DE8630251U1 - Hochtemperatur-Wärmedämmummantelung für Hochleistungswellentriebwerke - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Hochtemperatur-Wärmedämmummantelung für Hochleistungswellentriebwerke.

Es ist seit langem bekannt, daß in den bI ve rsorgungssyste-&igr;&eegr;&bgr;&eegr; yon H nc h L e i st ung swe L L e &eegr; t r i eb w e r ke &eegr; immer wieder Ablagerungen auftreten, die etwa in Form von lack- oder krustenartigen Belägen an einer Reihe von Stellen im Triebwerk auftreten. Wie in dem Aufsatz von K. Maier und E. Jantzen in Zeitschrift "Flugwiss. Weltraumforsch. 9 (1985)", SS. 211 - 217, ausgeführt ist, sind derartige Ablagerungen außerordentlich unerwünscht und es können hierdurch eine Reihe negativer Folgen auftreten, wie etwa die Verschlechterung der Wärmeableitung, die Verengung von Abständen zwischen den Hauptwellen, Zusetzen von Entlüftungsleitungen, Abfallen der Beläge und Verstopfen von ölrückforder Leitungen und Filtern sowie Beschädigungen von drehenden Bauteilen wie Lagern und Wellen. Es ist bis jetzt nicht gelungen, das Auftreten derartiger Ablagerungen zu vermeiden, obgleich seit Jahrzehnten an dieser Aufgabe gearbeitet wird. Da in Zukunft mit Triebwerken mit noch höheren Triebwerkstemperaturen gerechnet wird, könnten derartige Ablagerungen, falls es nicht gelingt, ihre Entstehung zu verhindern, zu einem ernsthaften Problem für solche Triebwerke werden.

Die Bildung dieser unerwünschten Ablagerungen dürfte durch eine Reihe von Faktoren bestimmt werden, deren Einflüsse und deren Zusammenwirken im Einzelnen noch nicht bekannt sind. Der einzige Schutz gegen diese Ablagerungen besteht im Augenblick darin, daß die Ölleitungen in kurzen Zeitabständen ständig kontrolliert werden und daß entsprechen-

de Servicemaßnahmen durchgeführt werden. Dies 1st jedoch Insgesamt finanziell sehr aufwendig.

Der vorliegenden Erfindung Hegt deshalb die Aufgabe zufrunde, das Auftreten derartiger Ablagerungen 1n dem ölführungssystem von Hochleistungswellentriebwerken zumindest herabzusetzen.

ifet; Aufgebe yird erfindungsgeinäß dadurch gelöst; <?aß wenigstens Teile der ölführenden Leitungen mit einer wenigstens zweiteiligen/ de- und remontierbaren Ummantelung umgeben sind/ daß die Teile der Ummantelung jeweils aus einem Preßformkörper aus MiniLeit-Isoliermaterial und aus einer tiefgezogenen und entlang den Rändern verschweißten Metallfolienhaut aus einem hitzebeständigen Netall oder Metallegierung bestehen, und daß die Ränder der Teile der Ummantelung in Längsrichtung der Leitung jeweils im überlappenden Stoß gegeneinander anliegen.

Das erfindungsgemäße Uärmedämmsystem findet in erster Linie Anwendung bei den ölführenden Leitungen/ die im Hochtemperaturbereich des Triebwerks liegen. Wie bei Untersuchungen an Triebwerken der Motoren- und Turbinenunion München festgestellt wurde, traten nach der Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahmen praktisch keine unerwünschten Ablagerungen in den ölführenden Leitungen mehr auf.

Vorzugsweise weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Ih folgenden soll die Erfindung näher anhand von in der Zeichnung dargestellten vorzugsweisen Ausführungsbeispielen erläutert werden. In der Zeichnung zeigen:

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Hg.1 einen Gasdui cnleitungskranz auf der Heingasseite eines Hochleistungsaellentriebwerks mit der An ordnung einer ölführenden Leitung,

Fig.2 eine herausgezeichnete Darstellung der ölführenden Leitung mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wärmedämmummantelung, die an dieser Leitung angebracht ist,

Fig.3 einen Schnitt durch die in Fig. 2 gezeigte Wärmedämmummantelung entlang der Linie III III/

Fig.4 einen Schnitt durch die in Fig. 2 gezeigte Wä '&bull;medämmummantel ung entlang der Linie IV IV, und

Fig.5 einen Schnitt durch die in Fig. 2 gezeigte Wärmedämmummantelung entlang der Linie V-V.

