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Hintergrund der Erfindung
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1. Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Gasturbinenmaschinen und insbesondere
eine Divergentklappe dafür.
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2. Stand der Technik
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Eine
typische Gasturbinenmaschine arbeitet in einer extrem harschen Umgebung,
die durch sehr hohe Temperaturen und Schwingungen gekennzeichnet
ist. Eine konventionelle Gasturbinenmaschine weist einen Verdichter
zum Komprimieren von eintretender Luft, eine Brennkammereinrichtung
zum Mischen und Verbrennen der komprimierten Gase, die von dem Verdichter
abgehen, mit Brennstoff, eine Turbine zum Expandieren der heißen Gase,
um Schub zum Antreiben des Triebwerks zu erzeugen, und eine Abgasdüse auf,
die das Austreten von heißen
Gasen aus der Maschine erlaubt. Deshalb muss die Abgasdüse extrem
heiße,
die Maschine verlassende Gase bewältigen.
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Bei
militärischen
Operationen ist die Konstruktion von Flugzeugen zum Vermeiden von
Erfassung durch Radar ein wichtiger Punkt geworden. Die Fähigkeit
des Flugzeugs, unentdeckt zu bleiben, die auch als Signatur eines
Flugzeugs bezeichnet wird, hängt
von der Gesamtgeometrie des Flugzeugs und den Materialien ab, aus
denen das Flugzeug hergestellt ist. Um eine Erfassung zu minimieren,
ist es wünschenswert,
Spalte zwischen Maschinenteilen zu eliminieren und eine gewisse
Glattheit der äußeren Form
des Triebwerks zu erreichen. Außerdem
ist es bevorzugt, die Verwendung von Metallen an der Außenoberfläche der
Maschine zu vermeiden.
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Andere Überlegungen,
die für
die Maschinenkonstruktion wesentlich sind, sind das Vermeiden von
Luftleckage und das Isolieren bestimmter Bauteile dagegen, heißen Gasen
ausgesetzt zu sein. Eine Art von Material, das heiße Temperaturen
verträgt,
ist ein Kompositmaterial mit Keramikmatrix (oder CMC – ceramic
matrix composite). Es ist jedoch schwierig, die Bauteile aus CMC
Material an Metallbauteilen zu befestigen. Ein Hindernis beim Befestigen
des CMC Materials an dem Metall sind die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten
der Materialien. Generell ist es schwierig, unterschiedliche Materialien
in einer Gasturbinenmaschine infolge von unterschiedlichen Wärmeausdehnungseigenschaften
aneinander zu befestigen oder miteinander zu verbinden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Divergentklappenanordnung,
die an einer Abgasdüse
einer Gasturbinenmaschine bzw. eines Gasturbinentriebwerks angeordnet
ist, ein Heißblech
mit einer Heißblechinnenseite
und einer Heißblechaußenseite,
die sich axial erstrecken, eine Abstützstruktur zum Abstützen des
Heißblechs,
wobei die Abstützstruktur
radial außerhalb
des Heißblechs
und im Wesentlichen benachbart zur Heißblechaußenseite angeordnet ist, und
ein Pflugteil auf, welches an der Abstützstruktur befestigt ist, um
einen Spalt zwischen dem Heißblech
und einer Außenklappe
zu überbrücken. Das
Pflugteil ist von dem Heißblech
separat und in dem hinteren Bereich der Divergentklappenanordnung
angeordnet. Das Pflugteil ist vorzugsweise aus CMC Material hergestellt
und hat eine Außengeometrie,
die zu der Geometrie der externen Klappe komplementär ist und
die sie im Wesentlichen fortsetzt, um die Flugzeugerfassung zu minimieren.
