DE4137223C2

DE4137223C2 -

Info

Publication number: DE4137223C2
Application number: DE19914137223
Authority: DE
Inventors: Ernst 8000 Muenchen De Feitzelmayer
Original assignee: MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines GmbH
Priority date: 1991-11-13
Filing date: 1991-11-13
Publication date: 1993-09-23
Also published as: DE4137223A1

Description

Ein aus der DE-PS 37 38 440 bekanntes Verfahren behandelt eine soge nannte "Längs- oder Parallelschäftung" zwischen metallisch um mantelten Thermo-Leitungen, wobei die Verbindungen zwischen frei hängenden Leitungen von stationären Gehäusemodulen zwecks Triebwerks montage auf dem Prüfstand wieder hergestellt oder aber zwecks Demon tage der Module voneinander getrennt werden müssen. Nur für diese speziellen Anwendungsfälle sollen gemäß dem bekannten Verfahren die betreffenden metallisch ummantelten Leitungsenden vorrangig betriebs sicher, mechanisch fest sowie umgebungsgeschützt (hohe Temperaturen, Luftfeuchtigkeit) miteinander verbindbar sein. Der bekannte Fall sieht die Verwendung eines keramischen Einsatzes vor, durch dessen Längsbohrungen jeweils die abisolierten gleichpoligen Drahtenden so wohl des einen als auch des anderen Mantelendes hindurchgeführt werden sollen; nach punktweiser Verschweißung oder Verlötung sich überlappen der Drahtabschnitte soll die mechanische Verbindung durch eine auf beide metallische Mantelenden aufgeschobene Hülse erfolgen. One out of the DE-PS 37 38 440 known method deals with a so-called called "longitudinal or parallel shank" between metallic jacketed thermo cables, the connections between free hanging cables from stationary housing modules for the purpose of the engine re-assembled on the test bench or for demon days of the modules must be separated. Just for this special applications should according to the known method relevant metal-coated cable ends primarily operational safe, mechanically strong and protected from the environment (high temperatures, Relative humidity). The familiar case sees the use of a ceramic insert through which Longitudinal holes each stripped the same-pole wire ends probably be passed through the one and the other end of the jacket should; overlap after spot welding or soldering The wire sections are said to have a mechanical connection Both metal jacket ends of the sleeve pushed on.

Gegenüber dem eingangs behandelten bekannten Verfahren befaßt sich die vorliegende Erfindung mit folgender Problematik. Es geht dabei um eine unmittelbare Rotor- oder Wellenverdrahtung von Turbokomponenten (Verdichtern oder Turbinen), bei der unter Verwendung extrem unter schiedlicher Leitungsarten, d. h., Glasfaser-Mantel-Leitungen an der einen Komponente und Metall-Mantel-Leitungen an der anderen Komponente, eine betriebsfeste sowie verhältnismäßig einfach am Rotor montierbare Ver bindung geschaffen werden soll; dabei soll die Verbindung, trotz auf tretender Fliehkraftbelastungen sowie umgebungsmäßig (hohe Tempe raturen, Luftfeuchte) betriebssicher sein; im Hinblick auf eine oft mals große Anzahl von Verbindungen zur Messung (Temperaturen, Drücke), die am Rotor- oder Wellenumfang anzuordnen wären, sollen betreffende Verbindungen bei vielfach beengten Platzverhältnissen möglichst raum sparend angeordnet werden können. Wegen der beengten Platzverhältnisse sind sogenannte "Längsschaftungen" nicht realisierbar. Schon vorge schlagene innerbetriebliche Methoden mit wellenseitiger auf- und ver bindungsseitiger Einzementierung sind praktisch u. a. schon deshalb nicht durchführbar, weil für die zahlreichen Aushärtezyklen des Hoch-Temperatur-Zements der komplette Triebwerks-Modul unerwünschten hohen Temperatureinflüssen ausgesetzt wird und die Aushärtezyklen verhältnismäßig viel Zeit in Anspruch nehmen.Compared to the known method discussed at the beginning, the present invention with the following problems. It's about one direct rotor or shaft wiring of turbo components (Compressors or turbines) when using extremely under different line types, d. that is, fiber optic jacket lines on one Component and metal-sheathed lines on the other component, one reliable and relatively easy to mount Ver bond should be created; the connection should, in spite of centrifugal loads and environmental (high temp instruments, humidity) must be reliable; with regard to one often a large number of connections for measurement (temperatures, pressures), which would have to be arranged on the rotor or shaft circumference should relate to Connections where space is limited in many places, if possible can be arranged economically. Because of the limited space so-called "longitudinal shafts" are not feasible. Already featured beating in-house methods with shaft-side opening and ver cementation on the bond side are practical and a. for that reason alone not feasible because for the numerous curing cycles of the High-temperature cement of the complete engine module undesirable exposed to high temperature influences and the curing cycles take a relatively long time.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzu geben, mit dem auf vergleichsweise einfache Weise eine wellen- oder rotorseitig betriebssicher festlegbare Verbindung zwischen einer glasfaser- und einer metallisch ummantelten Leitung geschaffen werden kann; die Verbindung soll gegenüber Umgebungseinflüssen (Temperaturen, Luftfeuchte, Öl-Nebel) beständig und raumsparend anzuordnen sein.The invention has for its object to provide a method give with a relatively easy way a wave or rotor-reliable connection between a glass fiber and a metallic sheathed line can be created can; the connection should be exposed to environmental influences (temperatures, Humidity, oil mist) must be stable and space-saving.

