DE950042C

DE950042C - Hollow profile, in particular made of steel

Info

Publication number: DE950042C
Application number: DEB25467A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Eduard Bruder
Original assignee: EDUARD BRUDER DR ING
Current assignee: EDUARD BRUDER DR ING
Priority date: 1953-05-05
Filing date: 1953-05-05
Publication date: 1956-10-04

Description

Hohlprofil, insbesondere aus Stahl Die Erfindung betrifft ein leichtes Hohlprofil, insbesondere aus Stahl, mit Versteifungen im Innern.Hollow profile, in particular made of steel The invention relates to a light one Hollow profile, in particular made of steel, with stiffeners inside.

Das Hohlprofil selbst ist erfindungsgemäß im wesentlichen als zusammenhängender Körper aus einem einzigen Stück Flachmaterial gebildet. Die Profilausgestaltung und insbesondere die Art, die Anordnung und der Verlauf der Versteifungen ist beliebig und abhängig von der jeweiligen Zweckbestimmung. Es ist lediglich dafür Sorge zu tragen, daß die Versteifungen aus einem Kurvenzug bestehen und an der Profilummantelung in weitgehend glatten Schmiegungskurven anliegen bzw. in diese übergehen. Die Wandstärken können über den gesamten Querschnitt und/oder in der Längsrichtung des Profils untereinander gleich oder unterschiedlich sein je nach den vorgesehenen bzw. aufzunehmenden Beanspruchungen. Die Querschnittsveränderung kann im übrigen kontinuierlich oder absatzweise veränderlich vorgesehen sein. Es können von vornherein flach konisch zulaufende Bleche für die Herstellung der erfindungsgemäßen Hohlprofile Verwendung finden, oder Bleche können -ähnlich wie dies bei einer Blattfeder der Fall ist -übereinander derart in verschiedenen Größen bzw. Abmessungen angeordnet sein, däß jeweils das tieferliegende Blech über das darüberliegende vorsteht. Diese Blechpröfile können durch Verschweißen oder Nieten zu einem einheitlichen Ganzen verbunden und alsdann zu Profilen verformt werden.According to the invention, the hollow profile itself is essentially coherent Body formed from a single piece of flat material. The profile design and in particular the type, arrangement and course of the stiffeners is arbitrary and depending on the respective purpose. It is just a matter of care wear that the stiffeners consist of a curve and on the profile casing lie in largely smooth osculation curves or merge into them. The wall thicknesses can over the entire cross-section and / or in the longitudinal direction of the profile with each other be the same or different depending on the intended or to be absorbed loads. The change in cross-section can also vary continuously or intermittently be provided. It can from the outset flat, conical sheets for the Production of the hollow profiles according to the invention can be used, or sheets can - similar to how it is the case with a leaf spring - one above the other in such different ways Sizes or dimensions can be arranged so that each of the lower-lying sheet metal over the overlying one protrudes. These sheet metal profiles can be welded or Rivets connected to form a unified whole and then shaped into profiles will.