Das Pflugteil ist vorzugsweise an der Abstützstruktur derart angebracht,
dass, wenn sich die Abstützstruktur
thermisch ausdehnt, sich das Pflugteil verschiebt, um einen Versatz
zwischen einer Hinterkante des Heißblechs und dem Pflugteil zu
minimieren. Ein Plattensystem für
eine Gasturbinenmaschine, welches eine Mehrzahl von Abstützanordnungen
aufweist, ist beispielsweise in
US 2003/0145599 beschrieben.
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Gemäß einem
bevorzugten Merkmal der vorliegenden Erfindung weist die Abstützstruktur
eine Mehrzahl von Öffnungen
auf, wobei einige aus der Mehrzahl von Öffnungen eine längliche
Gestalt haben, um eine Relativbewegung zwischen der Abstützstruktur
und dem Heißblech
zu erlauben, so dass, wenn sich die Abstützstruktur thermisch ausdehnt,
das Pflugteil axial verschoben wird.
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Gemäß einem
weiteren bevorzugten Merkmal der vorliegenden Erfindung ist das
Pflugteil an der Abstützstruktur
mit einer Mehrzahl von Befestigungselementen befestigt, die derart
angeordnet sind, thermische Spannungen zu minimieren.
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Gemäß einem
weiteren bevorzugten Merkmal der vorliegenden Erfindung weist die
Klappenanordnung auch eine Heckabstützung auf, die sich axial von
der Abstützstruktur
in Richtung einer Hinterkante der Klappenanordnung erstreckt, um
eine Verformung des Heißblechs
zu minimieren.
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Die
vorangehenden und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
im Lichte der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
davon, wie sie in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind,
ersichtlicher.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Darstellung einer Gasturbinenmaschine;
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2 ist
eine schematische Seitenansicht einer Divergentklappe und einer äußeren Klappe
der Gasturbinenmaschine von 1;
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3 ist
eine schematische Seitenansicht der Divergentklappe von 2 mit
einem im Schnitt gezeigten Pflugteil;
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4 ist
eine schematische Draufsicht auf die Divergentklappe von 3;
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5 ist
eine vergrößerte Teilansicht
der Divergentklappe von 3, die das Pflugteil im Schnitt während des
Nicht-Betriebszustands zeigt;
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6 ist
eine vergrößerte Teilansicht
der Divergentklappe von 3, die das Pflugteil im Schnitt während eines
Betriebszustands zeigt;
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7 ist
eine schematische, perspektivische, weggebrochene Ansicht einer
Pflugbefestigungsanordnung, die ein Heißblech der Divergentklappe
an einem Halter befestigt;
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8 ist
eine auseinandergezogene Ansicht der Pflugbefestigeranordnung von 7,
die das Heißblech
und den Halter befestigt;
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9 ist
eine schematische Schnittansicht der Pflugbefestigeranordnung der 8,
die entlang der Linie 9-9 genommen ist;
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10 ist
eine schematische Schnittansicht der Pflugbefestigeranordnung der 8,
die entlang der Linie 10-10 genommen ist;
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11 ist
eine Schnittansicht einer Anbring-Befestigungsanordnung, die ein
Heißblech
und eine Abstützstruktur
der Divergentklappe der 3 und 4 festlegt,
wobei die Anbring-Befestigungsanordnung durch ein wesentliches rundes
Loch geht; und
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12 ist
eine Schnittansicht einer Anbring-Befestigungsanordnung, die das
Heißblech und
die Abstützstruktur
der Divergentklappe der 3 und 4 festlegt,
wobei die Anbring-Befestigungsanordnung durch einen länglichen
Schlitz geht.
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Detaillierte Beschreibung
der vorliegenden Erfindung
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Es
wird auf die 1 Bezug genommen. Eine Gasturbinenmaschine 10 weist
einen Verdichter 12, eine Brennkammereinrichtung 14 und
eine Turbine 16 auf, die um eine Mittelachse 17 zentriert
sind. Luft 18 strömt
axial durch die Maschine 10. Wie in dem Technikgebiet bekannt,
wird Luft 18 in dem Verdichter 12 verdichtet.
