DE60119527T2

DE60119527T2 - Abgeschirmte flugzeugbremseinheit

Info

Publication number: DE60119527T2
Application number: DE60119527T
Authority: DE
Inventors: Arnold Philip SWALES
Original assignee: Dunlop Aerospace Ltd
Current assignee: Meggitt Aerospace Ltd
Priority date: 2000-07-18
Filing date: 2001-07-16
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2021-07-17
Also published as: US20040099490A1; ES2262664T3; WO2002006693A1; AU2001270845A1; EP1301727B1; EP1301727A1; US6915880B2; DE60119527D1

Description

Rollbahn-Enteiser werden in Flughäfen während der Wintermonate verwendet, um sicherzustellen, dass die Oberflächen der Rollbahn im Interesse der Luftfahrt-Sicherheit eisfrei gehalten werden. Traditionell werden Enteiser auf der Basis von Glykol-Flüssigkeiten und Harnstoff verwendet. Es wurde herausgefunden, dass diese Materialien ein Risiko für die Umwelt darstellen (vgl. Jane's Airport Review Juli/August 1996, Seite 42) und umweltfreundlichere Formulierungen, die auf Azetaten und Formiaten basieren, wurden vor kurzer Zeit eingeführt.
Es wurde festgestellt, dass Karbon-Karbon-Komposite, beispielsweise Bremsscheiben, die Schadstoffen, wie beispielsweise Rollbahn-Enteisern und Flugzeug-Reinigungsflüssigkeiten ausgesetzt werden, eine erhöhte Oxidationsrate des Komposits bei Temperaturen oberhalb von ungefähr 450°C zeigen. Es wurde eine deutliche Zunahme der Oxidationsrate gefunden, seitdem die umweltfreundlichen Rollbahn-Enteiser eingeführt worden sind. Eine geringe Oxidation führt zu einer deutlichen Reduktion der Material-Festigkeit und kann sogar zu dem Versagen von Zapfen des Antriebs führen, insbesondere von denen der Stator-Scheiben. Ein Gewichtsverlust von lediglich 5% aufgrund von Oxidation kann zu einem Verlust an Festigkeit von ungefähr 25% führen.
Karbon-Karbon-Komposit-Materialien oxidieren ohne Kontakt mit Enteiser oder Reinigungslösungen bei Temperaturen oberhalb von 450°C, die Oxidationsrate wird jedoch durch ein Anti-Oxidationsmittel unter Kontrolle gehalten, das auf die Scheiben aufgebracht wird und stellt während der Standzeit der Bremse kein Problem dar. Das Verhältnis zwischen dem Oxidationsproblem und den Enteisern wird durch die Tatsache erhärtet, dass das Problem in den Wintermonaten schwerwiegender ist als in den Sommermonaten und dass es schwerwiegender ist bei Flugzeugen, die häufig auf Flughäfen in kalten Klimaten im Einsatz sind.
Karbon-Karbon-Komposit-Bremsscheiben sind dem Rollbahn-Enteiser-Sprühnebel ausgesetzt, wenn das Flugzeug abhebt, landet oder während des Rollens. Nachdem sich der Sprühnebel auf den Teilen der Bremse, die ihm ausgesetzt sind, beispielsweise dem Zylinderblock, abgesetzt hat, läuft er in die Bremsenanordnung, und Sprühnebel, der Enteiser enthält, kann durch den Luftstrom, der durch die Kühl-Lüfter, die die Bremsen nach der Landung kühlen, in die Bremse gesogen werden. Die Enteiser-Lösung kann in die Poren innerhalb des Komposits einsickern, wo sie auf dem Material trocknet, wenn die Scheiben eine erhöhte Temperatur aufweisen, wodurch diese kontaminiert werden. Diese Kontamination kann dann als Katalysator fungieren, um die Oxidation bei Temperaturen oberhalb von ungefähr 450°C zu beschleunigen, was dazu führt, dass die Standzeit der Bremsscheiben sinkt.
