DE4107619C2 - Dämpfungseinrichtung für ein Rotorblatt - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Dämpfung eines Rotorblattes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer derartigen z. B. durch die DE-PS 37 34 592 bekannten Dämpfungs­ einrichtung insbesondere für die Blattschwenkdämpfung ist die Flüssig­ keit des Dämpfers üblicherweise Silikonöl, welches relativ großen Temperaturschwankungen unterliegt (ca. -45°C bis 100°C) und folglich sein Volumen stark ändert. Dabei erzeugt das Fliehkraftfeld, in welchem sich die Dämpfungseinrichtung beim Blattumlauf befindet, einen erheb­ lichen Druckgradienten in der Dämpferflüssigkeit. Außerdem ist der Dämpfer Wechselbewegungen des Rotorblattes in Blattschwenkrichtung bis zu 7 Hz ausgesetzt. Unter solcher Belastung kommen zur Abdichtung des Arbeitszylinders des Dämpfers gegen dessen Kolbenstange vorzugsweise Dichtungsbälge oder -membranen in Betracht) weil solche aus nachgiebigen oder flexiblen Werkstoffen bestehenden Hüllwände die Volumenschwankungen der Dämpferflüssigkeit aufnehmen können. Jedoch vermögen die üblichen Ausführungsformen dieser Dichtungen, wie Faltenbälge, erfahrungsgemäß dem Fliehkraftfeld nicht dauerhaft standzuhalten. Zumeist kommt es infolge Verformungen (Ausknicken) zu Reibungen des Balges am Arbeits­ zylinder oder anderen Metallteilen (des zugeordneten Rotorblattes/Ro­ tors) und damit einem frühen Verschleiß. Dieses Problem stellt sich natürlich mit zunehmender Baugröße des Faltenbalges, d. h. je nach Volumen der aufzunehmenden Dämpferflüssigkeit, wobei das Balgvolumen auch für den Außendurchmesser des Flüssigkeitsdämpfers bestimmend ist und sich damit auf den (möglichst geringen) aerodynamischen Widerstand des Rotorblattes auswirkt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Dämpfungsein­ richtung der eingangs genannten Art die Abdichtung zwischen dem Arbeits­ zylinder und der Kolbenstange mittels eines Faltenbalges derart auszu­ bilden, daß dieser gegen Verformungen durch Oberschreiten eines seiner Baugröße angemessenen Volumens der aufgenommenen Dämpferflüssigkeit gesichert ist.

