SE525812C2 - Akustiskt foder, användning av ett foder samt sätt att framställa ett akustiskt foder - Google Patents

Description

5225 812 2 motorinlopp (kalla gasflöden) uppfyller inte de termiska och andra filnktionella krav som ställs på motorutloppsonirådena; motorutlopporrirådena definieras som de områdena med heta gasflöden, där temperaturen karaktäristiskt är ungefär 700°C.

Detta har till följd att bullersituationen kring flygplatser inte kan förbättras ytterligare när det gäller flygbuller härrörande från de heta gasflödena, såsom buller som kommer från förbränningen.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Det är ett ändamål med föreliggande uppfinning att tillhandahålla ett förbättrat akustiskt foder, vilket tillhandahåller större flexibilitet vad avser utformning jämfört med tidigare kända foder genom att möjligheten att optimera de linjära egenskaperna förbättras. Det är ytterligare ett ändamål med föreliggande uppfmning att minska bullret även från områden med heta gasflöden i motorn. Därför tillhandahålls enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning ett akustiskt foder kännetecknat av att det innefattar ett lager av ett metallskum. Termen ”akustiskt foder” definieras som ett foder inrättat att absorbera ljud, dvs. dämpa ljudvågor. Metallskummet tillhandahåller de linjära egenskapema hos fodret. Ett ofta använt sätt att bestämma de linjära egenskapema hos ett testat foder är den så kallade olinj aritetsfaktorn NLF (non-linearity factor). Olinjaritetsfaktorn hos det uppfinningsenliga akustiska fodret ligger inom ett område mellan 1,0 och 3,0 och företrädesvis inom ett område mellan 1,0 och 2,5, exempelvis mellan 1,5 och 2,0.

Det akustiska fodret innefattar även en foderkäma. F oderkäman är exempelvis en kärna av bikaketyp eller en kärna av metallskum. Tjockleken hos foderkäman bestämmer dämpningsfrekvensen, där en tunn foderkärna ger en dämpning av höga frekvenser medan en tjock foderkäma ger dämpning av lägre frekvenser. En första yta hos metallskumslagret kan fästas direkt vid en sida hos foderkäman.

I ett föredraget utförande av uppfinningen innefattar fodret dessutom en perforerad plåt i kombination med skumlagret. Den perforerade plåten stärker fodret. I fallet där den första ytan hos skumlagret är direkt fäst vid foderkäman kan en andra yta hos skumlagret motstående den första ytan vara fäst vid den perforerande plåten.

Alternativt kan den perforerade plåten vara anordnad mellan skurnlagret och foderkärnan.

Metallskummet tål temperaturema i heta gasflöden, varför det akustiska fodret är särskilt inrättat för användning i områden med heta gasflöden. definieras områden med heta gasflöden som områden där arbetstemperaturen är över omkring 400°C. Fodret tål dessutom temperaturer under 400°C inklusive temperaturer långt under fryspunkten, exempelvis -55°C. I en applikation där fodret är avsett för användning i heta gasflöden i flygplansmotorer, är metallskummet utformat för att tåla temperaturer runt 700°C. °Därför innehåller metallskummet en metall eller metallegering som har hög smälttemperatirr (karaktäristiskt omkring 1400°-2000°C).

Metaller som då kan användas i skummet innefattar nickel, titan och krom. Det akustiska fodret kan också användas i andra applikationer med andra arbets- temperaturer. Då bör metallskummet vara utformat för att tåla de temperaturerna och innehålla en för applikationen lämplig metall eller metallegering.

Det akustiska fodret enligt föreliggande uppfinning har ett antal fördelar över tidigare känd teknik. För det första tål den heta gasflöden. Dessutom ökar dess tredimensionella struktur friheten vid design och möjligheten att optimera de linjära egenskapema (det akustiska uppförandet) jämfört med vad som är möjligt med foder enligt teknikens ståndpunkt. Exempelvis kan cellstorleken, cellfördelningen, andelen öppna celler, skumdensitet, flödesresistans osv. skräddarsys och optimeras.

Dessutom dämpar det uppfrnníngsenli ga fodret ljud inom ett brett frekvensband.

Detta är en mycket viktig egenskap hos ett akustiskt foder för användning i områden med heta gasflöden i flygplansmotorer, eftersom bullret i dessa områden har ett relativt brett spektrum. Det uppfinningsenliga akustiska fodret har låg vikt och kostnadema för tillverkning och montering bör vara jämförbara med kostnadema för tillverkning och montering av idag existerande foder.