Die EP-A1-0 555 822 beschreibt die Verwendung eines zylindrischen, Lüftungsschlitze aufweisenden Hitzeschilds, das so montiert ist, dass es sich mit einem zugeordneten Rad dreht. Dieser Hitzeschild dient dazu, das Eindringen fremder Objekte zu verhindern, wodurch ein innerer Hitzeschild und der Heat-Stack geschützt werden. Auftreffende Flüssigkeit wird aufgrund der Rotation des Lüftungsschlitze aufweisenden Hitzeschildes von diesem weggeschleudert.
Es ist ein Ziel der Erfindung, Mittel zur Verfügung zu stellen, die eine Verminderung der Standzeit von Karbon-Karbon- Komposit-Bremsscheiben vermindern oder vermeiden, die von einem Kontakt mit Substanzen, wie beispielsweise Enteisern und Reinigungsflüssigkeiten herrührt, die in Flughäfen, beispielsweise auf Rollbahnen, verwendet werden.
Ein erster Aspekt der Erfindung liegt in einer Flugzeugbremsenanordnung, die gegenüber Wärme und einem Kontakt mit in Rollbahn-Enteisungsmischungen, Reinigungs- und ähnlichen Flüssigkeiten vorhandenen Substanzen empfindliche Komponenten umfasst, wobei die Anordnung ein außenliegendes Mittel umfasst, um die Komponenten gegenüber den Flüssigkeiten abzuschirmen, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmmittel ein poröses Material umfasst, das angeordnet ist, um in seinen Poren jegliche solcher und darauf auftreffende Flüssigkeiten aufzunehmen und zu halten.
Das Abschirmmittel kann ein Element umfassen, das aus porösem Material gebildet ist, das in einer Lagerung montiert ist, die dimensioniert ist, um einen Teil des porösen Elements in der wahrscheinlichen Bahn einer spritzenden Flüssigkeit freiliegend zu lassen. Vorzugsweise ist das poröse Element aus Filz, einem Zeolit, einer Matte, einem Gewebe oder Ähnlichem gebildet.
Typischerweise sind die empfindlichen Komponenten Karbon-Bremsscheiben, die in einem Heat-Stack angeordnet sind. Das Abschirmmittel kann ein Abschirmelement umfassen, das aus flexiblem oder steifem Material gebildet ist. In einem solchen Fall kann das Element auf der äußeren Oberfläche eines Endes des Stacks montiert sein, beispielsweise auf dem Druckstator. Ein Abschirmelement kann an beiden Enden vorgesehen sein. Das Abschirmelement kann porös oder undurchlässig sein. Das Abschirmmittel kann mit Reagenzien imprägniert sein, um in Flüssigkeiten enthaltene Substanzen zu neutralisieren oder zu binden.
Die Anordnung kann zudem eine Hohlwelle umfassen, über der das Abschirmmittel montiert sein kann, um beim Betrieb ein Ansammeln der Flüssigkeit in dem Bereich der Hohlwelle zu verhindern. Ein Abschirmelement, das aus einem flexiblen Material hergestellt ist, führt zu einer guten Abdichtung der Hohlwelle, die sie umgibt, wohingegen ein steifes Abschirmelement vorzugsweise mit einer hohen oder zumindest relativ hohen Toleranz gefertigt ist, um so eine gute Passung um die Hohlwelle sicherzustellen.
Wenn das Abschirmelement aus einem porösen, flüssigkeitsabsorbierenden Material hergestellt ist, so steht dafür eine große Auswahl zur Verfügung, wie beispielsweise Schwämme, Filz, Matten, Gewebe oder Ähnliches. Das Abschirmelement kann einstückig sein oder eine Zahl an Sektionen aufweisen. Das Abschirmelement kann aus einer einzelnen Lage bestehen oder aus mehreren Lagen hergestellt sein, die jeweils die gleichen sind oder sich voneinander unterscheiden. Da das Abschirmelement auf einer äußeren Oberfläche der Bremse angeordnet ist, erreicht es nicht die hohen Temperaturen, die die Scheiben erfahren, die im Zentrum der Bremse angeordnet sind. Es ist jedoch wichtig, dass das Material für das Abschirmelement mit dem Einsatz-Umfeld und den Einsatz-Bedingungen kompatibel ist.