Diese Aufgabe ist bei einer gattungsgemäßen Dämpfungseinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Gegenüber Dichtungsbälgen von bei Rotorblättern bisher erprobten Dämpfungseinrichtungen sind demnach zwei hintereinander angeordnete Faltenbälge ohne direkte Strömungsverbindung untereinander wirksam, wobei der zweite äußere Faltenbalg den ersten inneren (den Arbeits­ zylinder abdichtenden) Faltenbalg gegen unerwünschte Formänderungen sichern kann. Während dieser innere Faltenbalg im wesentlichen zur Auf­ nahme der Dämpferflüssigkeit infolge der entsprechenden Relativbewegung zwischen der Kolbenstange und dem Arbeitszylinder des Flüssigkeits­ dämpfers dient, also ausschließlich für diese Funktion zu dimensionieren ist, braucht der äußere Faltenbalg im wesentlichen nur zum Ausgleich von Volumenänderungen der Dämpferflüssigkeit infolge Temperaturänderungen wirksam zu werden. Dies läßt sich nach den in den Unteransprüchen gekennzeichneten Ausgestaltungen der Erfindung in baulich einfacher und raumsparender Weise erzielen.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Hierzu zeigt die Zeichnung im Querschnitt einen beispielsweise, wie in der DE-PS 37 34 592 offenbart, bei einem Rotorblatt mit biegeweichem Blatt­ hals zwischen dem Blattflügel und der Blattwurzel zur Blattschwenk­ dämpfung in Blattlängsrichtung sich erstreckenden Flüssigkeitsdämpfer. Hierbei handelt es sich um einen Kolbendämpfer mit einem Arbeitszylinder 1 für geradlinige Bewegungen mehrerer Kolben 2 in je einer z. B. mit (nicht dargestellten) Silikonöl gefüllten Zylinderkammer 1.1 mittels einer Kolbenstange 3; die Positionierung in bezug auf eine Rotornabe oder Blattwurzel gibt ein Pfeil F für die Blattfliehkraftwirkungsrich­ tung an. Die Axialverschieblichkeit der Kolben 2 in der jeweiligen Zylinderkammer 1.1 mittels der Kolbenstange 3 wird dadurch sicher­ gestellt, daß das Silikonöl zum einen über Bohrungen 3.1 die hohle Kolbenstange 3 durchströmen und zum anderen über Spalte 1.2 von Zylinderkammer 1.1 zu Zylinderkammer 1.1 strömen kann. Die dabei erforderliche Abdichtung zwischen der Kolbenstange 3 und dem Arbeitszylinder 1 an dessen Einführungsöffnung ist durch einen flexib­ len, flüssigkeitsundurchlässigen Faltenbalg 4 beispielsweise aus einem Elastomer hergestellt. Damit dieser Faltenbalg 4 bei der Füllung mit Silikonöl gegen eine Formänderung in eine Balgform gesichert wird, welche über den Durchmesser des Arbeitszylinders 1 wesentlich hinausgeht mit der Gefahr einer Reibung der Balgwandung an einem schützenden Gehäusering 5, ist hinter diesem inneren Faltenbalg 4 ein zweiter äußerer Faltenbalg 6 angeordnet. Dieser äußere Faltenbalg 6 ist bezüg­ lich der Abdichtung von Arbeitszylinder 1 und Kolbenstange 3 (durch den inneren Faltenbalg 4) nur mittelbar wirksam, soll also dort nicht dichtend wirken, sondern steht nur derart in einer Strömungsverbindung 7 mit dem Arbeitszylinder 1, daß erst bei einer bestimmten maximalen Füllung des inneren Faltenbalges 4 mit Silikonöl weiteres Silikonöl in den äußeren Faltenbalg 6 strömt. Der äußere Faltenbalg 6 sichert somit den inneren Faltenbalg 4 gegen schädliche Formänderungen beispielsweise infolge temperaturbedingten Volumenänderungen des Silikonöls im voll­ gefüllten Zustand desselben. Dann (erst) strömt das Silikonöl in den äußeren Faltenbalg 6. Zu diesem Zweck ist, ausgehend von der Zentral­ bohrung 3.2 der Kolbenstange 3, der Querschnitt der Strömungsverbindung 7 des äußeren Faltenbalges 6 mit dem Arbeitszylinder 1 (über die Zentralbohrung 3.2) geringer als der Strömungsquerschnitt einerseits von zwischen dem inneren Faltenbalg 4 und dem Arbeitszylinder 1 vorgesehenen Bohrungen 1.3 sowie andererseits einer in den inneren Faltenbalg 4 einmündenden Kolbenstangen-Bohrung 3.3, in welche die Strömungsver­ bindung 7 des äußeren Faltenbalges 6 einmündet. Damit sich hierbei die Relativbewegungen zwischen dem Arbeitszylinder 1 und der Kolbenstange 3 nicht auf den äußeren Faltenbalg 6 auswirken können, erstreckt sich dieser quer zum inneren Faltenbalg 4 als Verschluß einer Kammer 6.1, in welche seine Strömungsverbindung 7 einmündet. Beide Balgenden des äußeren Faltenbalges 6 sind an der Kolbenstange 3 befestigt, wozu diese z. B. von einem Haltebolzen 8 durchquert wird.

Claims (3)

1. Einrichtung zur Dämpfung eines Rotorblattes, insbesondere für ein Drehflügelflugzeug, mittels eines in Blattlängsrichtung sich erstrecken­ den Flüssigkeitsdämpfers mit einem Arbeitszylinder für geradlinige Bewe­ gungen eines Kolbens durch eine Kolbenstange, gegenüber welcher der Arbeitszylinder an einer Einführungsöffnung für die Kolbenstange durch einen Faltenbalg abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Einführungsöffnung hinter dem ersten inneren Faltenbalg (4) ein zweiter äußerer Faltenbalg (6) angeordnet ist und hierbei nur der erste innere Faltenbalg (4) den Arbeitszylinder (1) an der Einführungsöffnung verschließt und der äußere Faltenbalg (6) in einer solchen Strömungsverbindung (7) mit dem Arbeitszylinder (1) steht, daß erst bei einer bestimmten maximalen Füllung des inneren Faltenbalges (4) mit Dämpferflüssigkeit weitere Dämpferflüssigkeit in den äußeren Faltenbalg (6) strömt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Strömungsverbindung (7) des äußeren Faltenbalges (6) mit dem Arbeitszylinder (1) geringer ist als der Strömungsquerschnitt zwischen dem inneren Faltenbalg (4) und dem Arbeitszylinder (1).

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Faltenbalg (6) sich quer zum inneren Faltenbalg (4) er­ streckend eine Kammer (6.1) verschließt, in welche seine Strömungsver­ bindung (7) mit dem Arbeitszylinder (1) einmündet, und mit seinen beiden Balgenden an der Kolbenstange (3) befestigt ist.