DE2451390A1 - LAYERED CELL BODY - Google Patents

LAYERED CELL BODY

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DE2451390A1 DE19742451390 DE2451390A DE2451390A1 DE 2451390 A1 DE2451390 A1 DE 2451390A1 DE 19742451390 DE19742451390 DE 19742451390 DE 2451390 A DE2451390 A DE 2451390A DE 2451390 A1 DE2451390 A1 DE 2451390A1
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Description

Zellkörper in SchichtbauweiseCell body in layer construction

Die Erfindung bezieht sich auf einen metallischen Zellenaufbau in Schichtbauweise, insbesondere für die Wände von Kanälen, insbesondere Gebläsekanälen.The invention relates to a metallic cell structure in a layered construction, in particular for the walls of ducts, in particular Fan ducts.

Ein zellenförmiger Sandwich-Aufbau, d.h. zwei Lagen mit einem Honigwabenaufbau dazwischen, haben sich als Leichtwandaufbau und zur. Schallabschwächung in den Wänden von Kanälen als nützlich erwiesen, durch die ein Heißgasstrom oder ein Kaltgasstrom hindurchgeführt wird.A cellular sandwich structure, i.e. two layers with a honeycomb structure in between, have as a lightweight wall structure and to. Sound attenuation has proven useful in the walls of ducts through which a hot gas flow or a cold gas flow is passed will.

Wenn jedoch die Gasströmung einen Temperaturgradienten besitzt, der sich von einer sehr hohen Temperatur auf eine sehr niedrige Temperatur innerhalb eines Abstandes erstreckt, der gleich ist der Schichtenkörperdicke (dies trifft beispielsweise für das Strahlrohr eines Gasturbinenstrahltriebwerks zu) ergeben sich Probleme der differentiellen Ausdehnung zwischen den beiden Metall-Lagen, die den Honigwabenaufbau einschließen und den Schichtenkörper bilden. Eine der Metall-Lagen kann perforiert sein und liegt im Heißgasstrom, während die andere Metall-Lage in einer relativ kühlen Umgebungsluftströmung liegt oder benachbart hierzu. Die Ausdehnung hat·zur Folge, daß das erhitzte Blech in der Länge vergrößert wird und den Honigwabenaufbau in glei-However, if the gas flow has a temperature gradient that extends from a very high temperature to a very low temperature within a distance equal to the laminate thickness (This applies, for example, to the jet pipe of a gas turbine jet engine) there are problems of the differential Expansion between the two metal layers that enclose the honeycomb structure and form the layered body. One of the metal layers can be perforated and lies in the hot gas flow, while the other metal layer lies in a relatively cool ambient air flow or adjacent to it. The expansion has the consequence that the heated Sheet metal is increased in length and the honeycomb structure in the same

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eher Weise zu strecken sucht. Das relativ kalte Blech hindert den Honigwabenaufbau jedoch daran;, was zur Folge hat* daß der Honigwabenaufbau Scherbeanspruohungen und Brüchen ausgesetzt wird, und das perforierte Blech neigt zu einem Reißen längs einer Linie, welche eine Lochreihe einschließt»rather looking to stretch way. The relatively cold sheet prevents the honeycomb structure, however; which has the consequence * that the The honeycomb structure is subjected to shear stresses and fractures, and the perforated sheet is prone to tear longitudinally a line that includes a row of holes »

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Zellenaufbau in Schichtbauweise zu schaffen, der überall dort verwendbar ist, wo hohe Temperaturgradienten auftreten, wobei dieser Aufbau nicht mehr so hohen Scherbeanspruchungen ausgesetzt wird, die von der unterschiedlichen Wärmeausdehnung herrühren.The invention is therefore based on the object of a cell structure to create in layered construction, which can be used wherever high temperature gradients occur, this being the case Structure is no longer exposed to such high shear stresses, which result from the different thermal expansion.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Schichtenaufbau gemäß der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß das erste Blech aus mehreren Blechstücken zusammengesetzt ist, von denen jedes relativ klein gegenüber dem zweiten Blech ist.According to the invention, this object is achieved with a layer structure solved according to the type mentioned in that the first sheet is composed of several sheet metal pieces, each of which is relatively small compared to the second sheet.

