DE102017128451A1

DE102017128451A1 - Flugtriebwerk

Info

Publication number: DE102017128451A1
Application number: DE102017128451.6A
Authority: DE
Inventors: Stephan UHKÖTTER; Thomas Philip Astley
Original assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Current assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2019-06-06

Abstract

Es wird ein Flugtriebwerk (1) mit einem Getriebe (5) und mit einem Ölkreislauf (19) beschrieben, von dem aus das Getriebe (5) über einen Zulaufbereich (20) mit Öl beaufschlagbar ist. Das dem Getriebe (5) zugeführte Öl ist über einen Rücklauf (21) in den Ölkreislauf (19) einleitbar. Dem Getriebe (5) ist zusätzlich eine Einrichtung (22) zum Speichern von Öl mit wenigstens einem mit dem Getriebe (5) über eine Ventileinrichtung (24) zum Austausch von Öl in Wirkverbindung bringbaren Speicherraum (23) zugeordnet. Erfindungsgemäß ist der Rücklauf (21) des Getriebes (5) über die Ventileinrichtung (24) sperrbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein Flugtriebwerk mit einem Getriebe und mit einem Ölkreislauf gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Aus der US 2016/0245117 A1 ist ein Schmiersystem für ein einem Bläser zugeordnetes Getriebe eines Mantelstrom-Triebwerkes bekannt. Das Schmiersystem umfasst eine Hilfspumpe, über die Öl bzw. Schmiermittel zu Lagern des Getriebes gefördert wird. Dem Getriebe zugeführtes Öl ist aus dem Getriebe in ein Ölreservoir führbar, von dem aus Öl über einen hydraulischen Leitungspfad direkt wieder in das Getriebe einleitbar ist.
Des Weiteren zeigt die US 2016/0032773 A1 ein System eines Turbinenmotors mit einer Turbinenmotorkomponente, mit einer Schmiermittelsammeleinheit und mit mehreren Schmiermittelkreisläufen. Die Schmiermittelsammeleinheit ist mit der Turbinenmotorkomponente verbunden, wobei über die Verbindung Schmiermittel von der Schmiermittelsammeleinheit zu der Turbinenmotorkomponente führbar ist. Die Schmiermittelkreisläufe sind zwischen der Schmiermittelsammeleinheit und der Turbinenmotorkomponente miteinander gekoppelt. Des Weiteren umfassen die Schmiermittelkreisläufe einen ersten Kreislauf und einen zweiten Kreislauf, der parallel zum ersten Kreislauf ausgeführt ist. Jeder der Schmiermittelkreisläufe weist eine Schmiermittelpumpe auf. Der erste Kreislauf und der zweite Kreislauf erhalten Schmiermittel von der Schmiermittelsammeleinheit und leiten das zugeführte Schmiermittel zu der als Getriebe ausgeführten Turbinenmotorkomponente weiter.
Nachteilhafterweise sind die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen konstruktiv aufwändig ausgebildet und durch einen hohen Steuer- und Regelaufwand gekennzeichnet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein konstruktiv einfaches und kostengünstiges Flugtriebwerk zur Verfügung zu stellen, welches mit geringem Steuer- und Regelaufwand betreibbar ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Flugtriebwerk mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Flugtriebwerk umfasst ein Getriebe und einen Ölkreislauf, von dem aus das Getriebe über einen Zulaufbereich mit Öl beaufschlagbar ist. Das dem Getriebe zugeführte Öl ist über einen Rücklauf in den Ölkreislauf einleitbar. Dem Getriebe ist zusätzlich eine Einrichtung zum Speichern von Öl mit wenigstens einem mit dem Getriebe über eine Ventileinrichtung zum Austausch von Öl in Wirkverbindung bringbaren Speicherraum zugeordnet.
Erfindungsgemäß ist der Rücklauf des Getriebes über die Ventileinrichtung sperrbar.
Das erfindungsgemäße Flugtriebwerk ist durch einen einfachen konstruktiven Aufbau gekennzeichnet und zusätzlich mit geringem Steuer- und Regelaufwand betreibbar, da bei Erkennen eines Unterversorgungsbetriebszustandes des Getriebes ausgehend vom Ölkreislauf mit Öl der Speicherraum der Einrichtung zum Speichern von Öl auf einfache Art und Weise mit dem Getriebe verbindbar ist und das im Bereich der Einrichtung gespeicherte Öl in das Getriebe zur ausreichenden Versorgung des Getriebes mit Öl einleitbar ist. Zusätzlich ist der Rücklauf des Getriebes über die Ventileinrichtung bei Erkennen eines solchen Unterversorgungsbetriebszustandes des Getriebes sperrbar, um ein Ausleiten von im Getriebe vorhandenem Öl über den Rücklauf in Richtung des Ölkreislaufes zu verhindern und somit eine unerwünschte Unterversorgung des Getriebes mit Öl auf einfache Art und Weise zu vermeiden.
