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Zellenförmiges Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung Die
Erfindung bezieht sich auf ein zellenförmiges Bauelement, insbesondere nach Art
von Honigwaben, das eine mit ihm ein Stück bildende Werkschicht aufweist und fortlaufend
herstellbar ist.
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Bisher hat die Entwieklung der Herstellung von honigwabenartigen,
zellenförmigen Bauelementen mannigfaltige Arten von solchen Bauelementen und Verfahren
zu ihrer Herstellung gebracht. Honigwabenartige, zellenförmige Bauteile sind durch
leichtes Gewioht und durch eine im allgemeinen hohe Festigkeit senkrecht zu den
Offnungen in den Zellen gekennzeichnet. Soll das zellenfdrmige Element als tragendes
Bauteil verwendet werden oder für Abdichtungen, beispielsweise bei Flugzeugtriebwerkensomusserneinem
.-,---'*"'---. anderen
anderen tragenden oder verstärkenden Bauteil
angebracht werden, oder das zellenförmige Bauelement wird naoh Art der Sandwiehbauweise
zwischen eine Mehrzahl von im wesentliehen massive Bauteilen als Zwischenlage eingelegt.
Weil bisher zellenförmige, honigwabenartige Bauelemente keine damit ein Stick bildende
Deckschichten hatten, war es bei dem Versuch, die dünnwandige Wabenstruktur an einem
Veratärkungsbauteil zu befestigen, notwendig, Verbindungsarten wie Presschweissung
und Hartistung anzuwenden. Am häufigsten wird Hartldtung angewendet. Bei Lötverfahren
ist jedoch zusätzliches Material erforderlich, welches das Gewicht des Teils vergrössert.
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Weiterhin ergab das Anlotan von honigwabenartigen Bauelementen als
Abdichtungen am Innenumfang von Verstärkungsbauteilen en viele Fehlschläge bei der
Verbindung. Auf Grund der vorsciedenen ausehnungsoeffizienten konnte das honigwabenartige
Material während des Lötvergangs mit dem Verstsirkungsbauteil nicht in BerUhrung
gehalten werden Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines zellenförmigen Bauelementes,
das Deckschichten anfweist, die einstückig mit ihm ausgeführt sin,d so dass sich
ein bequemens Befestigen ergibt, indem beispielsweise das zellenförmige Bauelement
Bauelement
an ein Verstärkungsbauteil mittels PunktaohweiBsung angebracht wird, wobei das Bauelement
selbst aus einem endlosen Streifen eines Plattenmaterials hergestellt ist.
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Gemäss der Erfindung wird ein Verfähren geschaffen, bei dem ein zellenförmiges
Bauelement aus einem plattenformigen Material hergestellt wird, wobei im Verlaufe
des Verfahrens zuerst die Materialplatte gelocht wird, so dass sich eine Mehrzahl
von untereinander verbundenen, plattenförmigen Zellenelementen ergibt, wobei jedes
Zellenelement zwei parallele seitliche, durch ein Basisteil miteinander verbundene
Wandteile aufweist sowie Fortsetzungen des Basisteils, wodurch abstehende Laschen
entstehen. Dann werden die seitlichen Wandteile der Zellenelemente zu einer Wandform
gebogen, wie sie fUr eine Zelle der zelenförmigen Struktur erwünscht ist. Darauf
werden die beiden seitlichen Wandteile eines jeden Zellenele mentes längs der Linien,
welche die beiden seitlichen Wandteile mit dem Basisteil verbinden, gegeneinander
gebogen, so dass ähnliche Abschnitte der zwei seitlichen Wandteile jedes Zellenelements
zueinander gebogen sind, während gleichzeitig die miteinander verbundenen Laschen
von
von einander benachbarten Zellenelementen längs ihrer Verbindungslinien
gegeneinander gebogen werden, so dass sowohl viele Zellen entstehen mit Basisteilen,
die von den vielen Zellenelementen herrühren, als auch viele ofine Zellen, die durch
die seitlichen Wandteile-von einander benachbarten Querreihen von Zellen gebildet
werden. Die Verbindungslaschen von einander benachbarten Zellenelementen werden
vorzugsweise zusammengeklemmt und der erste Biegevorgang der seitlichenVgndteile
erfolgt vorzugsweise in Form einer Wellung der gelochten Platte, so dass die Wellen-Berge
und-gEler sich abwechselnd in Längsrichtung der Platte erstreoken, wobei die Kulminationspunkte
der Wellen-Berge und-Täler längs der Breite der Platte einander abwechseln und im
wesentlichen einerseits auf der Verbindung zwischen den seitlichen Wandteilen von
einander benachbarten Zellenelementen und andererseits auf den in einer Linie liegenden
Basisteilen und Laschen liegen. Die Basisteile der Zellen können dann auf einem
Verstärkungsteil aufgeschweisst werden.