Die Erfindung besteht darin, daß vorgeformtes Flachmaterial, insbesondere Stahlblech, welches dem Hohlprofil einschließlich der Versteifungen in der Abwicklung nach Länge und Breite sowie Wandstärke entspricht, durch sparlose Verformung, vorzugsweise in mehreren Stufen, z. B. im Gesenk, in die insbesondere in Wellenlinienform vorgesehenen inneren Versteifungen gepreßt, anschließend die unverformt gebliebenen Blechteile bis zum Anliegen an den gegenseitigen Stoß-, Verbindungs- oder Berührungsstellen zum geschlossenen Profil geformt sowie herumgeholt und anschließend durch an sich bekannte Mittel, insbesondere durch Schweißen, Verbindungen der Außenteile unter sich und mit den inneren Versteifungen hergestellt werden. Die Lage der Verbindungen der Profilaußenteile unter sich und ebenso diejenige der Verbindungen der inneren Versteifungen mit den Außenteilen ist für die Beanspruchung der Profile und deren Last-bzw. Kraftübertragungsmöglichkeiten von Bedeutung. Es kann zweckmäßig sein, die entweder nach außen offenliegenden oder im Innern des Profils abgedeckt verlaufenden Verbindungsschweißnähte an Stellen geringerer Beanspruchungen vorzusehen. Gute Verbindungsstellen im Profil ergeben sich durch Schweißnähte, die nach dem Einschmelz-bzw. Durchschmelzschwenßverfahren mit vorzugsweise selbsttätig fortschreitendem Arbeitsablauf hergestellt werden. Mit besonderem Vorteil lassen sich Profile nach der Erfindung für Luftfahrzeuge und dabei wiederum zur Herstellung hohler metallischer Luftschraubenflügel anwenden.The invention consists in that preformed flat material, in particular Sheet steel, which the hollow profile including the stiffeners in the development according to length and width as well as wall thickness corresponds, by economical deformation, preferably in several stages, e.g. B. in the die, provided in particular in the form of a wavy line inner stiffeners pressed, then the undeformed sheet metal parts to the point of contact with the mutual abutment, connection or contact points formed into a closed profile and fetched around and then through to itself known means, in particular by welding, connections of the outer parts under and with the internal stiffeners. The location of the connections of the outer profile parts among themselves and also that of the connections of the inner ones Reinforcement with the outer parts is for the stress on the profiles and their Load or Power transmission options are important. It can be useful which are either exposed to the outside or covered inside the profile Provide connection welds at places with less stress. Good connection points in the profile result from weld seams, which after the meltdown or. Melt-through welding process be produced with preferably automatically progressing workflow. Profiles according to the invention for aircraft can be particularly advantageous and in turn apply them to the manufacture of hollow metallic propeller blades.

Anden in der Zeichnung dargestellten zwei Ausführungsbeispielen ist das Wesen der Erfindung näher erläutert. Es zeigt Fig. I ein übliches I-Profil liegend, Fig. 2 bis 6 ein Trägerprofil nach der Erfindung mit den schematisch dargestellten verschiedenen Phasen des Herstellungsablaufs, Fig. 7 einen aus einem erfindungsgemäßen Hohlprofil hergestellten Luftschraubenflügel und Fig. 8 bis Io ebenfalls schematisch die verschiedenen Phasen des Herstellungsablaufs für diesen. Fig. I zeigt ein übliches I-Profil I in liegender Anordnung, während Fig. 2 das analoge Hohlprofil gemäß der Erfindung darstellt. Zum Herstellen des in Fig.2 gezeigten Hohlprofils 2 wird erfindungsgemäß ausgegangen von einem Blech, welches nach Länge, Breite und Stärke der Abwicklung des Profils einschließlich der hier in Zickzackform vorgesehenen inneren Versteifungen 3 entspricht. Dieses Blech wird zunächst im Gesenk in die in Fig. 3 dargestellte Form gepreßt. Auf diese Weise ergeben sich die inneren Versteifungen 3. Durch Herumholen des urverformt gebliebenen unteren Blechrandes in der in Fig. 3 angezeichneten Pfeilrichtung 4 ergibt sich zunächst der untere Profilabschluß 5 (vgl. Fig. 4). Anschließend wird in analoger Weise (Pfeilrichtung 6 in Fig. 4) der obere Profilabschluß 7 herumgeholt. Dieser Zustand des Profils ist in Fig. 5 dargestellt. Durch nochmaliges senkrechtes Einwinkeln der in Fig. 5 horizontal überstehenden Blechteile in den eingezeichneten Pfeilrichtungen 8 und 9 ergibt sich dann das in Fig. 6 därgestelltevollkommen geschlossene Profil, das demjenigen der Fig. 2 entspricht. Die Verbindungen der Versteifungen 3 mit dem oberen und unteren äußeren Abschluß 7 und 5 erfolgt entlang den Berührungsgraden Io, II, I2 und I3 mit je einer verdeckten Schweißnaht, während die Profilaußenteile 7 und 5 unter sich und an den Versteifungsrandkanten entlang den Schweißnähten I4 und I5 miteinander verbunden sind.Andes shown in the drawing is two embodiments the essence of the invention explained in more detail. It shows Fig. I a usual I-profile lying, Fig. 2 to 6 a support profile according to the invention with the schematically shown different phases of the production process, FIG. 7 shows one of an inventive Hollow profile produced propeller blades and Fig. 8 to Io also schematically the different stages of the manufacturing process for this. Fig. I shows a conventional one I-profile I in a lying arrangement, while FIG. 2 shows the analogous hollow profile according to FIG Invention represents. To produce the hollow profile 2 shown in FIG assumed a sheet, which according to length, width and thickness of the development of the profile including the inner stiffeners provided here in zigzag form 3 corresponds. This sheet metal is first in the die into the one shown in FIG. 3 Pressed shape. In this way the inner stiffeners are obtained 3. By fetching them around of the lower edge of the sheet metal, which has remained originally deformed, in the direction of the arrow shown in FIG. 3 4 there is initially the lower profile end 5 (see. Fig. 4). Then will in an analogous manner (arrow direction 6 in Fig. 4) the upper profile end 7 brought around. This state of the profile is shown in FIG. By repeated vertical Angle in the horizontally protruding sheet metal parts in FIG Direction of arrows 8 and 9 then results in the completely closed form shown in FIG Profile which corresponds to that of FIG. The connections of the stiffeners 3 with the upper and lower outer termination 7 and 5 takes place along the degrees of contact Io, II, I2 and I3 each with a concealed weld, while the outer profile parts 7 and 5 below and on the stiffening edges along the weld seams I4 and I5 are connected to each other.

