DE2845560A1

DE2845560A1 - Waermeisolator

Info

Publication number: DE2845560A1
Application number: DE19782845560
Authority: DE
Inventors: Benjamin Chung Ping Han; Robert B Preniczny
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1977-10-27
Filing date: 1978-10-19
Publication date: 1979-05-17
Also published as: JPS5477356A; DE2845560C2; IT1099833B; GB2006934A; US4147241A; CA1079656A; IT7829126A0; FR2407421A1; GB2006934B; FR2407421B1

Description

The Bendix Corporation

Executive Offices

Bendix Center 16. Oktober 19 78

Southfield, Mich.48076, USA Anwaltsakte M-4765

Wärmeisolator

Die Erfindung betrifft im allgemeinen kompakte Wärmeisolatoren, insbesondere Isolatoren, die für hohe Druckkräfte bei hohen kurzzeitig auftretenden Spitzentemperaturen ausgelegt sind.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist für eine Flugzeugbremse ausgelegt, bei welcher extrem hohe momentane Spitzentemperaturen bis zu 11OO C und hydraulische Drücke bis zu 210 Bar normalerweise während des Bremsvorgangs auftreten. Unter gewissen Betriebsbedingungen, wie einem Fehlstart, ergeben sich beim Bremsvorgang sehr hohe Temperaturen an den Rotor— und Stator-Bremsscheiben. Aufgrund der Forderungen nach verbesserter Leistung und Kraftstoffeinsparung sind verschiedene Bestandteile des Flugzeugs aus Leichtmetallen wie Aluminium und Titan gefertigt. Die Festigkeit dieser Metalle wird jedoch nachteilig durch extreme Wärme beeinflußt, die über ihre Grenzflächen mit den Rotor- und Statorbremsscheiben geleitet wird, solange während eines Bremsvorgangs hochgradige Wärme erzeugt wird. Es wurden verschiedene War-

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meschutzvorrichtungen, Wärmeisolatoren und Luft- oder Wasserkühlungsverfahren vorgeschlagen, um die extrem hohen Temperaturen zu verringern, die in diesen Metallen auftreten sowie, um die Wärmeübertragung an diese Metalle zu verhindern.

Es gibt viele Arten von Wärmeisolatoren; jeder Isolator besitzt jedoch bestimmte thermische und bauliche Begrenzungen, welche seinen nützlichen Einsatz einschränken. Die Erfindung dient dazu, ein besonderes Erfordernis der Flugzeugbremsen zu erfüllen, ist jedoch keinesfalls auf diese Anwendung beschränkt. Räder und Bremsen von Flugzeugfahrgestellen umfassen verschiedene Bauteile, die gegen hohe Temperaturen geschützt werden müssen. Beispielsweise darf die Hydraulikflüssigkeit nicht 15OC übersteigen; Titan beginnt seine Festigkeit bei Temperaturen über 425 C zu verlieren, während dies bei Aluminium bei Temperaturen über 2O5°C der Fall ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt einen Wärmeschutz oder einen Wärmeisolator, der neben der Grundplatte einer Flugzeugbremse angeordnet ist, wo starke Druckkräfte auftreten. Auch die oben erwähnten Konstruktionsbedingungen für Flugzeugbremsen verlangen, daß die Axiallänge und das Gewicht eines jeden Bauteils in der Schubrohrgegend weitgehend herabgesetzt werden, damit die axiale Länge des Bremsbelags maximiert werden kann. Dies ist besonders wichtig bei gesinterten Kohlenstoffbremsscheiben (Rotoren und Statoren), die jetzt für Flugzeugbremsen eingeführt werden, um minimale Bremsbetriebskosten zu erzielen. Die Gewichtsforderungen für diese Bremsen bedingten bei bestimmten Flugzeugen den Einsatz von Titan für das Schubrohr und die Grundplatte. Das nachstehend aufgeführt Ausführungsbeispiel weist eine einstückig mit einem Titanschubrohr aus-

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geführte Titangrundplatte auf; andere Anordnungen wie Bolzen zur Befestigung der Grundplatte am Schubrohr sind jedoch allgemein bekannt. Wegen seines leichten Gewichtes ist Titan äußerst vorteilhaft; seine Festigkeit baut jedoch bei Temperaturen über 425 C ab, und das Metall ist bestrebt unter Belastungen, wie sie bei diesem Aggregat von Schubrohr und Grundplatte auftreten, zu "kriechen", wobei sich die Grundplatte auswärts, d.h. von dem Bremsscheiben hinweg verbiegen würde, während sich das Schubrohr dehnen würde, wodurch die Reibverbindung zwischen den Rotoren und Statoren der Bremsscheibe nachteilig beeinflußt würde. Die begrenzte axiale Hülle des Schubrohrs erfordert einen leichten, kompakten, jedoch statisch festen Isolator, um die Wärmeleitung von den Rotoren und Statoren während eines Bremsvorgangs an die Txtangrundplatte und damit ,an das Titanschubrohr zu verringern.

