DE3833290C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Nasenhaube nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Insbesondere im Hinblick auf den Einsatz bei militärischen Flug­ triebwerken mit gegenüber zivilen Fan-triebwerken vergleichsweise höheren Wellendrehzahlen und Fluggeschwindigkeiten bereitet es im Rahmen bisheriger Einschalen-Konzepte Schwierigkeiten, Fremd­ körperaufprallkräfte und Fliehkräfte mit daraus resultierenden Hauben­ verformungen betriebssicher zu beherrschen und diese Anforderungen zugleich bei verhältnismäßig einfachen Herstell- und Montagebe­ dingungen in die Wege zu leiten.

Dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 liegt eine aus der US-PS 39 90 814 bekannte einschalige Nasenhaube zugrunde, sie besteht außen primär aus einem elastischen, metallischen konischen Haubenmantel, der mit dem stromabwärtigen tragschulterartigen Ende, unter axial federnder Vor­ spannkraft, abdichtend außen an korrespondieren Radkranzflächen der Gebläseradscheibe aufsitzt. Am stromaufwärtigen Ende ist der konische Haubenmantel an miteinander korrespondierenden Flanschen mit dem als "Rückhalteelement" fungierenden inneren Haltekonus verschraubt; an die­ ser Verbindungsstelle soll eine Abschluß-Kappe aufgesetzt und gesichert werden, die das spitzenseitige Ende der Nasenhaube ausbildet und für sich aus einem Verbundwerkstoff gefertigt ist. Die axial federnde Vor­ spannkraft besorgt dabei der am stromabwärtigen Ende nabenseitig (innen) durch Sicherungsmutter an der Gebläse-Radscheibe flanschartig festge­ legte Haltekonus.

Geht man davon aus, daß bei extremen Fremdkörperaufprallkräften der einschalige Außenmantel der Nasenhaube extrem verformt wird oder gar zerbricht, so dürfte dies zu einem verhältnismäßig raschen Zusammenbruch praktisch der gesamten Haubenkonstruktion führen, deren Funktions­ sicherheit wesentlich von einem bauteilmäßig rotationssymmetrisch auf­ geprägten Vorspannzustand abhängig ist.

Aus Anprallkräften an der Nasenhaube resultierende Kraft- und Biegebe­ anspruchungen dürften im bekannten Fall allenfalls partiell rotorseitig gestützt bzw. verformend vom dortigen Hältekonus aufgenommen werden kön­ nen, für den insbesondere die stromabwärtige, radial innen liegende Flanschenbindung an der Radscheibennabe vorgesehen ist. Mithin bleibt im bekannten Fall eine aus Aufprallkräften resultierende Energieauf­ zehrung weitestgehend dem einschaligen Außenmantel vorbehalten, der ferner, am stromabwärtigen Ende, mit Rücksicht auf verhältnismäßig hohe Drehzahl- und Fliehkraftbeanspruchungen sowie Biegelasten nur unzurei­ chend an der Radkranzstirnseite verankert sein dürfte.

Aus der EP-A- 02 49 253 ist eine gattungsfremde, für Triebwerksbodentests bestimmte Steuervorrichtung zur Simulation fluggleicher Ansauglauft-Zu­ fuhr-Bedingungen bekannt, bei der ein sphärisch gewölbtes, stationäres und stromab ringförmig gegenüber einem Einlauftrichter verschlossenes Vorsatzteil zwischen einer perforierten metallischen Außenwand und einer Innenwand aus siebartigem Drahtmaterial eine honig-wabenartige Materialsturktur aufweist.

Die US-PS 16 68 927 behandelt eine u. a. montagefreundliche Anordnung einer aus Blech gefertigten Propeller-Nasenhaube, einschalig, bei der an einem frontseitigem Flansch eines Zentralrohrs die mit letzterem ver­ drahtete oder verklemmte Nasenspitze lösbar verankert ist, wobei das stromabwärtige Ende des Zentralrohrs mit einem stromauf am Propellerrad verstehenden Zapfen verschraubt ist.

Die GB-A-20 11 542 behandelt eine, an einem stromab festen Nasenträger angeordneten, z. B. mittels zugeführter Kompressorluft aufblasbaren, aus Gummi, gegebenenfalls durch Glasfasern verstärkt, fertigbares Nasenteil, das am stromabwärtigen Ende in einer äußeren Umfangsnut über eine Bandage am Träger festlegbar ist.

Die GB-A 14 53 458 behandelt eine einschalige, mittels stromabwärtiger Umfangsverflanschung und -verschraubung demontierbare Nasenhaube.

