DE4343658A1 - Gleitverbindungsvorrichtung zwischen zwei Teilen, die starken mechanischen und thermischen Belastungen unterliegen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gleitverbindungsvorrichtung zwischen einem ersten Teil und einem zweiten Teil, die un­ terschiedliche Ausdehnungskoeffizienten haben und starken mechanischen und thermischen Belastungen unterliegen, wo­ bei die Teile wenigstens eine im wesentlichen radial ver­ laufende Kontaktzwischenfläche aufweisen, eine Dichtung in Höhe der Kontaktzwischenfläche angeordnet ist und mechani­ sche Verbindungsmittel zwischen den ersten und zweiten Teilen vorgesehen sind.

Die Erfindung findet insbesondere Anwendung auf dem Gebiet des Antriebs von Luft- oder Raumfahrzeugen.

Es sind bereits verschiedene Ausführungsformen von Verbin­ dungsvorrichtungen zwischen zwei Teilen bekannt, die un­ terschiedliche Ausdehnungskoeffizienten haben und starken mechanischen und thermischen Belastungen unterliegen.

Derartige Verbindungsvorrichtungen sind insbesondere beim Zusammenbau von rotationssymmetrischen Teilen (insbesonde­ re Drehteilen) mit großem Querschnitt erforderlich, die aus sehr unterschiedlichen Werkstoffen bestehen, bei­ spielsweise ein metallisches Teil und ein Teil aus einem Verbundwerkstoff oder Keramikwerkstoff umfassen.

Bei einer ersten bekannten Ausführungsform einer Verbin­ dungsvorrichtung, die in Fig. 11 dargestellt ist, sind ein erstes rotationssymmetrisches Teil 101 mit einem großen thermischen Ausdehnungskoeffizienten und ein zweites rotationssymmetrisches Teil 102, dessen thermischer Aus­ dehnungskoeffizient kleiner ist, durch eine Anordnung von Schraubbolzen 104 zusammengehalten, die parallel zur Achse der Teile 101 und 102 verlaufen. Die Schäfte 142 der Schraubbolzen 104 durchdringen Langlöcher 116, die in ei­ nem Radialflansch 114 des ersten Teils 101 ausgebildet sind, der seinerseits in Höhe einer Zwischenfläche 115 mit einer Dichtung 160 versehen ist und mit der oberen Fläche 122 eines Radialflansches 121 in Kontakt ist, der am obe­ ren Abschnitt des zweiten Teils 102 ausgebildet ist. Der Kopf 141 der Schraubbolzen 104 stützt sich auf der äußeren Oberfläche des Radialflansches 114 ab, während die Muttern 143, die in Eingriff mit den Schäften der Bolzen 142 sind, unter Zwischenschaltung von ebenen Scheiben 145 an der Un­ terseite 123 des Radialflansches 121 des zweiten Teils 102 anliegen. Die Anwesenheit der Langlöcher 116, die im Radi­ alflansch 114 ausgebildet sind, und eines Spieles 117 an der Zwischenfläche 115 dort, wo die Teile 101 und 102 Ab­ sätze haben, ermöglicht theoretisch ein gewisses Gleiten in radialer Richtung zwischen den Teilen 101 und 102 in Höhe der Zwischenfläche 115. In der Praxis ist die Verrie­ gelungskraft der Schraubbolzen 104 in axialer Richtung sehr groß, so daß erhebliche Reibungskräfte auftreten und ein radiales Gleiten sich in Höhe der Zwischenfläche nur in ungenügender Weise einstellen kann, was an den zusam­ mengebauten Teilen 101, 102 übermäßige Spannungen hervor­ ruft. Eine Verbesserung des Gleitens in Höhe der Zwischen­ fläche 115 würde im Hinblick auf die ausgeübten axialen Verriegelungskräfte die Verwirklichung spezieller Verklei­ dungen oder Beschichtungen an den Kontaktflächen in Höhe der Zwischenflächen 115 implizieren, deren Verwirklichung jedoch delikat ist.

