DE1948471B2 - Axialkolben-Kraftstoffpumpe für Gasturbinentriebwerke - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Axialkolben-Kraftstoffpumpe für Gasturbinentriebwerke, mit _6g einem Rotor, der mit einer Anzahl von axial verlaufenden Bohrungen versehen ist, die je einen von einer Feder mit einem Ende in Anlage an eine feststehende Schiefscheibe gedrückten Kolben aufnehmen und je am von der Schiefscheibe entfernt liegenden Ende mit einer öffnung in Verbindung stehen, wobei die Öffnungen in Umfangsrichtung im Abstand voneinander um die Rotorachse herum derart angeordnet sind, daß sie bei Drehung des Rotors nacheinander an einem Kraftstoffeinlaß und an einem Kraftstoffauslaß vorbeitreten, die als in Umfangsrichtung im Abstand voneinander liegende bogenförmige Öffnungen in einer festliegenden Druckfläche ausgebildet sind, weiter mit einem vom Rotor getragenen fliehkraftbetätigten Ventilglied, das den Durchfluß durch einen Rücklaufkanal im Rotor von der Auslaßöffnung zum Inneren des den Rotor aufnehmenden Gehäuses steuert, das mit der Einlaßöffnung in Veicriiidung steht, mit einer durch Druck betätigten Vorrichtung, die entgegen der Fliehkraft eine Steuerkraft auf das Ventilglied aufbringen kann und eine im Rotor angeordnete Druckkammer aufweist, und mit einer Einrichtung, über die ein Drucksignal in die Kammer übertragbar ist.

Bei einer bekannten Axialkolben-Kraftstoffpumpe dieser Bauart wird der Druckkammer, über die eine Steuerkraft auf das Ventilglied aufgebracht wird, als Druckmedium Öl zugeführt, welches in den Rotor über einen Kanal eingeleitet wird, der durch eine Dichtung gegenüber dem feststehenden Pumpengehäuse abgedichtet ist. Bei einer solchen Ausbildung der Pumpe tritt an der Dichtung, die zwischen einem umlaufenden Teil des Rotors und einem festliegenden Teil des Pumpengehäuses liegt, durch die sehr unterschiedlichen Drücke auf beiden Seiten der Dichtung eine erhebliche Reibung auf, die zu einem schnellen Verschleiß führen kann.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, bei einer Pumpe der oben erläuterten Bauart eine Möglichkeit der Zuführung des Steuermediums zu schaffen, bei der die zwischen umlaufenden und feststehenden Teiien erforderliche Dichtung nur sehr geringen Differenzdrücken ausgesetzt ist und daher nur einem geringen Verschleiß unterliegt.

Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung in der Weise erreicht, daß die Einrichtung zur Übertragung des Drucksignals zwei konzentrische, relativ zueinander drehbare Hohlwellen aufweist, von denen die eine vom Rotor getragen wird und mit der Druckkammer in Verbindung steht, während sich die andere durch eine Wandung des Gehäuses erstreckt und mit einer Einrichtung, die das Drucksignal liefert, verbunden ist, wobei ein ringförmiger Zwischenraum zwischen den konzentrischen Hohlwellen mit einem in der Wandung ausgebildeten Hohlraum in Verbindung steht, der durch eine zwischen der vom Rotor getragenen Hohlwelle und einer Umfangswandung des Hohlraums angeordneten Ringdichtung gegen des Innere des Pumpengehäuses abgedichtet ist und einen Kanal zum Ableiten des das Drucksignal übertragenden Mediums aufweist.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung ist die erforderliche Dichtung auf der einen Seite dem Kraftstoffeinlaßdruck ausgesetzt, der im Gehäuseinneren herrscht, während auf der anderen Seite der Dichtung der Druck herrscht, der sich durch das zwischen den Hohlwellen durchleckende Steuermedium im Hohlraum in der Wandung aufbauen kann. Da dieser Hohlraum jedoch einen zur Außenseite des Gehäuses führenden Kanal aufweist, herrscht im Hohlraum praktisch der Außendruck. Auf diese Weise wird die

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Dichtung nur mit einer sehr geringen Druckdifferenz belastet, die einen nur vernachlässigbaren Verschleiß zur Folge hat.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird vorzugsweise als das Drucksign.il übertragendes Medium Druckluft verwendet, wobei dann der Kanal vom Hohlraum der Außenseite des Gehäuses in die Atmosphäre führt.