Die GB-A 15 57 856 behandelt eine mit fest angebundener Gummispitze ver­ sehene, gegebenenfalls mehrteilige, zwischen gegenseitigen Umfangs­ flanschen verschraubte und aus einem mittels Glasfasern verstärkten Kunststoff fertigbare Nasenhaube.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Nasenhaube gemäß Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1 anzugeben, die bei vergleichsweise ein­ facher, montagefreundlicher und gewichtlich leichter Bauweise, unter Beherrschung der Fliehkraftbeanspruchungen, eine auch mit Rücksicht auf relativ hohe Fremdkörperaufschlagkräfte zuverlässige Energieaufzehrung gewährleistet.

Die gestellte Aufgabe ist mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteils des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst.

Auf diese Weise wird eine vergleichsweise formsteife, gewichtlich leich­ te, einfach montierbare Nasenhaube bei zugleich verhältnismäßig hoher Aufprallenergie-Aufzehrungs-Qualität, letzteres insbesondere hinsicht­ lich der zweischaligen Ausführung des Haubenmantels mit darin ange­ ordneter Honigwabenstruktur, erzielt. Zur zusätzlichen Auf­ prallenergieaufnahme kann der Haltekonus dienen, der im Extremfall de­ formierbar und selbst dann noch in der Lage wäre, ein haubenartiges Pro­ visorium vorübergehend aufrecht zu erhalten, wenn die Außenschale- trotz deren vergleichweiser hoher Energieaufzehrungsfähigkeit - zerbrechen bzw. bersten sollte.

Im Interesse leichter Montage und Demontage des kompletten Haubenmantels ist die einzige zentrale spitzenseitige Verbindung vorteilhaft in Kom­ bination mit der Einfügbarkeit des stromabwärtigen zylindrischen Mantel­ randes in die axiale Ringnut; in dieser ist der Haubenmantel ver­ gleichsweise biegesicher sowie gegenüber Fliehkräfen und sogenannten "Planschlag" gut gesichert und einfachst abdichtend angeordnet. Ver­ formungen des Haubenmantels und daraus resultierende Bauteilspannungen können so weitestgehend vermieden werden, insbesondere im Hinblick auf übliche mehrfach verschraubte Flanschanbindung des Mantels, die den­ selben gegenüber Pendelbewegungen lokal zurückzuhalten sucht.

Aufbau und Befestigung des Haubenmantels wirken sich ferner günstig auf die Anwendungen von faserverstärkten Kunststoffen aus.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Patentansprüche 2 bis 9 hervor.

Anhand der Zeichnung ist die Erfindung im Rahmen eines Ausführungsbei­ spiels einer im Axialschnitt dargestellten Nasenhaube erläutert.

Die Zeichnung veranschaulicht eine Nasenhaube 1 aus faserverstärktem Kunststoff für Turbotriebwerke mit einem im wesentlichen konischen Hau­ benmantel 2, der an einem stromabwärtigen Mantelrand 6 mit dem Rotor 10 verbunden ist, mit einem innerhalb des Haubenmantels 2 angeordneten Hal­ tekonus 8, der in einem die Haubenspitze 5 aufnehmenden Endbereich mit dem Haubenmantel 2 und am stromabwärtigen Umfangsende 9 mit dem Rotor 10 lösbar verbunden ist. Dabei besteht der Haubenmantel 2 aus einer Außen- und einer Innenschale 3, 4 mit dazwischen angeordneter Honigwaben- Struk­ tur 7; die Innenschale 4 ist mit dem stromabwärtigen Mantelrand 6 der Außenschale 3 verbunden, wobei der stromabwärtige Mantelrand 6 zylin­ drisch ausgebildet und zentrierend in einer axialen Ringnut 13 des Rotors 10 axial, radial abgestützt ist; an der Haubenspitze 5 ist eine einzige axiale, zentrale Verbindung 11 des Endbereichs des Haltekonus 8 mit der Außen- und Innenschale 3, 4 vorgesehen.

Die Honigwaben-Struktur 7 bildet eine an der Innenschale 4 ausgeprägte Wandverdickung aus, von der aus sich die Innenschale 4, gegenüber dem kegelförmigen Verlauf der Außenschale 3, in Richtung auf die Haubens­ pitze 5 schwächer verjüngt als der übrige in Richtung auf den stromab­ wärtigen Mantelrand 6 auslaufende Teil der Innenschale 4. Hierdurch wird eine an den Momentenverlauf hinsichtlich auftreffendem Fremdkörper ange­ paßte Materialstärke erreicht, wodurch bei minimalem Gewicht eine große Steifigkeit erzielt wird.

Die für die Wandverdickung maßgebliche Wandstärke der Honigwaben-Struktur 7, etwa in Höhe des halben Durchmessers der Na­ senhaube 1 kann das Sechs- bis Fünfzehnfache der Wandstärke der Außen­ schale 3 betragen. Dieser Bereich erweist sich im Hinblick auf Gewichts­ reduzierung im Verhältnis zur Steifigkeit als optimal.

