des Fasergürtels erfolgt. Weitere vor­ teilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Patentansprüchen.

Anhand der Figur, die schematisch einen Querschnitt durch ein Turbo­ triebwerk in Höhe einer Rotorbeschaufelung zeigt, ist die Erfindung näher erläutert.

Es ist ein Turbotriebwerk 6 zu sehen, bei dem auf einem Rotor 7 ringförmig Schaufeln 8 angebracht sind. Das außerhalb der Schaufeln 8 befindliche Triebwerksgehäuse 9 ist von einem Berstschutzring 3 umge­ ben. Dieser besteht aus einem mehrlagigen Fasergürtel 4, der mit einer vorzugsweise hochelastischen Matrix versehen ist. An verschiedenen Stellen befinden sich in unmittelbarer Nähe des Triebwerksgehäuses 9 nicht näher dargestellte Hilfsaggregate 10, 11 und Rohrleitungen 12. Diese können Verstellvorrichtungen, Getriebe, Ölleitungen oder Ölkühler sein.

Nur radial innerhalb derartiger Hilfsaggregate 10, 11 bzw. Rohrleitun­ gen 12 ist das Triebwerksgehäuse 9 von Keramikkacheln 13 a, 13 b, 13 c, 14 a, 14 b umgeben, die unterhalb des Fasergürtels 4 angeordnet sind.

Claims (6)

1. Berstschutzring für Turbotriebswerksgehäuse, bestehend aus einer ringförmigen Keramiklage welche außen von einem Fasergürtel umge­ ben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramiklage (1) aus einzelnen Keramikkacheln (13, 14) besteht, welche an bevorzugten Stellen des Berstschutzringes (3) vorgesehen sind, und der Faser­ gürtel (4) aus hochelastischem Fasermaterial besteht.

2. Berstschutzring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff der Keramikkacheln (13, 14) Bornitrit, Borkarbid, Sili­ ziumkarbid, Aluminiumoxid oder Siliziumnitrit ist.

3. Berstschutzring nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikkacheln (13, 14) Kreissegmentform aufweisen.

4. Berstschutzring nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial des Fasergürtels (4) Aramidfasern sind.

5. Berstschutzring nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Fasergürtel (4) mit einer hochelastischen Matrix versehen ist.

6. Berschutzring nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die hochelastische Matrix aus Silikongummi besteht.