DE602004000688T2

DE602004000688T2 - Blechteil, das Mittel für Befestigung an einem Tragteil und einer Dichtung enthält

Info

Publication number: DE602004000688T2
Application number: DE602004000688T
Authority: DE
Inventors: Christophe Remy; Frederic Mahy
Original assignee: Techspace Aero SA; SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aero Boosters SA; Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2003-12-16
Filing date: 2004-12-13
Publication date: 2007-01-04
Anticipated expiration: 2024-12-14
Also published as: US7311493B2; ES2263120T3; UA83464C2; RU2377429C2; EP1544481B1; EP1544481A1; DE602004000688D1; CN100543289C; ATE323841T1; RU2004136795A; CA2491186A1; CN1673512A; FR2863672A1; JP2005233418A; US20050229357A1; FR2863672B1; CA2491186C; JP4737982B2

Description

Die Erfindung betrifft die Befestigung eines Blechs an einem Träger, insbesondere die Befestigung eines Blechs, das eine Verkleidung eines von einem Fluid umströmten Bauteils, wie zum Beispiel ein Arm eines Turbostrahltriebwerks (US-B1 6 536 775), bildet.
Ein Turbostrahltriebwerk besitzt Arme, um Elemente miteinander zu verbinden, zum Beispiel Verbindungs- oder Trägerelemente von Gehäusen, Durchgangs- und Schutzelemente von Fluid-Rohrleitungen oder von Stromkabeln. Jeder Arm weist eine Armverkleidung auf, die allgemein durch einen Zusammenbau von hohlgeprägten oder feinbearbeiteten Bauteilen hergestellt wird, die Blechabschnitte bilden, die an einen Träger des Arms geschraubt werden, zum Beispiel eine den Arm stützende Grundplatte.
Die Armverkleidung bildet die ganze oder einen Teil der Außenhülle des Arms. Wenn sie im Inneren eines Gasstroms angeordnet ist, darf sie dessen Strömung nicht behindern. Insbesondere dürfen die Köpfe der Befestigungsschrauben der Verkleidung am Träger nicht aus der Außenfläche der Verkleidung vorstehen. Außerdem muss die Befestigung der Armverkleidung an ihrem Träger dicht erfolgen. Diese Befestigung muss außerdem einen bequemen Ausbau der Verkleidung erlauben.
1 zeigt eine Teilschnittansicht einer Armverkleidung oder eines beliebigen anderen Verkleidungselements 1 des Stands der Technik, das an einem Träger 2 befestigt ist. Die Armverkleidung 1 besteht im Allgemeinen aus einer Einheit von Bauteilen aus Aluminium, während der Träger 2 aus Stahl ist. Die Verkleidung 1 besitzt entlang ihres Umfangs eine Reihe von Öffnungen 3 für den Durchlass von Schrauben zur Befestigung am Träger 2. Jede Öffnung 3 wird durch Fräsen in der Dicke der Aluminiumbauteile hergestellt, um eine Schraube 4 aufzunehmen, die einen Schaft 5 und einen Flachkopf 6 mit kegelstumpfförmiger Oberfläche aufweist. Jedes Öffnung 3 ist so ausgebildet, dass, wenn die Schraube 4 in der Befestigungsstellung ist, ihr Kopf 6 nicht aus der Außenfläche der Verkleidung 1 vorsteht.
Eine Dichtung 7 aus Elastomermaterial ist zwischen den beiden aufeinander aufliegenden Flächen entlang des Umfangs der Verkleidung 1 angeordnet. Diese Dichtung 7 hat die Form eines Bands mit zwei seitlichen inneren Wülsten 8, 8', und sie besitzt Öffnungen 9 für den Durchgang der Schrauben 4, die den Öffnungen 3 der Verkleidung 1 entsprechen. Die Dichtung 7 gewährleistet die Dichtheit der Befestigung der Verkleidung 1 am Träger 2.