Die gestellte Aufgabe mit dem Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.The stated task with the method according to claim 1 solved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind den Patentansprüchen 2 bis 7 entnehmbar.Advantageous refinements of the method are the claims 2 to 7 can be seen.

Anhand der Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung weiter erläu tert; es zeigen:An embodiment of the invention is further explained with the aid of the drawings tert; show it:

Fig. 1 die Draufsicht der - unter Fortlassung der Abdeckschellen - elektrisch fertig hergestellten Verbindung, Fig. 1 is a plan view of the - under omission of the Abdeckschellen - connecting electrically ready-prepared,

Fig. 2 eine Seitenansicht der fertigen Verbindung nach Fig. 1 zusammen mit dem hier mittleren, zuletzt aufgesetzten T-förmi gen Schellenstück - hier, zu Verdeutlichung der Innenansicht (keramische Halterungen bzw. Einsätze) - längs aufgeschnitten dargestellt, Fig. 2 is a side view of the completed connection according to Fig 1 together with the mean here last patch T-förmi gen Schell piece -. Here, to clarify the Interior (ceramic supports or inserts) - shown cut longitudinally,

Fig. 3 eine Ansicht von unten der - unter Fortlassung der Ab deckschellen - elektrisch fertigen Verbindung und Fig. 3 is a bottom view of the - omitting the cover clamps from - electrically finished connection and

Fig. 4 eine Seitenansicht der Verbindung unter Verdeutlichung der mehrteiligen Abdeckschellenkonfiguration. Fig. 4 is a side view of the connection showing the multi-part cover clamp configuration.