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Es entsteht dadurch ein zellenförmiger Aufbau mit Zellenreihen, die
eine wabenartige Struktur bilden, und diese wabenartige Struktur weist einander
abwechselnde Zellenreihen
reihen mit Basisteilen und offene Zellenreihen
auf, wobei die Babisteile der Zellen mit Basisteilen die seitlichen Wandteile der
Zellen miteinander verbinden und die Laschen die oberen Enden der seitlichen Wandteile
von einander folgenden Querreihen von Zellen mit Basisteilen miteinander verbinden,
und wobei die Basisteile und die Laschen abwechselnd die aufeinanderfolgenden Querreiehen
von Zellen mit Basisteilen miteinander zu einer durchgehenden Struktur verbinden
und wobei die Aussenwände der Zellen mit Basisteilen die Umgrenzung der offenen
Zellen darstellen.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert.
Es zeigen : Fig. 1 bis 3 ausschnittweise und in Oberansicht einige Zellenelemente,
wie sie die Grundlage fUr die erfindungsgemässe Struktur bilden, Fig. 4 einen Teil
der erfindungsgemässen Struktur während eines Zwisohen-Verfahrenssohritts, dargestellt
in isometrischer ansciht, Figo 5 eine zusammengesetzte Ansicht, die zeigt, wie die
erfindungsgemässen Verfahrenschritte ancheinander folgen, Fig. 6
fig.
6 sinen Querschnitt longs der Linie A'"A von Fig. 5, Fig. 7 eine Unteransioht der
erfindungsgemäaaen Struktur-und Fig. 8 die erfindungsgemässe Struktur, dargestellt
in isometrischer Ansicht, angefüht an ein Verstärkungsteil, wo-durch beides zusammen
als Oberflächabschluss verwendbar ist.
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Der zellenförmige Ausbau, in isometrischer Ansicht gemäss Fig. 8 an
einem Verstärkungsbauteil befestigt, besteht, auf seine einfachsts Form am Anfang
seiner Herstellung zurUckgefUhrtt aus einem plattenförmigen Zellenelement das in
verschiedenen Formen in Fig. 1 bis 3 als Element 10 bzw. 12 und 14 zu sehen ist.
Jedes plattenförmige Zellenelement weist zwei seitliohe Wandteile 16 auf sowie ein
Basisteil 18 bzw. 18a oder 18b und zwei Laschen 20 bzwe 20a oder 20b (siehe Fig.
1, 2 und 3). Im allgemeinen ist die Fbrm der seitlichen Wandteile 16 im wesentlichen
reohtwinkelig, weil die Wandteile letzten Endes die Dloke d.h. die Tiefe des zellenförmien
Bauelements bestimmen.
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Im
In allgemeinen ist es erwünscht, eine gleichbleibende
Dicke über das ganze Bauelement hinweg beizubehalten.
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Es ist jedoch auoh möglich, ohne den Rahmen der Erfindung su verlassen,
die Form der seitlichen Wandteile der Zellen zu verändern, wenn eine ungleichmässige
Dieke des zellenförmigen Aufbaus geduldet werden kann oder eventuel erwünscht ist.
Auch die Form des Basist und der laschen kann verändert werdne, von der rechteckigen
Form des Basisteils 18 nach Fig. l zur Eurvenform des Basisteil 18a nach Fig. 2
oder sur Rhombusform nach whig. 3. Dies hängt erstens von dem Masse ab, bis zu dem
die Basis des zellenförmigen Bauelements beim endgültigen Produkt vollgefUllt werden
soll und sweitens von der Form, in welche die seitliehen Wandteile der Zellenelemente
bei der Festlegung der Form der Zellen des zellenförmigen Bauelements gebogen werden.
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Das Basisteil 18 (siehe Fig. 1) erstreekt sich zwischen den seitlichen
Wandteilen 16, und die Lasche 20 geht von denjenigen Seiten der Wandteile aus, die
tenon entgegengesetst sind, von welchen aus sioh das Basisteil erstreckt. Es können
mehrere endlose anoinanderhängende plattenförmige Zellenelemente dadurch geformt
werden, dass eine flache Materialplatte gelocht wird. Ein Teilstick
stück
einer derartigen Materialplatte 22 ist in Fig.1 zu sehen. Es entsteht dadurch eine
Mehrzahl von untereinander verbundenen, plattenartigen Zellenelementen g-g, h-h,
i-i, j-j, k-k, 1-1, m-m und n-n, die gestrichelt gezeichnet sind und welche im wesentlichen
das als Beispiel angegebene plattenfdrmige Element 10 nach fig. 1 umgeben.
