DE102004056295A1 - Ölversorgungsvorrichtung für ein Flugzeugtriebwerk - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Ölversorgungsvorrichtung für ein Flugzeugtriebwerk.
- Aus dem Stand der Technik ist das Problem bekannt, dass Flugzeuge bei bestimmten Flugmanövern sowohl positiven als auch negativen g-Belastungen unterworfen sind. Positive g-Belastungen treten im üblichen Flugzustand auf, während negative g-Belastungen beispielsweise im Rückenflug oder bei anderen diesbezüglichen Manövern vorliegen.
- Dementsprechend ist es erforderlich, die Ölversorgung der Lager der Triebwerke, insbesondere bei Strahltriebwerken, so auszubilden, dass sich bei negativen g-Belastungen keine Unterbrechung der Ölzufuhr einstellt.
- Als Stand der Technik seien die
US 6,367,248 B1 und dieUS 4,891,934 A1 genannt. - Eine Störung der Ölzufuhr kann auch bei Null-g-Belastungen auftreten. Dies hängt von dem Aufbau der jeweiligen Ölversorgung ab.
- Um das Problem zu überwinden, wurden unterschiedliche Vorschläge gemacht, die sich jedoch jeweils durch einen komplexen Aufbau auszeichnen, der eine Vielzahl von Bauelementen erfordert. Hieraus ergeben sich zum einen ein hoher Platzbedarf und zum anderen hohe Herstellungs- und Wartungskosten. So wurde beispielsweise vorgeschlagen, Druckbehälter vorzusehen, in denen das Öl unter Druck, beispielsweise mit einem Luftpolster, bevorratet wird. Andere Lösungen beschreiben drehbare Tanksysteme oder Tanksysteme, bei welchen das gespeicherte Öl über unterschiedliche Auslasssysteme abgepumpt wird. Die Anwendungen beispielsweise eines Druckbehälters oder Tanksystems sind in ihrer Wirkungsweise zeitlich limitiert. Eine alternative Lösung sieht auch die Umgestaltung der Lager als sogenannte Hybrid-Lager vor.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ölversorgungsvorrichtung für ein Flugzeugtriebwerk zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbarkeit die Nachteile des Standes vermeidet und unter allen Flugbedingungen eine zuverlässige Ölversorgung gewährleistet.
- Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Hauptanspruchs gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
- Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass in einer Zuführleitung, in welcher das Öl aus einem Vorratstank mittels einer Zuführpumpe zu den Lagern etc. gepumpt wird, eine Abzweigung vorgesehen ist, an welcher eine Verbindungsleitung mündet. Die Verbindungsleitung ist mit einem Ventilelement versehen und ermöglicht es unter bestimmten Betriebsbedingungen, Öl von einer Rückführleitung in die Zuführleitung (Versorgungsleitung) zu fördern. Die Rückführleitung dient dazu, Öl aus dem Ölabscheider in einen Vorratstank zurückzupumpen. Zu diesem Zweck ist die Rückführleitung mit einer Rückführpumpe versehen.
- Während positiver g-Belastungen arbeitet die Zuführpumpe zuverlässig und stellt einen ausreichenden Druck in der Zuführleitung zur Verfügung, so dass die Ölversorgung gesichert ist. Verändert sich nunmehr der Belastungszustand des Flugzeuges während entsprechender Manöver so, dass sich eine Null-g-Belastung oder eine negative g-Belastung ergibt, so fördert die Zuführpumpe Luft, da sich das Öl auf der anderen Seite des Tankes befindet. Es kann vielmehr vorkommen, dass sich stromab der Zuführpumpe ein Druck ergibt, welcher annähernd dem Tankdruck gleich ist. Hierdurch würde die Ölzufuhr zu den Lagern oder ähnlichen Bauelementen unterbrochen werden oder zumindest auf einen Wert zurückgehen, der zur Schmierung der Lager nicht mehr ausreichend ist. Die Folge wäre eine Beschädigung der Lager oder zumindest eine drastische Verringerung der Lebensdauer. Bei einem derartigen Flugmanöver ist der Druck in der Rückführleitung höher als der Druck in der Zuführleitung. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Verbindungsleitung ist es möglich, nunmehr druckbeaufschlagtes Öl der Zuführleitung zuzuleiten, um auf diese Weise eine ausreichende Lagerschmierung zu gewährleisten. Die in der Erfindung relevante Rückführleitung kommt vom Ölabscheider, weil der Öl-abscheider im Falle von Null-g-Belastungen und negativen g-Belastungen als rotierender Öltank funktioniert.