Unter Verwendung gleicher Bezugszeichen für gleiche oder im wesentli chen unveränderte Bauteile ist in den Zeichnungen das aus einem Glas fasern enthaltenden Verbundwerkstoff gefertigte Ende der einen Man tel-Thermo-Leitung mit 1, das metallisch ummantelte andere Ende der Mantel-Thermo-Leitung mit 2 bezeichnet. Für die Herstellung der Leitungs-Verbindung werden zunächst beide Mantelenden 1, 2 in vorgege benem gegenseitigen Abstand sich einander gegenüberliegend an einem Rotor bzw. Wellenabschnitt einer Triebwerkskomponente durch Ab deckschellen 21, 22 (Fig. 4) festgelegt. Diese werden hierzu durch Punktschweißung (Punkte P) mit dem betreffenden Wellenabschnitt ver bunden. Ferner werden zwei voneinander getrennt handhabbare keramische Halterungen, insbesondere keramische Einsätze 3, 4 vorgesehen, die jeweils parallel zueinander angeordnete Durchgangs öffnungen bzw. -bohrungen 5, 6 bzw. 7, 8 aufweisen. Für die Herstellung der elektrischen Verbindung werden die im wesentlichen in axialer Richtung aus den beiden Mantelenden 1, 2 herausragenden, abisolierten Drahtenden 9, 10 bzw. 11, 12 durch die Bohrungen 5, 6 bzw. 7, 8 der Ein sätze 3, 4 hindurchgeführt; aus den Einsätzen 3, 4 herausragende Draht abschnitte 13, 14 bzw. 15, 16 erfahren dann im wesentlichen eine Umbie gung - etwa im rechten Winkel zur jeweiligen Bohrungserstreckung der Einsätze 3, 4 - derart, daß sie (13, 14 - Fig. 2) bei gleicher Polarität etwa parallel zueinander zu liegen kommen, woraufhin sie - unter ört licher Zusammenziehung - untereinander verdrillt werden (Fig. 2); die verdrillten Drahtabschnitte, z. B. 13, 14 (Fig. 2), werden, je nach zu erwartenden Temperaturanforderungen, miteinander verlötet oder ver schweißt; die auf diese Weise miteinander verbundenen Drahtabschnitte (s. h. auch Fig. 1) werden sodann in ihnen zugewiesene Durchgangsboh rungen 17, 18 eines weiteren kapillarartigen keramischen Einsatzes 19 eingeführt, der der Verbindung etwa mittig rechtwinkelig zur Position der Einsätze 3, 4 zugeordnet wird; hierauf werden zwischen den Einsätzen 3, 4, 19 belassene Zwischenräume A, B und C (Fig. 2) durch ein gegebenen falls pastenartiges, klebstoffartiges Bindemittel aufgefüllt. Das verwendete Bindemittel (Zwischenräume A, B, C - Fig. 2) verhindert u. a. die Verkokung möglicherweise eindringenden Öls, zumal Ölkohle bei höheren Temperaturen leitfähig werden könnte mit der Folge etwaiger Meßwert-Verfälschungen. Darüber hinaus stellt das verwendete Bindemit tel einen Schutz gegenüber vergleichsweise hohen Umgebungstemperaturen dar; es hält ferner die Einsätze 3, 4, 19 gegenüber mechanischen Belas tungen fest aneinander. Die betreffende verdrillte und z. B. ver schweißte "Schäftung" der jeweiligen Drahtabschnitte, z. B. 13, 14 (Fig. 2), ist gegenüber auftretenden Fliehkraftbelastungen am Rotor entlastet angeordnet; dabei können die Bohrungen, z. B. 18 (Fig. 2) im Einsatz 19 mit einem relativ großen Durchmesser ausgestattet sein, so daß die fest verbundenen Drahtabschnitte 13, 14 praktisch frei - bzw. je nach Drehzahl und Fliehkraftbelastung - frei beweglich in der Boh rung 18 gehalten sind. Using the same reference numerals for the same or in wesentli unchanged components in the drawings, the end made of a glass fiber-containing composite material of a man tel-thermo line with 1 , the metal-coated other end of the sheathed thermo line with 2 is designated . For the production of the line connection, first both jacket ends 1 , 2 are set in a predetermined mutual distance opposite one another on a rotor or shaft section of an engine component by means of cover clips 21 , 22 ( FIG. 4). For this purpose, these are connected by spot welding (points P) to the relevant shaft section. Furthermore, two ceramic holders, in particular ceramic inserts 3 , 4 , which can be handled separately, are provided, each of which has through openings or bores 5, 6 and 7, 8 arranged parallel to one another. For the production of the electrical connection, the stripped wire ends 9 , 10 and 11 , 12 projecting essentially in the axial direction from the two jacket ends 1, 2 are passed through the holes 5 , 6 and 7 , 8 of the sets 3 , 4 ; from the inserts 3 , 4 protruding wire sections 13 , 14 and 15 , 16 then experience essentially a bending - approximately at right angles to the respective bore extension of the inserts 3 , 4 - such that they ( 13, 14 - Fig. 2nd ) come to lie approximately parallel to one another with the same polarity, whereupon they are twisted with one another under local contraction ( FIG. 2); the twisted wire sections, e.g. B. 13, 14 ( Fig. 2), depending on the expected temperature requirements, soldered or welded together; the wire sections connected in this way (see also FIG. 1) are then inserted into them through holes 17 , 18 of another capillary-like ceramic insert 19 , which is associated with the connection approximately at right angles to the position of the inserts 3 , 4 ; then gaps A, B and C ( Fig. 2) left between the inserts 3 , 4 , 19 are filled with a paste-like, adhesive-like binder, if any. The binder used (interspaces A, B, C - Fig. 2) prevents, among other things, the coking of possibly penetrating oil, especially since coal could become conductive at higher temperatures, with the result of possible falsification of the measured values. In addition, the binder used provides protection against comparatively high ambient temperatures; it also holds the inserts 3 , 4 , 19 against mechanical loads. The relevant twisted and z. B. welded "shaft" of the respective wire sections, z. B. 13, 14 ( Fig. 2), is arranged relieved against centrifugal loads on the rotor; the holes, z. B. 18 ( Fig. 2) in use 19 with a relatively large diameter, so that the firmly connected wire sections 13 , 14 practically freely - or depending on the speed and centrifugal force - freely movable in the Boh tion 18 are held.