Das in Fig. 7 dargestellte Luftschraubenhohlblatt wird in ähnlicher Weise hergestellt. Auch hier wird ausgegangen von der sich aus der Abwicklung dieses Profils einschließlich der Versteifung ergebenden Blechform. Dieses Blech wird zunächst im Gesenk in die Form der vorgesehenen wellenförmigen Versteifung I6 gepreßt (vgl. Fig. 8). Anschließend bzw. vorher oder auch gleichzeitig wird die Bogenform der oberen Abdeckung I7 gepreßt, in Pfeilrichtung I8 herumgeholt und anschließend das unverformt gebliebene vordere Blechende unter Zuhilfenahme geeigneter Mittel bei I9 umgebogen, so daß die Form der Fig. 9 entsteht. Nachdem auch noch das gerade nach abwärts verlaufende Blechteil 2o an die Unterseite der Versteifung I6 zur Anlage gebracht worden ist, ergibt sich das fertige Profil, wie in Fig. Io dargestellt. Die Verschweißung erfolgt entlang der offenen Schweißnähte 2I und 22 zum Schließen des Profils und bei 23 und 24 verdeckt gegenüber den Versteifungen I6.The propeller hollow blade shown in Fig. 7 is similar Way made. Here, too, it is assumed that this is the result of the handling of this Profile including the stiffening resulting sheet metal shape. This sheet is initially pressed in the die into the shape of the intended wave-shaped stiffener I6 (cf. Fig. 8). Then or before or at the same time, the arch shape is the Pressed the upper cover I7, pulled it around in the direction of the arrow I8 and then the Front sheet metal end that has remained undeformed with the aid of suitable means I9 bent over so that the shape of FIG. 9 is obtained. After that, too downwardly extending sheet metal part 2o on the underside of the stiffener I6 to the plant Has been brought, the finished profile results, as shown in Fig. Io. The welding takes place along the open weld seams 2I and 22 for closing of the profile and at 23 and 24 hidden from the stiffeners I6.