Bei einer anderen bekannten Ausführungsform, die in Fig. 13 dargestellt ist, sind ein erstes dreh- oder rotations­ symmetrisches Teil 201 mit hohem Ausdehnungskoeffizienten und ein dreh- oder rotationssymmetrisches Teil 202 mit ge­ ringerem Ausdehnungskoeffizienten durch Radialbolzen 204 verbunden, die einen Flansch 121 durchdringen, der seiner­ seits mit axialer Orientierung an einem der zusammenzubau­ enden Teile ausgebildet ist, beispielsweise am Teil 202, und mit radialem Spiel in eine komplementäre Aussparung 216 eingreift, die an einem Ende des anderen Teils 201 in Form einer Kappe ausgebildet ist. Eine Dichtung 260 ist in Höhe der Zwischenfläche 215 zwischen den Teilen 201 und 202 in der Nähe des Flansches 221 angeordnet. Eine derar­ tige Ausbildung gestattet relative Radialverschiebungen zwischen den beiden Teilen 201 und 202. Dennoch erweist sich in der Praxis die Montage der Verbindungsvorrichtung als delikat, vor allem bei großen Durchmessern, denn klei­ ne Ausrichtungsfehler zwischen den Radialbolzen 204 und den im Flansch 221 ausgebildeten Löchern führen zum Auf­ treten schädlicher Spannungen am Teil 202. Dieser Verbin­ dungstyp ist daher für Teile, die beträchtlichen axialen Belastungen unterliegen, wenig geeignet.

Die Erfindung hat zum Ziel, den vorbeschriebenen Mängeln abzuhelfen und einen bequemen und sicheren Zusammenbau von Teilen zu gestatten, welche sehr unterschiedliche Ausdeh­ nungskoeffizienten haben, und zwar selbst dann, wenn diese Teile große Abmessungen haben, hohen mechanischen, axial gerichteten Belastungen unterliegen oder auch Schwingungs­ phänomenen, wobei diese Teile thermische Umgebungsbedin­ gungen erfahren, die beträchtlich unterschiedliche Ausdeh­ nungen hervorrufen.

Diese Ziele werden erfindungsgemäß dank einer Gleitverbin­ dungsvorrichtung zwischen einem ersten Teil und einem zweiten Teil erreicht, die unterschiedliche Ausdehnungsko­ effizienten haben und starken mechanischen und thermischen Belastungen unterliegen, wobei die Teile wenigstens eine im wesentlichen radial verlaufende Kontaktzwischenfläche aufweisen, eine Dichtung in Höhe der Kontaktzwischenfläche angeordnet ist und mechanische Verbindungsmittel zwischen den ersten und zweiten Teilen vorgesehen sind, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Mehrzahl von radial wirkenden Federlamellen umfaßt, die einerseits mit ihrem ersten Ende in der Nähe der Kontaktzwischenfläche an dem einzigen ersten Teil und andererseits mit ihrem zweiten Ende in einem gegenüber der Kontaktzwischenfläche axial versetzten Bereich an dem einzigen zweiten Teil befestigt sind, wobei die Kontaktzwischenfläche zwischen den ersten und zweiten Teilen eine Gleitkontaktfläche bildet, während die zweiten Enden der Federlamellen am zweiten Teil durch die mechanischen Verbindungsmittel befestigt sind, die von abnehmbaren Schrauben-Mutter-Garnituren gebildet sind, welche ihrerseits mit Federscheiben zur Dämpfung von in Axialrichtung ausgeübten Kräften versehen sind.

Bei einer ersten besonderen Ausführungsform sind die Fe­ derlamellen am ersten Teil durch radiale Schraubenverbin­ dungen befestigt, die auf mit dem ersten Teil einstückige Flanschsegmente wirken, die ihrerseits senkrecht zur Kon­ taktzwischenfläche ausgebildet sind. Bei einer zweiten be­ sonderen Ausführungsform sind die Federlamellen am ersten Teil durch Schweißnähte befestigt, die in der Nähe der Kontaktzwischenfläche ausgebildet sind.

Bei einer weiteren, dritten besonderen Ausführungsform sind die Federlamellen mit einem die Kontaktzwischenfläche bestimmenden Abschnitt des ersten Teils einstückig ausge­ bildet. Die Federlamellen können von einzelnen, schmalen Streifen gebildet sein, zwischen denen Zwischenräume grös­ serer Breite als die Streifenbreite ausgespart sind.

Dennoch werden in bevorzugter Weise die Federlamellen von einer einzigen Schürze gebildet, die so ausgespart ist, daß zwischen den Federlamellen schmale Zwischenräume klei­ nerer Breite als die Federlamellenbreite entstehen.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform stellen die abnehm­ baren, mit Federscheiben versehenen Schrauben-Mutter-Gar­ nituren die Verbindung der zweiten Enden der Federlamellen mit einem aus Segmenten bestehenden, durch radiale Stifte zusammengehaltenen Ring sicher, der aus einem Werkstoff mit einem ähnlichen Ausdehnungskoeffizienten wie das zwei­ te Teil gefertigt ist und sich auf der Unterseite eines am zweiten Teil ausgebildeten Flansches abstützt.