Vorzugsweise ist das erste Blech perforiert.The first sheet is preferably perforated.

Vorzugsweise sind die Blechstücke mit ihren benachbarten Rändern im Abstand zueinander angeordnet.The sheet metal pieces are preferably arranged with their adjacent edges at a distance from one another.

Stattdessen können die Blechstücke auch mit ihren benachbarten Rändern überlappt ausgebildet sein, so daß sie gegeneinander gleiten können.Instead, the sheet metal pieces can also be designed to overlap with their adjacent edges, so that they are against one another can slide.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigenjAn exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the drawing. In the drawing show j

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Gasturbinenstrahltriebwerke mit im Strahlrohr angeordneten Zellenaufbau gemäß der Erfindung;1 is a schematic view of a gas turbine jet engine with arranged in the jet pipe cell structure according to the invention;

Fig. 2 in größerem Maßstab eine Teilschnittansicht der Strahlrohrwandungj2 shows a partial sectional view of the jet pipe wall on a larger scale

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— "5 —
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 gemäß Figur 2- "5 -
3 shows a section along line 3-3 according to FIG. 2

Fig. 4 eine Teilansicht einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung; 4 shows a partial view of a modified embodiment of the invention;

Fig. 5 eine Schnittansicht längs der Linie 5-5 gemäß Figur 1.5 is a sectional view taken along line 5-5 according to FIG Figure 1.

Figur 1 zeigt ein Gasturbinenstrahltriebwerk 10. Dieses ist von herkömmlicher Bauart und wird daher im einzelnen nicht beschrieben. Das Strahlrohr 12 des Triebwerks ist am stromabwärtigen Ende des Triebwerks 10 angeordnet und besteht aus einem Rohr, welches in einer Abgasdüse 14 endet.Figure 1 shows a gas turbine jet engine 10. This is from conventional design and is therefore not described in detail. The jet pipe 12 of the engine is arranged at the downstream end of the engine 10 and consists of a pipe, which ends in an exhaust nozzle 14.

Das Strahlrohr 12 ist doppelwandig ausgebildet und besitzt eine äußere Haut 16 und eine innere Haut 18, die hierzu im Abstand liegt, und zwar über den größten Teil der Länge der .Innenhaut.The jet pipe 12 is double-walled and has an outer skin 16 and an inner skin 18, which are spaced apart from this lies over most of the length of the inner skin.

Die Innenhaut 18 besitzt einen Honigwabenaufbau in Schichtbauweise und ist am besten aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich. Sie besteht aus einem perforierten inneren Blech 20, wobei die Perforationen von kleinen Löchern 22 gebildet werden, mehreren Honigwaben-artigen Teilen 34, die starr durch Verschweißung oder sonstige Verbindung an der Außenseite des Innenblechs und an einem äußeren Blech angeschweißt sind, das aus mehreren kleinen rechteckigen Platten 26a besteht, von denen jede an die Ränder der Hohlräume eines entsprechenden Honigwabenteils 24 angeschweißt ist, so daß jeder Hohlraum einen geschlossenen Aufbau besitzt, der nur durch die Perforationslöcher 22 im Blech 20 mit außen in Verbindung steht, und durch diese Löcher kann im Betrieb Schallenergie eindringen und sie wird in jedem Hohlraum gehalten, bis sie abgeklungen ist.The inner skin 18 has a honeycomb structure in a layered construction and can best be seen from FIGS. 2 and 3. It consists of a perforated inner sheet 20, the perforations are formed by small holes 22, several honeycomb-like parts 34, which are rigid by welding or other connection are welded to the outside of the inner sheet and to an outer sheet, which consists of several small rectangular plates 26a, each of which is welded to the edges of the cavities of a corresponding honeycomb part 24 is, so that each cavity has a closed structure, which is only through the perforation holes 22 in the sheet metal 20 is in communication with the outside, and sound energy can penetrate through these holes during operation and it becomes in every cavity held until it subsided.

