DE1500954C3 - Wärmeschutzvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wärmeschutzvorrichtung zum Schützen eines Bauteiles gegenüber einer Wärmequelle, mit einem Schutzteil, der zwischen der Wärmequelle und dem zu schützenden Bauteil angeordnet ist, und mit Abstandselementen, die zwischen dem Schutzteil und dem zu schützenden Bauteil angeordnet sind, wobei die Abstandselemente aus einem Metallgitter mit nach Art von Kette und Schuß eines Gewebes gekreuzten Fäden gebildet sind.

Es sind verschiedene Schutzvorrichtungen für der Wärme ausgesetzte Bauteile, insbesondere für die Triebwerke von Luftfahrzeugen, vorgesehen worden. Die bisher verwendeten Schutzvorrichtungen sind entweder massive Platten aus hitzebeständigen Materialien, wie Graphit, oder belüftete oder durchbrochene, beispielsweise wabenförmige Gebilde.

Diese verschiedenen Schutzvorrichtungen eignen sich schlecht für Bauteile, die eventuellen Verformungen unterworfen sind, insbesondere in dem Fall von Ausdehnungen, die sich aus Wärmebeanspruchungen ergeben. Tatsächlich ist der Fluß der von dem Bauteil und der Schutzvorrichtung aufgenommenen Wärme offensichtlich im Fall der massiven oder durchbrochenen Materialien nicht der gleiche. Das zusammengesetzte Material, das als Wabenmaterial bezeichnet wird, ermöglicht zwar eine ausreichende Massenverteilung, um gute Isolierungseigenschaften zu gewährleisten, jedoch sind die äußeren Platten mit dem belüfteten Zwischenelement starr verbunden, so daß dieses Material den Verformungen des Bauteils, an dem es befestigt ist, schlecht folgt.

Bei einer bekannten Wärmeschutzvorrichtung (GB-PS 9 25 336) ist eine Mehrzahl von Metallabschirmungen oder Schutzteilen vorgesehen, die parallel zueinander angeordnet sind und durch an den Schutzteilen selbst gebildete Abstandselemente in Form von Vorsprüngen im Abstand voneinander gehalten sind. Diese Vorsprünge ermöglichen Relativbewegungen zwischen den verschiedenen Schutzteilen, jedoch ist keinerlei Verbindung zwischen den einzelnen Schutzteilen geschaffen, so daß die gesamte Ausführung keinen einheitlichen Zusammenhalt hat. Außerdem besteht der Nachteil, daß zwischen benachbarten Schutzteilen über die dazwischen angeordneten Vorsprünge Linienberührung besteht, wodurch die Wärmeübertragung durch Leitung vergleichsweise groß ist.

Es ist auch eine Wärmeschutzvorrichtung der einleitend genannten Art bekannt (DT-Gbm 18 89 252), bei welcher die Abstandselemente zwischen dem zu schützenden Bauteil und einem in Form einer Metallfolie vorliegenden Schutzteil bzw. zwischen zwei solcher Schutzteile nur an einem dieser Teile mit Linienberührung befestigt ist. Bei dieser Ausführung bestehen die gleichen Nachteile wie bei der zuvor beschriebenen bekannten Ausführung.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wärmeschutzvorrichtung der einleitend genannten Art so auszuführen, daß nicht nur Relativbewegung zwischen benachbarten Teilen ermöglicht ist, sondern auch eine Art Verbindung zwischen zwei benachbarten Teilen erhalten ist, so daß ein gewisser Zusammenhalt gegeben ist. Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß Kreuzungspunkte paralleler Fäden an dem zu schützenden Bauteil, und Kreuzungspunkte von zu den zuerst genannten Fäden parallel verlaufenden anderen Fäden an dem Schutzteil befestigt sind.

Durch die erfindungsgemäß Ausführung ist nicht nur ein Zusammenhalt zwischen den beiden Teilen gegeben, sondern es werden auch sämtliche möglichen Beschädigungen vermieden, die sich aus unterschiedlichen Wärmeausdehnungen und Wärmezusammenziehungen zwischen dem Schutzteil und dem zu schützenden Bauteil ergeben können. Weiterhin wird im Gegensatz zu den bekannten Ausführungen bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung Wärmeübertragung von dem Schutzteil zu dem zu schützenden Bauteil auf ein Minimum zurückgeführt, weil zwischen dem Gitter und dem Schutzteil einerseits sowie zwischen dem Gitter und dem zu schützenden Bauteil andererseits nur punktförmige Berührungsstellen vorhanden sind, zufolge der Tatsache, daß die Kreuzungspunkte des Gitters im Vergleich zu dem übrigen Teil des Gitters größere Dicke haben.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen unter Schutz gestellt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schaubildliche Darstellung einer zusammengesetzten Wärmeschutztafel gemäß der Erfindung,

Fig.2 und 3 sind Schnittansichten, weiche die Anbringung einer solchen Tafel an einer zu schützenden Wand veranschaulichen, wobei der Tafel eine polierte Antistrahlungsmetallschicht zugeordnet ist,

Fig.4 ist eine Schnittansicht, in welcher eine andere Art der Befestigung des Aufbaues als durch Punktschweißung dargestellt ist.