Anschließend
wird die Verdichterluft mit Brennstoff vermischt und in der Brennkammereinrichtung 14 verbrannt.
Die heißen
Gase dehnen sich aus und erzeugen Schub, um die Maschine bzw. das
Triebwerk voranzutreiben und die Turbine 16, die wiederum
den Verdichter 12 antreibt, anzutreiben. Die Abgase von
der Turbine 16 treten durch die Abgasdüse 20 aus.
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Es
wird auf die 2 Bezug genommen. Die Abgasdüse 20 weist
eine Mehrzahl von externen Klappen 24, die umfangsmäßig um die
Achse 17 angeordnet sind, und eine Mehrzahl von Divergentklappen 26 auf,
die radial innerhalb der externen Klappen angeordnet sind. Jede
externe Klappe 24 weist eine externe Klappenoberfläche 28 mit
einer speziellen Geometrie auf. Jede Divergentklappe 26 weist
einen vorderen Bereich 30 und einen Heckbereich 32 auf. Der
vordere Bereich 30 weist eine Scharnieranordnung 36 zum
Befestigen der Divergentklappe 26 an der Gasturbinenmaschine
auf. Die Divergentklappe 26 weist ferner ein Heißblech 38,
welches sich von dem vorderen Bereich 30 zu dem Heckbereich 32 über die
Länge der
Klappe 26 erstreckt, eine Abstützstruktur 40, die
radial außerhalb
des Heißblechs 38 angeordnet
ist und daran mittels einer Anbringung 42 befestigt ist,
und ein Pflugteil 46 auf, welches in dem Heckbereich 32 der
Divergentklappe 26 angeordnet ist und an der Abstützstruktur 40 durch
eine Pflugbefestigungsanordnung 48, die in den 3 bis 10 gezeigt
ist, festgelegt ist.
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Es
wird auf die 3 und 4 Bezug
genommen. Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung weist das Heißblech 38 ein im
Wesentlichen flaches Substrat auf, welches aus einem Kompositmaterial
mit Keramikmatrix (CMC – ceramic
matrix composite) hergestellt ist, mit einer Heißblechinnenseite 50,
die den Abgasen 18 ausgesetzt ist, und einer Heißblechaußenseite 52,
die auf die Abstützstruktur 40 gerichtet
ist. Die Heißblechinnenseite 50 und
die Heißblechaußenseite 52 gehen von
dem vorderen Bereich 30 zu dem Heckbereich 32 und
weisen eine Scharnierkante 56 und eine Hinterkante 58 auf.
In der bevorzugten Ausführungsform ist
die Hinterkante von einer abgeschrägten Oberfläche 60 definiert.
Das Heißblech 38 weist
auch eine Mehrzahl von Anbringöffnungen 61 auf,
wie man am besten in der 4 erkennt. Die Öffnungen 61 weisen
auch eine Einsenkung 62 auf, die an der Heißblechinnenseite 50 gebildet
ist, wie man am besten in 11 erkennt.
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Die
Abstützstruktur 40 erstreckt
sich Ober die Länge
des Heißblechs 38 und
schafft für
dieses eine Struktur. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Abstützstruktur 40 aus
Metall hergestellt. Außerdem
weist bei einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die Abstützstruktur 40 eine Heckabstützung 63 auf,
die in dem Heckbereich 32 der Divergentklappe 26 ragt,
wie man am besten in der 3 erkennt. Die Abstützstruktur 40 weist
auch eine Mehrzahl von Abstützungsöffnungen 64 auf.