Ein anderes Ausführungsbeispiel zeigt den Einsatz der Erfindung an der Grenzfläche zwischen Kolben-Druckplatte einer Flugzeugbremse, wodurch die Temperaturen herabgesetzt werden, die am Kolben und in der Hydraulikflüssigkeit auftreten.

Somit besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen Wärmeisolator zu schaffen, der in Leichtbauweise kompakt ausgeführt ist und sehr hohe Temperaturen und Druckkräfte aushalten kann. Dieser Isolator soll vorzugsweise verhältnismäßig dünn in axialer Richtung ausgeführt sein, so daß er in der axialen Hülle eines Flugzeugrades sowie einer Mehrfach-Scheibenbremse verwandt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein mehrschichtiger Wärmeisolator mit einer Anzahl von einen Isolationssta-

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pel bildenden Isolierfolien verbessert wird, ferner dadurch, daß die Folien jeweils eine bestimmte Werkstoffdicke und gegenüberliegende Wärmeleitflächen besitzen, welche an gleichen Oberflächen von benachbarten Folien anliegen, weiter dadurch, daß eine Oberfläche einer Folie die Oberseite des Stapels bildet, während eine Oberfläche einer anderen Folie die Unterfläche des Stapels bildet, dadurch gekennzeichnet, daß jede Folie mit einer Anzahl von Löchern perforiert ist, wodurch die Werkstoffmenge an beiden Oberflächen der Folie verringert wird, sowie dadurch, daß mindestens einige Löcher zweier benachbarter Folien gegeneinander versetzt sind, wodurch der Wärmeableitungsweg durch mindestens einen Teil des Isolierstapels verlängert wird.

Dieses Perforationsraster ermöglicht eine gleichmäßig verteilte mechanische Festigkeit und verhindert heiße Stellen während der Wärmeableitung. Die perforierten Folienschichten sind so angeordnet, daß die Perforationslöcher zwischen zwei benachbarten Folien gegeneinander versetzt sind. Diese Versetzung kann nach einem genauen Plan oder auch statistisch erfolgen, jedoch das statistische Verfahren sperrt die Luft in den Löchern nicht vollkommen aus, wie nachstehend näher erläutert wird. Für den erfindungsgemäßen Verwendungszweck an der Titangrundplatte genügte es, fünf statistisch versetzte Lagen zu verwenden. Die Wärmeisolationseigenschaften ergeben sich aus der verringerten Oberfläche des Metalls, der niedrigen Wärmeleitfähigkeit der zwischen den Lagen eingeschlossenen Luft, dem Grenzflächenwiderstand zwischen den einzelnen Folien und dem verlängerten Wärmeleitweg um die Löcher herum. Da die erfindungsgemäße Einrichtung aus Stahlblechen hergestellt werden kann, kann sie hohen Druckkräften widerstehen und damit zur Isolierung von Bauteilen oder

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großen mechanischen Belastungen verwendet werden. Die Erfindung ist verhältnismäßig billig, da perforierte Stahlbleche in verschiedenen Dicken und Perforationsanordnungen auf dem Markt sind. Weitere Kosten werden eingespart, wenn das statistische Versetzungsverfahren für die Bleche die gewünschten Wärmeableitungseigenschaften ergibt.

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in einem Deck- und Bodenteil verkapselt, weil offen liegende, nicht-feste Bauteile, von denen Splitter abbrechen und möglicherweise zwischen die benachbarten Reibflächen eingekeilt werden können, unzweckmäßig sind. Dekkel und Boden verringern jedoch nicht die hohen auf die perforierten Bleche einwirkenden Druckkräfte.

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein herkömmliches

Flugzeugrad mit der an der Grundplatte ein Ausführungsbeepiel der Erfindung enthaltenden Mehrfach-Scheibenbremse.
Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht der Gegend der Grundplatte

der Fig. 1.

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht der Erfindung.

Fig. 4 eine Vorderteilansicht der Erfindung nach Fig. 3.

Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der in Fig.4

gezeigten Oberfläche mit der erfindungsgemäßen Staffelung der Perforationslöcher.