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Bye ZtbEenolemente hsh und m-m liegen longs der"Y"-Richtung mit dem
Element 10 in einer Linie, wobei die"Y"-Richtung gemäss diesem Ausführungsbeispiel
die"Längsreiha" darstellt, wogegen die Zellenelemente j-j und k-k in der "X"-Richtung
in einer Linie liegen, die in diesem Ausführungsbeispiel die"Querreihe"darstellt.
Gemäss den Ausführungsbeispielen von Fig. 1, 2 und 3 sethen die Basisteile und die
Laschen von den ersten und zweiten seitlichen Wandteilen in der Mitte ab. Diese
symmetrische Anordnung wurde als die beste befunden sowohl was die Bequemlichkeit
der Herstellung betrifft als auch die Kosten für die Stanz- oder Biegematritzen.
die Matritzen kdnnen dann nämlich in einem sieh wiederholenden Arbeitsgang zum Stanzen
bzw. Biegen eines Stückes flachen plattigen Materials, das ununterbrochen unter
den Matritzen zugeführt wird, verwendet werden.
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Der
Der erste Verfahrenssohritt bei der Herstellung
des zellenförmigen Bauelements besteht also darin, aus einer flaehen Materialplatte
eine Mehrzahl son besonders angeordneten Löchern auszustanzen. Dam Ergebnis ist
eine Mehrzahl von untereinander verbundenen, plattigen Zellenelementen der Art,
wie sie in Fig. 1 bis 3 zu sehen sind.
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Der zweite Schritt bei diesem Herstellungsverfahren besteht darin,
die seitlichen Wandteile 16 von Fig. 1 bis 3 zu biegen, d. h. zu formen und ihnen
eine Wandform zu geben, wie sie fUr eine Zelle des zellenförmigen Bauelements gewunscht
wird. Dieser Verfahrenssohritt kann unmittelbar auf das Stanzen d. h. das Lochen
des flachen, plattigen Materials erfolgen, indem die seitlichen Wandteile zwischen
zwei Formmatiitzen gepresst werden. Die klassisehe sechseckige Form ist bei dem
endgültigen Produkt dadurch herstellbar, dass die Eusseren Drittel jedes seitlichen
Wandteils gegeneinander gebogen werden, so dass sich in Längsrichtung des plattigen
Materials eine Rinne bildet, wobei das Basisteil und die Laschen entlang der Sohle
der Rinne liegen. Ein vorzugsweisea Verfahren dafür, die seitlichen Wandteile zu
biegen, besteht darin, die gelochten Platten zu wellen, so dass die Berge und Täler
der Wellungen sich jeweils in Längsrichtung der Platte erstrecken und die Sohle
sohle
der Täler jeweils längs der Linie der Basisteile und der Laschen liegt. In Fig.
4 ist ein Abschnitt der Materialplatte 22 gemäss Fig. 1 nach einer derartigen Wellung
zu sehen. Das gelechte und gewllte, plattige Material hat, im Querschnitt in "Y"-Richtung
betrachtet, die Form einer Sinus-Welle, und die Kulminationspunkte der Berge und
Taler der Wellung wechseln einander ab und liegen im wesentliohen einerseits längs
der Verbindungsstellen zwischen den einander benachbarten seitlichen Wandteilen
der jeweiligen Zellenelemente, beispielsweise zwischen den Elementen j-j und 10
bzw. zwischen den Elementen k-k und 10 und andererseits langes der in einer Linie
liegenden Basisteile 18 und Laschen 20 (siehe Fig. 4).
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Wenn Zellenelemente zuerst aus dem plattigen Material gestanst, dann
gebogen und dann noch weiter verformt werden, so ergibt sieh endlich eine Wabenstruktur,
wie sie in Fig. 7 und 8 zu sahen ist, wobei in diesen Figuren die charakteristische,
scharfe, rechteckige Honigwabenform durch eine kuvenform ersetzt ist.
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Die seitlichen Wandteile eines jeden der vielen Zellenelemente werden
also in die erwünschte Form gebogen, worauf diese seitlichen Wandteile längs der
Linie, von der das Basisteil
BMieteil 18 jeweils von jedem seitlichen
Wandteil werführt gegeneinander gebogen werdne. dieser Biegevorgang erfolgt solange,
bis die in einer Linie liegenden Nusseren Abeohnitte der seitlichen Wandteile der
in einer Linie liegenden Zelleneleent einander berühren. Beispielsweise wird (siehe
Fig., 1) dasjenige seitliche Wandteil 16, das nächst dem Zellenelement h-h liegt,
naoh oben aus der Zeichenebene heraus längs einer Linie gebogen, von des das Basisteil
10 von diesem seitlichen Wandteil abführt. Gleichzeitig wird dasjenige seitliche
Wandteil 16, das nichet den Zellenelement m<s liegt, aus der Zeichenebene nach
oben und so gegen das andere seitliche Wandteil des Elements 10 gebogen, wobei diese
Biegung longs einer Linie erfolgt, an der das Basisteil 18 von diesem zweiten seitlichen
Wandteil abführt. Gleichzeitig werden im Verlaufe der Herstellung einer kontinuierliohen
Wabenstruktur die einander benachbarten Zellenelement j-j und k-k zusammen mit den
zugeordneten Laschen der Zellenelemente g-g, h-h und i-i ; 1-1, m-m und n-n ; usw.