Bei einer anderen besonderen Ausführungsform stellen die abnehmbaren, mit Federscheiben versehenen Schrauben-Mut­ ter-Garnituren die Verbindung der zweiten Enden der Feder­ lamellen mit einem Flansch sicher, der unmittelbar am zweiten Teil ausgebildet ist.

Die Gleitverbindungsvorrichtung gemäß der Erfindung läßt sich insbesondere auf den Zusammenbau eines ersten Teils aus metallischem Werkstoff mit einem zweiten Teil aus Ver­ bund- oder Keramikmaterial anwenden.

Die zusammengebauten Teile können erste und zweite dreh- oder rotationssymmetrische Teile sein, die axial überein­ ander angeordnet sind.

Die erfindungsgemäße Gleitverbindungsvorrichtung läßt sich vorteilhafterweise auf den Zusammenbau des divergierenden Düsenteils mit der Brennkammer eines Raketenantriebs an­ wenden.

In allgemeiner Weise gestattet eine Gleitverbindungsvor­ richtung gemäß der Erfindung eine angemessene Gleitbewe­ gung zwischen den zusammengebauten Teilen in Höhe einer Zwischenfläche, die durch Flächen mit beträchtlichen Rei­ bungskoeffizienten gebildet sein kann, während dank der erfindungsgemäßen Verwendung der radial wirkenden Federla­ mellen die mechanischen Verbindungsmittel, welche von de­ montierbaren Schrauben-Mutter-Garnituren gebildet sind, sich auf einem Niveau befinden können, das von der Gleit­ kontaktzwischenfläche entfernt in einer Zone geringer Aus­ dehnung liegt.

Die Anwesenheit von Federscheiben in Höhe der demontierba­ ren Schrauben-Mutter-Garnituren ermöglicht die Aufnahme von Ausdehnungsunterschieden, die in axialer Richtung er­ zeugt werden, sowie von axialen Belastungen des Systems, wobei es jedoch ebenso möglich ist, Toleranzverteilungen einzuregeln und die aufgebrachte Verriegelungskraft präzi­ se zu steuern.

Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsfor­ men der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1 eine Halbschnittansicht mit ei­ ner Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Gleitver­ bindungsvorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Ansicht von rechts eines Teiles der Verbindungsvorrich­ tung aus Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht entlang dem Pfeil A der Verbindungsvorrich­ tung aus Fig. 1 und 2;

Fig. 4 eine axiale Halbschnittansicht einer zweiten Ausführungsform einer Verbindungsvorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 5 eine Ansicht von rechts eines Teiles der Vorrichtung aus Fig. 4;

Fig. 6 eine Draufsicht entlang dem Pfeil B der Vorrichtung aus Fig. 4 und 5;

Fig. 7 eine Darstellung einer Variante analog zu Fig. 4;

Fig. 8 eine axiale Halbschnittansicht mit der Darstellung einer drit­ ten Ausführungsform einer Ver­ bindungsvorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 9 eine Ansicht von rechts eines Teiles der Verbindungsvorrich­ tung aus Fig. 8;

Fig. 10 eine Draufsicht entlang dem Pfeil C der Verbindungsvorrich­ tung aus Fig. 9 und 10;

Fig. 11 eine Ansicht analog zu Fig. 9 mit der Darstellung einer Vari­ ante;

Fig. 12 eine axiale Halbschnittansicht mit der Darstellung einer er­ sten Ausführungsform nach dem Stande der Technik; und

Fig. 13 eine axiale Halbschnittansicht mit der Darstellung einer zwei­ ten Ausführungsform nach dem Stande der Technik.

Auf den Fig. 1 bis 3 ist zunächst eine erste mögliche Ausführungsform einer Verbindungsvorrichtung gemäß der Er­ findung dargestellt, die beispielhaft und in nicht be­ schränkender Weise auf ein Raketenantriebswerk angewandt ist.

Die Fig. 1 zeigt somit ein erstes metallisches Teil, wel­ ches rotationssymmetrisch ist und beispielsweise als Dreh­ teil ausgebildet ist. Bei dieser Ausführungsform wird das erste Teil durch den unteren Abschnitt der Brennkammer ei­ nes Raketenmotors gebildet. Dieser Abschnitt erhebt sich über einem zweiten dreh- oder rotationssymmetrischen Teil 2, das axial mit dem ersten Teil 1 ausgerichtet ist und hier den divergierenden Abschnitt der Düse des Raketenan­ triebsmotors bildet.