In einer bevorzugten Struktur ist eine kreisförmige Lage des Abschirmelements zwischen zwei Platten montiert, die so dimensioniert sind, dass sie eine exponierte Fläche frei lassen, obwohl auch andere geeignete Rückhaltemittel verwendet werden können, wie beispielsweise ein einzelner Ring bzw. Kranz, Nieten oder mehrere Klammern oder Ähnliches.
Platten, zwischen denen die Abschirmelemente angeordnet sind, können aus einem metallischen Material, wie beispielsweise Stahl, oder aus Keramik oder anderem Material bestehen, das mit dem Einsatz-Umfeld und den Einsatz-Bedingungen kompatibel ist. Vorzugsweise sind die Platten in Sektionen angeordnet, die relativ zueinander beweglich sind, um zueinander nicht kompatible thermische Ausdehnungen auszugleichen. Die Platten müssen nicht flach sein, da Versteifungsstege oder Kühlrippen vorhanden sein können. Die Platten, insbesondere die äußere Platte, kann massiv sein, kann zur Gewichtsreduktion Löcher aufweisen oder die Form eines Netzes haben. Es können Mittel vorgesehen sein, beispielsweise ein Wischmittel oder Wände, die Kanäle und Durchführungen umfassen, die so ausgebildet sind, dass sie Flüssigkeiten auf dem Abschirmelement ableiten.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abschirmen der gegenüber Wärme und einem Kontakt mit in Rollbahn-Enteisungsmischungen, Reinigungs- und ähnlichen Flüssigkeiten vorhandenen Substanzen empfindlichen Komponenten einer Flugzeugbremsenanordnung, wobei das Verfahren ein Montieren des Abschirmmittels auf der Außenseite der Anordnung an einer Stelle umfasst, die nicht die Temperatur der wärmeempfindlichen Komponente wesentlich erhöht, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch Aufnehmen und Halten solcher Flüssigkeiten innerhalb der Poren eines durch das Abschirmmittel umfassten porösen Elements.
Das Abschirmmittel ist bevorzugt in einer wahrscheinlichen Spritzbahn der Flüssigkeit montiert und kann zusätzlich oder alternativ in dem Weg einer Luftströmung in der Bremsenanordnung montiert sein, die ein Ventilatorkühlmittel umfasst.
Bevorzugt wird die durch die Bremsen erzeugte Wärme verwendet, um durch das poröse Element aufgenommene und/oder in seinen Poren gehaltene Flüssigkeit zu verdampfen.
Das Abschirmelement, das an einer Platte oder zwischen solchen Platten befestigt ist, kann an der äußeren (druckseitigen) Seite des Druckstators durch Befestigungsmittel angebracht sein, wie beispielsweise durch Nieten oder durch die Verwendung von Fügetechniken, wie beispielsweise Kleben. In einer Abwandlung ist das Abschirmelement an einer beliebigen anderen geeignet angeordneten Komponente an einem oder beiden Enden des Chassis befestigt.
Es wurde herausgefunden, dass durch Verwenden der Erfindung, d.h. durch Aufnehmen eines porösen Elements in die Bremsenanordnung, aufgewirbelter Enteiser oder ähnliche Lösungen in dem porösen Material absorbiert werden können, bevor sie in Kontakt mit den Bremsscheiben gelangen. Während des Einsatzes trocknet das poröse Element aufgrund der Hitze der Scheiben während der Landezyklen, so dass ein Rückstand in einem ansonsten trockenen porösen Element zurückbleibt, was es dem porösen Element erlaubt, erneut Flüssigkeit aufzunehmen, wenn es diesem ausgesetzt ist. Das poröse Element wird während einer Routine-Wartung der Bremse mit dem porösen Element ausgetauscht oder es wird die Anordnung, die die Platten umfasst, ersetzt.