- Um eine ausreichende Druckerhöhung in der Rückführleitung zu gewährleisten, kann es günstig sein, wenn diese stromab der Abzweigung der Verbindungsleitung mit einem Drosselelement versehen ist. Dieses kann regelbar oder nicht-regelbar ausgebildet sein, so dass der Druck in der Rückführleitung und damit verbunden auch der Druck in der Verbindungsleitung bei den beschriebenen Flugmanövern entsprechend einstellbar ist.
- In besonders günstiger Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ventilelement in Form eines Dreiwege-Ventils ausgebildet ist. Dieses kann beispielsweise an der Abzweigung der Verbindungsleitung von der Rückführleitung angeordnet sein. Bei einem Erkennen eines Null-g-Belastungszustandes oder eines Negativ-g-Belastungszustandes wird das Dreiwege-Ventil entsprechend geschaltet, um den Öldruck in der Zuführleitung aufrechterhalten zu können.
- In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ventilelement in Form eines vorgespannten Rückschlagventils oder eines ähnlichen Ventilelements ausgebildet ist. Hierdurch ergibt sich eine automatische Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Ölversorgungsvorrichtung. Während normaler Betriebszustände mit positiven g-Belastungen ist das Ventilelement geschlossen, da der Druck in der Zuführleitung höher ist, als der Druck in der Rückführleitung. Falls jedoch der Druck in der Zuführleitung absinkt (aufgrund der oben beschriebenen Manöver), öffnet sich das Ventilelement selbsttätig, um Öl aus der Rückführleitung in die Zuführleitung zu führen.
- Erfindungsgemäß wird somit das rückzuführende Öl in einem geschlossenen Kreislauf zurückgepumpt.
- Um den Öldruck in der Verbindungsleitung zu begrenzen, kann es günstig sein, wenn parallel zu dem Ventilelement ein in Gegenrichtung wirkendes Druckbegrenzungsventil vorgesehen ist.
- Besonders günstig ist es, wenn die Verbindungsleitung strömungsabwärts der Zuführpumpe und strömungsabwärts der Rückführpumpe an die Zuführleitung bzw. an die Rückführleitung angeschlossen ist. Alternativ hierzu ist es jedoch auch möglich, die Verbindungsleitung stromauf der Zuführpumpe an die Zuführleitung anzuschließen und stromauf der Rückführpumpe von der Rückführleitung abzuzweigen.
- Erfindungsgemäß ist es auch möglich, das Ventilelement in ein Kaltstart-Druckabbau-Ventilelement zu integrieren.
- Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt.
-
1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels unter Verwendung eines Dreiwege-Ventils, -
2 eine schematische Darstellung, analog1 , unter Verwendung eines Rückschlagventils, das in ein Druckbegrenzungsventil integriert ist, -
3 und4 unterschiedliche Betriebszustände des in2 gezeigten Rückschlagventils, und -
5 eine alternative Ausgestaltungsvariante, analog1 . - In den Ausführungsbeispielen sind gleiche Teile jeweils mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
- Die Figuren zeigen eine Ölversorgungsvorrichtung für ein Flugzeugtriebwerk in schematischer Darstellung, wobei lediglich die für die Beschreibung der Erfindung notwendigen Teile und Bauelemente beschrieben sind.