Diese Ausführungsform der Befestigung der Armverkleidung 1 an ihrem Träger 2 hat Nachteile. Zunächst muss die Verkleidung 1 eine ausreichende Dicke haben, um den Kopf 6 der Schraube 4 zu enthalten, ohne dass er vorsteht. Diese Notwendigkeit des Nicht-Vorstehens des Schraubenkopfes 6 aus der Außenfläche der Verkleidung 1 bedingt im Allgemeinen eine sehr geringe Auflagefläche des kegelstumpfförmigen Teils des Schraubenkopfes 6 in der Öffnung 3. Ein schlechtes Positionieren und Einschrauben der Schraube 4, zusammen mit einem nicht beherrschten Anziehen, kann den Durchgang der Schraube 4 durch die Verkleidung 1 und deren Beschädigung verursachen. Außerdem wird beim Einschrauben der Schraube 4 das Zusammendrücken der Dichtung 7 nicht beherrscht, wodurch keine homogene Befestigung der Verkleidung 1 auf ihrem Träger 2 gewährleistet werden kann und eine Verformung der Verkleidung 1 in der Nähe der Schraubpunkte der Schrauben 4 möglich ist. Schließlich bildet der Zusammenbau von Aluminiumbauteilen eine extrem steife Verkleidung 1, deren Ein- und Ausbau nicht einfach ist.
Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, diese Nachteile zu beseitigen.
Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung ein Blech mit Mitteln zur Befestigung an einem Träger, wobei eine Dichtung entlang dieser Mittel ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel mindestens eine Öffnung, die auf dem Blech durch Ausstanzen mit einem Aufnahmehohlraum für den Kopf eines Befestigungselements hergestellt wird, der einem auf der entgegensetzten Fläche vorstehenden Blechabschnitt entspricht, und eine Lastaufnahmescheibe zwischen dem Blech und dem Träger auf dem vorstehenden Abschnitt aufweisen.
Der durch Ausstanzen erhaltene Aufnahmehohlraum für einen Kopf eines Befestigungselements kann einen Kopf eines Befestigungselements aufnehmen, dessen Abmessungen größer sind als die Dicke des Blechs, insbesondere einen Schraubenkopf, dessen kegelstumpfförmiger Teil eine größere Auflagefläche hat als die Dicke des Blechs. Die Führungslänge des Befestigungselements im Aufnahmehohlraum ist ebenfalls größer. Außerdem ermöglicht es die Lastaufnahmescheibe, das Zusammenpressen der Dichtung und das Verstemmen auf dem Blech und seinem Träger zu beherrschen.
Vorteilhafterweise ist die Scheibe fest mit der Dichtung verbunden.
In diesem Fall wird vorteilhafterweise die Scheibe beim Formen der Dichtung in diese integriert.
Vorzugsweise weist die Scheibe mindestens eine Öse auf, in die ein Loch zur Aufnahme von Material der Dichtung gebohrt ist.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Dichtung aus Elastomermaterial, und die Scheibe ist aus Metall.
Die Erfindung betrifft insbesondere eine Armverkleidung eines Turbostrahltriebwerks, aber die Anmelderin beabsichtigt nicht, die Reichweite ihrer Rechte auf diese Anwendung zu beschränken.
Aufgrund des Aufnahmehohlraums für einen Kopf eines Befestigungselements, dessen Abmessung größer ist als die Dicke des Blechs, ist es möglich, die Verkleidung mit einem dünneren Blech als beim Stand der Technik zu formen. Da dieses Blech biegsamer ist, kann es selbst dann ein- und ausgebaut werden, wenn die Verkleidung von diesem Blech aus einem Stück gebildet wird. Es ist erfindungsgemäß also möglich, die Verkleidung mit einem einstückigen Blech zu formen.
In der Beschreibung wird von einem Rand des Blechs ausgegangen. Daher bedeuten axial und quer axial und quer bezüglich der Achse des Rands des Blechs am betrachteten Punkt des Rands. Das Blech ist ausgelegt, um an einem Träger befestigt zu werden. Unter innen oder außen wird zur Innenseite oder zur Außenseite verstanden, wobei die Innenseite als auf der Seite des Trägers bezüglich des Blechs befindlich angesehen wird.