In Fig. 1 ist ein Teil 1 eines Hochleistungswellentriebwerkes gezeigt. Dieses Teil 1 ist feststehend und weist eine Mittelöffnung 2 auf, in der die Welle des Triebwerkes gelagert ist. Zwischen einem inneren Kranz 3 und einem äußeren Kranz 4 sind Stege 5 als Abstandshalterungen angeordnet. Von dem inneren Kranz 3 erstreckt sich durch einen der Stege 6 eine Ölleitung 7. Die heißen austretenden Gase des Triebwerkes treten durch den zwischen dem inneren und äußeren Kranz und den Stegen verbleibenden Freiraum aus.

In Fig. 2 ist die Ölleitung 7 gesondert herausgezeichnet, jedoch bereits mit einer Ausführungsform einer Wä rmedämmurr.mantelung entsprechend der Erfindung ummantelt. Der Teil 8 der Ölleitung 7 entspricht dem in Fig. 1 sichtbaren Teil der Ölleitung, während der Teil 9 dem Teil der Ölleitung

entspricht, der in Fig. 1 innerhalb des Steges 6 liegt. Der Teil 8 der Ölleitung hat einen kreisförmigen Querschnitt, der an der Stelle 10 in einen etwa ovalen Querschnitt des Teiles 9 übergeht.

Ein Wärme- bzw. Hitzeschild für die Ölleitungen 7 muß besondere Erfordernisse erfüllen. Zum einen muß er natürlich hohe Temperaturen, wie auch große Druckänderungen ohne körperliche Veränderungen aushalten. Zum anderen kann ein solcher Hitzeschild nicht unmittelbar auf die Leitungen selbst aufgebracht werden, vielmehr muß der Hitzeschild de- und remontierbar sein. Dies bringt zusätzliche Schwierigkeiten mit sich. Aus Fig. 4 ist ein Querschnitt durch die Ummantelung des öl leitungsteiles 9 zu ersehen. Die Ummantelung besteht aus im wesentlichen zwei Teilen, einem langgestreckten U-förmigen Teil 11 und einem flachstabförmigen, deckelartigen Teil 12. Beide Teile bestehen aus einem Preßformteil aus einem wärmedämmenden Material, das auf seiner Außenseite von einer Edelstahlfolie ummantelt ist. Das Material für und die Herstellung der einzelnen UmmantelungsteiIe ist im wesentlichen jeweils gleich und soll im folgenden lediglich anhand des U-förmigen Teils 11 näher beschrieben werden. Dieses Teil 11 besteht aus einem inneren Kern 13, aus einem sogenannten Minileit-Material. Mini leit-Material wird von der Firma Grünzweig und Hartmann und Glasfaser AG hergestellt. Seine wesentlichen Bestandteile sind ein äußerst feines Pulver aus einem mikroporösen, amorphen Siliciumdioxyd, das mit Beimengungen von Metalloxydpulver sowie mit Trübungsmitteln zur Reduzierung von Ultrarotstrahlung versetzt ist. Dieses Minileit-Material wird in die gewünschte Form verpreßt. Die besondere Wärmedämmeigenschaft dfi^s Mini lei t-MateH al s wird unter anderem dadurch erreicht, daß in dem hieraus gebildeten Körper selbst weltgehend nur solche winzigen Hohlräume oder Zellen bestehen, deren Wände einen

geringeren Abstand als die mittlere freie Weglänge eines Luftmoleküls aufweisen. Anstelle des Minileit-Haterials können auch keramische Faserstoffmaterialien aus einer Mischung aus &Agr;&Igr;&rgr;&Ogr;,-SiO-, verwandt werden, jedoch ist dieses Fasermaterial für den vorgesehenen Anwendungszweck, bei dem lediglich sehr dünnwandige Ummantelungen möglich sind, weniger geeignet. Die Herstellung der Preßformkörper aus Minileit-Material erfolgt in einem Präzisionspreßvorga^g. Die Dicke der Wandungen des Kerns 13 liegen zwischen etwa 1 und 2 mm.