Fig. 6 eine vergrößerte Ansicht des in Fig. 1 gezeigten

Kolbens, der zur Aufnahme eines Ausführungsbei-

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- 11 spiels der Erfindung ausgelegt ist.

Fig. 7 eine vergrößerte Ansicht des kreisumrandeten Teils

der Fig. 6 mit einer Anordnung zur Befestigung eines Abriebschutzes auf der Erfindung.

Fig. 8 eine andere vergrößerte Ansicht des Kolbens der

Fig. 1 zur Aufnahme eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Fig. 9 eine vergrößerte Ansicht des kreisumrandeten Teils

der Fig. 8 mit einer Anordnung zur Befestigung des Abriebschutzes auf der Erfindung.

Fig. 10 ein Kurvenbild für die Temperaturen der Grundplattengegend mit der und ohne die Erfindung.

Das Kennzeichen 10 der Fig. 1 zeigt ein herkömmliches Flugzeugrad mit einer Mehrfach-Scheibenbremse. Das Aggregat 10 umfaßt ein durch zwei ringförmige Teile 14 und 16 begrenztes Rad 12, von welchen nur einer ganz dargestellt ist, die durch am Umfang verteilte Bolzen und Muttern 18 miteinander verschraubt sind. Jeder Radteil 14,16 besitzt am Umfang ein Felgenhorn 20. Eine genaue Beschreibung des Radaufbaus wird in den US-Patentschriften 2 990 216 und 2 998 282 gegeben. Das Rad 12 ist in einem Lager 22 auf einer nicht-drehenden feststehenden Achse 24 drehbar gelagert, wobei die Achse 24 durch ein herkömmliches nicht gezeigtes Flugzeugfahrwerk getragen wird. Ein ringförmiges Bremsengehäuse 26 ist in nicht-drehbarer Anordnung gegenüber der festen Achse durch geeignete Befestigungsmittel angebracht. Bei dem gezeigten Verfahren werden herkömmliche Keile oder Keilwellen verwendet, um das Gehäuse 26 direkt an der nichtdrehbaren feststehenden Achse 2 4 zu befestigen. Zwei andere häufige, nicht gezeigte Verfahren sind im allgemeinen bekannt als

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Flanschiiiontage, bei welchem das Gehäuse 26 mit einem an der Achse 24 befestigten Flansch verschraubt wird sowie die SoubStangenmontage, bei welcher das Gehäuse 26 in seiner Lage gegenüber dem Rad 12 durch eine Schubstange befestigt ist, die direkt am Fahrwerk angebracht ist. Das Bremsengehäuse 26 ist mit einer Anzahl von am Umfang ver-

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teilten Hohlräumen 30 versehen, von welchen nur einer gezeigt ist.

Die Hohlräume 30 sind über eine Leitung 34 mit einer nicht gezeigten Quelle von Druckstromungsmittel verbunden, die durch den Flugzeugpiloten überwacht wird. Ein im allgemeinen zylinderförmiges Schubrohr 36 mit einer einstückig ausgeformten ringförmigen Grundplatte 3 8 ist am Gehäuse 26 durch eine Anzahl von am Umfang verteilten Bolzen 40 verschraubt. Die Grundplatte 38 ist selbsteinrichtend ausgelegt und besitzt einen Ring 3 9 sowie eine Anzahl von am Umfang verteilten Selbsteinrichtungsteilen 41, von denen nur eines gezeigt ist. Der Ring 39 ist einstückig mit dem Schubrohr 36 ausgeformt. Jedes selbsteinrichtende Teil oder Pendellager 41 ist mit einer Schraube 43 und einer Mutter 45 schwenkbar am Ring 39 befestigt und wird anschließend näher beschrieben.

Eine Anzahl von im Abstand zueinander angeordneten ringförmigen Bremsscheiben oder Bremsrotorteilen 44 mit Reibbelagflächen 46 auf ihren entgegengesetzten Axialflächen sind mit einer Anzahl von am Umfang verteilten Keilnuten oder Halterungen 50 verkeilt (48). Die Halterungen 50 sind am Radteil 14 befestigt und erlauben eine Axialbewegung der Rotorteile 44 gegenüber dem Radabschnitt 14 während ihrer gemeinsamen Drehung. Eine Anzahl von nicht-drehbaren ringförmigen Bremsgehäusen oder Bremsstatorteilen 52 mit Reibbelagflächen 54 auf ihren entgegengesetzten Axialflächen ist jeweils abwechselnd zwischen den Rotorteilen 44 angeordnet und mit einer Anzahl