Die Ventileinrichtung umfasst bei einer mit geringem Steuer- und Regelaufwand betreibbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flugtriebwerkes einen wenigstens zwischen zwei Stellungen verstellbaren Ventilschieber. Der Rücklauf des Getriebes ist in der ersten Stellung des Ventilschiebers von der Ventileinrichtung freigegeben und in der zweiten Stellung des Ventilschiebers gesperrt. Ein Druck im Zulaufbereich des Getriebes ist an einer Steuerfläche des Ventilschiebers entgegen einer am Ventilschieber in Richtung der zweiten Stellung angreifenden Stellkraft anlegbar, womit die Ventileinrichtung bei einem Druckabfall im Zulaufbereich auf ein Druckniveau kleiner als ein definierter Druckwert, mit dem ein Unterversorgungsbetriebszustand des Getriebes einhergeht, selbsttätig in ihren den Rücklauf des Getriebes sperrenden Betriebszustand übergeht.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Flugtriebwerkes entspricht ein im Speicherraum speicherbares Ölvolumen einem Ölvolumen, das bei einer Anordnung in einem Ölsumpf mit einem definierten Ölstand des Ölsumpfes korrespondiert, zu dem im Betrieb des Getriebes eine Tauchschmierung des Getriebes erfolgt. Damit ist wiederum auf konstruktiv einfache Art und Weise bei gleichzeitig geringem Steuer- und Regelaufwand gewährleistet, dass das Getriebe bei einer Unterversorgung des Getriebes ausgehend vom Ölkreislauf mit Öl im Getriebe ein Ölvolumen vorgehalten werden kann, mittels dem eine ausreichende Schmierung von im Getriebe angeordneten Bauteilen im Betrieb des Getriebes erreicht wird bzw. gewährleistet wird.
Ist die Einrichtung zum Speichern von Öl in Einbaulage und bei wenigstens annähernd horizontaler Fluglage eines mit dem erfindungsgemäßen Flugtriebwerk ausgeführten Flugzeuges oberhalb eines Zuführbereiches des Getriebes angeordnet, über den in der Einrichtung gespeichertes Öl in das Getriebe einleitbar ist, ist das im Bereich der Einrichtung gespeicherte Öl bedarfsweise lediglich unter Ausnutzung der am Öl angreifenden Schwerkraft aus dem Speicherraum der Einrichtung in das Getriebe auf einfache Art und Weise einleitbar.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flugtriebwerkes ist zwischen der Einrichtung zum Speichern von Öl und der Ventileinrichtung eine Pumpe vorgesehen, um das im Bereich der Einrichtung gespeicherte Öl auch bei einer Anordnung der Einrichtung unterhalb eines Zuführbereiches des Getriebes, über den in der Einrichtung gespeichertes Öl in das Getriebe einleitbar ist, in das Getriebe einbringen zu können.
Ist der Speicherraum der Einrichtung zum Speichern von Öl von einer Gehäuseeinrichtung und einer Begrenzungseinrichtung begrenzt und ist das Volumen des Speicherraumes in Abhängigkeit eines Betriebszustandes der Begrenzungseinrichtung und/oder der Gehäuseeinrichtung zwischen einem Minimum und einem Maximum variierbar, ist das im Bereich des Speicherraumes gespeicherte Öl auf einfache Art und Weise durch eine Betriebszustandsänderung der Begrenzungseinrichtung und/oder der Gehäuseeinrichtung ausgehend von dem mit dem Maximum des Volumens des Speicherraumes korrespondierenden Betriebszustand in Richtung des mit dem Minimum des Volumens des Speicherraumes korrespondierenden Betriebszustandes aus dem Speicherraum ausleitbar und in das Getriebe einführbar.
Bei einer bauraumgünstigen bzw. durch eine hohe Leistungsdichte gekennzeichneten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flugtriebwerkes ist der Betriebszustand der Begrenzungseinrichtung und/oder der Gehäuseeinrichtung mittels eines elektromagnetischen Aktors variierbar.
Ist eine Federeinrichtung vorgesehen, mittels der die Begrenzungseinrichtung in Richtung ihres dem Minimum des Volumens des Speicherraumes äquivalenten Betriebszustandes angefedert ist, ist das im Bereich der Einrichtung gespeicherte Öl auch bei einem Ausfall einer elektrischen Versorgung des Flugtriebwerkes in das Getriebe einleitbar.