Zur Umhüllung des Kerns 13 werden sodann zwei Metallfolien 14 und 15 im Tiefziehverfahren in der Form einerseits der Außenwandung und andererseits entsprechend der Form der Innenwandung des Kerns 13 hergestellt. Die Metallfolie hat vorzugsweise eine Stärke zwischen 0,1 und 0,4 mm. Die Metallfolien 14 und 15 bestehen vorzugsweise aus besonders hitzebeständigem Chrom-Nickelstahl oder aus Hochtemperatur-Nickellegierungen. Die Ränder der beiden jeweiligen Folien werden gegeneinander liegend mittels Punktschweißmaschinen, Rollennahtschweißmaschinen oder Kondensatorentladungs-Schweißanlagen verschweißt. In den Folien selbst sind Atmungsöffnungen vorgesehen. In Fig. 4 sind die Ränder 16 und 17 bzw. 18 und 19 jeweils der Folien 14 und 15 gezeigt, die miteinander verschweißt sind. Diese verschweißten Ränder 16, 17 und 18, 19 stehen an dem U-förmigen Teil jeweils etwas nach einwärts versetzt senkrecht über das obere Ende der Schenkel des U-förmigen Teils hinaus nach aufwärts vor. An diesen Rändern sind C-förmige Leitschienen 20, 21 über jeweils nach abwärts weisende Schenkel 22, 23 etwa durch Schweißen befestigt. Die C-förmigen Leitschienen sind jeweils nach auswärts gebogen und geöffnet/ so daß sie mit den nach abwärts und einwärts abgerundeten Rändern 24, 25 eines Flachschiebers 26 eingreifen können, wenn dieser senkrecht zur Zeichenebene

derart auf die C-förmigen Leitschienen aufgeschoben wird, daß die Ränder 24, 25 die C-förmigen Leitschienen umgreifen.

Die Ummantelung des Rohrteils 9 der Leitung 7 wird durch das flachstabförmi ge Deckelteil 12 vervollständigt. Dieses Teil hat eine Höhe von 2 bis 4 mm, und diese Höhe entspricht im wesentlichen der Höhe der zusammengeschweißten Ränder 16, 17 bzw. 18, 19. Der Deckelteil 12 liegt auf den oberen Enden der Schenkel des U-förmigen Teils 11 auf und weist zusätzlich im Bereich zwischen diesen Schenkeln noch einen nach abwärts gerichteten bogenförmigen Vorsprung 27 auf, der zur Anlage auf der Oberseite des Rohrteils 9 kommt und den Raum zwischen den Schenkeln des U-förmigen Teils vollständig ausfüllt. Das U-förmige Teil 11 und der fiachstabförmige Deckelteil 12 bilden die Ummantelung des Teils 9 der Ölleitung 7, die innerhalb des Steges 6 des Bauteils 1 djs Flugtriebwerkes liegt.

Die Montage der Ummantelung erfolgt derart, daß das U-förmige Teil 11 zunächst unterhalb des Leitungsteils 9 parallel zu diesem in den Steg 6 eingeschoben wird. Sodann wird das Teil 11 nach aufwärts angehoben, so daß die Leitung 9 in dem U-förmigen Teil zu liegen kommt und von den Schenkeln des Teils umgriffen wird. In dieser Stellung wird sodann der flachstabförmige Deckolteil 12 in einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene in Fig. 4 in den Raum oberhalb des Leitungsteils 9 eingeschoben, der seitlich durch die verschweißten Ränder 16, 17 und 18, 19 und auf der Oberseite an den Seiten durch die C-förmigen Leitschienen 20, 21 begrenzt wird. Abschließend wird sodann in derselben Weise, wie bereits beschrieben, der Flachschieber 26 auf die C-försiigen Leitschienen aufgeschoben/ wodurch der Deckelteil 12 fest in seiner Lage gehalten wird. Hervorragende Wärmedämmung wird insbesondere dadurch er-

reicht, daß die beiden Ummantelungsteile 11 und 12 jeweils in einem stufenförmigen Stoß aneinanderstoßen bzw. sich gegenseitig überlappen.