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Es
wird auf die 5 und 6 Bezug
genommen. Das Pflugteil 46 weist einen Pflugkörper 66 mit
einer Pflugaußenoberfläche 68 und
einer Pfluginnenoberfläche 70 sowie
einer Pflugaußenkante 72 und
einer Pfluginnenkante 74 auf. Die Pflugaußenfläche und
die Pfluginnenfläche 68, 70 haben
eine Kontur, um die Flugzeugkennung zu minimieren und optimale aerodynamische
Eigenschaften zu schaffen. In einem Nicht-Betriebszustand der Maschine
ist der Pflug 46 nicht mit der Hinterkante 58 des
Heißblechs 38 zusammenfallend,
wie man in der 5 erkennt. Stattdessen ist der
Pflug 46 von der abgeschrägten Oberfläche 60 axial nach
innen angeordnet und bildet einen Versatz 75 zwischen der
Pflugaußenfläche 68 und
der abgeschrägten
Oberfläche 60.
Ein Spalt 76 ist auch zwischen der Heißblechaußenoberfläche 52 und der Pfluginnenkante 74 gebildet.
Bei der bevorzugten Ausführungsform
ist das Pflugteil 46 aus CMC hergestellt.
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Es
wird auf die 6-10 Bezug
genommen. Der Pflug 46 ist an der Abstützstruktur mittels der Pflugbefestigeranordnung 48 angebracht.
Bei der bevorzugten Ausführungsform
weist der Pflug 46 Anbringelemente 77 zum Anbringen
des Pflugteils an der Abstützstruktur
auf, die einen darin gebildeten Schwalbenschwanzschlitz 80 und
eine Ausnehmung 82, die auch in dem Pflugteil gebildet
ist, wie man am besten in den 8 und 9 erkennt,
aufweisen. Die Ausnehmung 82 weist eine im Wesentlichen
flache Ausnehmungsoberfläche 83 und
eine Ausnehmungswand 84 auf. Der Schwalbenschwanzschlitz 80 weist
eine Schlitzgrundfläche 85 und
Keilschlitzflächen 86 auf.
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Es
wird auf die 7 und 8 Bezug
genommen. Die Pflugbefestigeranordnung 48 weist einen Pflugbefestiger 94,
eine Mutter 96 und einen Halter 98 auf. Der Pflugbefestiger 94 weist
einen Basisbereich 104 und einen vorstehenden Bereich 106 auf,
der von dem Basisbereich wegragt. Der vorstehende Bereich 106 weist
ein distales Ende 108 und ein Basisende 110 mit
an dem distalen Ende 108 gebildeten Gewinde 114 auf.
Der Basisbereich 104 hat eine im Wesentlichen trapezförmige Gestalt,
die daran angepasst ist, in den Schwalbenschwanzschlitz 80 des
Pflugs 46 zu passen. Das Befestigungselement weist einen
an dem Basisende 110 des vorstehenden Bereichs 106 des
Befestigers 94 gebildeten Radius 116 auf, wie
man am besten in den 9 und 10 sieht.
Die Mutter 96 ist daran angepasst, an dem Gewinde 114 des
vorstehenden Bereichs 116 des Befestigungselements 94 befestigt
zu sein. Der Halter 94 weist eine erste Seite 118 und
eine zweite Seite 120 mit daran gebildeten Rippen 124 auf.
Die Rippen 124 sind derart gebildet, dass sie in die Ausnehmung 82 des
Pflugs 46 passen, wie man am besten in den 8 bis 9 sieht,
und sind in der bevorzugten Ausführungsform
an entgegengesetzten Seiten der in dem Halter 98 gebildeten Öffnung 126 gebildet.
Die Öffnung 126 ist
daran angepasst, es dem vorstehenden Bereich 106 des Befestigungselements 94 zu
erlauben, dort hindurch zu passen. Eine Tellerfeder (Belleville
washer) 128 kann optional zwischen dem Halter und der Mutter 96 platziert
sein.