Als letzter Schritt des Verfahrens wird eine Abdeckung in Form einer im wesentlichen T-förmigen Schelle 20 auf die insoweit schon fertige Verbindung sowie deren Bauteile (Einsätze 3, 4, 19) aufgesetzt; die auf den vorgegebenen Konturverlauf der beiden Mantelenden 1, 2 nebst Ab deckschellen 21, 22 sowie auf die formale Gestaltung und Anordnung der Einsätze 3, 4, 19 abgestimmt vorverformt ist; gemäß Punkten P wird die T-förmige Schelle 20 mit dem betreffenden Wellenabschnitt durch Punkt schweißung verbunden; dabei werden gleichzeitig die Einsätze 3, 4, 19 unverrückbar gegen den Wellenabschnitt gedrückt. Im Hinblick auf Durchmesser- und Materialunterschied der beiden Mantelenden 1, 2 kann eine zusätzliche randseitige sowie umfangsseitige Zusammendrückung der T-förmigen Schelle 20 insbesondere im Bereich deren Stranges erfolgen, der über das glasfaserartige Mantelende 1 sowie das örtliche Ende der Abdeckschelle 21 greift.As the last step of the method, a cover in the form of an essentially T-shaped clamp 20 is placed on the already finished connection and its components (inserts 3 , 4 , 19 ); which is pre-deformed to match the specified contour of the two jacket ends 1 , 2 and cover clips 21 , 22 and the formal design and arrangement of the inserts 3 , 4 , 19 ; according to points P, the T-shaped clamp 20 is connected to the relevant shaft section by spot welding; the inserts 3 , 4 , 19 are simultaneously pressed immovably against the shaft section. With regard to the difference in diameter and material of the two jacket ends 1 , 2 , an additional edge-side and circumferential compression of the T-shaped clamp 20 can take place, in particular in the region of its strand, which extends over the glass-fiber-like jacket end 1 and the local end of the cover clamp 21 .

Fig. 4 verkörpert insbesondere die mehrteilige Schellenkombination 20, 21, 22. Fig. 4 represents in particular the multi-part clamp combination 20, 21, 22.

Gemäß gestrichelter Kontur K (Fig. 4) sollte vorzugsweise eine sich endweise überlappende Anordnung und Befestigung zwischen den Ab deckschellen 21, 22 (längs) und der T-förmigen Schelle 20 vorgesehen sein. Im Hinblick auf einen geringeren Durchmesser D sowie geringere Formsteifigkeit des einen Mantelendes 1 gegenüber dem Ende 2 kann die lichte Innenweite W der Abdeckschelle 21 und des daran angrenzenden Umfassungsabschnittes der T-förmigen Schelle 20 entsprechend vorver formt sein oder aber auch nachträglich - durch ein Werkzeug - entspre chend endverformt werden.According to the dashed contour K ( Fig. 4), an end-to-end overlapping arrangement and fastening should preferably be provided between the cover clips 21 , 22 (lengthways) and the T-shaped clip 20 . In view of a smaller diameter D and lower rigidity of the one jacket end 1 with respect to the end 2 , the clear internal width W of the cover clip 21 and the adjoining surrounding section of the T-shaped clip 20 can be correspondingly pre-formed or also subsequently - by a tool - be deformed accordingly.