Insbesondere sieht man in Fig. 1 ein erstes Teil 1, wel­ ches einen divergierenden, im wesentlichen kegelstumpfför­ migen Abschnitt 14 aufweist, der einen Teil der Wand der Düse des Raketenmotors bildet und an seinem stromabwärts gelegenen Teil in einem Flansch endet, der im wesentlichen radial nach außen gerichtet ist und in Kontakt mit einer oberen Fläche 22 eines oberen, verstärkten Abschnitts 21 steht, der seinerseits einen Flansch des zweiten dreh- oder rotationssymmetrischen Teils 2 bildet und in gleicher Weise im wesentlichen kegelstumpfförmig ausgebildet ist sowie stromabwärts der Verbindungsvorrichtung eine Wand 20 geringerer Dicke hat.

Bei der betrachteten Ausführungsform ist der Teil 2 aus einem zusammengesetzten Material, beispielsweise CMC (Ver­ bundmaterial auf Keramikbasis) gefertigt, das einen Aus­ dehnungskoeffizienten hat, der etwa fünf mal kleiner als der Ausdehnungskoeffizient des ersten metallischen Teiles 1 ist. Unter der Einwirkung intensiver Hitze, die im Inne­ ren des durch die Teile 1 und 2 bestimmten Düsenteils herrscht, versucht die unterschiedliche Ausdehnung der Teile 1 und 2 in radialer Richtung eine Deformation her­ vorzurufen, die für das metallische Teil 1 größer als für das aus Keramikmaterial bestehende Teil 2 ist. Bei rotati­ onssymmetrischen Teilen 1, 2, deren Durchmesser größer als ein Meter ist, kann die unterschiedliche Deformation in der Größenordnung mehrerer Milimeter liegen.

Die Verbindungsvorrichtung gemäß der Erfindung gestattet es den Teilen 1, 2, radial in Höhe einer Zwischenfläche 15 relativ zueinander zu gleiten, ohne dabei Kräfte hervorzu­ rufen, welche zum Auftreten von Spannungen führen könnten, welche für die Teile 1 und 2 oder die Verbindungsvorrich­ tung selbst schädlich sein könnten.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine erste Ausführungsform ei­ ner Gleitverbindungsvorrichtung zwischen den Teilen 1 und 2 mit stark unterschiedlicher Ausdehnung.

Gemäß dieser ersten Ausführungsform werden die Teile 1 und 2 durch die Vermittlung eines aus Segmenten bestehenden Ringes 43 zusammengehalten, dessen verschiedene Segmente mit Hilfe von radial verlaufenden Stiften 44 verbunden sind und der sich an einer Unterseite 23 des verstärkten Abschnitts 21 des zweiten Teils 2 abstützt. Der Ring 43 ist aus einem Material gefertigt, dessen Ausdehnungseigen­ schaften denjenigen des zweiten Teils 2 ähnlich sind, so daß an der Zwischenfläche zwischen der Fläche 23 des Teils 2 und des Ringes 43 eine Berührung mit wenig Gleitbewegung vorliegt, wie immer auch die Temperatur sei.

Gemäß einem wesentlichen Merkmal der Erfindung umfaßt die Verbindungsvorrichtung eine Mehrzahl von Federblättern, Federstreifen oder Federlamellen 31, die unter Ausübung einer radialen Wirkung im wesentlichen axial verlaufend angeordnet sind oder insbesondere parallel zur äußeren ke­ gelstumpfförmigen Umfangsfläche des verstärkten Abschnitts 21 verlaufen. Die Federlamellen 31 sind am ersten Teil 1 an ihren oberen Enden 33 in der Nähe der Kontaktzwischen­ fläche 15 befestigt. An ihren unteren Enden 32 sind sie am zweiten Teil 2 befestigt.

Insbesondere sind bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 3 die Enden 33 der Federlamellen 31 am ersten Teil 1 durch radial gerichtete Schraubenverbindungen 5 befestigt, wel­ che auf Flanschabschnitte 16 einwirken, welche durch radi­ ale Verstärkungsrippen am Körper des Teils 1 befestigt sind, wobei die sektorförmigen Flanschabschnitte 16 senk­ recht zur Kontaktzwischenfläche 15 ausgebildet sind. Bei­ spielsweise können die radial gerichteten Schraubverbin­ dungen 5 an jedem Flanschabschnitt 16 versenkte oder mit einem inneren Rotationsarretiersystem montierte Muttern umfassen. Bei der Montage werden somit die mit Gewinde versehenen, radialen Achsen 52 direkt auf die Muttern 51 aufgeschraubt.