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Es
wird auf die 8-10 Bezug
genommen. Wenn das Pflugbefestigungs- element 94 in den
Schwalbenschwanzschlitz 80 eingesetzt ist, ist ein Spalt 130 zwischen
dem Basisbereich 104 des Befestigungselements 94 und
dem Schwalbenschwanzschlitz 80 gebildet, wie man am besten
in den 9 und 10 sieht. Der Spalt 130 und
der Radius 116 erlauben eine Wärmeausdehnung des Befestigungselements 94 und
minimieren eine Belastung des CMC Materials des Pflugs. Wenn das Pflugbefestigungselement 94 in
das Anbringelement 77 des Pflugs passt, passen die Rippen 124 in
die Ausnehmung 82. Die Ausnehmung 82 weist die
im Wesentlichen flache Ausnehmungsoberfläche 83 auf, um die
Rippen 124 aufzunehmen. Die Ausnehmung 82 und
die Rippen 124 stellen ein Halten des Pflugbefestigungselements 84 in
dem Pflug 46 sicher. Die Tellerfeder 128 behält die Vorspannung
bei, wenn sich die Bauteile thermisch ausdehnen. Obwohl eine Tellerfeder 128 gezeigt
ist, kann auch eine Mehrzahl von Federscheiben verwendet werden.
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Es
wird auf die 2, 4, 11 und 12 Bezug
genommen. Eine Einrichtung zum Anbringen 42 des CMC Heißblechs 38 an
der Abstützstruktur 40 weist
ein Be festigungselement 34, eine Scheibe 36, ein
Abstandselement 38 und mindestens eine Tellerfeder 140 und
eine Mutter 142 auf. Die Befestigungselemente 134 weisen
einen Kopfbereich 146 und einen Körperbereich 148 auf,
wobei der Körperbereich
eine Mehrzahl von Gewindegängen 150 aufweist.
Das Befestigungselement 134 geht durch die in dem CMC Heißblech 138 gebildete
Anbringöffnung 61 und
die Senköffnung 62.
Der Befestigungskopfbereich 146 passt in die Senköffnung 61.
Die Scheibe 136 ist sandwichartig zwischen dem Heißblech 38 und
der Abstützstruktur 40 und
stützt
das Abstandselement 38 ab. Das Abstandselement 38 weist
einen zylinderförmigen
Bereich 154 und einen Ringbereich 156 von dem
zylinderförmigen
Bereich nach außen
ragend auf. Der zylinderförmige
Bereich 154 des Abstandselements ist dem Befestigerkörper 148 und
dem Ringbereich 156 im Wesentlichen benachbart und geht
von der Abstützstruktur 40 radial nach
außen
und definiert einen Abstandsspalt 158 dazwischen, wie man
am besten in den 6 bis 12 erkennt.
Die Länge
des zylinderförmigen
Bereichs 156 des Abstandselements 138 ist größer als die
Dicke der Abstützstruktur 40,
die darin angeordnet ist, um den Spalt 158 zu definieren.
Mindestens eine Tellerfeder 140 ist radial außerhalb
von dem Abstandselement 138 angeordnet, wobei die Mutter 142 angezogen
ist, um sämtliche
Bauteile zusammen gegen das Heißblech 38 zu
einem vorherbestimmten Vorbelastungszustand für eine relativ enge Passung zu
klemmen, ohne dass zwischen dem Heißblech 38 und den
anderen Bauteilen ein Spiel besteht.
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Es
wird wieder auf die 4 Bezug genommen. Die Abstützstruktur 40 weist
die Mehrzahl von Abstützungsöfnungen 64,
um das Anbringen der Abstützstruktur 40 an
dem Heißblech 38 zu
erlauben. Die Abstützungsöffnungen 64,
die der Scharnieranordnung 36 nahe sind, sind im Wesentlichen
rund und bemessen, den Körperbereich 148 der
Befestigungselemente 134 aufzunehmen, wie man in der 11 erkennt.
Die verbleibenden Abstützungsöffnungen
sind als längliche
Schlitze gebildet, um eine Bewegung der Abstützstruktur 40 relativ
zu dem Heißblech 38 zu
erlauben, wie man in der 12 sieht.
Deshalb ist die Abstützstruktur 40 fest
an dem Heißblech
an dem vorderen Bereich 30 der Klappe 38 angebracht.