Bei bauraumgünstigen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Flugtriebwerkes ist die Federeinrichtung im Speicherraum angeordnet und als Zugfeder ausgebildet und/oder in einem auf der dem Speicherraum abgewandten Seite der der Begrenzungseinrichtung angeordneten Raum vorgesehen und als Druckfeder ausgebildet.
Bei einer weiteren mit geringem Steuer- und Regelaufwand betreibbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flugtriebwerkes ist ein zumindest von der Begrenzungseinrichtung und der Gehäuseeinrichtung begrenzter und von dem Speicherraum durch die Begrenzungseinrichtung getrennter Druckraum vorgesehen, der mit einem kompressiblen Fluid befüllt ist und dessen Volumen bei einem Übergang der Begrenzungseinrichtung und/oder der Gehäuseeinrichtung von seinem mit dem Minimum des Volumens des Speicherraumes korrespondierenden Betriebszustand in Richtung des zu dem Maximum des Volumens des Speicherraumes korrespondierenden Betriebszustandes verkleinert wird.
Das Rückstellbestreben der Gehäuseeinrichtung und/oder der Begrenzungseinrichtung in Richtung ihres mit dem Minimum des Volumens des Speicherraumes korrespondierenden Betriebszustandes ist bei einer weiteren mit geringem Steuer- und Regelaufwand betätigbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flugtriebwerkes wenigstens teilweise aufgrund einer während eines Übergangs von dem mit dem Minimum des Volumens des Speicherraumes korrespondierenden Betriebszustand in Richtung des mit dem Maximum des Volumens des Speicherraumes korrespondierenden Betriebszustandes auftretenden reversiblen Verformung der Gehäuseeinrichtung und/oder der Begrenzungseinrichtung erzeugbar.
Bei einer konstruktiv einfachen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flugtriebwerkes ist die Begrenzungseinrichtung als ein in der wenigstens bereichsweise als Zylinder ausgeführten Gehäuseeinrichtung zwischen einer ersten Endstellung und einer zweiten Endstellung längsverschieblich angeordnetes Kolbenelement ausgebildet und der Speicherraum von dem Kolbenelement und dem Zylinderbereich der Gehäuseeinrichtung begrenzt. Während einer Bewegung des Kolbenelementes in Richtung seiner ersten Endstellung wird das Volumen des Speicherraumes verkleinert und während einer Bewegung in Richtung der zweiten Endstellung des Kolbenelementes wird das Volumen des Speicherraumes vergrößert.
Um ein unerwünschtes Ausleiten des im Bereich der Einrichtung gespeicherten Öls zu vermeiden, ist die Begrenzungseinrichtung bei einer ebenfalls konstruktiv einfachen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flugtriebwerkes über eine Halteeinrichtung formschlüssig, reibschlüssig, stoffschlüssig oder kraftschlüssig wenigstens in dem zu dem Maximum des Volumens des Speicherraumes äquivalenten Betriebszustand haltbar.
Ist eine Sensoreinheit vorgesehen, über die eine einen Unterversorgungsbetriebszustand des Getriebes mit Öl ausgehend vom Ölkreislauf charakterisierende Betriebsgröße des Flugtriebwerkes ermittelbar ist, ist das erfindungsgemäße Flugtriebwerk wiederum mit geringem Aufwand betreibbar.
Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Flugtriebwerkes angegebenen Merkmale sind jeweils für sich allein oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Flugtriebwerkes ergeben sich aus den Patentansprüchen und dem nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen, wobei in der Beschreibung der Ausführungsbeispiele zugunsten der Übersichtlichkeit für bau- und funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Es zeigt:

1 eine vereinfachte Schnittdarstellung eines Flugtriebwerks mit einem Bläser und mit einer Niederdruckturbine, wobei der Bläser über ein Getriebe mit der Niederdruckturbine in Verbindung steht;
2 eine schematisierte Teilansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Ölkreislaufes des Flugtriebwerkes gemäß 1;
3 eine 2 entsprechende Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des Ölkreislaufes des Flugtriebwerkes gemäß 1;
4 eine 2 entsprechende Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels des Ölkreislaufes des Flugtriebwerkes gemäß 1;
5 eine 2 entsprechende Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels des Ölkreislaufes des Flugtriebwerkes gemäß 1; und
6 eine 2 entsprechende Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels des Ölkreislaufes des Flugtriebwerkes gemäß 1.

In 1 ist eine als Flugtriebwerk 1 eines Flugzeugs ausgeführte Strömungsmaschine mit einem Getriebe 5 gezeigt, das als Planetengetriebe ausgebildet ist. Das Flugtriebwerk 1 ist eine Turbomaschine, mit der das Getriebe 5 vorteilhaft kombiniert werden kann. Aus dem Folgenden ergibt sich eindeutig, dass das Getriebe 5 auch bei anderweitig ausgeführten Turbomaschinen, wie einem Propellerturbinenluftstrahltriebwerk bzw. einem Turboprop, eingesetzt werden kann.