Die Enden 32 der Federlamellen 31 werden selbst am zweiten Teil 2 durch mechanische Verbindungsmittel befestigt, die im wesentlichen lös- und abnehmbare Schrauben-Mutter-Gar­ nituren 41 umfassen, die ihrerseits mit Federscheiben 42 zur Kontrolle von in Axialrichtung ausgeübten Kräften ver­ sehen sind.

Insbesondere stellen bei der Montage der Ausführungsformen gemäß Fig. 1 bis 3 die demontierbaren, mit elastischen Scheiben 42 versehenen Schrauben-Mutter-Garnituren 41 die Verbindung der unteren Enden 32 der Federlamellen 31 mit dem aus Segmenten 43 zusammengesetzten und mit Hilfe der radialen Stifte 44 zusammengehaltenen Ring 43 sicher, der auf der Unterseite 23 des am Teil 2 ausgebildeten Flan­ sches 21 aufsitzt.

Im Falle der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 3, die die Anwendung bei einem Raketentriebwerk zeigt, dienen die Fe­ derlamellen 31 dazu, die thermische Ausdehnung des metal­ lischen Teiles 1 während des Betriebs des Triebwerks auf­ zunehmen. Die neue Position der Federlamellen 31 ist nach der Ausdehnung des Teiles 1 in Fig. 1 gestrichelt darge­ stellt und mit dem Bezugszeichen 31′ bezeichnet. Die neue Position der Flansche 16 ist mit dem Bezugszeichen 16′ versehen.

Die Federlamellen 31 können von einzelnen Lamellen gebil­ det werden oder wenigstens an einem ihrer Enden 32 oder 33 miteinander vereinigt sein, so daß sie einen Kranz bilden. Die Federlamellen 31 können aus unterschiedlichen Materia­ lien hergestellt werden. Legierungen der Typen Inconel 718 (NC19FeNb), Incoloy 909 oder A286 (EZ6 NCT 25-15) bieten beispielsweise die erforderliche mechanische Haltekraft.

Die Federscheiben 42 ermöglichen die Aufnahme von Axial­ verschiebungen, welche durch die unterschiedlichen Ausdeh­ nungen hervorgerufen werden, sowie durch die Verdrehung der flexiblen Federlamellen 31 und durch die unterschied­ lichen Axialbelastungen des Systems. Die Federscheiben 42 gestatten auch die Nachstellung der Toleranzverteilungen und die genaue Einsteuerung der aufgebrachten Verriege­ lungskraft.

In allgemeiner Weise ruht im Betrieb der untere Flansch, der aus dem aus Segmenten bestehenden Ring 43 und den me­ chanischen Verbindungsmitteln, nämlich den Befestigungs­ schrauben 41 und den Federscheiben 42 besteht, in wenig gleitfähigem Kontakt auf dem Teil 2 auf, und zwar wegen der Verwendung eines Materials für den Ring 43, dessen Ausdehnungseigenschaften denjenigen des Teils 2 ähnlich sind.

Die radiale Gleitbewegung zwischen den Teilen 1 und 2 wird ausschließlich an der oberen Partie des verstärkten Ab­ schnitts 21 des Teils 2 in Höhe der Zwischenfläche 15 re­ alisiert. Diese radiale Gleitbewegung ist umso leichter, wie die Federlamellen 31, die mit dem Teil 1 verbunden sind, die in Höhe der Zwischenfläche 15 ausgeübten Kräfte reduzieren.

Die axiale Übertragung der Radialverschiebung des Teils 1 wird durch die Federscheiben 42 durch Vermittlung der Fe­ derlamellen 31 aufgenommen.

Es ist festzustellen, daß die Montage der Verbindungsvor­ richtung gemäß der Erfindung besonders einfach ist und leicht auf unterschiedliche Arten von Teilen 1, 2 sowie auf unterschiedliche Axialkräfte oder unterschiedliche differentielle Ausdehnungskräfte anwendbar ist. Es genügt, die Dimensionen anzupassen, insbesondere in axialer Rich­ tung des verstärkten Abschnitts 21 des Teils 2, der die unteren und oberen Kontaktflächen 23 bzw. 22 bestimmt, und weiterhin die charakteristischen Eigenschaften der Feder­ lamellen 31 entsprechend auszuwählen, d. h. die Beschaffen­ heit des sie bildenden Materials wie auch ihre Anzahl, Ab­ messungen und die Geometrie dieser Federlamellen 31.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen eine zweite Ausführungsform der Erfindung, die zur bequemen Erläuterung in gleicher Weise wiederum die Verbindung zwischen einem Teil 2, das den di­ vergierenden, aus Keramikmaterial bestehenden Abschnitt eines Raketenmotors bildet, und einem metallischen Teil 2, welches der untere Teil der Brennkammer ist. Die Verbin­ dungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist trotzdem auch auf eine Verbindung zwischen anderen Teilen mit sehr unter­ schiedlicher Ausdehnung anwendbar, die kräftigen mechani­ schen und thermischen Beanspruchungen unterworfen werden.