Jedoch ist die Abstützstruktur 40 frei, sich
axial zu verlagern, in der Folge einer Wärmeausdehnung in Richtung zu
dem Heckbereich 32 der Klappe 26. Bei Betrieb
nimmt die Temperatur der Maschine von der Umgebungstemperatur am
Boden auf extrem hohe Temperaturen schnell zu, sobald die Maschine 10 zu
arbeiten beginnt. Die Temperatur der durch die Maschine gelangenden
Gase 18 steigt auch an, was zu extrem hohen Temperaturen
führt und
eine harsche Umgebung für
einen Hauptteil der Gasturbinenbauteile hervorruft. Insbesondere
werden die heißen
Gase 10 durch die Abgasdüse 20 abgegeben, sobald
die Maschine 10 zu arbeiten beginnt, was bewirkt, dass
sich die Divergentklappe 26 auf sehr hohe Temperaturen
erwärmt.
Das Heißblech 38 ist
in Kontakt mit den Abgasen 18, welche die Maschine verlassen.
Das Heißblech 38 ist
speziell ausgelegt, den heißen
Temperaturen zu widerstehen. Obwohl das CMC Heißblech extrem hohen Temperaturen
ausgesetzt ist, dehnt sich das Heißblech nicht in einem hohen
Maße wegen
der Wärmeeigenschaften
des CMC aus. Jedoch ist die Metall-Abstützstruktur 40 einer
größeren thermischen
Ausdehnung ausgesetzt. Deshalb dehnt sich das Heißblech nicht
in einem großen
Maße wegen
der Materialeigenschaften des CMC aus, obwohl das CMC Heißblech extrem hohen
Temperaturen ausgesetzt ist. Jedoch ist die metallische Abstützstruktur 40 einer
größeren Wärmeausdehnung
ausgesetzt. Deshalb bewegt sich mit dem Ausdehnen der Abstützstruktur 40 der
an der Abstützstruktur
befestigte Pflug 48 in Richtung zur Hinterkante des Heißblechs 38 nach
hinten. Wenn sich der Pflug 46 relativ zur Hinterkante 58 des
Heißblechs 38 verschiebt,
wird der Versatz 75 überbrückt und
ist im Wesentlichen eliminiert. Beim Ausdehnen der Abstützstruktur
wird die Pflugaußenfläche 68 im Wesentlichen
eben zu der abgeschrägten
Oberfläche 60 und
der Außenklappen
der Außenoberfläche 28,
wie man am besten in den 2 und 6 erkennt.
Die extrem heißen
Temperaturen bewirken auch ein Verziehen und Verformen des hinteren
Bereichs 32 des Heißblechs 38.
Die Heckabstützung 63 der
Abstützstruktur 40 minimiert
die Verformung der Hinterkante 58 des Heißblechs.
Durch das Minimieren einer Verformung wird auch ein Kontakt zwischen der
Pfluginnenkante 74 und dem Heißblech 38 minimiert.
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Bei
der Pflugbefestigeranordnung 48 hält der Schwalbenschwanzschlitz 80 das
Befestigungselement 94 darin. Die Ausnehmung 82 bildet
ein Verriegelungselement, um ein Verdrehen und Verlagern des Befestigungselements 94 bezogen
auf das CMC Blech zu verhindern. Der Spalt zwischen dem Basisbereich
des Befestigungselements 94 und Schwalbenschwanzschlitz 80 erlaubt
eine Wärmeausdehnung
des Metallbefestigungselements, ohne das CMC Material zu belasten.
Die Tellerfeder kann zwischen der Mutter und dem Merkmal angeord net
sein, um eine Vorbelastung beizubehalten, wenn sich die Teile thermisch
ausdehnen, und die Steifigkeit der Befestigungsanordnung zu verringern,
um CMC Spannungen zu minimieren, zu denen es kommen kann wegen einem
thermisch induzierten Beengen der Anordnung.