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von am Umfang verteilten Keilnuten 58 des Schubrohres 36 verkeilt, um sich gegenüber diesem in axialer Richtung zu bewegen. Eine Druckplatte 60 ist wie die Statoren 52 ausgeführt, braucht jedoch nur eine Reibbelagfläche 62. Auch die Druckplatte 60 ist entsprechend mit den Keilnuten 58 für eine Axialbewegung in ihnen verkeilt. In der in Fig. 1 gezeigten Ausführung braucht die Grundplatte oder Bremsbelagträger 38 keine Reibbelagfläche, weil sich der benachbarte Stator 52A nicht dreht. Der Stator 52A ist wie die Druckplatte 60 den anderen Statoren 52 identisch, mit Ausnahme, daß beide jeweils nur eine Reibbelagfläche 62,64 brauchen. Es gibt jedoch andere bekannte Ausführungen des Bremsbelagträgers, die eine Reiboder Bremsbelagfläche brauchen.

Eine Anzahl von Strömungsmitteldruckabhangigen Kolben 66 ist in Hohlräumen 30 angeordnet und liegen an der Druckplatte 60 an. Der druckabhängige Kolben besteht aus zwei Teilen, nämlich dem äußeren Kolben 68, der aus einem nichtmetallischen Isolierwerkstoff besteht, und de») inneren Kolben, der aus einem herkömmlichen Metall gefertigt ist, das sich für strömungsmitteldruckdichtende Flächen eignet, das normalerweise zur Gewichtsverminderung eine Aluminiumlegierung ist. Die Kolben 68,70 sind koaxial mit einer Schraube 72 am Innenkolben 70 verschraubt und in einer Muffe oder Hülle 74 gleitbar angeordnet, wobei sie mit dem Gehäuse 26 verschraubt sind. Passende ringförmige Vertiefungen im Kolben 70 und in der Muffe 74 enthalten Strömungsmitteldichtungen 76 und 78. Eine herkömmliche Staubschutzdichtung 80 ist an der Muffe 74 befestigt, damit weder Schmutz noch Staub zwischen die gleitend miteinander in Eingriff stehenden Oberflächen der Kolben 68,70 und der Muffe 74 gelangen kann. Ein Abriebschirm 82 ist mit Schrauben 72 am Außenkolben 68

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befestigt und dient zur Verzögerung der Wärmeübertragung von der Druckplatte 60 zum Kolben 68 während des Bremsvorgangs.

Die nicht gezeigten Bremseneinsteil- und Rückziehvorrichtungen sind in am Umfang verteilten Löchern in dem an der Druckplatte 60 befestigten Gehäuse 26 untergebracht. Die Konstruktion und der Betrieb sowohl des Kolbens 66 als auch der Einstellvorrichtungen sind allgemein bekannt und besitzen viele Ausführungsformen. Für eine Beschreibung der Einzelheiten der Einstellvorrichtungen wird auf die US-Patentschrift 3 376 559 verwiesen. Für die Zwecke dieser Offenbarung reicht es hin, zu verstehen, daß die Kolben 66 bei einem Bremsvorgang gleichzeitig unter Druck gesetzt werden und damit die Druckplatte 60 in axialer Richtung gegen den Bremsbelagträger 38 hin versetzen. Die axiale Versetzung der Druckplatte 60 drückt alle Reibbelagflächen 46,54,64 und 62 der Rotoren 44 sowie der Statoren 52,52A und der Druckplatte 60 miteinander in Eingriff, wodurch die Drehung des Rades 12 verlangsamt wird. Die Kolben 66 sind so ausgelegt, daß sie genügend Axialspiel haben, um den gemeinsamen Axialabrieb oder -verschleiß der Reibbelagflächen auszugleichen. Bei Druckabfall in der Bremse werden die Druckplatte 60 und damit der Kolben 66 um einen bestimmten Weg unter dem Einfluß der Bremseinstel!vorrichtungen zurückgezogen, wobei sich ein entsprechender Bremslaufabstand zwischen benachbarten Oberflächen der Bremse ergibt. Die Einstellvorrichtungen bewirken auch automatisch einen Axialvorschub der Druckplatte 60 zum Ausgleich für den Abrieb oder Verschleiß der Reibbelagflächen.