In Fig. 1 ist ein Gitter 1 aus ausgebreitetem Metall dargestellt, welches von Drähten la und Xb gebildet ist,

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die nach Art von Kette und Schuß eines Gewebes gekreuzt sind. Bestimmte Kreuzungsstellen sind bei 3a, 3b, 3c... an die zu schützende Wand 2 und bei 5a, 5b, 5c ... an die Schutzplatte 4 angeschweißt. Auf diese Weise wird das Gitter 1 als Zwischenschicht zwischen der zu schützenden Wand 2 und der Schutzplatte 4 festgehalten, wobei es genügend Freiheit besitzt, um Relativbewegungen zwischen den drei Elementen, paarweise betrachtet, zuzulassen.

Die Wand 2 und die Platte 4, die an ihren Oberflächen durch das aus biegsamen Metalldrähten bestehende Gitter 1 miteinander verbunden sind, sind in ihren betreffenden Ebenen in weitem Ausmaß voneinander unabhängig. Die Verteilung der Schweißunkte an den Kreuzungsstellen der Drähte des Gitters 1, auf die eine und die andere Fläche soll derart sein, daß diese Bewegungsunabhängigkeit in bestmöglicher Weise gewährleistet wird. Diese Bedingung wird mit der Verteilung der Schweißpunkte erfüllt, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. Es können Gitterdrähte vorhanden sein, die an den Kreuzungsstellen nicht angeschweißt sind, sondern nur durch ihre Kreuzung festgelegt sind. In F i g. 1 ist dies bei jedem zweiten Draht der Fall.

Eine Übertragung der Wärme durch Leitung von der Schutzplatte 4 auf die zu schützende Wand 2 ist kaum möglich, und zwar wegen der nur sehr kleinen punktförmigen Berührungsflächen zwischen dem Gitter 1 und den beiden Flächen 2 und 4, wobei der Zwischenraum mit Luft gefüllt ist, die ein guter Wärmeisolator ist.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann das Gitter 1 vollständig oder teilweise in ein Elastomer eingebettet sein, falls ein solches als Wärmeisolator anstelle von Luft bevorzugt wird.

Gemäß F i g. 2 und 3 weist der zu schützende Bauteil außer der Wand 2 eine dieser zugeordnete weitere Außenwand 6 auf. Diese beiden Wände des zu schützenden Bauteils sind miteinander durch Verbindungsglieder 7 vereinigt.

Es ist jedoch erforderlich, nicht nur die Fortpflanzung von Wärme durch Leitung, sondern auch ihre Fortpflanzung durch Strahlung zu verhindern. In diesem Fall kann die Schutzvorrichtung durch eine innere Antistrahlungsabschirmung vervollständigt werden, die vorteilhaft aus einer polierten Metallschicht 8 besteht. Diese Abschirmung kann entweder zwischen dem Drahtgitter 1 und der zu schützenden Wand 2 (F i g. 2) oder zwischen der Schutzplatte 4 und dem Drahtgitter 1 (Fig.3) angeordnet werden. Die erste Ausführung gemäß Fig.2 ist vorzuziehen, da sie eine zu starke Erhitzung der Metallschicht 8 durch Berührung mit der Schutzplatte 4 verhindert. Wenn jedoch die Ausführung gemäß F i g. 3 verwendet wird, ist es vorteilhaft, für die Schutzplatte 4 ein Waffelblech zu verwenden.

Die Befestigung der Metallschicht 8 an der Wand 2 (Fig.2) bzw. an dem Gitter 1 (Fig.3) kann durch Schweißpunkte 9 erfolgen.

Bei der Ausführung gemäß F i g. 3 ist die Schutzplatte 4 mit dem aus der Metallschicht 8, dem Gitter 1 und der zu schützenden Wand 2 bestehenden Gebilde durch schwimmende Bolzen und Muttern verbunden. Diese Befestigung kann auch bei der Ausführung gemäß F i g. 2 anstelle der Schweißpunkte 9 verwendet werden. Umgekehrt können bei der Ausführung gemäß F i g. 3 die Schweißpunkte 9 zwischen der Metallschicht 8 und der Schutzplatte 4 durch eine Befestigung mittels schwimmender Bolzen und Muttern ersetzt werden.