In der Fig. 7 sind zwei Luftschraubenblatt-Ausgestaltuugen ineinandergezeichnet, eine Blattausführung in vollausgezogenen Linien 23, die andere paddelartige Ausgestaltung in gestrichelten Linien 24.In Fig. 7 two propeller blade Ausgestaltuugen are drawn into each other, one blade design in full lines 23, the other paddle-like design in dashed lines 24.

Die Schweißnähte 2I, 22, 23 und 24 beim Luftschraubenhohlprofil nach Fig. 7 sind ebenso wie die Schweißnähte Io, II, I2, I3, I4 und I5 des Trägerprofils nach Fig. 2 durch Aufbringen bzw. Auflegen von ummantelten Elektroden hergestellt, die im Materialkern bei etwa vorgesehenen unterschiedlichen Wandstärken des Ausgangs-Flachmaterials, z. B. bei konischer Wandstärkenabnahme, ebenfalls konisch abnehmen. Diese andenoffenen 2I, 22, I4, I5 und den abgedeckten Schweißnahtstellen 23, 24, Io, II, I2, I3 mit entsprechend profilierten Schienen, vorzugsweise aus Kupfer, abgedeckten Elektroden können nach Zündung des Metallkernes an seiner stärksten Stelle und bei entsprechend den Elektrodenquerschnittsänderungen geregelter Schweißstromstärke automatisch durchgeführt werden. Mit diesem Verfahren ist das Verziehen des betreffenden Profils infolge der nur geringen örtlichen Wärmebelastung und der geringen Resteigenspannungen im Werkstoff auf ein Klei:nstmaß verringert.The weld seams 2I, 22, 23 and 24 in the propeller hollow profile Fig. 7 are just like the weld seams Io, II, I2, I3, I4 and I5 of the support profile produced according to Fig. 2 by applying or laying on coated electrodes, the different wall thicknesses of the starting flat material in the material core, z. B. with conical wall thickness decrease, also decrease conically. These and the open 2I, 22, I4, I5 and the covered weld seams 23, 24, Io, II, I2, I3 with appropriately profiled rails, preferably made of copper, covered electrodes can after ignition of the metal core at its strongest point and at accordingly the electrode cross-section changes of the controlled welding current intensity are carried out automatically will. With this method, the distortion of the relevant profile is a result the only low local heat load and the low residual stresses in the Material reduced to a minimum.

Beidem Anwendung der erfindungsgemäßen Profilausbildung als schubsteifes Fachwerk für Luftschraubenblätter nach Fig. 7 nimmt die Wandstärke nach der Schraubenblattspitze ab. Die Ausgangsbleche können daher von vornherein entsprechend konisch abnehmend vorgewalzt sein oder aus einer Anzahl aufeinanderliegender dünner Bleche bestehen, die entsprechend der gewünschten Wandstärkenabnahme absatzweise Übereinandergelegt und dann als gemeinsamer Körper zum Profil verformt werden.When using the profile design according to the invention as a shear-resistant one Truss for propeller blades according to Fig. 7 takes the wall thickness after the screw blade tip away. the Starting sheets can therefore from the outset accordingly be pre-rolled conically decreasing or from a number of superposed thinner Sheets are made, which according to the desired decrease in wall thickness in increments Placed on top of each other and then deformed as a common body to form the profile.