Es gibt viele bekannte Zusammensetzungen und Auslegungen der Reibbelagflächen 46,54,62 und 64. Als Beispiele für halbmetallische Zu-

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sammensetzungen und Konstruktionen wird auf die folgenden US-Patente Bezug genommen: 3 037 860, 3 237 731, 3 269 489, 3 376 960, 3 473 635 und 3 844 801, und als Beispiele für ein Kohlenstoffgemisch und entsprechender Konstruktion auf die folgenden US-Patente: 3 473 637, 3 650 357, 3 891 066, 3 948 363 und 3 970 174. Obwohl sie aus Erläuterungsgründen getrennt dargestellt sind, ist es allgemein bekannt, daß die Reibbelagflächen 46,44 mit ihren entsprechenden Rotoren und Statoren 44,52 homogen sind, wenn diese aus einem Kohlenstoffgemisch gefertigt sind. Auch die Druckplatte 60 und der Stator 52A können aus Kohlenstoffgemisch bestehen, woraus sich ergibt, daß ihre entsprechenden Reibbelagflachen 62,64 mit der Druckplatte 60 und dem Stator 52A homogen sind.

Das vorerwähnte Bedürfnis nach Gewichtsverringerung bedingte den Einsatz von Titan für das Schubrohr 36 und den Ring 39, wobei sich das vorstehend erwähnte Problem des "Kriechens" stellt. Um die Wärmeübertragung an das Titan weitgehend herabzusetzen, ist bei dem Ausfuhrungsbeispiel der Fig. 1 und 2 die Erfindung in das selbsteinstellende Teil 41 eingebaut, wodurch sich eine thermische Grenzfläche zwischen dem Teil 39 und dem Stator 52A ergibt. Diese thermische Grenzfläche wird durch ein Isolierblechstapel 83 geschaffen, welches eine Anzahl von perforierten rostfreien Stahlblechen 84 enthält, die nachstehend anhand der Figuren 3-5 näher beschrieben werden. Der Stapel ist in einem Abriebschirm 86 aus rostfreiem Stahl, ähnlich wie der Schirm 82, eingeschlossen. Der Schirm 86 besitzt eine Anzahl von am Umfang verteilten Vorsprüngen oder Nasen 88, die über das Teil 41 gebogen sind, um das Stapel 83 vollständig einzuschließen. Die Vorsprünge 88 stören das Kraftübertragungsverhältnis zwischen der Ringfläche des Schirms 86, dem Stapel 83 sowie

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dem selbsteinstellenden Teil 41 nicht. Das verkapselte Stapel und die selbsteinstellende Vorrichtung 41 sind als eine einzige Einheit ausgelegt, die durch eine Schraube 43 und Mutter 45 drehbar gegen den Kurventeil 37 des Ringes 39 gehalten sind.

Die vom Kolben 66 erzeugten Bremskräfte werden im allgemeinen in axialer Richtung längs des Schubrohres 36 und vom Stator 52A über den Isolierstapel 83 an das Teil 39 übertragen. Daher muß jedes Blech 84 die hohen Druckkräfte aushalten können, und viele Isolierstoffe waren für diesen Einsatz nicht geeignet. Auch ein Isolierstoff wie er für den Außenkolben 68 benutzt wird, war ungeeignet, da er, obwohl er den Druckkräften widerstehen konnte, ein zu großes Axialspiel in der Bremsenhülle erforderte und bei extremen Temperaturen Zeichen von Abbau zeigte.

Das grundlegende Fouriersehe Leitungsgesetz lautet:

dq = -kdA(^)
dL

Es besagt, daß die konstante Geschwindigkeit dq der Wärmeleitung proportional ist der Querschnittfläche dA, die senkrecht zur Strömungsrichtung und zum Temperaturgradienten steht - (■==) zusammen mit dem Leitweg L. In der Gleichung ist:

q = Geschwindigkeit der Wärmeströmung

t = Temperatur

L = Breite des Leitweges, der senkrecht zum Temperaturgradienten

steht
A = Fläche der wärmeübertragenden Oberfläche in der senkrecht zum

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Wärmeleitweg stehenden Ebene

k =Wärmeleitfähigkeit des Werkstoffes, die sich ebenfalls in Abhängigkeit von der Temperatur ändert; im allgemeinen nimmt k für Metalle mit ansteigender Temperatur ab, und das Gegenteil gilt für andere Stoffe.

Wegen der vorstehend erwähnten beschränkten axialen Hüllkurve für die Bremse ergab sich die Notwendigkeit für einen verhältnismäßig dünnen Isolierstoff der hohen Druckkräften widerstehen kann. Die Erfindung liefert solch einen Isolator, der in Einzelheiten in den Fig. 3-5 gezeigt ist. Aufgrund der vorstehend erwähnten Gleichung versuchte die Anmelderin die Wärmeübertragung dadurch zu verringern, daß die Oberfläche "A" verkleinert wurde und gleichzeitig der Wärmeübertragungsweg "L" verlängert wurde.