Die Erfindung wird besser verstanden werden anhand der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Blechs unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung. Es zeigen:
1 im Teilquerschnitt eine Armverkleidung eines Turbostrahltriebwerks des Stands der Technik, die auf einem Träger befestigt ist;
2 eine perspektivische Ansicht der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Blechs, das eine Armverkleidung eines Turbostrahltriebwerks bildet;
3 eine Querschnittsansicht der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Blechs, auf einen Träger geschraubt;
4 eine Querschnittsansicht des Blechs und des Trägers der 3 in Explosionsdarstellung,; und
5 eine perspektivische Ansicht der Dichtung und der Scheibe der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Blechs.
Die Erfindung wird hier in Zusammenhang mit einem Blech beschrieben, das eine Armverkleidung eines Turbostrahltriebwerks bildet.
In 2 weist eine Armverkleidung 10 eines Turbostrahltriebwerks ein gefaltetes Metallblech auf, das in Höhe aller seiner Seitenflächen offen ist, mit Ausnahme derjenigen, die der Faltung entspricht. Das Blech 10 ist ausgelegt, um durch Schraubverbindung durch Öffnungen 11 hindurch, die entlang der nicht gefalteten Ränder der Verkleidung 10 verteilt sind, an einem Träger befestigt zu werden. Eine Dichtung 12, hier aus Elastomermaterial, ist entlang der die Öffnungen 11 aufweisenden Ränder des Blechs 10 geklebt. Diese Dichtung 12 hat die Form eines Bands parallel zu den Rändern des Blechs 10, auf die sie geklebt ist. Sie weist über ihre ganze Länge zwei nach innen vorstehende Seitenwülste 13, 13' auf.
Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf einen bestimmten geradlinigen Rand des Blechs 10, entlang dessen eine Dichtung 12 geklebt ist, die sich entlang einer Achse A erstreckt.
Unter Bezugnahme auf die 3 und 4 wird jede Öffnung 11 durch Ausstanzen des Blechs 10 erhalten. Daher besitzt das Blech 10 um jede Öffnung 11 herum eine kreisförmige verformte Blechzone 14, die auf einer Fläche einen Hohlraum aufweist, der einem auf der anderen Fläche vorstehenden Abschnitt entspricht. Seine Ausbildung ist zum Beispiel mit der Einwirkung eines Stanzwerkzeugs auf das Blech 10 in einer Matrix verbunden, das außer dem Bohren der Öffnung 11 diese Reliefzone in seiner Bewegungsrichtung formt.
Die ausgestanzte Zone 14 steht auf der zum Träger weisenden Fläche des Blechs 10 vor und bildet auf seiner entgegengesetzten Fläche einen Aufnahmehohlraum 15 für einen Schraubenkopf. Die Oberfläche dieses Hohlraums 15 ist global kegelstumpfförmig. Sie erstreckt sich in Richtung der Achse B der Öffnung 11 lotrecht zur globalen Oberfläche des Blechs 10 in diesem Bereich gemäß einer Tiefe, die aufgrund der Verformung der Zone 14 größer ist als die Dicke des Blechs.
Gegenüber jeder Öffnung 11 des Blechs 10 weist die Dichtung 12 eine entsprechende Öffnung 16 auf. In das Innere dieser Öffnung 16 ist eine Metallscheibe 17 auf der Innenseite der Dichtung 12 eingesetzt.
Die Metallscheibe 17 ist fest in die Dichtung 12 integriert. Hierzu wird sie vorteilhafterweise direkt in das Formwerkzeug der Dichtung 12 eingefügt. Wenn das Elastomermaterial, das im viskosen Zustand in die Form eingespritzt wird, von diesem Zustand in den geschmeidigen Endzustand übergeht, wird so die Scheibe in der Masse eingebunden und bleibt fest damit verbunden.