Die in Fig. 4 bis 6 dargestellte Vorrichtung ist an die Teile 1 und 2 angepaßt, welche die gleiche Form haben, wie die entsprechenden Teile in Fig. 1 und 3 und infolgedes­ sen nicht noch einmal beschrieben werden.

Die Federlamellen 31 sind hingegen ausgehend von einer einzigen, kegelstumpfförmigen Schürze, realisiert, die derart ausgespart ist, daß sich zwischen den eigentlichen Federlamellen 31 schmale Ausnehmungen bilden, deren Breite geringer als diejenige der nicht ausgesparten, die eigent­ lichen Federlamellen 31 bildenden Abschnitte sein kann. Im Gegensatz zeigen die Fig. 2 und 3 Frei- oder Zwischen­ räume 34 zwischen den Federlamellen 31, deren Breite grös­ ser als diejenige der Federlamellen 31 ist, obwohl dies nicht obligatorisch ist, und zwar selbst auch im Falle einzelner Federlamellen, wie in Fig. 1 bis 3 dargestellt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 bis 6 ist der obere, kontinuierliche Kranz 35 der kegelstumpfförmigen Schürze, die zur Ausbildung der einzelnen Federlamellen 31 ausge­ spart ist, einstückig mit dem metallischen Teil 1 herge­ stellt. Die Bearbeitung der Federlamellen 31 erfolgt daher gleichzeitig mit derjenigen des Teils 1, und die Verbin­ dung 5 durch Schrauben oder radial verlaufende Stifte 51 gemäß Fig. 1 bis 3 entfällt, was zur Vereinfachung und Reduzierung der Kosten beiträgt.

Die Federlamellen 31 der Ausführungsform gemäß Fig. 4 bis 6 spielen die gleiche Rolle wie die Federlamellen 31 der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 3.

Wie im Falle der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 3 defi­ niert auch die in Fig. 4 bis 6 dargestellte Verbindungs­ vorrichtung eine Zwischenfläche 15, an der sich zwischen den Teilen 1 und 2 eine unterschiedliche radiale Gleitbe­ wegung abspielt, welche durch die radial wirkenden Feder­ lamellen 31 kontrolliert und gesteuert wird, wobei eine dichte Verbindung zwischen den Teilen 1 und 2 dank der Anwesenheit einer Dichtung 60 aufrechterhalten wird. In der unteren Partie 23 des Abschnitts 21 des Teils 2, der in Radialrichtung eine größere Dicke aufweist, gewährleisten die Schrauben-Mutter-Verbindungen 41 und die Federscheiben 42 unter anderem eine Kontrolle der Verrie­ gelung der Schrauben 41, die auf den aus Segmenten beste­ henden Ring 43 wirken, um die unteren Enden 32 der Feder­ lamellen 31 in der Nähe der unteren Fläche 23 festzuhal­ ten, entsprechend einem Verbindungstyp, der im Betrieb praktisch fixiert verbleibt. Die Verbindungsvorrichtung definiert auch eine einzige Reibungsfläche in Höhe der Zwischenfläche 15, die der Höhe nach mit Bezug auf die Schraubenbefestigungsmittel 4 versetzt ist.

Die Fig. 7 zeigt eine Variante, bei welcher die Federla­ mellen 31 weder an ihrem oberen Abschnitt am Teil 1 durch Schraubverbindungen befestigt, noch mit dem Teil 1 ein­ stückig sind. Bei dieser Variante sind die Federlamellen 31, die ausgehend von einer kegelstumpfförmigen, gespalte­ nen Schürze, welche die Lamellen 31 an ihrem Oberteil durch einen durchgehenden Abschnitt 35 vereint, am Teil 1 durch Schweißung oder Verlötung befestigt.

Der durchgehende Teil 35 der Schürze, welcher die Federla­ mellen 31 bestimmt, kann am unteren Abschnitt 14 des Teils 1 in einer Zone 62 angeschweißt sein, die in der Nähe der Zwischenfläche 15 liegt. Man erkennt, daß die Herstellung einer ringförmigen Schweißnaht zwischen dem Ende des Teils 1 und dem durchgehenden Abschnitt 35 der Gesamtheit der Federlamellen 31 die Verformungen während der Verschweißung minimal hält.

