DE8802738U1 - Rohrleitung für ein Triebwerk, insbesondere Kühlleitung im Flugzeugbau - Google Patents
Rohrleitung für ein Triebwerk, insbesondere Kühlleitung im FlugzeugbauInfo
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Description
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Rohrleitung für ein Triebwerk,
insbesondere Kuhlleitung im Flugzeugbau.
Die Bohr leitung ist M vorderen Bereich des Triebwerks angebracht.
Ober das offene Bade der Rohrleitung wird Stauluft zum Triebwerk gebracht, um dessen Getriebe zu kühlen. Bekannte Rohrleitungen
dieser Art werden aus hochfesten Stählen oder Titan hergestellt. Durch die durch das Triebwerk bedingten dynamischen Belastungec
die Lebensdauer dieses Bauteils eingeschränkt.
Kunstharze, verstärkt mit hochfesten Fasern und organischen Matrixwerkstoffen, wie Epoxid- oder Phenolharze, werden in
zunehmendem Ausmaß aufgrund ihrer günstigen mechanischen Eigenschaften und geringem Gewicht als Ersatz für
Leichtmetallwerkstoffe, wie Aluminium oder Titan hauptsächlich in der Luftfahrtindustrie eingesetzt. Der Einsatzbereich dieser
Kunstharze endet in der Regel bei ca. 18O*C. Im Bereich der Raumfahrt und Militärluftfahrt wurde ein spezielles Polyimidharz
entwickelt, das Temperaturbelastungen bis zu 400*C standhält.
Aufgrund technologischer Schwierigkeiten kann dieses Kunstharz jedoch noch nicht mit dem Wachstum des Einsatzes von
Faserverbundwerkstoffen in der Luftfahrtindustrie schritthalten.
Ia Falle eines Triebwerkbrandes muß die Rohrleitung das Getriebe des
Triebwerks noch auf eine bestimmte Zeitdauer kühlen und einen bestimmten Innendruck aushalten, die vom TriebwerkherateUer
vorgeschrieben werden.
Derartige Rohrleitungen wurden bisher aus hochtemperaturfestem Stahl
hergestellt. Die Betriebstemperatur der Rohrleitung betragt beim Start des Triebwerks 370"C und erreicht im Dauerbetrieb 180 bis
280*C. In Sonderfällen, z.B. im Brandfall,beträgt die Temperatur ca.
a «a ei to*·
3 I
IIOO'C. Diese Temperatur ffluft die Rohrleitung 15 min aushalten ohne
duroheubrennen und undicht zu werden, wobei auoh die mechanische
Festigkeit erhalten bleiben soll.
Durch die DE-OS 26 25 107 ist ein zweischichtiges Verbundrohr aus
Kunststoff bekannt, dessen Innenschicht aus einem chemikalien- und
temperaturbeständigen Kunstharz mit pulver- und/oder faserförmigem
Füllstoff hergestellt ist, und dessen Außenschicht aus einem srsisrsndsnj glasfaserverstÄrkten Kunstharz hergestellt ist· wobei
beide Schichten gleichzeitig unter Druck und erhöhter Temperatur ausgehärtet werden.
Die CH-PS 623 908 beschreibt ein Kunststoffrohr mit einer Innen- und
einer Außensohicht, die jeweils glasfaserverstärkt sind, wobei die
Glasfasern in der Innenschicht in Unfangsrichtung und in der Außenschicht axial ausgerichtet sind, im eine hohe
Druckbelastungsfähigkeit bei der Verwendung als Rohr für eine Erdgasleitung zu gewährleisten. Nachdem die Innenschicht auf einem
Dorn gewickelt und ausgehärtet wurde, wird der Dorn entfernt und durch einen anderen ersetzt, der einen axialen Druck erzeugt.
Nährend des Aufbrlngens und Aushärtens der Außenschicht wird vorzugsweise gleichzeitig die Innenschicht mit einem Druckmedium
beaufschlagt. Auch hier wird offensichtlich der Dorn erst nach dem Aushärten der Außenschicht herausgezogen. Das Aushärten erfolgt nur
durch erhöhte Temperatur (Infrarotlampen).