Ferner kann der Befestigungsdurchmesser des Haltekonus 8 an der Nabe 0,5 bis 0,7mal so groß wie der Manteldurchmesser im Bereich des Mantelrandes 6 gewählt sein.

Die Honigwabenstruktur 7 kann etwa senkrecht zur Außenschale 3 ausge­ richt sein.

Als axiale zentrale Verbindung 11 kann eine Schraubverbindung vorgesehen sein, die einen kegelförmigen, dem Konturverlauf des Haubenmantels 2 angepaßten Schraubenkopf 12 aufweist. Dabei ist die Gegenmutter 17 der Schraubverbindung durch Mittel 18 gegen Mitdrehen gesichert. In Verbin­ dung mit der Schraubverbindung kann eine gleichmäßig über dem Umfang verteilte Andrückung des Haubenmantels 2 im Wege seines stromabzylin­ drischen Mantelrandes 6 gegen eine ringförmige Dichtung 14 ausgeübt wer­ den.

Die ringförmige Dichtung 14, an der der Haubenmantel 2 mit dem zylin­ drischen Mantelrand 6 aufsitzt, ist am Boden innerhalb der Ringnut 13 angeordnet.

Die Außenschale 3, die Innenschale 4 und/oder der Haltekonus 8 können aus einem durch Glasfasern oder Aramidfasern verstärkten Kunststoff be­ stehen.

Wie ferner dargestellt, ist der Haltekonus 8 am stromabwärtigen Umfang­ sende 9 durch eine Schraubverbindung 16 mit dem Rotor 10 verbunden.

Mit 15 ist der gegenüber der Umgebung angedichtete Nasenhaubeninnenraum - zwischen Innenschale 4 und Haltekonus 8 - bezeichnet.

Claims (9)

1. Nasenhaube (1) aus faserverstärktem Kunststoff für Turbotriebwer­ ke mit einem im wesentlichen konischen Haubenmantel (2), der an einem stromabwärtigen Mantelrand (6) mit dem Rotor (10) verbunden ist, mit einem innerhalb des Haubenmantels (2) angeordneten Halte­ konus (8), der in einem die Haubenspitze (5) aufnehmenden Endbe­ reich mit dem Haubenmantel (2) und am stromabwärtigen Umfangsende (9) mit dem Rotor (10) lösbar verbunden ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß

• - der Haubenmantel (2) aus einer Außen- und einer Innenschale (3, 4) mit dazwischen angeordneter Honigwaben-Struktur (7) besteht,
• - die Innenschale (4) mit dem stromabwärtigen Mantelrand (6) der Außenschale (3) verbunden ist,
• - der stromabwärtige Mantelrand (6) zylindrisch ausgebildet und zentrierend in einer axialen Ringnut (13) des Rotors axial, radial abgestützt ist,
• - an der Haubenspitze (5) eine einzige axiale, zentrale Verbindung (11) des Endbereichs des Haltekonus (8) mit der Außen- und In­ nenschale (3, 4) vorgesehen ist.

2. Nasenhaube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ho­ nigwaben-Struktur (7) eine an der Innenschale (4) ausgeprägte Wandverdickung ausbildet, von der aus sich die Innenschale (4), gegenüber dem kegelförmigen Verlauf der Außenschale (3), in Rich­ tung auf die Haubenspitze (5) schwächer verjüngt als der übrige in Richtung auf den stromabwärtigen Mantelrand (6) auslaufende Teil der Innenschale (4).

3. Nasenhaube nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Wandverdickung maßgebliche Wandstärke der Honigwaben- Struktur (7) etwa in Höhe des halben Durchmessers der Nasenhaube (1) das Sechs- bis Fünfzehnfache der Wandstärke der Außenschale (3) beträgt.

4. Nasenhaube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Befestigungsdurchmesser des Haltekonus (8) an der Nabe 0,5 bis 0,7mal so groß ist wie der Manteldurchmesser im Bereich des Mantelrandes (6).

5. Nasenhaube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Honigwabenstruktur (7) etwa senkrecht zur Außenschale (3) ausgerichtet ist.

6. Nasenhaube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die axiale zentrale Verbindung (11) eine Schraubverbindung ist, die einen kegelförmigen, dem Konturverlauf des Haubenmantels (2) angepaßten Schraubenkopf (12) aufweist.

7. Nasenhaube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden der axialen Ringnut (13) eine ringförmige Dichtung (14) vorgesehen ist, an der der Haubenmantel (2) mit dem zylindrischen Mantelrand (6) aufsitzt.

8. Nasenhaube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Außenschale (3), die Innenschale (4) und/oder der Haltekonus (8) aus Glasfaser- oder Aramidfaser-ver­ stärktem Kunststoff besteht.

9. Nasenhaube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Haltekonus (8) am stromabwärtigen Umfangs­ ende (9) durch eine Schraubverbindung mit dem Rotor (10) verbunden ist.