Das Flugtriebwerk 1 weist eine Hauptdrehachse 2 auf. Des Weiteren umfasst das Flugtriebwerk 1 in axialer Strömungsrichtung A einen Lufteinlass 3, einen Bläser 4, das Getriebe 5, einen Niederdruckverdichter 6, einen Hochdruckverdichter 7, eine Verbrennungseinrichtung 8, eine Hochdruckturbine 9, eine Niederdruckturbine 10 und eine Ausströmdüse 11. Eine Triebwerksgondel 12 umgibt das Flugtriebwerk 1 und begrenzt den Lufteinlass 3.
Das Flugtriebwerk 1 arbeitet in herkömmlicher Weise, wobei in den Lufteinlass 3 eintretende Luft durch den Bläser 4 beschleunigt wird, um zwei Luftströme zu erzeugen. Ein erster Luftstrom strömt in den Zwischendruckverdichter 6 und ein zweiter Luftstrom wird durch einen Nebenstromkanal 13 bzw. Bypasskanal geführt, um einen Antriebsschub bereitzustellen. Der Niederdruckverdichter 6 komprimiert den ihm zugeführten Luftstrom, bevor die Luft im Bereich des Hochdruckverdichters 7 weiter verdichtet wird.
Die aus dem Hochdruckverdichter 7 ausströmende verdichtete Luft wird in die Verbrennungseinrichtung 8 eingeleitet, wo eine Vermischung mit Kraftstoff erfolgt und das Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrannt wird. Die entstehenden heißen Verbrennungsprodukte expandieren und treiben dabei die Hochdruckturbine 9 und die Niederdruckturbine 10 an, bevor sie über die Ausströmdüse 11 ausgeführt werden, um einen zusätzlichen Antriebsschub bereitzustellen. Die Hochdruckturbine 9 und die Niederdruckturbine 10 treiben mittels einer Hochdruckwelle 14 bzw. einer Niederdruckwelle 15 den Hochdruckverdichter 7 bzw. den Niederdruckverdichter 6 an. Die die Niederdruckturbine 10 mit dem Niederdruckverdichter 6 koppelnde Niederdruckwelle 15 ist über das ein Untersetzungsgetriebe darstellende Getriebe 5 mit dem Bläser 4 gekoppelt. Ein über die Niederdruckwelle 15 am Getriebe 5 anliegendes Antriebsmoment wird der Standübersetzung der Getriebes 5 entsprechend angehoben und einer Bläserwelle 16 zugeführt. Wenn der Bläser 4 von der Niederdruckturbine 10 angetrieben wird, wird die Drehzahl der Niederdruckwelle 15 der Übersetzung des Getriebes 5 entsprechend reduziert und die Bläserwelle 16 sowie der Bläser 4 mit dieser reduzierten Drehzahl und mit einem gegenüber dem an der Niederdruckwelle 15 anliegenden Drehmoment erhöhten Drehmoment angetrieben.
Bei der in 1 gezeigten Ausführung des Getriebes 5 sind ein Sonnenrad 18 des Getriebes 5 drehfest mit der Niederdruckwelle 15 und ein Planetenträger 17 des Getriebes 5 drehfest mit der Bläserwelle 16 verbunden. Ein Hohlrad 18A des Getriebes 5 ist gehäusefest angebunden. Somit liegt eine so genannte epizyklische Ausführung des Getriebes 5 vor. Unabhängig davon kann das Getriebe 5 auch eine andere Ausführung eines Planetengetriebes aufweisen.
2 zeigt eine schematisierte Teilansicht eines Ölkreislaufes 19 des Flugtriebwerkes 1. Dabei umfasst die Darstellung gemäß 2 sowohl einen Zulaufbereich 20 als auch einen Rücklauf 21 des Getriebes 5, über den das dem Getriebe 5 über den Zulaufbereich zugeführte Öl wieder in den Ölkreislauf 19 einleitbar ist. Zusätzlich ist dem Getriebe 5 eine Einrichtung 22 zum Speichern von Öl zugeordnet. Die Einrichtung 22 ist wiederum mit einem Speicherraum 23 ausgebildet, der über eine Ventileinrichtung 24 zum Austausch von Öl mit dem Getriebe 5 in Wirkverbindung bringbar ist. Darüber hinaus ist der Rücklauf 21 des Getriebes über die Ventileinrichtung 24 sperrbar.