Der Honigwabenaufbau 18 ist mit einem Ende (nicht dargestellt)The honeycomb structure 18 is at one end (not shown)

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mit dem Strahlrohr 16 durch Verschweißung und durch geeignete andere Mittel verbunden, und mit dem anderen Ende gleitbar am anderen Ende des Strahlrohrs (ebenfalls nicht dargestellt) gelagert, so daß sich das Innenblech 20 in Längsrichtung relativ zu den äußeren Blechplatten 26 ausdehnen kann, wenn in Betrieb eine Erhitzung durch die heißem Abgase der Turbine (nicht dargestellt) des Triebwerks 10 stattfindet, denn diese heißen Abgase strömen durch das Strahlrohr 12 nach der Abgasdüse 14.connected to the jet pipe 16 by welding and other suitable means, and at the other end slidable on the other end of the jet pipe (also not shown) mounted so that the inner panel 20 is relative in the longitudinal direction can expand to the outer sheet metal plates 26 when in operation heating by the hot exhaust gases from the turbine (not shown) of the engine 10 takes place, because these hot exhaust gases flow through the jet pipe 12 to the exhaust nozzle 14.

Wenn sich die Blechhaut 20 ausdehnt, veranlaßt sie den Honigwabenaufbau 24 mitzuwandern. Die Blechhaut 2β ist jedoch kühl gegenüber der Blechhaut 20 und dehnt sich demgemäß nicht so schnell wie die Haut 20 aus und wird als Anker für den Honigwabenaufbau und sucht dessen Bewegung aufzuhalten, so daß der Honigwabenaufbau auf Scherung beansprucht wird. Die Wirkung der Scherbeanspruchung wird jedoch beträchtlich vermindert, in dem die Haut 26, wie oben beschrieben, ausgebildet wird, d.h. wenn man sie aus mehreren im Abstand zueinander angeordneten Blechteilen 26a zusammensetzt, von denen jeder einen entsprechenden Honigwabenaufbau 24 bedeckt. Dadurch wird gewährleistet, daß die Gesamtexpansion, die durch die Haut 20 ausgeübt wird, gleichmäßig auf jedem Honigwabenaufbau verteilt wird, so daß jeder Honigwabenabschnitt nur jenen Widerstand gegenüber der Bewegung aufbringt, der durch die jeweilige Blechhautplatte 26a bedingt ist. Die Wirkung der Ausdehnung der Haut 20 wirkt sich jedoch nicht akkumulativ auf einen Teil des Honigwabenaufbaus oder die Platten 26 aus.When the sheet metal skin 20 expands, it causes the honeycomb structure 24 to wander with. The sheet metal skin 2β, however, is cool compared to the sheet metal skin 20 and accordingly does not expand in this way quickly as the skin 20 and is used as an anchor for the honeycomb structure and seeks to stop its movement, so that the Honeycomb structure is stressed on shear. However, the effect of shear stress is considerably reduced, in in which the skin 26 is formed as described above, i.e. when it is made up of a plurality of spaced apart Sheet metal parts 26a assembled, each of which covers a corresponding honeycomb structure 24. This ensures that the total expansion exerted by the skin 20 is evenly distributed on each honeycomb structure so that each honeycomb section applies only that resistance to the movement which is provided by the respective sheet metal skin plate 26a is conditional. However, the effect of expanding the skin 20 does not accumulate on any part of the honeycomb structure or the plates 26.