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Rohrleitung für die Kühlung von Triebwerken, welche im Vergleich zu bekannten
Rohrleitungen dieser Art leichter sind, eine glatte Innenfläche aufweisen, eine relativ !aage Lebensdauer bei dynamischer Belastung
aufweisen, und die vom Triebwerkbersteller gestellten Forderungen
hinsichtlich Hitze- und Flanmenbeatandigkeit sowie Gasdichtheit
erfüllen.
Diese Aufgabe wird erfinduSgsgemäB durch das kennzeichnende Merkmal
des Schutzanspruches.1 gelöst.
«I ti ··«··· H it
Ein zweckmäßiges Merkmal let im Sohutzanspruoh 2 gekennzeichnet.
Di*se Maßnahme hat den Vorteil, dad sieh die folie la wesentlichen
in der neutralen Zone befindet, wodurch sich Unterschiede in den
mechanischen Eigenschaften Eu den anderen Schichten nicht nachteilig
auf die Geometrie des Bauteils auswirken (z.B. Verzug durch unterschiedliche Wärmeausdehnung). Weiters kann gegenüber einer
Anwendung in den Außenschiohten die Folie dünner und gewichtssparender eingesetzt werden. Die Folie kann aus Silikongunrai
oder anderen gasdichten, hochtemperaturfesten Kunststoffen oder Verbundfolien bestdien. Im letzteren Fall kann eine Folie gasdicht
und eine andere hoohtemperaturfest sein. Zweckmäßig ist die Folie eine Metallfolie, vorzugsweise Stahlfolie. Diese Maßnahme hat den
Vorteil, daß die Folie noch dünner und leichter als eine Kunststoffolie zur Anwendung gelangen kann. Geeignete Kunststoffoder
Gunmifolien haben eine Dicke von mindestens 0,5 mm, während
eine Metallfolie eine Dicke von 0,1 mn oder darunter aufweisen kann.
Metallfolien haben außerdem den Vorteil, daß sie an die eingebenden
Kunststoffschichten keinerlei Zusatzstoffe mit negativer Einwirkung abgeben.
Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend
anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Querschnitt eines ersten Beispiels einer erfindungsgemäßen Rohrleitung,
Fig. 2 einen Querschnitt eines zweiten Beispiels einer erfindungsgemäßen Rohrleitung, und
Hg« 3 ein Diagramm zur Erläuterung eines erfindungsgemaeen
Verfahrens zur Herstellung der Rohrleitung.
Im Beispiel nach Fig. 1 bezeichnet 1 einen Kern, welch«' aus einer
niedrig schmelzenden Metallegierung entsprechend den gewünschten Innenkonturen der Rohrleitung, z.B. durch Gießen in einer Form
• » « I
hergestellt wird« Ale Metallegierung wird vorzugsweise Wood'sohes
Metall oder tötzinn alt einer Schmelztemperatur von 190' bis 2104C,
vorzugsweise 200'C1 verwendet. Die Quersohnittsfonn des Kernes kann
Je nach Erfordernis quadratisch, oval, rund usw. sein. Anstelle
einer Metallegierung könnte auch Gips oder ein Salz verwendet werden, wobei der Gips mechanisch und das Salz durch Ausschmelzen
oder Auswaschen entfernbar ist. Auf den Kern 1 wird aufeinanderfolgend eine Innenschicht 2 und eine Außenschicht 3
aufgebracht. Die Innenschicht 2 besteht aus öinsü ndt Kehlefasern
verstärkten Kunstharz und die Außenschicht 3 aus einem mit Keramikfasern verstärkten Kunstharz. Vorzugsweise wird als Kunstharz
für die Innen- und Außenschicht 2,3 ein Polyimidharz verwendet. Über
die Außenschicht 3 und den Kernenden wird eine Vakuumfolie U in Form
eines Sackes gestülpt, der evakuiert und verschlossen wird, sodaß
eine kompakte Einheit entsteht. Diese Einheit wird in einen Autoklaven eingebracht, in der die beiden Schichten 2,3 bei einer
Temperatur Tv (Fig .3) von 168 bis 186*C, vorzugsweise 177*C, und
einem Druck von 4 bis 10 bar, vorzugsweise 5 bar, vorgehärtet werden. Nach der Vorhärtung wird die Einheit dem Autoklaven
entnommen und die Vakuumfolie 4 entfernt. Für den Fall, daß der Kern