Die Konstruktionsmerkmale der Flugzeugbremsen begrenzen den Axialabstand der Bremsenhülle und des Kraftbedarfs. Dieser Kraftbedarf setzt dadurch die Grenzen für die Anzahl von am Umfang angeordneten selbsteinstellenden Vorrichtungen und für deren Oberfläche. Wendet man diese Konstruktionsbeschränkungen auf die vorstehend erwähnten Wärmeleitungsgleichungen an, so erhält man die größten Einschränkungen für die Länge und die kleinsten für die Oberfläche. Somit hat die Anmelderin einen Isolator erfunden, der in den Gren-

die

zen der vorstehend erwähnten Forderungen bleibt, jedoch thermische Fläche "A" verkleinert und den Wärmeleitungsweg "L" verlängert, um die gesamte Wärmeleitung im Isolatorstapel herabzusetzen.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch ein Stapel 83 aus fünf perforierten Blechen 84. Die hellen Teile 85 zeigen Löcher an, die

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von dunklen Teilen aus Vollmetall 87 umgeben sind. Wie Fig. 3 zeigt, sind die Löcher 85 der einzelnen Bleche 84 des Stapels gegenüber den Löchern 85 der benachbarten Bleche versetzt und liegen an den Metallteilen 87 des Nachbarbleches an. Diese perfekte Löcherstapelung kann mit entsprechender Wahl der Löcher und einer genauen Fluchtung der Bleche erreicht werden. Um die Kosten herabzusetzen, verwendete die Anmelderin auf dem Markt erhältliche perforierte Bleche mit gestaffelten Löchern, welche genügend Isolierung für die in den Fig. 4 und 5 angegebenen Verwendungszwecke boten. Wie aus Fig. 5 zu ersehen ist, sind in den Blechen der Anmelderin im Vergleich zum restlichen Metall große Löcher ausgeformt, welche nicht die perfekte Staffelung der Fig. 3 bieten, selbst wenn sie sorgfältig gestaffelt sind. Obwohl die Luft zwischen zwei benachbarten Blechen nicht vollständig eingeschlossen wird, verringern die Löcher die Oberfläche, und eine statistische Anordnung zwischen zwei benachbarten Blechen des Stapels verlängert den Leitungsweg um die Löcher herum. Die von der Anmelderin gewählten Bleche weisen 50 % Lochfläche auf, was "50 % offen" genannt wird. Die hier verwendeten Ausdrücke "gestaffelt" und "perforiert" sind nach bestem Wissen der Anmelderin von den Herstellerfirmen dieser Art von Blechen allgemein benützte Ausdrücke. Die Löcher können auch "gerade" angeordnet sein, anstatt in Staffelung, und die Löcher selbst

die

erscheinen in vielen Größen und Formen. Beispielsweise haben Bleche Oberflächen zwischen 18 % und 65 % offen, während die Lochformen rund, quadratisch, viereckig, konisch, sternförmig, kleeblattförmig, gewellt oder Kombinationen dieser Formen usw. aufweisen

können. Die Harrington & King Perforating Co., Inc. ist ein Hermit steller für diese Art von Blechmaterial. Die Erfindung kann jedem

beliebigen der vorstehend erwähnten perforierten Blecharten durch-

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geführt werden.

Die Erfindung wurde in zahlreichen Versuchen geprüft, und die Ergebnisse der Probenentnahmen sind im Kurvenbild der Fig. 10 gezeigt. Thermoelemente wurden auf einer Flugzeugbremse aus Kohlenstoff gemisch annähernd an den Orten 90,92 angeordnet, um die Temperatur des Stators 52A und des Bremsbelagträgers 39 zu messen.
Die Linie 94 zeigt die kurzzeitig auftretende Spitzentemperatur
des Stators 52A nach einer simulierten Vollbremsung. Die Linie 96 zeigt den Temperaturanstieg und -abfall einer nicht isolierten
selbstnachstellenden Einrichtung 41. Die Linie 98 zeigt den Temperaturanstieg und -abfall einer erfindungsgemäß isolierten selbstnachstellenden Einrichtung mit fünf von einem Schirm 86 umschlossenen Blechen 84. Das Kurvenbild zeigt, daß die Erfindung nicht nur die

kurzfristige Spitzentemperatur herabsetzt, sondern auch die Zeitverzögerung bis zum Erreichen der verringerten Spitzentemperatur. Obwohl die Erfindung die Wärmeübertragung nur geringfügig gegenüber den ausgezeichneten Isolierstoffen herabsetzt, konnte keiner dieser Isolierstoffe die Bedingung der Axiallänge erfüllen und den hohen Druckkräften widerstehen.