Die T-förmige Schelle 20 nach Fig. 2 oder die Kombination aus T-förmiger Schelle 20 mit Abdeckschellen 21, 22 nach Fig. 4 kann aus Nickel oder einer Nickel- Legierung gefertigt werden. The T-shaped clamp 20 according to FIG. 2 or the combination of T-shaped clamp 20 with cover clamps 21, 22 according to FIG. 4 can be made of nickel or a nickel alloy.

Die keramischen Einsätze 3, 4 und 19 können einen kreiszylindrischen oder mehreckigen bzw. polygonartigen bzw. quadratischen oder recht eckigen Querschnitt aufweisen.The ceramic inserts 3 , 4 and 19 can have a circular cylindrical or polygonal or polygonal or square or right angular cross section.

Der Werkstoff des klebstoffartigen Bindemittels kann im wesentlichen ein anorganischer Kitt auf Silikatbasis sein. Die Silikatbasis kann aus Aluminium-Oxid-Pulver (Al₂O₃-Pulver) gewonnen werden. Neben der klebenden Wirkung stellt dieser Bindemittel-Werkstoff einen sicheren Schutz gegenüber Umgebungseinflüssen (Öl, Temperaturen und Luftfeuch tigkeit) dar.The material of the adhesive-like binder can essentially be an inorganic cement based on silicate. The silicate base can be obtained from aluminum oxide powder (Al ₂ O ₃ powder). In addition to the adhesive effect, this binder material provides reliable protection against environmental influences (oil, temperatures and air humidity).

Claims

1. A method for producing an electrical and mechanically strong connection between the ends of a glass fiber-sheathed and a metal sheathed sheathed line for attachment to the rotor of a turbo component, wherein

- By means of spot welding (P) connected to the rotor from cover clamps ( 21 , 22 ), the jacket ends ( 1 ; 2 ) are fixed at a distance from each other on the rotor,
- The wire ends ( 9 , 10 ; 11 , 12 ) of both jacket ends ( 1 , 2 ) are each passed through their own ceramic holders ( 3 ; 4 ),
- Wire sections ( 13 ; 14 ) projecting from both brackets ( 3 ; 4 ), each of the same polarity, are bent, twisted and soldered or welded to one another in an approximately parallel position to one another,
- The wire sections ( 13 ; 14 ) connected in this way are each inserted into the bore ( 18 ) of a further ceramic holder ( 19 ),
the spaces (A, B, C) between the holders ( 3 , 4 , 19 ) are filled with an adhesive-like binder,
- All brackets ( 3 , 4 , 19 ) are fixed by a T-shaped clamp ( 20 ) attached to them and connected to the rotor by spot welding (P).

2. The method according to claim 1, characterized in that as adhesive cloth-like binder an inorganic cement based on silicate is used.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the T-shaped clamp ( 20 ) is at least partially preformed to match the dimensions and arrangement of the ceramic holders ( 3 , 4 , 19 ) and the two jacket ends ( 1 , 2 ) .

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the T-shaped clamp ( 20 ) cross-contour (K) is placed on locally assigned ends of the two previously connected to the rotor cover clamps ( 21 , 22 ).

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the T-shaped clamp ( 20 ) and the cover clamps ( 21, 22 ) are made of nickel or a nickel alloy.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that all ceramic brackets ( 3 , 4 , 19 ) are each provided with at least two parallel through holes ( 5 , 6 ; 7 , 8 ; 17 , 18 ) .

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the ceramic holders ( 3 , 4 , 19 ) are circular cylindrical, four square or polygonal.