Föreliggande uppfinning inkluderar dessutom användning av ett foder irmefattande ett metallskurnlager som ett akustiskt foder.

Föreliggande uppfmning inkluderar också en metod att tillverka ett akustiskt foder, där metoden kännetecknas av att ett topplager innefattande ett metallskumlager löds fast på en sida av en foderkäma. I ett föredraget utförande bildas topplagret genom att löda fast en perforerad plåt på skumlagret. Dessutom kan det akustiska fodret fästas vid en stödplåt medelst lödning för att genom tillhandahålla en hopfogning som tål de heta gasflödena.

FIGURBESKRIVNING Figuren visar ett exempel på ett akustiskt foder enligt föreliggande uppfinning.

FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER I figuren visas en panel 1 i form av ett akustiskt foder. Panelen 1 är utformad för att tåla omgivningar med heta gasflöden och kan därför användas som en bullerabsor- bent exempelvis i flygmotorutlopp.

Panelen l innefattar en foderkärna 2 och ett topplager 5. Kärnan 2 är fäst vid en solid stödplât 6, vilken är ogenomtränglig. Topplagret 5 innefattar ett lager 3 av ett metall- skum och en perforerad plåt 4. Foderkärnan 2 är exempelvis en konventionell kärna av bikaketyp tillverkad av titan, nickel eller krom, eller en le gering innefattande en eller flera av dessa metaller. Dock kan bikakekärnan vara tillverkad av vilken metall eller metallegering som helst som tål heta gasflöden (lcaraktäristiskt omkring 700°C i en flygplansmotor). Altemativt kan foderkäman 2 vara tillverkad av ett metallskum.

Metallskurn kommer att beskrivas mer i detalj nedan. Foderkärnans 2 tjocklek bestämmer inom vilket frekvensband panelen l dämpar ljud. En tunn foderkäma 2 dämpar högre frekvenser och en tjock foderkärna 2 dämpar lägre frekvenser. Fack- marmen kan genom att utföra enkla beräkningar bestämma en lämplig tjocklek hos käman för att dämpa inom ett önskat frekvensband. De akustiska egenskaperna hos panelen l har sitt ursprung i topplagret 5, varför utformningen av foderkäman inte är väsentlig, förutom kämans tjocklek, så länge som kärnan 2 kan tåla the de heta gasflödena. 5225 812 Mctallskumlagret 3 innefattar en metall eller metallegering som stör emot de heta gasflödena (karaktäristiskt 700°C ßr flygplansmotorer). Exempelvis väljs nickel, titan eller krom för metallskurnmet. Altemativt väljs en metallegering, exempelvis inkluderande nickel, titan och/eller krom. Metallskummet är exempelvis i storleks- ordningen l-3mm tjockt med små, öppna celler. I enlighet med en utföringsforrn är samtliga celler öppna medan i en alternativ utfóringsfonn endast en del av cellerna är öppna. Skumrnet har en lufiflödesresistans, vilken kan optimeras genom att finin- ställa cellstorleken och densiteten hos metallskummet fór att erhålla ett huvudsak- ligen linjärt foder. Detta kommer att diskuteras mer i detalj nedan. Metallskurnlagret 3 löds fast vid foderkärnan 2 eller fästs vid den medelst en annan metod vilken ger en hopfogning som tål den sjuhundragradiga arbetstemperaturen i flygplansmotorn.

Den perforerade plåten 4 är tillverkad av metall, exempelvis nickel, titan, eller krom.

Den perforerade plåten 4 är inrättad att stärka fodret 1. Den perforerade plåten 4 har olinjära egenskaper och dess olinj aritetsfaldorvärde (N LF), vilket kommer att besk- rivas mer detalj erat nedan, bestäms av perforatets porositet. Den perforerade plåten 4 löds fast på metallskumlagret 3 eller fästs vid det medelst en annan metod vilken inte täpper till skurnrnet och vilken ger en hopfogning som tål den sjuhundragiadiga arbetsternperaturen i flygplansmotom.

Linj ariteten hos det akustiska fodret bestäms av de linjära egenskaperna hos topp- lagret 5; foderkäman har, såsom beskrivits ovan, praktiskt taget ingen påverkan på linjariteten hos fodret. Ett idealt linjärt foder har ett olinj aritetsfaktorvärde på 1.

