DE2451390C3 - Laminated body - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schichtkörper, wie er im Gattungsbegriff des Anspruchs 1 beschrieben ist. Er ist insbesondere für die Wände von Kanälen, insbesondere Gebläsekanälen, geeignet.The invention relates to a layered body as described in the preamble of claim 1 is. It is particularly suitable for the walls of ducts, in particular fan ducts.

Ein derartiger Schichtkörper ist bekannt. Er besteht aus zwei Lagen mit einem Honigwabenaufbau dazwischen und hat sich als Leichtwandai'fbau und zur Schallabschwächung in den Wänden von Kanälen als nützlich erwiesen, durch die ein Heißgasstrom oder ein Kaltgasstrom hindurchgeführt wird.Such a laminated body is known. It consists of two layers with a honeycomb structure in between and has proven itself as a lightweight wall construction and for sound attenuation in the walls of ducts have proven useful, through which a hot gas flow or a cold gas flow is passed.

Wenn 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 gleicher Weise zu strecken sucht. Das relativ kalte Blech hindert den Honigwabenaufbau jedoch daran, was zur Folge hat, daß der Honigwabenaufbau Scherbeanspruchungen und Brüchen ausgesetzt wird, und das perforierte Blech neigt zu einem Reißen, und zwar im Falle, daß Perforationen vorhanden sind längs einer Linie, welche eine Lochreihe einschließt.When the gas flow has a temperature gradient that differs from a very high temperature a very low temperature extends within a distance equal to the laminate thickness (This applies, for example, to the jet pipe of a gas turbine jet engine), problems arise 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 or adjacent to a relatively cool ambient air flow. The expansion has the consequence that the heated sheet is increased in length and the honeycomb structure seeks to stretch in the same way. However, the relatively cold sheet metal prevents the honeycomb structure from As a result, the honeycomb structure is exposed to shear stresses and fractures, and the perforated sheet is prone to cracking in the event that perforations are longitudinal a line that includes a row of holes.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schichtkörper der genannten Art so auszugestalten, daß er auch überall dort verwendbar ist, wo hohe Temperaturgradienten auftreten, ohne daß er hohen Scherbeanspruchungen ausgesetzt wird, die von derThe invention is therefore based on the object of designing a laminate of the type mentioned in such a way that that it can also be used wherever high temperature gradients occur without being high Exposed to shear stresses caused by the

unterschiedlichen Wärmeausdehnung herrühren.different thermal expansion.

Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe bei einem Schichtkörper gemäß der eingangs genannten Gattung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.According to the invention, this object is in the case of a laminated body of the type mentioned at the beginning solved by the features listed in the characterizing part of claim 1.

Die Blechabschnitte können sich dabei gegeneinander verschieben. Zu hohe Scherbeanspruchungen treten dabei praktisch nicht mehr auf.The sheet metal sections can move against each other. Excessive shear stresses occur practically no longer.

Nachstehend wird ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In derAn exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the drawing. In the

Zeichnung zeigt ■ , ^ .Drawing shows ■, ^.

F i g 1 eine schematische Ansicht eines Gasturbinenstrahltriebwerks mit im Strahlrohr angeordnetem Schichtkörper gemäß der Erfindung.FIG. 1 is a schematic view of a gas turbine jet engine with arranged in the jet pipe laminated body according to the invention.

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

Fig.3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 gemäß3 shows a section along the line 3-3 according to

F i g. 2,F i g. 2,

F i g. 4 eine Teilansicht einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung,F i g. 4 is a partial view of a modified embodiment of the invention;

F i g. 5 eine Schnittansicht längs der Linie 5-5 gemäßF i g. 5 is a sectional view taken along line 5-5 of FIG

Fig. 1.Fig. 1.