Es ist wichtig, dass das Abschirmelement, das von dem Abschirmmittel eingeschlossen ist, in einer Position montiert ist, wo Verunreinigungen auftreten werden. Es ist ein besonderes Ziel der Erfindung, ein Ansammeln von Flüssigkeiten in der Gegend der Hohlwelle zu vermeiden, wo sich Ansammlungen von Flüssigkeiten bekanntermaßen aufbauen. Diese Ansammlungen von verunreinigter Flüssigkeit können zu den Zapfen der Sta torscheibe sickern und führen zu deren gesteigerter und beschleunigter Oxidation.
Damit die Erfindung gut verstanden wird, wird sie nun mit Bezug auf die beigefügten schematischen Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine Rückseitenansicht eines der Endstatoren der Bremsenanordnung gemäß der Erfindung ist,
2 eine Seitenansicht des Abschirmelements ist,
3 eine Teilansicht der Anordnung ist und
4 eine Teilansicht ist, die in einem vergrößerten Maßstab gezeichnet ist.
Eine typische Bremsenanordnung 1 weist den üblichen kreisförmigen Heat-Stack aus einem Stator und den damit verzahnten Rotorscheiben auf, die aus einem Karbon-Karbon-Komposit aufgebaut sind. Eine Abschirmanordnung 10 ist an einem Ende (oder an beiden Enden) des Stacks auf der äußeren Oberfläche montiert; wie in 1 gezeigt ist, ist die Anordnung auf dem Druckstator 11 montiert. Die Anordnung umfasst einen ringförmigen Körper oder ein ringförmiges Element 12, der bzw. das einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als der des Druckstators 11 und der bzw. das radial beabstandete Kronen aufweist. Der Körper 12 ist aus einem flüssigkeitsabsorbierenden Material gebildet, das den Bedingungen im Betrieb wiederstehen kann. Geeignete Materialien sind SAVERGUARD E GLASS-NEEDLEMAT NGM-06-120 oder alternativ eine Platte, die kardierte, karbonisierte Stapelfasern aufweist, wie beispielsweise DMS757, einem geschützten Material, das durch die Dunlop Aerospace Limited hergestellt wird.
Der Körper 12 kann zudem ein flexibles Material, wie beispielsweise eine Glasfaser oder ein anderes Gewebe umfassen, wie beispielsweise diejenigen, die eben offenbart worden sind, um so eine gute Verbindung zwischen den Komponenten herzustellen.
Eine Platte 14, die die im Wesentlichen gleiche Gestalt hat, wird über jeder Seite des Körpers 12 eingepasst und ihre Kronen 15 sind so dimensioniert, dass sie einen Randabschnitt 16 auf dem Körper exponiert lassen. Die Platte ist aus drei Sektionen aufgebaut, deren benachbarte Enden einander wie gezeigt überlappen, um Verschiebungen zuzulassen, die durch unterschiedliche thermische Ausdehnungen entstehen. Die Platten 14 und der Körper 12 sind durch Nieten 17 am Druckstator 11 befestigt.
Während des Betriebs erreicht Flüssigkeit, die auf die Bremsenanordnung spritzt, die exponierten Ränder 16 des Körpers 12 und gelangt nicht zu den Karbon-Karbon-Komposit-Scheiben.
Wenn die Bremsen sich erhitzen, bedingt die Hitze in dem Gehäuse des absorbierenden Körpers 12 ein Verdampfen der Flüssigkeit aus dem absorbierenden Material, was die verunreinigenden Feststoffe zurücklässt. Das Material ist dann erneut in der Lage, mehr Flüssigkeit aufzunehmen. Bei einer Wartung wird der absorbierende Körper 12 dann ersetzt.