- Die Ölversorgungsvorrichtung umfasst eine Zuführleitung
1 , welche aus einer nicht dargestellten Ölquelle zu einer nicht dargestellten weiteren Versorgungseinrichtung, beispielsweise Lagern oder Ähnlichem, führt. In der Zuführleitung1 ist eine Zuführpumpe2 angeordnet. - Mit dem Bezugszeichen
9 sind jeweils Filter gekennzeichnet. Das Bezugszeichen11 kennzeichnet jeweils ein Druckbegrenzungsventil, so wie es beispielsweise in einer Bypassleitung10 vorgesehen ist. Dieser Aufbau entspricht dem Stand der Technik und den üblichen Anforderungen. - Die
1 ,2 und5 zeigen weiterhin eine Rückführleitung4 , welche mit einer Rückführpumpe3 versehen ist. Die Rückführleitung4 dient dazu, Öl von einem Ölabscheider oder Entgaser abzuführen und das Öl über die Rückführleitung in einen Ölvorratsbehälter zu pumpen, aus welchem beispielsweise auch die Zuführleitung1 gespeist werden kann. Die Rückführleitung4 ist ebenfalls mit einem Filter9 versehen. - Aus der Gesamtdarstellung der
1 ist im Einzelnen der Vorratsbehälter17 (Öltank) sowie ein zugeordneter Öltankentlüf ter18 dargestellt. In diesen mündet eine gemeinsame Rückführleitung19 , welche sich an die Rückführleitung4 anschließt. - In gestrichelter Linie ist weiterhin eine Öltankentlüftungsleitung
21 dargestellt, welche in den Ölabscheider oder Entgaser22 (Breather) mündet. - Weiterhin zeigt die
1 , dass das durch die Zuführpumpe2 geförderte Öl von der Zuführleitung1 in einen Ölkühler20 mündet und von diesem aus an Baugeräten23 (AGB, Excessory Gear Box), einer Getriebelagerkammer24 (IGB, Internal Gear Box) und/oder einer hinteren Lagerkammer25 (RBC, Rear Bearing Chamber) zugeführt wird. Die jeweiligen Entlüftungsleitungen26 sind, ebenso wie die Öltankentlüftungsleitung21 gepunktet dargestellt. - Die
1 ,2 und5 zeigen jeweils weitere, parallele Leitungen, die jeweils ebenfalls mit einer Pumpe13 sowie einem Filter9 versehen sind und in die gemeinsame Rückführleitung19 münden. Über diese Leitungen wird Öl von Anbaugeräten, einer Getriebelagerkammer und/oder einer hinteren Lagerkammer rückgeführt. - Erfindungsgemäß ist eine Verbindungsleitung
5 vorgesehen, welche die Zuführleitung1 mit der Rückführleitung4 verbindet. Bei dem in1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Dreiwege-Ventil als Ventilelement6 eingesetzt, welches die beiden im unteren Bereich der1 dargestellten Positionen1 und2 einnehmen kann. Hieraus ergibt sich, dass während des normalen Betriebszustandes des Flugzeuges (bei positiven g-Belastungen) das Öl durch die Rückführleitung von dem Anschlusspunkt A zu dem Anschlusspunkt C geleitet wird. Bei einer Null-g-Belastung oder bei einer negativen g-Belastung erfolgt ein Umschalten des Dreiwege-Ventils (Ventilelement6 ), so dass das Öl von dem Anschluss A zu dem Anschluss B und somit von der Rückführleitung4 in die Verbindungsleitung5 geleitet wird. - Bei allen drei in den
1 ,2 und5 dargestellten Ausführungsbeispielen kann, wie in2 gezeigt, in der Rückführleitung4 stromab der Rückführpumpe3 ein Drosselelement7 vorgesehen sein, welches fest eingestellt (konstant) arbeiten kann oder welches mechanisch gesteuert werden kann, so wie dies in2 angedeutet ist, um einen entsprechenden Druckaufbau in der Rückführleitung4 zu sichern. - Bei dem in
2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Ventilelement als Rückschlagventil oder als vorgespanntes Ventil ausgebildet, so wie dies in den vergrößerten Darstellungen der3 und4 gezeigt ist. Dabei wird ein Ventilkörper15 mittels einer Feder14 gegen einen Ventilsitz16 vorgespannt (siehe3 ). Durch den höheren Druck in der Zuführleitung1 während positiver g-Belastungen des Flugzeuges wird somit das Ventilelement6 zusätzlich zu der Wirkung der Feder14 geschlossen. Bei negativen g-Belastungen öffnet das Ventilelement6 , wie in4 dargestellt, so dass das Öl durch die Verbindungsleitung5 der Zuführleitung1 zugeleitet werden kann. - Die