Fig. 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 ^F-nde des Triebwerks 10 angeordnet und besteht aus einem Rohr, we'ches in einer Abgasdüse 14 endet.1 shows a gas turbine jet engine 10. This is of conventional design and is therefore not described in detail. The jet pipe 12 of the engine is at the downstream ^F -nde of the engine 10 is disposed and consists of a tube, terminates in an exhaust nozzle we'ches fourteenth

Das Strahlrohr 12 ist doppelwandig ausgebildet und besitzt eine äußere Wandung 16 und eine innere Wandung 18, die hierzu im Abstand liegt.The jet pipe 12 is double-walled and has an outer wall 16 and an inner one Wall 18, which is at a distance from this.

Die Innenwandung 18 besteht aus einem Honigwabenaufbau in Schichtbauweise. Der Aufbau ist am besten aus den F i g. 2 und 3 ersichtlich. Sie besteht aus einem perforierten inneren Blech 20, wobei die Perforationen von kleinen Löchern 22 gebildet werden, mehreren honigwabenartigen Teilen 24, die starr durch Verschweißung oder sonstige Verbindung an der Außenseite des Innenblechs und an einem äußeren Metallblech 26 .angeschweißt sind, das aus mehreren kleinen rechteckigen Platten 26a (Blechabschnitten) 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 wall 18 consists of a honeycomb structure in a layered construction. The construction is on best of the figs. 2 and 3 can be seen. It consists of a perforated inner sheet 20, the Perforations of small holes 22 are formed, several honeycomb-like parts 24, which are rigidly through Welding or other connection on the outside of the inner sheet and on an outer one Metal sheet 26 are welded on, which consists of several small rectangular plates 26a (sheet metal sections) 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 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 is held in each cavity until it subsides.

Die Innenwandung 18 ist mit einem Ende (nicht dargestellt) 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 dem äußeren Metallblech 26 ausdehnen kann, wenn in Betrieb eine Erhitzung durch die heißen Abgase der Turbine (nicht dargestellt) des Triebwerks 10 stattfindet, denn diese heißen Abgase strömen durch das Strahlrohr 12 nach der Abgasdüse 14.The inner wall 18 is at one end (not shown) with the jet pipe 16 by welding and connected by suitable other means and slidable at the other end at the other end of the Jet pipe (also not shown) stored so that the inner panel 20 in the longitudinal direction relative to the outer metal sheet 26 can expand when heated by the hot exhaust gases of the Turbine (not shown) of the engine 10 takes place, because these hot exhaust gases flow through the jet pipe 12 after the exhaust nozzle 14.

Wenn sich das innere Blech 20 ausdehnt, veranlaßt es den Honigwabenaufbau 24 mitzuwandern. Das Blech 26 ist jedoch kühl gegenüber dem Blech 20 und dehnt sich demgemäß nicht so schnell wie das Blech 20 aus und sucht die Bewegung des Honigwabenaufbaus aufzuhalten, so daß dieser auf Scherung beansprucht wird. Die Scherbeanspruchung wird jedoch beträchtlich vermindert, wenn das Blech 26, wie oben beschrieben,As the inner panel 20 expands, it causes the honeycomb structure 24 to migrate with it. The sheet 26 however, it is cool compared to the sheet metal 20 and accordingly does not expand as quickly as the sheet metal 20 and seeks to stop the movement of the honeycomb structure so that it is subjected to shear stress. the However, shear stress is considerably reduced if the sheet metal 26, as described above,

ausgebildet wird, d. h. wenn man es aus mehreren im Abstand zueinander angeordneten Blechabschnitten 26a zusammensetzt, von denen jedes einen entsprechenden Honigwabenaufbau 24 bedeckt. Dadurch wird gewährleistet, daß die Gesamtexpansion, die durch das Blech 20 ausgeübt wird, gleichmäßig auf jedem Honigwabenabschnitt verteilt wird, so daß jeder Honigwabenabschnitt nur jenen Widerstand gegenüber der Bewegung aufbringt, der durch die jeweilige Blechplatte 26a bedingt isi. Die Wirkung der Ausdeh nung des Bleches 20 wirkt sich nicht akkumulativ auf einen Teil des Honigwabenaufbaus oder die Platten 26 aus.is trained, d. H. if you make it from several spaced sheet metal sections 26a, each of which covers a respective honeycomb structure 24. This will ensures that the overall expansion exerted by sheet 20 is uniform on each Honeycomb section is distributed so that each honeycomb section only opposes that the movement that is caused by the respective sheet metal plate 26a. The effect of the exp The expansion of the sheet 20 does not accumulatively affect any part of the honeycomb structure or the panels 26 out.