Um die Kohäsion der von der Dichtung 12 und der Scheibe 17 gebildeten Einheit zu gewährleisten, weist in 5 die Scheibe 17 zwei auf ihr einander gegenüberliegend angeordnete Ösen 19, 19' auf, in die ein Loch 20 bzw. 20' gebohrt ist. Wenn die Scheibe 17 in die Dichtung integriert ist, sind die Ösen 19, 19' gemäß der Achse A der Dichtung 12 angeordnet. Beim Einspritzen des Elastomermaterials in seine Form dringt dieses im viskosen Zustand in die Löcher 20, 20' der Ösen 19, 19' ein und verfestigt sich, wodurch die Ösen 19, 19' fest mit der Dichtung 12 verbunden werden.
Es kann eine hier nicht bezeichnete dritte Bohrung in einer Öse 19, 19' der Scheibe 17 vorgesehen werden, die eine Positionierbohrung der Scheibe 17 in der Gussform ist und dazu dient, die Scheibe 17 direkt vor dem Formen der Dichtung 12 zu positionieren und auszurichten.
Die Scheibe 17 klebt so an der Dichtung 12 über einen Teil ihrer Außenfläche, auf ihren Seitenflächen, auf einem Teil ihrer Innenfläche, in Höhe der Wülste 13, 13', und in den Löchern 20, 20' der Ösen 19, 19'. Die Scheibe 17 ist also fest mit der Dichtung 12 verbunden, was die Befestigung der Dichtung 12 und der Scheiben 17 am Blech 10 stark vereinfacht und den Verlust der Scheibe 17 verhindert. Die einstückige Beschaffenheit der vom Blech 10, der Dichtung 12 und den Scheiben 17 gebildeten Einheit vereinfacht den Einbau und Ausbau der Armverkleidung zum Beispiel bei Motorwartungen sehr.
Die Innen- und Außenflächen der Metallscheibe 17 erstrecken sich zumindest zum Teil im Inneren des Raums der Öffnung 16, die in der Dichtung 12 ausgearbeitet ist.
Die Dichtung 12 ist um ihre Öffnung 16 herum auf die Innenseite der ausgestanzten Zone 14 des Blechs 10 geklebt. Der vorstehende Rand 18 der ausgestanzten Zone 14 des Blechs 10 ist zum Beispiel durch mechanische Nacharbeitung ausgelegt, um eine zur Achse B der Öffnung 11 lotrechte Fläche aufzuweisen. Die ausgestanzte Fläche 14 des Blechs 10, die Dichtung 12 und die Scheibe 17 sind so bemessen, dass, wenn die Dichtung 12 und die Scheibe 17 auf das Blech 10 geklebt sind, der vorstehende Rand 18 der Zone 14 des Blechs 10 mit der Metallscheibe 17 in Kontakt ist.
Nach dem Kleben der Dichtung 12 und der Scheiben 17 auf das Blech 10 weist letzteres eine Reihe von Durchgangsöffnungen 11 für Schrauben auf, wobei jede Öffnung auf der Außenfläche von einem Aufnahmehohlraum 15 für einen Schraubenkopf und auf der Innenfläche von einer Metallscheibe 17 und der Dichtung 12 umgeben ist.
Insbesondere, wenn das Blech 10 auf einen Träger 21 aufgebracht wird, um dort befestigt zu werden, kann es aufgrund der Zwischenfügung der Scheibe 17 und der Dichtung 12 keinen Kontakt zwischen dem Blech 10 und dem Träger 21 geben. Dies ist vorteilhaft, da der Träger aus einem anderen Metall ist als das Blech, und da eine zu starke Verstemmungsbeanspruchung des Blechs 10 und des Trägers 21 vermieden werden muss.