2 zeigt eine parallel angeordnete Druckbegrenzungsleitung12 , in welcher ein Druckbegrenzungsventil8 vorgesehen ist. - Bei dem Ausführungsbeispiel der
5 unterscheidet sich im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel der1 die Anordnung des Ventilelements6 . Dieses ist stromauf der Rückführpumpe3 angeordnet, seine Wirkungsweise ist gleich zu der Wirkungsweise gemäß1 . Die Mündung der Verbindungsleitung5 erfolgt stromauf der Zuführpumpe2 . - Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung wirkt somit bei Null-g-Belastungen und Negativ-g-Belastungen der Ölabscheider (Breather) als temporärer Öltank, aus dem die Lager über die Verbindungsleitung
5 mit Öl versorgt werden. Die Ölversorgung erfolgt somit nicht über die weitere Rückführleitung4 bzw. die gemeinsame Rückführleitung19 , sondern direkt aus dem Öl-abscheider22 . - Erfindungsgemäß ergibt sich somit der Vorteil, dass unter allen Betriebsbedingungen des Flugzeuges eine sichere Ölversorgung erfolgt. Im Vergleich zum Stand der Technik ist der Aufbau einfach und kostengünstig, er zeichnet sich durch eine hohe Zuverlässigkeit und einen geringen Wartungsaufwand aus.
-
- 1
- Zuführleitung
- 2
- Zuführpumpe
- 3
- Rückführpumpe
- 4
- Rückführleitung
- 5
- Verbindungsleitung
- 6
- Ventilelement
- 7
- Drosselelement
- 8
- Druckbegrenzungsventil (Kaltstart-Druckabbauventil)
- 9
- Filter
- 10
- Bypassleitung
- 11
- Druckbegrenzungsventil
- 12
- Druckbegrenzungsleitung
- 13
- Pumpe
- 14
- Feder
- 15
- Ventilkörper
- 16
- Ventilsitz
- 17
- Öltank/Ölvorratsbehälter
- 18
- Öltankentlüfter
- 19
- Gemeinsame Rückführleitung
- 20
- Ölkühler
- 21
- Öltankentlüftungsleitung
- 22
- Ölabscheider (Breather)
- 23
- Anbaugerät
- 24
- Getriebelagerkammer
- 25
- Hintere Lagerkammer
- 26
- Entlüftungsleitung
- 27
- Hauptfilter
- 28
- Rückschlagventil
Claims (10)
- Ölversorgungsvorrichtung für ein Flugzeugtriebwerk mit einer Zuführleitung (
1 ), in welcher eine Zuführpumpe (2 ) angeordnet ist, mit zumindest einer mit einer Rückführpumpe (3 ) versehenen Rückführleitung (4 ), und mit einer Verbindungsleitung (5 ), welche mit einem Ventilelement (6 ) versehen ist und die Zuführleitung (1 ) mit der Rückführleitung (4 ) verbindet. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführleitung (
4 ) mit einem Ölabscheider (22 ) verbunden ist und Öl von dem Ölabscheider (22 ) abführt. - Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführleitung (
4 ) stromab der Abzweigung der Verbindungsleitung (5 ) mit einem Drosselelement (7 ) versehen ist. - Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselelement (
7 ) regelbar ist. - Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselelement (
7 ) nicht-regelbar ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (
6 ) in Form eines Dreiwege-Ventils ausgebildet ist, welches an der Abzweigung der Verbindungsleitung (5 ) von der Rückführleitung (4 ) angeordnet ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (
6 ) in Form eines vorgespannten Rückschlagventils ausgebildet ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu dem Ventilelement (
6 ) ein in Gegenrichtung wirkendes Druckbegrenzungsventil (8 ) angeordnet ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsleitung, welche mit dem Ventilelement (
6 ) versehen ist, die Zuführleitung (1 ) stromabwärts der Zuführpumpe (2 ) und die Rückführleitung (4 ) stromabwärts der Rückführpumpe (3 ) verbindet. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (
5 ), welche mit dem Ventilelement (6 ) versehen ist, die Zuführleitung (1 ) stromaufwärts der Zuführpumpe (2 ) mit der Rückführleitung (4 ) stromaufwärts der Rückführpumpe (3 ) verbindet.
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