Fig.4 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform, worin das Strahlrohr 16 mit einem Honigwabenaufbau in Schichtbauweise ausgekleidet ist. der sich von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 und 3 dadurch unterscheidet, daß die Außenwand aus einem Blech 26 besteht, während das perforierte Innenblech aus einer Mehrzahl von Blechabschnitten 20a besteht, von denen jede einen Rand 30 besitzt, der so gebogen ist, daß er den nächstfolgenden Blechabschnitt gleitbar und unter Gasabdichtung überlappt. Ein Honigwabenaufbau 24 ist an jedem perforierten Innenblech 20a und an dem Außenblech ^^angeschweißt.Fig. 4 illustrates a further embodiment in which the jet pipe 16 has a honeycomb structure is lined in layer construction. which differs from the embodiment of FIGS. 2 and 3 thereby distinguishes that the outer wall consists of a sheet 26, while the perforated inner sheet of a There is a plurality of sheet metal sections 20a, each of which has an edge 30 which is bent so that it the next sheet section slidable and under Gas seal overlaps. A honeycomb structure 24 is on each perforated inner panel 20a and on Outer sheet ^^ welded on.

Wenn sich die perforierten Blechabschnitte 20a während des Betriebes des Triebwerks aufheizen und expandieren, gleiten sie gegeneinander und jede bewegt ihren jeweiligen Honigwabenaufbau, jedoch wird wie beim ersten Ausführungsbeispiel die Größe der Ausdehnung klein gehalten, weil jeder Blechabschnitt 20a klein ist, so daß die in den jeweiligen Honigwaben abschnitt eingeführte Scherbeanspruchung nicht so hoch wird, daß ein Brechen dieses Wabenaufbaus zu befürchten wäre.When the perforated sheet metal sections 20a heat up during operation of the engine and expand, they slide against each other and each moves its respective honeycomb structure, but becomes like in the first embodiment, the size of the expansion kept small because each sheet metal section 20a is small, so that the shear stress introduced into the respective honeycomb section is not so becomes high that a breaking of this honeycomb structure would be feared.

Die genaue Größe der jeweiligen Blechabschnitte und der Wabenabschnitte hängt von der Expansionsund Festigkeitscharakteristik des Materials ab, das für die Bleche und den Honigwabenaufbau benutzt wird. Versuche haben jedoch gezeigt, daß die Quadrate von Honigwabenaufbau und Blechplatten etwa 26 cm-' groß sein sollten.The exact size of the respective sheet metal sections and the honeycomb sections depends on the expansion and Strength characteristics of the material used for the sheets and the honeycomb structure. Tests have shown, however, that the squares of the honeycomb structure and sheet metal plates are about 26 cm- 'in size should be.

Gemäß einer weiteren Alternative wird nur eines der Bleche aus mehreren kleinen Abschnitten wie beschrieben hergestellt. Es wird jedoch der Honigwabenaufbau als integraler Körper beibehalten. Diese Anordnung bewirkt, daß der Honigwabenaufbau alle Scherbeanspruchungen aufnimmt, die durch Expansion der heißen Bleche (wenn heißes Blech auch ein integraler Körper ίο ist) aufgebracht wird, aber dieser Wabenaufbau sucht sich mit auszudehnen, und dies wird nur örtlich durch die jeweiligen anderen kleinen Blechabschnitte behindert. Diese Anordnung würde erfordern, daß auch die kleineren Blechabschnitte sehr klein relativ zu dem integralen Blech gehalten werden, weil Beanspruchungskonzentrationen im Honigwabenaufbau zwischen den benachbarten Rändern der kleinen Blechabschnitte auftreten. Je größer die Zahl der kleinen Blechstücke, desto größer wird die Zahl der Spannungskonzentrationspunkte, die zusammen die Gesamtbeanspruchunggeben. According to a further alternative, only one of the metal sheets is made up of several small sections as described manufactured. However, the honeycomb structure is retained as an integral body. This arrangement causes the honeycomb structure to absorb all shear stresses caused by expansion of the hot Sheets (if hot sheet metal is also an integral body ίο) is applied, but this honeycomb structure is looking for to expand with, and this is only hindered locally by the respective other small sheet metal sections. This arrangement would require that the smaller sheet metal sections also be very small relative to the integral sheet metal are held because stress concentrations in the honeycomb structure between the adjacent edges of the small sheet metal sections appear. The greater the number of small pieces of sheet metal, the greater the number of stress concentration points, which together give the total stress.