Die Erfindung ist nicht auf eine Abschirmung begrenzt, die die Größe aufweist, oder die in der Position angeordnet ist, die gezeigt ist, und eine Abschirmung, die einen größeren Abschnitt der Druckstatorscheibe abdeckt, ist in Planung. Der Körper 12 muss zudem nicht zwischen den Platten 14 angeordnet sein, da andere Rückhaltemittel, wie beispielsweise eine oder mehrere Klammern, ein einzelner Kranz, der, entweder durch den Körper oder nicht, an den Druckstator angenietet ist, oder andere Mittel dem angesprochenen Durchschnittsfachmann bekannt sind.
Es kann zudem ein poröser Körper 12 an jeder geeigneten Stelle angebracht sein, um so einwirkende Flüssigkeiten abzufangen, die ansonsten in Kontakt mit dem Heat-Stack gelangt wären.

Claims

Flugzeugbremsenanordnung (1), die gegenüber wärme und einem Kontakt mit in Rollbahn-Enteisungsmischungen, Reinigungs- und ähnlichen Flüssigkeiten vorhandenen Substanzen empfindliche Komponenten umfasst, wobei die Anordnung (1) ein außen liegendes Mittel (10) umfasst, um die Komponenten gegenüber den Flüssigkeiten abzuschirmen, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmmittel (10) ein poröses Material umfasst, das angeordnet ist, um in seinen Poren jegliche solcher darauf auftreffenden Flüssigkeiten aufzunehmen und zu halten.
Anordnung (1) nach Anspruch 1, wobei das Abschirmmittel (10) ein aus einem porösen Material gebildetes Element (12) umfasst.
Anordnung (1) nach Anspruch 2, wobei das poröse Element (12) in einer Lagerung montiert ist, die dimensioniert ist, um einen Teil des porösen Elements (12) in der wahrscheinlichen Bahn einer spritzenden Flüssigkeit freiliegend zu lassen.
Anordnung (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei das poröse Element (12) aus Filz, einem Zeolith, einer Matte, einem Gewebe oder Ähnlichem gebildet ist.
Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die empfindlichen Komponenten in einem Heat Stack angeordnete Karbon-Karbon-Bremsscheiben sind.
Anordnung (1) nach Anspruch 5, wobei das Abschirmelement (12) auf einer äußeren Oberfläche eines Endes des Stacks, beispielsweise auf dem Druckstator (11), an einem Ort, wo es im Betrieb der durch die Bremsscheiben erzeugten Wärme ausgesetzt ist, montiert ist.
Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Abschirmmittel (10) mit Reagenzien imprägniert ist, um in Flüssigkeiten enthaltene Substanzen zu neutralisieren oder zu binden.
Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die weiterhin eine Hohlwelle umfasst, wobei das Abschirmmittel (10) vor der Hohlwelle montiert ist, um beim Betrieb ein Ansammeln der Flüssigkeiten in dem Bereich der Hohlwelle zu verhindern.
Verfahren zum Abschirmen der gegenüber Wärme und einem Kontakt mit in Rollbahn-Enteisungsmischungen, Reinigungs- und ähnlichen Flüssigkeiten vorhandenen Substanzen empfindlichen Komponenten einer Flugzeugbremsenanordnung, wobei das Verfahren ein Montieren des Abschirmmittels auf der Außenseite der Anordnung an einer Stelle umfasst, die nicht die Temperatur der wärmeempfindlichen Komponenten wesentlich erhöht; wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch Aufnehmen und Halten solcher Flüssigkeiten innerhalb der Poren eines durch das Abschirmmittel umfassten porösen Elements.
Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch den Schritt: Montieren des Abschirmmittels in einer wahrscheinlichen Spritzbahn der Flüssigkeit.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch den Schritt: Montieren des Abschirmmittels in dem Weg einer Luftströmung in die Bremsenanordnung, die ein Ventilatorkühlmittel umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, 10 oder 11, gekennzeichnet durch Verwenden der durch die Bremsen erzeugten Wärme, um durch das poröse Element aufgenommene und/oder in seinen Poren gehaltene Flüssigkeit zu verdampfen.