Die Erfindung hat viele andere Anwendungen. Zwei Ausführungsbeispiele sind in den Fig. 6-9 gezeigt, bei welchen die Erfindung am Ende des druckabhängigen Kolbens 66 eingesetzt ist, um die Wärmeübertragung an das Strömungsmittel von der Druckplatte 60 aus zu
vermindern. Die beiden Kolbenausführungen 166,266 sind gleich der in Fig. 1 beschriebenen Kolbenausführung, und gleiche Teile sind
mit dem Vorsatz 100 und 200 gezeigt. Das Ausführungsbeispiel der

Fig. 6 ist dem der Fig. 1 sehr ähnlich, ausgenommen daß der Außeni

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kolben 168 eine kürzere Axiallänge aufweist, um die Dicke des Isolierstapels 183 aufnehmen zu können. Wie bereits erwähnt, besteht der Außenkolben 168 aus einem Stoff, der bereits einige Minderung durch die extreme Wärme erfahren hat, welche die Erfindung in Zukunft verhindern soll. Fig. 7 zeigt, daß der Abriebschutz 182 abgeändert wurde, um den Stapel 183 einzukapseln und die Abstände 190,191 gegenüber dem Außenkolben 168 und der Muffe 174 herzustellen. Diese Abstände sollen ein Verkratzen der Zylinderfläche der Muffe 174 verhindern und es ermöglichen, daß das Stapel 183 die Bremskräfte überträgt, ohne daß sich der Schutz 182 in den Kolben 168 eingräbt.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 8 verwendet einen hohlen Stahlzylinder 268 als Außenkolben 68 der Fig. 1. Eine Kappe 269 drückt gegen das Ende des Zylinders 268, um die Kräfte an das Stapel 283 zu übertragen. Die Fläche 267 mit eingeschlossener Luft wirkt als weiterer Isolator außer dem Isolatorstapel 283. Wie Fig. 7 zeigt auch Fig. 9 eine Abänderung des Abriebschutzes 282, in welcher die Abstände 290,291 vorgesehen sind.

Es sind viele andere Auslegungen und Verwendungszwecke des Isolatorstapels möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise ist die vorstehend erwähnte Lochanordnung auf dem Markt in Blechen mit einer großen Vielzahl von Löcheranordnungen erhältlich, wobei die Anzahl und die Größe der Bleche in Abhängigkeit vom Raum- und Wärmebedarf verändert werden kann ebenso wie auch die Dicke eines jeden Bleches im Stapel verändert werden kann und benachbarte Bleche aus verschiedenen Stoffen hergestellt werden können; auch die Lochmuster oder -anordnungen zweier benachbarter

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Bleche können voneinander verschieden sein. Die Erfindung kann auch in Wärmedistanzscheiben eingebaut werden, die zur Isolierung der Grenzflächen zwischen Konstruktionen eingesetzt werden können, die großen mechanischen Kräften unterworfen sind, wie am Grenzflächenpunkt der Fig. 1, wo das Schubrohr 36 am Gehäuse 26 mit Bolzen 40 befestigt ist.

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Claims

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Patentansprüche

!.Mehrschichtiger Wärmeleitungsisolator für hohe kurzfristige Spitzentemperaturen und hohe Druckkräfte mit einer Anzahl von einen Isolationsstapel bildenden isolierenden Blechen von einer bestimmten Werkstoffdicke und entgegengesetzt angeordneten Wärmeleitflächen, die an gleichen Flächen des benachbarten Bleches anliegen, wobei eine Oberfläche eines Bleches die Oberseite des Stapels während eine Fläche eines anderen Bleches den Boden des Stapels bildet, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Blech (84) mit einer Anzahl von Löchern (85) perforiert ist, wodurch die Materialmenge auf beiden Oberflächen des Bleches verringert wird sowie dadurch, daß mindestens einige der Löcher der Bleche mindestens teilweise gegenüber den Löchern der benachbarten Bldche versetzt sind, wodurch der Wärmeleitweg durch mindestens einen Teil des Isolierstapels (83) verlängert wird.
2. Mehrschichtiger Wärmeleitungsisolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche (84) statistisch im Stapel (83) angeordnet sind, um die Versetzung der Löcher zu erreichen.