Der gebogene Teil 8 der Ölleitung 7 mit rundem Querschnitt wird von zwei sich entlang der Leitung erstreckenden und im Querschnitt im wesentlichen kreisbogenförmig ausgebildeten Halbschalen 3O₇ 31 ummantelt. Diese Teile 30 und 31 haben denselben Aufbau wie die Teile 11 und 12, weshalb hierauf im einzelnen nicht mehr näher eingegangen wird. Die Ränder der Kalbschale 30 weisen eine Abstufung derart auf, daß jeweils eine nach abwärts weisende und innen liegende Rippe 32 bzw. 33 gebildet ist. Aufgrund dieser Rippen 32 und 33 entsteht am Rand jeweils eine außen liegende Aussparung 34 bzw. 35. Die Ränder der zweiten Halbschale 31 sind derart komplementär hierzu ausgebildet, daß außen liegende Rippen 36, 37 beim Zusammenbau der Halbschalen in den Ausnehmungen 34 bzw. 35 zu liegen kommen, während die Rippen 32 und 33 in entsprechenden Ausnehmungen 38, 39 der zweiten Halbschale liegen. Dadurch wird an den Halbschalen gleichfalls ein stufenförmiger Stoß gebildet, der eine hervorragende Wärmedämmung gewährleistet. Die Abschirmung wird noch dadurch verbessert, daß die miteinander verschweißten Ränder 40, 41 bzw. 42, 43 der Edelmetallfolien der ersten Halbschale 30 auf der Außenseite Ober den Rippen 36, 37 der zweiten Halbschale liegen und somit die Stolifuge zusätzlich abdichten. Die zusammengeschweißten Ränder 44, 45 der EdeleetalIfolien der zweiten Halbschale 31 können dagegen jeweilr &*fcen die Oberseite der Rippen 36 und 37 hin umgebogen werden und auf diesen aufliegen.

Die Montage der beiden Halbschalen 30 und 31 ist dadurch erleichtert/ daß dieser Teil der Ölleitung 7 frei zugänglich ist. Die Halbschalen werden in Ihrer montierten Lage vorzugsweise durch MetalibSnder 49 gehalten, von denen ei-

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nes 1&eegr; Flg. 3 gezeigt 1st und die an einer der Halbschalen, Im vorliegenden Fall der Halbschale 31, an der Außenseite der EdelnetallfoUenhaut befestigt sind. Das Metallband 49 1st frei um die obere zweite Halbschale 30 herumgeführt und die Enden des Metallbandes 49, 1n denen jeweils nicht näher gezeigte Augen vorgesehen sind, werden durch eine Spannfeder 50 zusammengehalten/ die mit Ihren Enden 1n den Augen des Metallbandes eingehängt 1st. Selbstverständlich können auch andere Befestigungen zum Zusammenhalten der beiden Halbschalen verwandt werden.

In Fig. 5 1st im Querschnitt der übergang zwischen der Ummantelung des Leitungsteiles 8 und des Leitungsteiles 9 an der Stelle 10 gezeigt. Wie bere'ts aus der Figur 2 zu ersehen 1st/ laufen die beiden Halbschalen 30 und 31 an der Stelle 10 in ein Endstück mit rechteckförmigem Querschnitt aus. Die Länge dieses Endes mit etwa rechteckförmigem Querschnitt beträgt etwa 2 bis 4 cm. Der von den Halbschalen 30/ 31 umschlossene Raum ist in der Größe und in seiner Form derart angepaßt/ daß er genau die Außenseite des Endes der Ummantelungen 11, 12 der Fig. 4 umfassen kann. Zur besseren Abdichtung der beiden Wäruedämmsysteme gegeneinander sind an dem Ende der Ummantelungen 11, 12/ die von den Halbschalen 30/ 31 umfaßt werden, die C-förmigen Leitschienen 20/ 21 sowie der Flachschieber 26 fortgelassen, d.h. sie enden an oder vor der Stelle/ an der die Halbschalen 30, 31 beginnen. Die Halbschalen 30 und 31 sind vorzugsweise auch an diesem Ende wie in den übrigen Teilen ausgebildet. Zur besseren Abdichtung kann es jedoch zweckmäßig sein, daß entlang der Innenflächen 51/ 52, 53 bzw. 54/ 55/ 56/ an denen die Halbschalen 30/ 31 gegen die Außenseiten des U-förmigen Teils 11 und des flachstabförnigen Deckelteils 12 anliegen, die Metallfolie ausgespart ist, so daß unmittelbar der aus den wärmeisolierenden Material gebildete Kern 13 gegen die Teile 11/ 12 anliegt.