auf ähnliche Weise gebogen. Die seitlichen Wandteile 16 werden also solange gegeneinander
gebogen, bis die Verbindungslinie zwischen den seitlichen Wandteilen der Zellenelemente
10 und j-j sowie die Verbindungslinie zwischen den seitlichen Wandteilen der Zellenelemente
Zellenelemente
k-k und 10 einander berahren. Gleichzeitig werden die miteinander verbundenen Laschen
der einander benachbarten, in einer Linie entlang der Längsreihe des plattigen Materials
liegenden Zellenelemente längs ihrer Verbindungslinien gegeneinander gebogen.
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Die Materialplatte 22 wird auf diese Weise nach Art einer Smook-Arbeit
behandelt, so wie. es beim Nähen geschieht, wobei das Material in Reihen, die in
regelmassigen Abständen aneinander anstossen, gefältelt wird.
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Dadurch wird in dem Material ein Effekt hervorgerufen hnlich einem
elastischen Gewebe. Auf diese Weise-wird die fertige Wabenstruktur, so wie sie in
Fig. 7 und 8 und am oberen Ende von Fig. 5 und 6 zu sehen ist, hergestellt.
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Wird mit Blech gearbeitet, welches eine Neigung besitzt, beim Biegen
etwas zurückzufedern, so kann es zusätzlich notwendig sein, die gebogenen Laschen
20 zusammenzuklemmen, so dass die seitlichen Wandteile einander benachbarter Querreihen
von Zellen im wesentlichen miteinander in Berührung oder in enger Nachbarschaft
gehalten-werden. Auf diese Weise werden bei der Wabenstruktur zwei Arten von Zellen
in einander abwechselnden Reihen gebildet. Diese zwei
zwei Arten
von Zellen sind in Fig. 5 mit "D" bzw. "E" bezeichnet. Die Zelle D weist ein Basisteil
18 auf, wohingegen die Zelle E kein Basisteil hat. Die Zelle E wird in diesem Ausführungsbeispiel
als"offene Zelle" bezeiohnet. Die sohliesslioh anstehende Wabenstruktur, hergestellt
aus einer endlosen Platte, die zuerstgestanzt und dann gebogen wurde, wird abweehselnd
mittels der Basisteile 18 und der Laschen 20 zu einem in sich zusammenhangenden,
endlosen Aufbau zusammengehalten. die seitlichen Wandteile der aufeinanderfolgenden
Reihen der D-Zellen bilden, wenn sie einander beruhren, die E-Zellen, d. h. die
offenen Zellen.
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Wie in Fige 6 und 8 zu sehen, können die Laschen 20 über das seitlich
Wandteil der Wabenstruktur herausragen. Da durch ergibt sich bei dem Aufbau die
Fähigkeit in gewissem Umfang zu federn, so dass er sich mit einem sikh ausdehnenden
Verstärkungsteil 23 (Fig. 8), an d-as die.
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Basisteile des zellenförmigen Bauelementes angeschweisst werden können,
mit ausdehnen kann. Auf diese Weise ist es möglich, Reibungsdiohtungen herzustellen,
so wie sie in weitem Umfang bei Gasturbinen Verwendung findeho, Fig. 5 und 6 zeigen,
zusammengesetzt aus den einzelnen Verfahrenssohritten, ein Verfahren zur Herstellung
eines zellenförmigen
zellenförmigen Bauelements nach der Beschreibung.
Am unteren Ende von Fig. 5 beiginnend ist su sehen, wie mehrere, im wesentlichen
rechteckige dffeungea in ein Blech 24 gestanst werden, so dass die Zellenelements,
wie sie gestriohelt in Fig. 5 zu sehen sind, entstehen mit den Bezugszahlen, so
wie sie schon vorher erwähnt wurden. Derjenige Abschnitt von Fig. 5, der eingeklammert
und als"C"bezeiohnet ist, zeigt die Zellenelemente und die Struktur des Bleches
nach der beschri@benen Wellung.
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Der obere Teil von Fig. 5 und 6 zeigt die fertige Wabonstruktur. Fig.
5 zeigt eine Oberansicht, wobei die laschen oberseitig und die Basisteile vom Betrachter
am entferntesten sind. Fig. 7 zeigt eine ansicht der fertigen Wabenstruktur, wobei
die Basisteile oberseitig und die Laschen vom Betrachter am entferntesten sind.
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Patentansprüche