Figur 4 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform, worin das Strahlrohr 16 mit einem Honigwabenaufbau in Schichtbauweise ausgekleidet ist, der sich von dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 und 3 dadurch unterscheidet, daß die Außenhaut 26b aus einem Blechstück besteht, während die perforierte Innenhaut 20a aus einer Mehrzahl von Blechteilen 20b besteht, von denenFigure 4 illustrates another embodiment wherein the jet pipe 16 is lined with a honeycomb structure in a layered construction, which differs from the embodiment according to Figure 2 and 3 differs in that the outer skin 26b consists of a piece of sheet metal, while the perforated inner skin 20a consists of a plurality of sheet metal parts 20b, of which

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II. 245139Q245139Q

jede einen Rand 30 besitzt, der so gebogen ist, daß er die nächst folgende Platte gleitbar und unter Gasabdichtung überlappt. Ein Honigwabenaufbau 24 ist an jeder perforierten Platte 20a und an der Haut 26b angeschweißt.each has an edge 30 which is curved so that he next plate slidable and overlapped under gas seal. A honeycomb structure 24 is welded to each perforated plate 20a and to the skin 26b.

Wenn sich die perforierten Blechplatten 20a in Betrieb des Triebwerks aufheizen und expandieren, gleiten sie gegeneinander und jede bewegt ihren jeweiligen Honigwabenaufbau, jedoch wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird die Größe der Ausdehnung klein gehalten, weil jede Blechplatte 22b klein ist, so daß die in dem jeweiligen Honigwabenaufbauabschnitt eingeführte Scherbeanspruchung nicht so hoch wird, daß ein Brechen dieses Wabenauf baus zu befürchten wäre.When the perforated sheet metal plates 20a are in operation of the The engine heat up and expand, they slide against each other and each moves its respective honeycomb structure, but how in the first embodiment, the size of the expansion is kept small because each plate 22b is small so that the shear stress introduced in the respective honeycomb structure section does not become so high that a breakage of this honeycomb structure is to be feared.

Die genaue Größe der jeweiligen Blechhautstücke und der Wabenabschnitte hängt von der Expansions- und Festigkeitscharakte- . ristik des Materials ab, das für die Bleche und den Honigwabenaufbau benutzt wird. Versuche haben jedoch gezeigt, daß die Quadrate von Honigwabenaufbau und Blechplatten etwa 4 Quadratzoll in der Fläche ausmachen sollten (ca. 100 cm ).The exact size of the respective sheet metal skin pieces and the honeycomb sections depends on the expansion and strength characteristics. the material used for the metal sheets and the honeycomb structure. However, tests have shown that the Squares of honeycomb structure and sheet metal should be about 4 square inches in area (about 100 cm).

Gemäß einer weiteren Alternative wird nur eines der Bleche aus mehreren kl ein'en Lagen wie beschrieben hergestellt. Es wird jedoch der Honigwabenaufbau als integraler Körper beibehalten. Diese Anordnung bewirkt, daß der Honigwabenaufbau alle Scherbeanspruchung aufnimmt, die durch Expansion der heißen Blechhaut (wenn die heiße Blechhaut auch ein integraler Körper ist) aufgebracht wird, aber dieser Wabenaufbau sucht sich mit auszudehnen, und dies wird nur örtlich durch die jeweiligen anderen kleinen Blechhautstücke behindert. Diese Anordnung würde erfordern, daß auch die kleineren Blechhautabschnitte sehr klein relativ zu dem integralen Blech gehalten werden, weil Beanspruchungskonzentrationen im Honigwabenaufbau zwischen den benachbarten .Rändern der kleinen Blechstücke auftreten. Je größerAccording to a further alternative, only one of the metal sheets is produced from several small layers as described. However, the honeycomb structure is retained as an integral body. This arrangement causes the honeycomb structure to resist all shear stress absorbs the expansion of the hot sheet metal skin (if the hot sheet metal skin is also an integral body) is applied, but this honeycomb structure seeks to expand with and this is only hindered locally by the respective other small pieces of sheet metal skin. This arrangement would require that the smaller skin sections also be kept very small relative to the integral sheet because of stress concentrations occur in the honeycomb structure between the neighboring .Rands of the small pieces of sheet metal. The bigger

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die Zahl der kleinen Blechstücke desto größer wird die Zahl der Spannungskonzentrationspunkte, die zusammen die Gesamtbeanspruchung geben.the number of small pieces of sheet metal the greater the number the stress concentration points, which together make up the total stress give.