Falls die Federlamellen 31 und der untere Abschnitt 14 des Teils 1, der im Kontakt mit der Fläche 22 des Teils 1 ist, ein einziges Stück bilden, kann das Teil 1 dennoch aus zwei getrennten Elementen gebildet werden, die in einer in Fig. 7 mit 61 bezeichneten Zone verschweißt werden.

Es ist auch möglich, den oberen, die Düse definierenden Teil aus einer ersten Legierung und den unteren Teil, der den auf der Fläche 22 des Teils 2 gleitenden Flansch bil­ det, aus einer zweiten Legierung zu bilden, aus der auch die Federlamellen 31 bestehen. Gleichgültig, ob die Schweißnaht in Höhe der Zone 61 oder der Zone 62 ausgebil­ det wird, ist es möglich, für die Federlamellen 31 eine erste Materialart zu verwenden, die ihnen die gewünschte Flexibilität und den gewünschten mechanischen Widerstand verleiht, um Radialverschiebungen aufzunehmen, wobei für den Teil 1 eine zweite Legierungsart Verwendung findet, die an die Herstellung der Düse angepaßt ist.

Die Fig. 8 bis 10 zeigen eine weitere Ausführungsform, die sich von der Ausführungsform nach den Fig. 4 bis 6 im wesentlichen durch die Befestigungsmittel 4 des unteren Endes 32 der Federlamellen 31 unterscheidet. Der obere Ab­ schnitt der Federlamellen 31, die, ausgehend von einer ge­ spaltenen, konischen Schürze, hergestellt werden können, welche ihrerseits mit dem Teil 1 einstückig sein kann, werden infolgedessen hier nicht mehr im Einzelnen be­ schrieben.

Im Falle der Fig. 8 bis 10 entfällt der aus Segmenten zusammengesetzte Ring 43. Die Schrauben 41 greifen daher in Öffnungen ein, die parallel zur Achse des Teils 2 in einem Flansch 24 ausgespart sind, der unmittelbar am zwei­ ten Teil 2 und am unteren Teil des verstärkten Abschnitts 21 vorgesehen ist. Der Flansch 24 umfaßt eine obere Fläche 25, welche die Enden 32 der Federlamellen 31 aufnimmt, so­ wie die Köpfe der Schrauben 41. Ferner umfaßt der Flansch 24 eine untere Fläche 23, auf welche die Federscheiben 42 ihre Wirkung ausüben.

Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 8 bis 10 ist ga­ rantiert, daß die Befestigung des Teiles 1 auf dem Teil 2 in Höhe des Flansches 24 verwirklicht ist, der mit Bezug auf die Zwischenfläche 15 durch die Befestigungsmittel 4 und die Federlamellen 31 der Höhe nach versetzt ist, und zwar ohne ohne jede Gleitbewegung in Höhe der Schrauben- Mutter-Befestigungsmittel 4. Dank der Einführung einer ausreichenden Höhenversetzung zwischen der Verbindungsebe­ ne mit Gleitkontakt zwischen den Teilen 1 und 2 (Zwischen­ fläche 15) und der Bolzenverbindung 4 mit dem Teil 2 und der Benutzung der radial wirkenden Federlamellen 31 ist eine vollständige Trennung zwischen dem Verbindungsflansch 24 und der Zwischenfläche 15 verwirklicht, welche die ra­ diale Gleitbewegung und die Dichtheit unterstützt. Die Nachteile der Vorrichtung nach dem Stande der Technik, wie sie insbesondere mit Bezug auf Fig. 12 beschrieben wur­ den, sind somit eliminiert.

Die Fig. 11, die eine Ansicht analog zu den Fig. 5 und 9 ist, zeigt eine einfache Variante zur Realisierung einer flexiblen kegelstumpfförmigen Schürze, welche eine Aufein­ anderfolge aus Vollmaterial bestehender Abschnitte 31 be­ stimmt, welche ihrerseits die Federlamellen bilden. Zwi­ schen den Abschnitten 31 sind Aussparungen 34 vorgesehen. Im Falle der Fig. 11 sind zwischen zwei benachbarten Aus­ sparungen 34 mehrere Befestigungsschrauben 41 für das un­ tere Ende der Lamellen 31 angeordnet, während in den Figu­ ren 5 und 9 die Aussparungen 34 relativ nahe beieinander liegen und lediglich eine einzige Schraube 45 zwischen zwei benachbarten Aussparungen 34 liegt. Die Form und die Abmessungen der Federlamellen 31 und der Aussparungen 34, wie auch die Anzahl der verwendeten Schrauben 41 können natürlich gegenüber den dargestellten Beispielen verschie­ den sein und an die unterschiedlichen Anwendungsfälle an­ gepaßt werden.