1 aus Gips oder Salz besteht, wird er auf die oben beschriebene Weise entfernt. Für den Fall, daß der Kern 1 aus einer
Metallegierung besteht, wird die von der Vakuumfolie U befreite Einheit wieder in den Autoklaven eingebracht und die Temperatur
zumindest bis zur Schmelztemperatur T„ (Fig.3) erhöht und solange
beibehalten, bis der Kern 1 restlos aus der Innenschicht 2 ausgeflossen ist. Nach spaterem Erstarren der Metallegierung kann
diese in vorteilhafter Weise wieder zur Herstellung eines neuen Kernes verwendet werde». Me Temperatur wird anschließend weiter bis
zu einer Temperatur Tn (Fig. 3) von 2Ö5 Ms 315*CT Vorzugsweise
300"C, erhöht, um eine Nachhartung der beiden Schichten 2,3 zu
bewirken, Wobei wieder ein Druck von 4 bis 10 bar, vorzugsweise 5
bar» beibehalten wird. Räch einer bestimmten Aushartezeit wird die
nunmehr fertige !fahrleitung aus dem Autoklaven entnommen und gegebenenfalls einer äußerlichen Qberflächennachbearbeitung
4« ··«« 44 44 44 «4
unterworfen* Se besteht auoh die Möglichkeit, daß naoh der
Verhärtung das Ausschmelzen des Kernes 1 anstelle im Autoklaven in
einem Ofen od.dgl. erfolgt.
Weiters besteht die Möglichkeit, zuerst nur die Innenschicht 2 auf
den Kum 1 auf zubringen.mit einer Vakuttüfolie 4 zu überziehen und
vorzühärten, worauf der Kern 1 und die Vakuumfolie 4 entfernt, die
Außenschicht 3 aufgebracht und mit einer Vakuunfolie 4 überzogen
wird, und anschließend die Nachhärtung erfolgt.
Beim Beispiel nach Fig. 2 ist zwischen der Innenschicht 2 und der Außenschicht 3 eine Metallfolie 5, vorzugsweise Stahlfolie,
angeordnet. Beim erstgenannten Vorgang wird die Metallfolie 5 vor dem Aufbringen der Außenschicht 3 auf die Innenschicht 2
aufgebracht. Beim zweitgenannten Vorgang wird die Metallfolie 5 nach der Vorhärtung der Innenschicht 2 aufgebracht, worauf die
Außenschicht aufgebracht wird.
Durch die Kombination der Außen- und Innenschicht 3,2 mit der
Metallfolie 5 wird erreicht, daß bei einer Flammenbeanspruchung mit einer Temperatur, die höher als der Schmelzpunkt der Metallfolie
ist, diese nicht abschmelzen kann, da sich durch das Abbrennen der Innen- und/oder Außenschicht 2,3 eine gasisolierende Schicht bildet,
die als Isolierung gegen Wanneeinfluß zur Metallfolie 5 dient, welche als Gassperre wirkt.
Durch das Vorhandensein am Metallfolie 5 kann die Dicke der
Außenschicht 3 im Vergleich zu der gemäß dem Beispiel nach Fig. 1 reduziert werden» Trotz der zusätzlichen Metallfolie 5 beträgt das
Gewicht des Rohrteils nur ca. ein Viertel des Gewichtes eines aus
Stahl hergestellten Röhrteils*
Claims (5)
1. Rohrleitung für ein Triebwerk, insbesondere Kühlleitung im Flugzeugbau, «Öadurca gekennzeichnet, daß die Wandung der Rohrleitung
in an sich bekannter Weise aus einer Innen- und einer Außenschicht aus faserverstärktem, ausgehärteten Kunststoff besteht, wobei die
Innensehicht (2) mit Kohlefasern verstärkt tragend und die Außenschicht (3) mit Keramikfasern verstärkt, wärmeisolierend
ausgebildet ist.
2. Rohrleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
der Innensehicht (2) und der Außenschicht (3) eine gasdichte, " hochtemperatur*este Folie (5) angeordnet ist.
3. Rohrleitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,, daß die
FoUe (5) eine Metallfolie ist.
4. Rohrleitung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfolie (5) eine Sbufilfolie ist.
5. Rohrleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innen- und Außenschicht (2,3) aus Polyimidharz bestehen.
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