Der Übergang des Schraubenblattes 25, 26 in den Schaft 27 mit einer gabelartig gestalteten Aufnahme ist aerodynamisch einwandfrei dadurch gestaltet, daß das Ausgangsblech entlang dem Schweißnahtverlauf 28, 29, 3o eingesickt worden ist. Im übrigen ist auf diese Weise erreicht, daß ein möglichst großer Teil der gesamten Schweißnaht in günstiger Richtung die Beanspruchungen auf die einheitliche Blatteinspannung 3I und damit auf die nicht eingezeichnete Propellernabe überträgt. Dabei ist wesentlich, daß die Anfänge der Schweißnaht an den Blatträndern bei 3o und 28 einen verschieden großen Abstand von der Nabenachse des Propellers aufweisen. Bei Dauerbiegung über die Kanten der Flügelblätter kommen diese Stellen nicht auf einen gemeinsamen Beanspruchungs- bzw. Biegeradius zu liegen, wodurch die Gestaltungsfestigkeit eines derartig hoch beanspruchten Bauteils wesentlich erhöht wird.The transition of the screw blade 25, 26 in the shaft 27 with a fork-like recording is aerodynamically flawlessly designed, that the starting sheet has been infiltrated along the weld seam 28, 29, 3o is. In addition, it is achieved in this way that the largest possible part of entire weld seam in a favorable direction the stresses on the uniform Blade clamping 3I and thus transfers to the propeller hub, not shown. It is essential that the weld seam starts at 3o and 28 have a different distance from the hub axis of the propeller. With permanent bending over the edges of the wing blades, these points do not appear to lie a common stress or bending radius, whereby the design strength such a highly stressed component is significantly increased.

Die Verwindung der Luftschraubenflügel wird nach der Schweißung und der Glättung der Schweißraupen zweckmäßig dadurch bewerkstelligt, daß der Flügel in einer entsprechend verwundenen Außenform mit innerem hydraulischem Druck eingeformt wird, wobei das elastische Zurückgehen des Werkstoffes nach dem Aufhören des Innendruckes berücksichtigt werden muß.The twisting of the propeller blades is after the welding and the smoothing of the weld beads is expediently brought about by the fact that the wing molded in a correspondingly twisted outer shape with internal hydraulic pressure becomes, whereby the elastic regression of the material after the cessation of the internal pressure must be taken into account.

Die Profilhöhlungen können für die verschiedensten Zwecke verwendet werden. Bei Trägern lassen sich Gas- und (sonstige Leitungen im hohlen Innern installieren. Auch Füllstoffe aller Art, z. B. zur Schalldämmung oder Wärmeisolierung, lassen sich einbringen. Bei Verwendung als Tragflächen für Flugzeuge lassen sich z. B. Warmluftleitungen zur Enteisung der Vorderflächen einbauen, oder diese Hohlräume können als Vorratsbehälter, z. B. für Brennstoffe, ausgenutzt werden.The profile cavities can be used for a wide variety of purposes will. Gas and other lines can be installed in the hollow interior of girders. Also fillers of all kinds, e.g. B. for sound insulation or thermal insulation, leave get involved. When used as a wing for aircraft such. B. Install hot air ducts for defrosting the front surfaces, or these cavities can be used as a storage container, e.g. B. for fuels, are exploited.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Light profile, preferably made of steel with angled to the outer skin of the profile, in particular stiffeners running in a zigzag pattern on the inside, characterized in that these stiffeners and the outer skin directly are folded as a coherent body from a single piece of flat material.

2. Light cave profile according to claim I, characterized in that the profile skin is connected to the inner stiffeners via hidden weld seams, which preferably in places with low profile stresses.

3. Light hollow profile according to claim 1 and 2, characterized in that the connecting weld seams in in a manner known per se as a fusion or fusion welding, preferably are produced with an automatically progressing workflow.

4. Light hollow profile according to claim 1 to 3, applied to the production of hollow metallic propeller blades, characterized in that the cover plates at the level of the transition of the finished wing profile into the blade clamping on the propeller hub to achieve a smooth transition are provided with preformed indentations, with the propeller hub on the blade clamp is preferably designed like a fork, the connection between the wing profile and Propeller hub is made by welding and the weld begins on the two Blade edges at different distances from the center of the propeller hub. Publications considered: German Patent Specifications No. ' 354 20a, 653 579 # 71840: 2.