Im Normalbetrieb des Flugtriebwerkes 1 wird das Getriebe 5 vom Ölkreislauf 19 über den Zulaufbereich 20 zur Schmierung und Kühlung mit einem vorzugsweise betriebszustandsabhängig variierbaren Ölvolumenstrom beaufschlagt. Stromauf des Zulaufbereiches 20 ist der Ölkreislauf 19 mit einer Sensoreinheit 25 ausgeführt. Mittels der Sensoreinheit 25 ist eine ausgehend vom Ölkreislauf 19 unzureichende Versorgung des Getriebes 5 mit Öl ermittelbar, wobei im Bereich der Sensoreinheit 25 beispielsweise ein Zuführdruck oder ein Fluidvolumenstrom im Zulaufbereich 20 des Getriebes 5 oder eine andere für die Ermittlung eines Unterversorgungsbetriebszustandes geeignete Betriebsgröße des Flugtriebwerkes 1 bestimmbar ist.
Solange im Bereich der Sensoreinheit 25 ausgehend vom Ölkreislauf 19 kein Unterversorgungsbetriebszustand des Getriebes 5 ermittelt wird, gibt die Ventileinrichtung 24 den Rücklauf 21 des Getriebes 5 frei und sperrt gleichzeitig die Wirkverbindung zwischen der Einrichtung 22 bzw. dessen Speicherraum 23 und einer zwischen der Ventileinrichtung 24 und einem Mündungsbereich 26 in den Ölkreislauf 19 verlaufenden Leitung L1. Im Speicherraum 23 gespeichertes Öl ist dann nicht über die Ventileinrichtung 24 und die Leitung L1 stromauf des Zulaufbereiches 20 in Richtung des Getriebes 5 führbar.
Wird über die Sensoreinheit 25 ein Unterversorgungsbetriebszustand des Getriebes 5 ausgehend vom Ölkreislauf 19 ermittelt, wird der Rücklauf 21 des Getriebes 5 durch entsprechende Ansteuerung der Ventileinrichtung 24 von der Sensoreinheit 25 über eine Steuerleitung SL1 im Bereich der Ventileinrichtung 24 gesperrt. Gleichzeitig wird die Leitung L1 im Bereich der Ventileinrichtung 24 mit dem Speicherraum 23 verbunden.
Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Einrichtung 22 zum Speichern von Öl in Einbaulage im Flugtriebwerk 1 und wenigstens annähernd horizontaler Fluglage eines mit dem Flugtriebwerk 1 ausgeführten Flugzeuges oberhalb des Zulaufbereiches bzw. Zuführbereiches 20 des Getriebes 5 angeordnet, so dass das im Speicherraum 23 gespeicherte Öl durch die angreifende Schwerkraft aus dem Speicherraum 23 ausgeführt und in das Getriebe 5 in gewünschtem Umfang eingeleitet wird. Das eingeleitete Öl verbleibt aufgrund des gesperrten Rücklaufes 21 auch im Getriebe 5.
Dabei entspricht das im Speicherraum 23 speicherbare Ölvolumen einem Ölvolumen, das bei einer Anordnung in einem Ölsumpf des Getriebes 5 mit einem definierten Ölstand des Ölsumpfes korrespondiert und mit dem im Betrieb des Getriebes 5 eine Tauchschmierung des Getriebes 5 erfolgt. Das bedeutet, dass sich im Getriebe 5 durch das aus dem Speicherraum 23 in das Getriebe 5 eingeleiteten Ölvolumen und des gesperrten Rücklaufes 21 ein Ölstand einstellt, der eine Tauchschmierung bewirkt, mittels der das Getriebe 5 in ausreichendem Umfang geschmiert und gekühlt wird.
Die Einrichtung 22 kann bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel des Ölkreislaufes 21 auch als Druckspeicher ausgebildet sein, so dass das im Speicherraum 23 gespeicherte Öl in dem die Wirkverbindung zwischen der Einrichtung 22 und dem Getriebe 5 herstellenden Betriebszustand der Ventileinrichtung 24 aus dem Speicherraum 23 in Richtung des Getriebes 5 ausströmt.
Des Weiteren besteht auch die Möglichkeit, dass die Einrichtung 22 ein federvorgespanntes Kolbenelement umfasst, das in dem den Speicherraum 23 mit dem Getriebe 5 verbindenden Betriebszustand der Ventileinrichtung 24 das im Speicherraum 23 gespeicherte Öl in Richtung des Getriebes 5 ausschiebt. Dabei besteht wiederum die Möglichkeit, dass das Kolbenelement von einer mechanischen Feder, wie einer Schraubenfeder, einer Luftfeder oder dergleichen mit der dafür erforderlichen potentiellen Energie beaufschlagt ist.
Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel des Ölkreislaufes 19 des Flugtriebwerkes 1 ist zwischen der Ventileinrichtung 24 und der Einrichtung 22 zum Speichern von Öl eine Pumpe 27 vorgesehen, mittels der das im Speicherraum 23 gespeicherte Öl bei einem ermittelten Unterversorgungsbetriebszustand des Getriebes 5 ausgehend vom Ölkreislauf 19 angesaugt und über die Ventileinrichtung 24 in Richtung des Mündungsbereiches 26 stromauf der Öltransfereinheit 25 gefördert und anschließend in das Getriebe 5 eingeleitet wird. Dabei wird der Antrieb der Pumpe 27 über die Steuerleitung SL1 von der Sensoreinheit 25 aktiviert, wenn im Bereich der Sensoreinheit 25 ein Unterversorgungsbetriebszustand des Getriebes 5 ausgehend vom Ölkreislauf 19 erkannt wird.
Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel des Ölkreislaufes 19, der im Wesentlichen der in 3 gezeigten Ausführungsform des Ölkreislaufes 19 entspricht, mündet die Leitung L1 direkt in das Gehäuse des Getriebes 5, womit das im Speicherraum 23 gespeicherte Öl im Bedarfsfall im Vergleich zu den Ausführungsbeispielen des Ölkreislaufes 19 gemäß 2 und 3 mit geringeren Strömungsverlusten in das Getriebe 5 einleitbar ist. Des Weiteren bietet die direkte Einleitung des im Speicherraum 23 vorgehaltenen Ölvolumens in das Getriebe 5 den Vorteil, dass einen Unterversorgungsbetriebszustand verursachende Fehler im Zulaufbereich 20, wie ein Leitungsbruch oder sonstige Leckagen verursachende Funktionsbeeinträchtigungen des Ölkreislaufes, die Versorgung des Getriebes 5 mit Öl ausgehend vom Speicherraum 23 nicht beeinträchtigen.
Die in 5 dargestellte weitere Ausführungsform des Ölkreislaufes 19 unterscheidet sich von der in 3 gezeigten Ausführungsform des Ölkreislaufes 19 darin, dass die Ventileinheit 24 zwei separate Ventile 24A und 24B umfasst. Dabei ist über das Ventil 24A der Rücklauf 21 des Getriebes 5 bei Erkennen eines Unterversorgungsbetriebszustandes des Getriebes 5 in dem zu 2 näher beschriebenen Umfang sperrbar. Die Wirkverbindung zwischen der Einrichtung 22 und dem Getriebe 5 ist über das weitere Ventil 24B herstellbar, wenn ein Unterversorgungsbetriebszustand des Getriebes 5 erkannt wird. Die Leitung L1 mündet bei dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel wiederum in den Zulaufbereich 20 des Getriebes 5. Zusätzlich sind die beiden Ventile 24A und 24B der Ventileinrichtung 24 über die Steuerleitung SL1 mit der Sensoreinheit 25 verbunden, über die auch die Pumpe 27 von der Sensoreinheit 25 ansteuerbar ist.
Bevorzugt ist die Ventileinrichtung 24 mit einer sogenannten Fail-Safe-Funktion ausgeführt. Über die Fail-Safe-Funktion wird gewährleistet, dass die Ventileinrichtung 24 bei Vorliegen eines Unterversorgungsbetriebszustandes des Getriebes 5 ausgehend vom Ölkreislauf 19 selbsttätig in den Betriebszustand übergeht, in dem der Rücklauf 21 des Getriebes 5 von der Ventileinrichtung 22 gesperrt wird und die Verbindung zwischen der Einrichtung 22 zum Speichern von Öl und dem Getriebe 5 selbsttätig freigegeben wird.
Zur Umsetzung der Fail-Safe-Funktion umfasst eine geeignete und konstruktiv einfache Ausführungsform der Ventileinrichtung 24 einen Ventilschieber, der mit einer Federkraft einer Federeinrichtung beaufschlagt ist. Dabei überführt die Federeinrichtung den Ventilschieber der Ventileinrichtung 24 bei Anliegen eines Zuführdruckes im Zulaufbereich 20 des Getriebes 5 kleiner als eine Druckschwelle in eine Schaltstellung, in der der Rücklauf 21 des Getriebes 5 durch den Ventilschieber gesperrt ist und gleichzeitig die Wirkverbindung zwischen der Einrichtung 22 und dem Getriebe 5 durch den Ventilschieber der Ventileinrichtung 24 freigegeben ist.