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Die
Pflugbefestigungsanordnung 48 erlaubt das Anbringen eines
CMC Blechs an einer Metallstruktur ohne das Herstellen einer Durchgangsöffnung in
dem CMC Blech. Ein derartiges Merkmal ist besonders kritisch bei
einer Stealth-Flugzeugkonstruktion,
wo die Außenoberfläche des
Flugzeugs aus speziellen Materialien hergestellt sein muss und an
deren Oberfläche
keine Metallbefestigungselemente aufweisen darf. Außerdem schafft
diese einmalige Anbringung eine Verbindung zwischen dem CMC Material
und der Metallstruktur ohne eine Leckage, da ein Bedürfnis nach Öffnungen
oder Löchern
eliminiert ist. Außerdem
ist das Befestigungselement 94 von der heißen Seite 50 des
CMC Blechs 38 isoliert und behält so die Integrität des Befestigungselements
bei. Die Pflugbefestigeranordnung 48 kann verwendet werden,
um irgendein CMC Material mit einer Metallstruktur zu verbinden.
Bei einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist der Pflug 46 über den
Halter 98, wie in den 5-8 gezeigt,
an der Abstützstruktur
angebracht. Der Halter 38 ist aus einem Metall hergestellt
und kann anschließend
einfach mit verschiedenen konventionellen Befestigungsmitteln 160,
beispielsweise Nieten oder Schrauben, wie in den 5 und 6 gezeigt, an
der Abstützstruktur 40 befestigt
werden. Somit schafft der Halter 58 eine Brücke zwischen
dem CMC Blech und den anderen Bauteilen, an denen der Halter unter
Verwendung konventioneller Befestigungsverfahren angebracht werden
kann. Jedoch kann in diesem speziellen Fall der Pflug direkt an
der Abstützstruktur 40 befestigt
sein.
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Obwohl
bei einer bevorzugten Ausführungsform
der Halter 38 zwischen dem Pflugteil und der Abstützstruktur
vorgesehen ist, kann der Pflug 46 direkt an der Abstützstruktur 46 angebracht
sein. Jedoch schafft der Halter 98 eine Brücke zwischen
dem Pflugteil und der Abstützstruktur
und ermöglicht
so, dass der Pflug über
den Halter an irgendeiner Struktur mit verschiedenen Mitteln einer
konventionellen Anbringung angebracht ist. Außerdem ist in der bevorzugten
Ausführungsform
die Pflugbefestigeranordnung 48 in einer Ebene, um Wärmeexpansion
zuzulassen und thermische Spannungen zu minimieren. Die den Halter 98 an
der Abstützstruktur 40 anbringende
Befestigungseinrichtung 160 ist auch in dieser Ebene angeordnet,
um sämtliche
thermischen Spannungen zu minimieren. Die Abstützungsöffnungen 64, die als
längliche
Schlitze gebildet sind und in der Abstützstruktur angeordnet sind,
erlauben es auch der Abstützstruktur 40,
sich relativ zu dem Heißblech 38 thermisch
auszudehnen und bewegen so den Pflug 46 in Richtung der
Hinterkante 56 des Heißblechs.
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Die
Anbringeinrichtung 42 erlaubt das Anbringen des CMC Materials
an anderen Arten von Materialien ohne das CMC Material beim Aufbringen einer
signifikanten Anzugskraft auf die Anordnung zu beschädigen. Wenn
die Mutter 42 gegen das Befestigungselement 34 gezogen
wird, ist das Metall der Abstützstruktur 46 zwischen
dem Abstandselement 138 und der Scheibe 134 gefangen
und alle Bauteile sind gegen das Heißblech 38 mit einer
eingestellten Vorbelastung für
eine enge Passung ohne Spiel zwischen dem CMC Material und anderen
Bauteilen geklemmt. Die in der Befestigungsstruktur 40 gebildeten
Längsschlitze 64 erlauben
eine Bewegung der Abstützstruktur
relativ zu dem Heißblech
ohne ein Spiel in die Anbringanordnung 42 einzubringen.