Olinjaritetsfalctorvärdet definieras som RVMZOOcm/s .. .. .. - NLF = --- , dar R ar flodesresistansen hos ett testat prov. vídZOcm/s Genom att utföra flödesresistanstester på prover och förbättra proverna i enlighet med resultaten, kan ett topplager 5 utvecklas med ett olinjaritetsfaldorvärde nära 1, exempelvis i området 1,5-2,0. De olinj ära egenskaperna hos den perforerade plåten kompenseras med designflexibiliteten i metallskumrnaterialet. Vid testerna skulle e genskapema hos de perforerade plåtproverna kunna testas separat och egenskaperna 525 812 6 hos metallskumlagerprovema testas separat. Egenskaper-na hos ett testat skumlager och en testat perforerad plåt kan dårefier superponeras fór att erhålla egenskapema hos ett potentiellt topplager. Lödningen av den perforerade plåten på metallskum- lagret har ingen påverkan på fodrets akustiska egenskaper.

Det häri beskrivna topplagret 5 inkluderar metallskumlagret 3 och den perforerade plåten 4. Dock skulle ett akustiskt foder med önskade egenskaper kunna erhållas även utan den perforerade plåten. Dessutom är i det häri beskrivna exemplet metallskumlagret 3 i topplagret fast vid foderkärnan 2 medan den perforerade plåten 4 vettar mot omgivningen. Detta arrangemang ger ett slitstarkt foder. Alternativt kan den perforerade plåten 4 fästas vid foderkärnan och metallskumlagret 3 vara anordnat på den perforerade plåtens motsatta sida.

Claims (16)

1. 0 15 20 25 30 5225 812 PATENTKRAV 10.

2. Akustiskt foder (1) inrättat att dämpa ljud, innefattande ett topplager (5) med huvudsakligen linjära egenskaper, och en foderkärna (2), k ä n n e t e c k n a t a v att topplagret (5) innefattar ett metallskumlager (3), varvid metallskumlagret tillhandahåller topplagrets linjära egenskaper.

3. Akustiskt foder enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n at a v att topplagret har en olinj aritetsfaktor inom ett område mellan 1,0 och 3,0.

4. Akustiskt foder enligt patentkrav 2, k ä n n e te c k n a t a v att olinjaritets- faktorn är inom ett område mellan 1 och 2,5.

5. Akustiskt foder enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n at a v att olinjaritets- faktorn är inom ett område mellan 1,5 och 2,0.

6. Akustiskt foder enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n at a v att en första yta hos metallskumlagret (3) är fäst vid en sida av foderkärnan (2).

7. Akustiskt foder enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a t a v att foderkäman (2) är en kärna av bikaketyp.

8. Akustiskt foder enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n at a v att foderkärnan (2) är en metallskumkärna.

9. Akustiskt foder enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n at a v att topplagret (5) vidare innefattar en perforerad plåt (4) fast vid metallskumlagret (3).

10. Akustiskt foder enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att metallskum- lagret (3) är inrättat att tåla temperaturer över ungefär 400°C.

11. Akustiskt foder enligt patentkrav 9, k ä n n e t e c k n at a v att metallskum- lagret (3) är inrättat att tåla temperaturer runt 700°C. 10 15 20 ll.

12.

13.

14.

15.

16. Åkustiskt foder enligt patentkrav 10, k ä n n e t e c k n a a v att metallskum- lagret (3) innefattar en metall eller metallegering inkluderande nickel, titan och/eller krom. Akustiskt foder enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att metallskuinzrnet har åtminstone delvis öppna porer. Användning av ett foder enligt något av patentkraven 1-12 i ett hett gasflöde. Användning av ett foder enligt patentkrav 13 i ett hett område i en flygplans- IIIOÉOII Metod att tillverka ett akustiskt foder (1), k ä n n e t e c k n a t a v att ett topplager (5) bildas, vilket innefattar ett metallskurnlager (3) och vilket har huvudsakligen linjära egenskaper och att topplagret löds fast på en sida av en foderkäma (2), varvid metallsktunmet tillhandahåller topplagrets linjära egenskaper. Metod enligt patentkrav 15, k ä n n e t e c k n a t a v att en perforerad plåt (4) löds fast på skumlagret (3) vid bildandet av topplagret (5).