Bei der Ausführung der Ventileinrichtung 24 mit den Ventilen 24A und 24B sind beide Ventile 24A und 24B mit einer solchen Federeinrichtung ausführbar. Zusätzlich liegt dann beispielsweise der Zuführdruck des Zulaufbereiches 20 an den Ventilschiebern der Ventile 24A und 24B den Federeinrichtungen entgegenwirkend an. Sinkt der Druck im Zulaufbereich 20 des Getriebes 5 unterhalb der Druckschwelle ab, wird wiederum der Rücklauf 21 des Getriebes 5 vom Ventil 24A gesperrt, während der Ventilschieber des Ventils 24B die Verbindung zwischen der Einrichtung 22 und dem Getriebe 5 herstellt.
6 zeigt eine weitere Ausführungsform des Ölkreislaufes 19, die im Wesentlichen dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht, wobei die mit einem Druckspeicher ausgeführte Einrichtung 20 zum Speichern von Öl über die Leitung L1 und den Mündungsbereich 26 direkt mit dem Zuführbereich 20 des Getriebes 5 in Verbindung steht oder in dem in 4 dargestellten Umfang direkt mit dem Getriebe 5 koppelbar ist, ohne dass die Ventileinrichtung 24 dazwischen geschaltet ist. Wird im Bereich der Sensoreinheit 25 ein Unterversorgungsbetriebszustand des Getriebes 5 erkannt, sperrt die Ventileinrichtung 24 den Rücklauf 21 des Getriebes 5 und die Einrichtung 22 zum Speichern von Öl beaufschlagt das Getriebe 5 mit Öl, wobei die Ventileinrichtung 24 und die Einrichtung 22 von der Sensoreinheit 25 hierfür über die Steuerleitung SL1 angesteuert werden.
In Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles besteht wiederum die Möglichkeit, dass die Ventileinrichtung 24 und die Einrichtung 22 zum Speichern von Öl mit dem Druck im Zuführbereich 20 beaufschlagt sind. Die Ventileinrichtung 24 sperrt den Rücklauf 21 des Getriebes 5 unterhalb eines definierten Druckniveaus des Drucks im Zuführbereich 20 und das Getriebe 5 wird dann von der Einrichtung 22 zum Speichern von Öl mit Öl beaufschlagt, ohne dass eine sensorseitige Ansteuerung der Ventileinrichtung 24 und der Einrichtung 22 erfolgt.
In Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles besteht die Möglichkeit, dass die Einrichtung zum Speichern von Öl, die Ventileinrichtung und/oder die Sensoreinheit innerhalb oder außerhalb des Gehäuses des Getriebes angeordnet sind, wobei bei der Anordnung im Gehäuse des Getriebes jeweils durch Leckagen im Bereich des Speicherraumes, der Ventileinrichtung und/oder der Sensoreinheit verursachte Ölverluste vermieden werden, da die Leckageölvolumenströme innerhalb des Getriebes 5 aufgefangen werden.
Bezugszeichenliste

1: Strömungsmaschine; Flugtriebwerk
2: Hauptdrehachse
3: Lufteinlass
4: Bläser
5: Getriebe
6: Niederdruckverdichter
7: Hochdruckverdichter
8: Verbrennungseinrichtung
9: Hochdruckturbine
10: Niederdruckturbine
11: Ausströmdüse
12: Triebwerksgondel
13: Nebenstromkanal
14: Hochdruckwelle
15: Niederdruckwelle
16: Bläserwelle
17: Planetenträger
18: Sonnenrad
18A: Hohlrad
19: Ölkreislauf
20: Zulaufbereich
21: Rücklauf
22: Einrichtung zum Speichern
23: Speicherraum
24: Ventileinrichtung
24A, 24B: Ventil
25: Sensoreinheit
26: Mündungsbereich
27: Pumpe
L1: Leitung
SL1: Steuerleitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2016/0245117 A1 [0002]
US 2016/0032773 A1 [0003]

Claims

Flugtriebwerk (1) mit einem Getriebe (5) und mit einem Ölkreislauf (19), von dem aus das Getriebe (5) über einen Zulaufbereich (20) mit Öl beaufschlagbar ist, wobei das dem Getriebe (5) zugeführte Öl über einen Rücklauf (21) in den Ölkreislauf (19) einleitbar ist und dem Getriebe (5) zusätzlich eine Einrichtung (22) zum Speichern von Öl mit wenigstens einem mit dem Getriebe (5) über eine Ventileinrichtung (24) zum Austausch von Öl in Wirkverbindung bringbaren Speicherraum (23) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rücklauf (21) des Getriebes (5) über die Ventileinrichtung (24) sperrbar ist.
Flugtriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung einen wenigstens zwischen zwei Stellungen verstellbaren Ventilschieber umfasst und der Rücklauf des Getriebes in der ersten Stellung von der Ventileinrichtung freigegeben und in der zweiten Stellung des Ventilschiebers gesperrt ist, wobei ein Druck im Zulaufbereich des Getriebes an einer Steuerfläche des Ventilschiebers entgegen einer am Ventilschieber in Richtung der zweiten Stellung angreifenden Stellkraft anlegbar ist.
Flugtriebwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein im Speicherraum (23) speicherbares Ölvolumen einem Ölvolumen entspricht, das bei einer Anordnung in einem Ölsumpf des Getriebes (5) mit einem definierten Ölstand des Ölsumpfes korrespondiert, ab dem im Betrieb des Getriebes (5) eine Tauchschmierung des Getriebes (5) erfolgt.
Flugtriebwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (22) zum Speichern von Öl in Einbaulage und bei wenigstens annähernd horizontaler Fluglage eines mit dem Flugtriebwerk (1) ausgeführten Flugzeuges oberhalb des Zuführbereiches (26) des Getriebes (5) angeordnet ist, über den in der Einrichtung gespeichertes Öl in das Getriebe (5) einleitbar ist.
Flugtriebwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Einrichtung (22) zum Speichern von Öl und der Ventileinrichtung (24) eine Pumpe (27) vorgesehen ist.
Flugtriebwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherraum der Einrichtung zum Speichern von Öl von einer Gehäuseeinrichtung und einer Begrenzungseinrichtung begrenzt ist, wobei das Volumen des Speicherraumes in Abhängigkeit eines Betriebszustandes der Begrenzungseinrichtung und/oder der Gehäuseeinrichtung zwischen einem Minimum und einem Maximum variierbar ist.
Flugtriebwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebszustand der Begrenzungseinrichtung und/oder der Gehäuseeinrichtung mittels eines elektromagnetischen Aktors variierbar ist.
Flugtriebwerk nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Federeinrichtung vorgesehen ist, mittels der die Begrenzungseinrichtung in Richtung ihres mit dem Minimum des Volumens des Speicherraumes korrespondierenden Betriebszustandes angefedert ist.
Flugtriebwerk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung im Speicherraum angeordnet ist und als Zugfeder ausgebildet ist.
Flugtriebwerk nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung in einem auf der dem Speicherraum abgewandten Seite der Begrenzungseinrichtung angeordneten Raum vorgesehen ist und als Druckfeder ausgebildet ist.
Flugtriebwerk nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein zumindest von der Begrenzungseinrichtung und der Gehäuseeinrichtung begrenzter und von dem Speicherraum durch die Begrenzungseinrichtung getrennter Druckraum vorgesehen ist, der mit einem kompressiblen Fluid befüllt ist und dessen Volumen bei einem Übergang der Begrenzungseinrichtung und/oder der Gehäuseeinrichtung von seinem mit dem Minimum des Volumens des Speicherraumes korrespondierenden Betriebszustand in Richtung des mit dem Maximum des Volumens des Speicherraumes korrespondierenden Betriebszustandes verkleinert wird.
Flugtriebwerk nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellbestreben der Gehäuseeinrichtung und/oder der Begrenzungseinrichtung in Richtung ihres mit dem Minimum des Volumens des Speicherraumes korrespondierenden Betriebszustandes wenigstens teilweise aufgrund einer während eines Übergangs aus dem mit dem Minimum des Volumens des Speicherraumes korrespondierenden Betriebszustand in Richtung des mit dem Maximum des Volumens des Speicherraumes korrespondierenden Betriebszustandes auftretenden reversiblen Verformung der Gehäuseeinrichtung und/oder der Begrenzungseinrichtung erzeugbar ist.
Flugtriebwerk nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungseinrichtung als ein in der wenigstens bereichsweise als Zylinder ausgeführten Gehäuseeinrichtung zwischen einer ersten Endstellung und einer zweiten Endstellung längsverschieblich angeordnetes Kolbenelement ausgebildet ist und der Speicherraum von dem Kolbenelement und dem Zylinderbereich der Gehäuseeinrichtung begrenzt ist, der während einer Bewegung des Kolbenelementes in Richtung seiner ersten Endstellung verkleinert und während einer Bewegung in Richtung seiner zweiten Endstellung vergrößert wird.
Flugtriebwerk nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungseinrichtung über eine Halteeinrichtung formschlüssig, reibschlüssig, stoffschlüssig oder kraftschlüssig wenigstens in dem zu dem Maximum des Volumens des Speicherraumes äquivalenten Betriebszustand haltbar ist.
Flugtriebwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensoreinheit (25) vorgesehen ist, über die eine einen Unterversorgungsbetriebszustand des Getriebes (5) mit Öl ausgehend vom Ölkreislauf (19) charakterisierende Betriebsgröße des Flugtriebwerkes (1) ermittelbar ist.