Die Tellerfeder 140 hält
die Vorbelastung bei und verringert die Steifigkeit der Befestigungsanordnung,
um CMC Spannungen zu minimieren, zu denen es wegen des thermisch
induzierten Anziehens der Anordnung kommen kann. Das Abstandselement
erlaubt eine thermische Ausdehnung der Abstützstruktur und hält dabei
eine enge Anbringung der Anordnung bei.
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Ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass der Pflug 46 den
Spalt zwischen dem Heißblech 38 und
der externen Klappe 24 überbrückt. Dieses Merkmal
stellt eine glatte Gesamtkontur der Maschine sicher zum Minimieren
der Erfassung des Flugzeugs. Ein zusätzlicher Vorteil der vorliegenden
Erfindung ist, dass sich der Pflug relativ zu dem Heißblech 38 bewegt,
um den Versatz 75 während
des heißen
Zustands zu überbrücken, um
zusätzlich
ein Erfassen des Flugzeugs zu eliminieren. Ein weiterer Vorteil
der vorliegenden Erfindung ist, dass der Pflugbereich 46 aus
dem CMC Material hergestellt ist. Der aus dem CMC Material hergestellte
Pflugbereich minimiert die Signatur des Flugzeugs. Die Merkmale der
vorliegenden Erfindung erlauben auch unterschiedliche Wärmeausdehnungsraten
des CMC- und Metallbauteils. Beispielsweise erlauben die Abstützungsöffnungen 64 eine
Relativbewegung zwischen der Abstütz struktur 40 und
dem Heißblech 38 und nehmen
so unterschiedliche Wärmeausdehnungsraten
des Metall- und CMC-Materials auf und erlauben ein Bewegen des Pflugs 46 in
Richtung zur Hinterkante 56 des Heißblechs 38, um selbst
kleine Spalte zu minimieren, um die Signatur eines Flugzeugs weiter
zu verbessern. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist,
dass der Heckbereich 63 die Verformung des Heißblechs 38 minimiert.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass der Halter 98 die
Anbringung des CMC Blechs an irgendeinem Material erlaubt.
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Außerdem überwindet
die vorliegende Erfindung die Schwierigkeit des Befestigens eines
CMC Pflugteils an Metallbauteilen. Die Pflugbefestigeranordnung 48 eliminiert
ein Bedürfnis
nach dem Ausbilden von Durchgangsöffnungen in der Außenoberfläche der
Maschinen und kompensiert auch unterschiedliche Wärmeausdehnungsraten
zwischen dem Metall und dem CMC.
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Ein
Vorteil der Einrichtung zum Anbringen 42 ist, dass die
CMC Tafel mit einer signifikanten Kraft angezogen werden kann, und
dennoch eine verschiebliche Bewegung zwischen der CMC Tafel und der
Metallstruktur erlaubt. Außerdem
ist jegliches Klappern der Bauteile in der Öffnung eliminiert und so eine
Verschlechterung des Materials minimiert und die Nutzungslebensdauer
der Bauteile verlängert. Dieses
Befestigungsverfahren befestigt nicht nur das CMC Bauteil an einem
Bauteil aus einem anderen Material, sondern nimmt auch jegliche
Fehlanpassung der thermischen Ausdehnung auf und sichert das CMC
Bauteil unter Positiv- und Negativdruckbedingungen. Das Befestigungsschema
erlaubt ein Verschieben der Struktur relativ zu der CMC Tafel, um
thermisch induzierte Spannungen zu eliminieren.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung mit Bezugnahme auf eine spezielle Ausführungsform
davon gezeigt und beschrieben wurde, sollten Fachleute erkennen,
dass verschiedene Modifikationen an dieser Erfindung vorgenommen
werden können,
ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.