Obwohl die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere für den Fall von dreh- oder rotationssymmetrischen Teilen mit großen Durchmessern, welche großen, unterschiedlichen Aus­ dehnungen unterliegen, kann die erfindungsgemäße Vorrich­ tung doch auch auf Teile anderer Formen Anwendung finden, welchen starken mechanischen und thermischen Belastungen unterworfen werden.

Claims (11)

1. Gleitverbindungsvorrichtung zwischen einem ersten Teil (1) und einem zweiten Teil (2), die unterschied­ liche Ausdehnungskoeffizienten haben und starken me­ chanischen und thermischen Belastungen unterliegen, wobei die Teile (1, 2) wenigstens eine im wesentli­ chen radial verlaufende Kontaktzwischenfläche (15) aufweisen, eine Dichtung (60) in Höhe der Kontaktzwi­ schenfläche (15) angeordnet ist und mechanische Ver­ bindungsmittel (4) zwischen den ersten und zweiten Teilen (1, 2) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Mehrzahl von radial wirken­ den Federlamellen (31) umfaßt, die einerseits mit ih­ rem Ende (33-35) in der Nähe der Kontaktzwischenflä­ che (15) an dem einzigen ersten Teil und andererseits mit ihrem anderen Ende (31) in einem gegenüber der Kontaktzwischenfläche (15) axial versetzten Bereich (23; 25) an dem einzigen zweiten Teil (2) befestigt sind, wobei die Kontaktzwischenfläche (15) zwischen den ersten und zweiten Teilen (1, 2) eine Gleitkon­ taktfläche bildet, während die anderen Enden (32) der Federlamellen (31) am zweiten Teil (2) durch die me­ chanischen Verbindungsmittel (4) befestigt sind, die von abnehmbaren Schrauben-Mutter-Garnituren (41) ge­ bildet sind, welche ihrerseits mit Federscheiben (42) zur Dämpfung von in Axialrichtung ausgeübten Kräften versehen sind.

2. Gleitverbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federlamellen (31) am ersten Teil (1) durch radiale Schraubenverbindungen (51) be­ festigt sind, die auf mit dem ersten Teil (1) ein­ stückige Flanschsegmente (16) wirken, die ihrerseits senkrecht zur Kontaktzwischenfläche (15) ausgebildet sind.

3. Gleitverbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federlamellen (31) am ersten Teil (1) durch Schweißnähte (62) befestigt sind, die in der Nähe der Kontaktzwischenfläche (15) ausgebil­ det sind.

4. Gleitverbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federlamellen (31) mit einem die Kontaktzwischenfläche (15) bestimmenden Abschnitt des ersten Teils (1) einstückig ausgebildet sind.

5. Gleitverbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federlamel­ len (31) von einzelnen, schmalen Streifen gebildet sind, zwischen den Zwischenräume (34) größerer Breite als die Streifenbreite ausgespart sind.

6. Gleitverbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Federlamel­ len (31) von einer einzigen Schürze gebildet sind, die so ausgespart ist, daß zwischen den Federlamellen (31) schmale Zwischenräume (34) kleinerer Breite als die Federlamellenbreite entstehen.

7. Gleitverbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die abnehmbaren, mit Federscheiben (42) versehenen Schrauben-Mutter- Garnituren (41) die Verbindung der anderen Enden (32) der Federlamellen (31) mit einem aus Segmenten beste­ henden, durch radiale Stifte (44) zusammengehaltenen Ring (43) sicherstellen, der aus einem Werkstoff mit einem ähnlichen Ausdehnungskoeffizienten wie das zweite Teil (2) gefertigt ist und sich auf der Unter­ seite (23) eines am zweiten Teil (2) ausgebildeten Flansches (21) abstützt.

8. Gleitverbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die abnehmbaren, mit Federscheiben (42) versehenen Schrauben-Mutter- Garnituren (41) die Verbindung der anderen Enden (32) der Federlamellen (31) mit einem Flansch (24) sicher­ stellen, der unmittelbar am zweiten Teil (2) ausge­ bildet ist.

9. Gleitverbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf den Zu­ sammenbau erster und zweiter axial übereinander ange­ ordneter, rotationssymmetrischer Teile (1, 2) ange­ wandt ist.

10. Gleitverbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf den Zu­ sammenbau eines ersten Teils (1) aus metallischem Werkstoff mit einem zweiten Teil (2) aus Verbund- oder Keramikmaterial angewandt ist.

11. Gleitverbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf den Zusammenbau des divergierenden Düsenteils mit der Brennkammer eines Raketenantriebs angewandt ist.