Bei den vorerwähnten Ausführungsbeispielen wurde ein Honigwabenaufbau gezeigt. Jeder Aufbau der Hohlräume oder wenigstens Formhohlräume enthält, wenn er zwischen die Innenhaut und die Außenhaut eingebaut wird, kann in gleicher Weise benutzt werden.In the aforementioned embodiments, a honeycomb structure was used shown. Each structure contains the cavities or at least mold cavities when placed between the inner skin and the outer skin can be used in the same way.

In einer Abwandlung der Dichtung des Spaltes zwischen benachbarten Blechstücken gegen das Eindringen heißer Gase, ohne die Möglichkeit der differentieilen Expansion einzubüßen, besteht darin, einen längsverlaufenden Metallstreifen 40 von U-förmigem Querschnitt in der aus Figur 5 ersichtlichen Weise, zwisehen benachbarte Honigwabenabschnitte zu bringen. Die Fixierung wird durch Schweißflansche des Metallstreifens erreicht, die mit entsprechenden Wabenabschnitten auf diese Weise verbunden werden, und wenn sich der Honigwabenaufbau ausdehnt oder zusammenzieht, dann biegt sich der Metallstreifen.In a modification of the seal of the gap between adjacent Sheet metal pieces against the penetration of hot gases without losing the possibility of differential expansion therein, a longitudinal metal strip 40 of U-shaped Cross-section in the manner shown in FIG. 5, between adjacent ones Bring honeycomb sections. The fixation is achieved by welding flanges of the metal strip with corresponding Honeycomb sections are connected in this way, and when the honeycomb structure expands or contracts, then the metal strip bends.

Patentansprüche 509820/09 80Claims 509820/09 80

Claims (6)

- 7 -Patentansprüche - 7 - Claims \1. Zellenaufbau in Schichtbauweise, bestehend aus wenigstens einem Zellenkörper, der zwischen einem ersten und einem zweiten Metallblech nach Art eines Sandwichkörpers eingebettet ist,\1. Cell structure in layer construction, consisting of at least one cell body between a first and a second Sheet metal is embedded like a sandwich body, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Metallblech (26) aus mehreren Blechabschnitten (26a) besteht, von dnen jeder relativ zu dem zweiten Blech (20) klein in der Plächenausdehnung ist.characterized in that the first metal sheet (26) consists of several Sheet metal sections (26a) consists of each small relative to the second sheet (20) Plan area is. 2. Zellenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechstücke (26a) mit ihren Rändern im Abstand zueinander liegen.2. Cell structure according to claim 1, characterized in that that the sheet metal pieces (26a) are spaced from one another with their edges. 3· Zellenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechstücke (26a) mit ihren benachbarten Rändern (50) einander überlappen und in Gleitverbindung miteinander stehen.3 cell structure according to claim 1, characterized in that the sheet metal pieces (26a) with their neighboring Edges (50) overlap and slide together. 4. Zellenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechstücke (26a) mit ihren benachbarten Rändern durch elastische Körper (40) miteinander verbunden sind.4. Cell structure according to claim 1, characterized in that that the sheet metal pieces (26a) with their adjacent edges by elastic bodies (40) together are connected. .5 09820/0980.5 09820/0980 5. Wabenaufbau nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Körper (40) aus Blechstreifen U-fö'rmigen Querschnitts (4Oa) bestehen, und daß jeder Schenkel des ü (4Oa) in einem Plansch (4-2,44) endet.5. honeycomb structure according to claim 4, characterized in that that the elastic body (40) made of sheet metal strips of U-shaped cross-section (40a) exist, and that each leg of the ü (4Oa) ends in a splash (4-2,44). 6. Zellenaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbau (18) ein Strahlrohr für ein Gasturbinenstrahltriebwerk (10) bildet, und daß die Innenwand (20) des Strahlrohrs (18) Schallabsorptionsperforationen (22) besitzt.6. Cell structure according to one of the preceding claims, characterized in that the structure (18) has a jet pipe for a Gas turbine jet engine (10) forms, and that the inner wall (20) of the jet pipe (18) Has sound absorption perforations (22). 509820/0980509820/0980
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