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 einer Abwandlung der Dichtung des Spalts zwischen benachbarten Blechstücken gegen das Eindringen heißer Gase, ohne die Möglichkeit der differentiellen Expansion einzubüßen, besteht darin, einen längsverlaufenden Metallstreifen 40 von U-förmigem Querschnitt in der aus Fig. 5 ersichtlichen Weise zwischen benachbarte Honigwabenabschnitte zu bringen, wobei der Grund 40a des U-förmigen Sfeifens zwischen dem inneren und dem äußeren Blech liegt. Die Fixierung wird durch Schweißflansche 42, 44 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 the aforementioned embodiments, a honeycomb structure has been shown, each structure of FIG Contains cavities or at least mold cavities. if it is between the inner skin and the outer skin can be used in the same way. In a modification of the seal of the gap between adjacent sheet metal pieces against the penetration of hot gases without the possibility of Losing differential expansion is to have a longitudinal metal strip 40 of U-shaped To bring cross-section in the manner shown in FIG. 5 between adjacent honeycomb sections, wherein the bottom 40a of the U-shaped tube lies between the inner and outer sheets. the Fixation is achieved by welding flanges 42, 44 of the metal strip, which with corresponding Honeycomb sections are connected in this way, and if the honeycomb structure expands or contracts, then the metal strip bends.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Schichtkörper in Sandwich-Bauweise ζ. B. für ein Strahlrohr für ein Gasturbinenstrahltriebwerk, bestehend aus einer ersten und einer zweiten Schicht aus Metallblech, von denen eine Schallabsorptionsperforationen aufweisen kann, und einer zwischen diesen befindlichen und mit diesen verbundenen Zwischenschicht, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Schichten aus Metallblech (26, 20a) aus mehreren Blechabschnitten (26a, 20a) besteht, von denen jeder relativ zu der anderen Schichi aus Metallblech (20, 26ö) klein in der Flächenausdehnung ist und mit seinen Rändern (30) entweder in Abstand zu den Rändern der benachbarten Abschnitte angeordnet ist oder die Ränder der benachbarten Abschnitte ein Gleiten zulassend überlappt1. Laminated body in sandwich construction ζ. B. for a jet pipe for a gas turbine jet engine, consisting of a first and a second layer of sheet metal, one of which is sound absorption perforations may have, and one located between them and connected to them Intermediate layer, characterized in that that one of the layers of sheet metal (26, 20a) consists of several sheet metal sections (26a, 20a) consists, each of which relative to the other layer of sheet metal (20, 26ö) small in the Area extension is and with its edges (30) either at a distance from the edges of the neighboring Sections is arranged or the edges of the adjacent sections allowing sliding overlaps 2. Schichtkörper nach Anspruch ), dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder benachbarter Blechabschnitte (26a) durch elastische Teile (40) miteinander verbunden sind. 2. Laminated body according to claim), characterized in that the edges of adjacent sheet metal sections (26a) are connected to one another by elastic parts (40). 3. Schichtkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Teile (40) aus Blechstreifen U-förmigen Querschnitts (40a) bestehen und daß jeder Schenkel des U (40a) in einem Flansch (42,44) endet.3. Laminated body according to claim 2, characterized in that the elastic parts (40) from Sheet metal strips of U-shaped cross-section (40a) exist and that each leg of the U (40a) in one Flange (42,44) ends.