Claims (11)

nsprüche

1. Hochtemperatur-Wärmedämmumniantel ung für Hochleistungswellentriebwerke, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens Teile der ölführenden Leitungen (7) mit einer wenigstens zweiteiligen/ de- und remontierbaren Ummantelung (11, 12, 30, 31) umgeben sind, daß die Teile der Ummantelung jeweils aus einem Preßformkörper (13) aus MiniLeit-Isoliermaterial und aus einer tiefgezogenen und entlang der Ränder (16, 17, 18, 19, 40 - 47) verschweißten Met a ILfölienhaut (14, 15) aus einem hitzebeständigen Metall oder Metallegierung bestehen, und daß die Ränder der Teile der Ummantelung in Längsrichtung der Leitung (7) jeweils in überlappenden Stoß gegeneinander anliegen.

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2. WärmedämmummanteLung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial aus formgepreßtem feinem PuLver aus amorphen Siliciumdioxyd mit Zusätzen aus Metal Ioxyden und Trübungsmittel besteht.

3. Wärmedämmummantelung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metal Ifolienhaut (14, 15) aus Hochtemperatur-Nickel legierungen und/oder Chromnickelfolien besteht.

4. Wärmedämmummantelung nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung aus jeweils zwei in Längsrichtung der Leitung (7) verlaufenden Halbschalen (30, 31) besteht.

5. Wärmedämmummantelung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Halbschale (30, 31) aus einem im Querschnitt in etwa halbkreisförmigen Preßkörper aus dem Isoliermaterial und aus zwei im Tief&zgr;iehverfahren geformten schalenförmigen Metal Ifölien, die gegen die Außen- und Innenseite des Preßkörpers angelegt und entlang der Längsränder miteinander verschweißt sind, besteht.

6. Wärmedämmummantelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfolienhaut jeweils Atmungsöffnungen aufweist.

7. Wärmedämmummantelung nach einem der Ansprüche 4 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein verschweißter Rand (40, 41, 42, 43) der beiden Metallfolien einer Halbschale (30, 31) auf der Aussenseite über d&n zwischen den zusammengesetzten Kalbschalen (30, 31) gebildeten Fugen zu liegen kommt.

8. Wärmedämmummantelung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet*, daß an den Halbschalen (30, 31) Halteeinrichtungen (49, 50) zum gegenseitigen Befestigen und Halten der Halbschalen aneinander vorgesehen sind.

9. WärmedämmunmanteIung nach einem der Ansprüche 4 bis R. dadurch a*k»nnzeichnet.. daß die Halbschalen (30, 31) umfassende Schellen zum gegenseitigen Befestigen der Halbschalen aneinander vorgesehen sind.

10. WärmedämmummanteIung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung aus einem im Querschnitt im wesentlichen U-förmigen Wä rrnedämmt ei I (11) sowie einem flachen, dieses U-förmige WärmedämmteiI abdeckenden Warmedämmtei I (12) besteht.

11. WärmedämmummanteIung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der oberen Ränder des U-förmigen Wärmedämmtei I s (11) jeweils voneinander abgewandte C-förmige Schienen (20, 21) angebracht sind, und daß über das U-förmige Wä rmedämmte i I (11) rr.it dem darauf aufgesetzten flachen WärmedämnteiI (12) ein Flachschieber (26) mit entlang den Rändern nach einwärts abgerundeten Kanten (24, 25) zum Eingriff dieser Kanten rr. it den C-förmigen Schienen (20, 21) und zum gegenseitigen Befestigen der beiden Wärmedämmteile aneinander schiebbar ist.