Die in F i g. 3 dargestellte Befestigung weist einen von der zu schützenden Wand 2 durch einen Isolierring 11 isolierten Schraubenbolzen 10 und eine Mutter 13 auf. Der Durchmesser des Loches, das in die Schutzplatte 4, die Metallschicht 8 und die zu schützende Wand 2 gebohrt ist, ist größer als der Durchmesser des Bolzens 10, so daß ein Kontakt zwischen dem Bolzen und diesen durchlochten Teilen verhindert ist. Ein Käfig 12, welcher beim Zusammenbau den Bolzen 10 zentriert und die Mutter 13 hält, kann durch Schweißpunkte 14 an der zu schützenden Wand 2 befestigt werden. Diese Befestigungsart ermöglicht die Relativverschiebungen zwischen dem zu schützenden Bauteil 2, 6 und der Wärmeschutztafel 4,8,1.

Die Anordnung der zusammengesetzten Wärmeschutztafel und ihre Befestigung können auch auf andere Weise durchgeführt werden. Beispielsweise sind bei der Ausführungsform gemäß F i g. 4 der Zusammenhalt der Teile der zusammengesetzten Wärmeschutztafel durch Klammern 15, und ihre Befestigung an der zu schützenden Wand 2 durch Klammern 16, die mit Bezug auf die Klammern 15 eine umgekehrte Lage haben, bewirkt.

Gemäß anderen Ausführungsformen können ebensogut Nietbolzen oder Gewindebolzen verwendet werden, wobei die letzteren beispielsweise einen großen Flachkopf haben, gegen welchen die zu befestigenden Teile mittels einer Flachmutter zweckentsprechender Form geklemmt werden.

Die Vorteile der Schutzvorrichtung gemäß der Erfindung liegen in ihrem geringen Gewicht und in ihrer geringen Dicke, bei hoher Wirksamkeit und Unempfindlichkeit gegenüber Verformungen. Die Wärmeschutzvorrichtung gemäß der Erfindung kann bei allen Bauteilen verwendet werden, die, damit sie nicht beschädigt werden, keinen übermäßig hohen Temperaturen ausgesetzt werden dürfen. Die beschriebene Vorrichtung kann insbesondere für den Schutz der Wände von Triebwerken oder Bauteilen von Luftfahrzeugen (Brennkammer, Düse, Schubregelorgan, Maschinengondel usw.) verwendet werden.

Es ist noch festzustellen, daß in den F i g. 2 bis 4 die nicht befestigten Fäden aus Gründen der Klarheit der Darstellung nicht wiedergegeben sind. Weiterhin ist festzustellen, daß die in den F i g. 2 bis 4 wiedergegebenen Querschnitte der Fäden jeweils einen Schnittpunkt von zwei zusammen befestigten Fäden zeigen (s. Bezugszeichen 3a, 5a, 3b, 5b, 3cund 5cder F i g. 1).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

15 OO 954 Patentansprüche:

1. Wärmeschutzvorrichtung zum Schützen eines Bauteiles gegenüber einer Wärmequelle, mit einem Schutzteil, der zwischen der Wärmequelle und dem zu schützenden Bauteil angeordnet ist, und mit Abstandselementen, die zwischen dem Schutzteil und dem zu schützenden Bauteil angeordnet sind, wobei die Abstandselemente aus einem Metallgitter mit nach Art von Kette und Schuß eines Gewebes gekreuzten Fäden gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß Kreuzungspunkte (3a, 3b, 3c.) paralleler Fäden an dem zu schützenden Bauteil, und Kreuzungspunkte (5a, 5b, 5c...) von zu den zuerst genannten Fäden parallel verlaufenden anderen Fäden an dem Schutzteil (4) befestigt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem Schutzteil (4) befestigten Fäden von den an dem zu schützenden Bauteil (2) befestigten Fäden durch wenigstens einen Faden voneinander getrennt sind, der frei von Befestigungen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zuerst genannten Kreuzungspunkte (3a,3b,3c.) an einer Antistrahlungsabschirmung (8) befestigt sind, die zwischen den Abstandselementen und dem zu schützenden Bauteil (2) angeordnet ist (F i g. 2).

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreuzungspunkte (5a, 5b, 5c.) an einer Antistrahlungsabschirmung (8) befestigt sind, die zwischen den Abstandselementen und dem Schutzteil (4) vorgesehen ist (F i g. 3).