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ORIGINAL INSPECTED

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3. Mehrschichtiger Wärmeleitungsisolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche (84) in bestimmten Relativstellungen zueinander im Stapel (83) angeordnet sind, um eine gezielte Staffelung der Löcher (85) zu erreichen.
4. Mehrschichtiger Wärmeleitungsisolator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Bleche (84) des Stapels (83) von gleicher Dicke und aus gleichem Werkstoff sind sowie dadurch, daß die Löcher in jedem Blech (84) nach einem vorgegebenen Muster angeordnet sind.
5. Mehrschichtiger Wärmeleitungsisolator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff rostfreier Stahl ist.
6. Mehrschichtiger Wärmeleitungsisolator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl und Größe der Löcher (85) in jedem Blech (84) hinreichend groß ist, um den Materialanteil an seinen Oberflächen auf 50 % der Gesamtoberfläche herabzusetzen.
7. Mehrschichtiger Wärmeleitungsisolator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Verschlußvorrichtung umfaßt, um den Stapel (83) vollständig einzuschließen, ferner dadurch, daß diese Vorrichtung ein erstes (41), die Bodenfläche des Stapels (83) bedeckendes Teil umfaßt sowie ein zweites Teil (86) , das sich über die obere Fläche des Stapels erstreckt und mit dem ersten Teil (41) in Eingriff steht, ferner dadurch, daß das erste (41) und zweite Teil (86) kraftübertragend gegen die Boden- und obere Fläche drücken, wodurch die Kraftkom-

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ponenten in einer Richtung senkrecht zu den Oberflächen vom zweiten Teil (41) an die obere Fläche und von dort durch das Stapel (83) das erste Teil (41) geleitet werden.
8. Flugzeugrad mit Mehrfach-Scheibenbremse, dessen zu bremsendes Rad drehbar am Flugzeug befestigt ist, wobei drehmomentvernichtende Vorrichtungen am Flugzeug montiert sind, um die Bremsung des Rades einschließlich eines Bremsbelagträgers durchzuführen, ferner mit einem Axialteil, einer auf dem Axialteil axial verschiebbar angeordneten Druckplatte, sodann mit zwischen der Druckplatte und dem Bremsbelagträger angeordneten Rotoren und Statoren, die am Rad und am Axialteil axial verschiebbar sind, wodurch ihr Eingriff eine Bremsung des Rades bewirkt, sodann mit an der drehmomentvernichtenden Einrichtung befestigte bremsbetätigende Vorrichtungen, um bei einer Bremsung die Druckplatte an den Bremsbelagträger anzudrücken, wodurch die Rotoren und Statoren in Eingriff gegen den Bremsbelagträger gedrückt werden, wobei eine Bremsbetätigung die Erzeugung von Wärme zur Folge hat und einige Wärme von den Rotoren und Statoren an den Bremsbelagträger abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein mehrschichtiger Wärmeleitisolator nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zwischen den Bremsbelagträger (38) und den neben ihm montierten Stator (52A) eingesetzt wird.
9. Flugzeugrad mit Mehrfach-Scheibenbremse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der mehrschichtige Wärmeleitisolator drehbar am Bremsbelagträger (38) befestigt ist, um eine Selbstnachstellung gegenüber dem benachbarten Stator (52A) zu erzielen.

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10. Flugzeugrad mit Mehrfach-Scheibenbremse nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer mehrschichtiger Wärmeleitisolator nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zwischen die Druckplatte (60) und die Bremsbetätigungsvorrichtung (66) eingesetzt wird.
11. Flugzeugrad mit Mehrfach-Scheibenbremse nach Anspruch 10, deren Bremsbetätigungsvorrichtung ein an der drehmomentvernichtenden Einrichtung befestigtes Gehäuse umfaßt und mit dieser einen Hohlraum bildet sowie mit einem strömungsmitteldruckabhängigen Kolben, der axial im Hohlraum gleitend angeordnet ist, um die Bremsung durchzuführen, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Kolben (168) mit dem ersten Kolben (170) in Wirkverbindung steht, um die Bremsbetätigungskräfte vom ersten Kolben (170) an den Wärmeleitisolator (183) abzuführen sowie dadurch, daß der zweite Kolben (168) mindestens teilweise aus Isolierstoff gefertigt ist.
12. Flugzeugrad mit Mehrfach-Scheibenbremse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kolben (170) aus einer Aluminiumlegierung besteht.
13. Flugzeugrad mit Mehrfach-Scheibenbremse nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kolben (168) ein metallischer Hohlzylinder (268) mit einer Kappe (269) ist, um eine ringförmige Fläche zu bilden, welche die Bremsbetätigungskräfte an den Wärmeleitisolator (283) ableitet.
14. Flugzeugrad mit Mehrfach-Scheibenbremse nach Anspruch 13, da-

909S2Ö/ÖB8S

durch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (268) und die Kappe (269) aus rostfreiem Stahl gefertigt sind.

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