Die Befestigung des Blechs 10 am Träger 21 wird in üblicher Weise durchgeführt. Das Blech 10 wird so auf dem Träger 21 angeordnet, dass jede Öffnung 11 des Blechs sich direkt vor einer Bohrung 22 des Trägers 21 für die Aufnahme einer Schraube 23 befindet. Jede Schraube 23 weist einen Kopf 24 und einen Schaft 25 auf. Der Schaft 25 einer Schraube 23 wird durch die Öffnung des Blechs 10 und die Scheibe 17 in die Bohrung 22 des Trägers 21 eingeführt. Sie wird eingeschraubt, und ihr Kopf 24 kommt auf die Aufnahmefläche 15 komplementärer Form des Blechs 10 für einen Schraubenkopf in Auflage, wobei ihr Kopf nicht über die Oberfläche des Blechs 10 vorsteht, wenn die Schraube 23 eingeschraubt ist.
Beim Schrauben werden die Wülste 13, 13' der Dichtung 12 zwischen dem Blech 10 und dem Träger 21 zusammengedrückt, bis die Metallscheibe 17 auf die Außenfläche des Trägers 21 in Auflage kommt. Die Scheibe 17 erfüllt so eine doppelte Funktion der Beherrschung des Zusammendrückens der Dichtung 12, das durch die Auflage der Scheibe 17 auf der Außenfläche des Trägers 21 gestoppt wird, und der Lastaufnahme zwischen dem Blech 10 und dem Träger 21. Die Funktion der Lastaufnahme wird dadurch gewährleistet, dass die Scheibe 17 eine Kontaktfläche mit dem Träger 21 bietet, die größer ist als diejenige des vorstehenden Rands 18 der verformten Zone 14 des Blechs 10; der Schraubdruck wird so auf diese Fläche verteilt. Die zusammengedrückte Dichtung 12 gewährleistet außerdem eine Dichtungsfunktion zwischen dem Blech 10 und dem Träger 21.
Das erfindungsgemäße Blech wurde in Zusammenhang mit einer Schraubbefestigung beschrieben. Selbstverständlich kann die Erfindung bei jedem Blech angewendet werden, das ausgelegt ist, um an einem Träger über ein Befestigungselement befestigt zu werden, das einen Kopf und einen Schaft aufweist, und insbesondere bei jedem Blech, das ein aerodynamisches Verkleidungselement bildet.
Die Ösen der Scheibe des erfindungsgemäßen Blechs können die gleiche Stärke wie der Rest der Scheibe aufweisen oder auch nicht. Jede Öse kann auch in zwei Ösen, eine innere und eine äußere, aufgeteilt sein.

Claims

Blech (10), umfassend Mittel zur Befestigung an einem Träger (21), eine Dichtung (12), die entlang dieser Mittel angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel mindestens ein Langloch (11) umfassen, das auf dem Blech durch Tiefziehen hergestellt wurde, mit einer Vertiefung zur Aufnahme eines Kopfes eines Befestigungselementes (15), das einem Teil des Bleches (14) entspricht, das auf der gegenüberliegenden Seite übersteht und eine Unterlegscheibe (17) zur Aufnahme von Kräften zwischen dem Blech (10) und dem Träger (21) auf dem besagten Teil (14), der übersteht.
Blech (10) gemäß Anspruch 1, bei dem das Befestigungselement eine Schraube (23) ist.
Blech (10) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem die Unterlegscheibe (17) fest mit der Dichtung (12) verbunden ist.
Blech (10) gemäß Anspruch 3, bei dem die Unterlegscheibe (17) in der Dichtung (12) integriert ist, während letztere abgeformt wird.
Blech (10) gemäß Anspruch 4, bei dem die Unterlegscheibe (17) mindestens eine Öse (19, 19') umfasst, in die ein Loch (20, 20') zur Aufnahme des Dichtungsmaterials (12) gebohrt wurde.
Blech (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Dichtung (12) aus Elastomer besteht.
Blech (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Unterlegscheibe (17) aus Metall besteht.
Kappe des Armes eines Turbinentriebwerks, das mindestens ein Blech (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 umfasst.
Kappe des Armes eines Turbinentriebwerks gemäß Anspruch 8, bestehend aus einem einzigen Teil pro Blech (10).