Selbstverständlich kann auch ein anderes Druckmedium als Druckluft verwendet werden, wobei dasiü der Kanal aus dem Hohlraum in die Atmosphäre oder aber in einen extremen Vorratsbehälter für das Medium führt.

In der Zeichnung ist in einem schematischen Axialschnitt ein Ausführungsbeispie] einer Kraftstoffpumpe gemäß der Erfindung dargestellt, das im folgenden im einzelnen erläutert werden soll.

Die Pumpe weist einen Rotor 1 auf, der fliegend mittels einer damit aus einen. Stück bestehenden Welle 2 in Lagern 3 gelagert ist. die in einem Pumpengehäuse 4 angeordnet sind. Der Rotor 1 ist mit einer Anzahl von axial verlaufenden Bohrungen versehen, von denen eine bei 50 angedeutet ist. Die Bohrungen sind um den Rotor herum angeordnet und nehmen je einen Kolben Sl auf, der bei Drehung des Rotors und der Welle um die gemeinsame Längsachse in seiner Bohrung hin- und hergehen kann Die Enden der Kolben liegen mit auf Kugeln gelagerten Schuhen 52 an einer festlegenden, schräg angeordneten Fläche 5 einer Nockenscheibe 6 an, die im Pumpengehäuse vorgesehen ist. Die in der Zeichnung linke Stirnfläche 7 des Rotors 1 weist Öffnungen auf. von denen eine bei 55 dargestellt ist. Diese öffnungen stehen mit den Bohrungen 50 in Verbindung und sind in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordnet. Die öffnungen 55 wirken mit bogenförmigen Einlaß- und Auslaßöffnungen 53, 54 zusammen, durch die beim Hin- und Hergehen der Kolben 51 in den Bohrungen Kraftstoff, der sich im Inneren 8 des Gehäuses 4 befindet, in die Bohrungen 50 im Rotor eingesaugt bzw. in eine nicht dargestellte Förderleitung ausgestoßen wird.

Wie bei Pumpen dieser Art üblich, ist der Rotor 1 mit einem zentralen Rüuidaufkanal 9 versehen, der auf seinem in der Zeichnung linken Ende mit der Auslaßöffnung 54 und durch radiale Zweigleitungen 10. 11 mit Öffnungen 12, 13 in Verbindung steht, welche normalerweise durch Halbkugelventile 14, 15 verschlossen sind, die auf Blattfedern 16, 17 sitzen, weiche von an der Außenseite des Rotors 1 angebrachten Armen 18, 19 getragen werden. Bei vorbestimmten Drehzahlen werden die öffnungen 12 oder 13 durch die auf die entsprechenden Halbkugelventile 14, 15 gegen die Federkraft der Blattfedern 16, 17 einwirkenden Fliehkräfte geöffnet. Durch das Öffnen der Öffnungen 12 oder 13 wird Kraftstoff von der Auslaßöffnung 54 durch den Rücklaufkanal 9 zum Inneren 8 des Gehäuses 4 zurückgeleitet.

Weiterhin steht, wie es bei Pumpen dieser Art bereits bekannt ist, wenigstens eines der Halbkugelventile, z.B. das Ventil 14 mit einem Stößel 20 in Berührung, der in einer Kammer 21 verschiebbar ist, die im Arm 18 ausgebildet ist. Der Stößel kann durch ein Drucksignal bewegt werden und wirkt der Fliehkraft entgegen, die auf das Halbkugelventil 1.4 einwirkt. Der Stößel 20 ist mit einer O-Ring-Dichtung 22 versehen, die verhindert, daß das Betätigungsmedium, das der Kammer 21 zugeführt wird, am Stößel vorbei in da^ Innere 8 des Gehäuses 4 eintreten kann. Bisher wurde als Betätigungsmedium für den Stößel 20 Öl benutzt, das der Kammer 21 von außerhalb des Gehäuses 4 durch eine Hohlwelle oder S eine ähnliche Einrichtung zugeführt wurde. Um ein Durchlecken des der Kammer 21 zugeführten Öls zu verhindern, war es bisher notwendig gewesen, eine Dichtung zwischen relativ zueinander drehbaren Teilen der Hohlwelle oder der entsprechenden Eiurichrung vorzusehen, was zu Reibung und Abnutzung an der Dichtung führte.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Kammer 21 von außerhalb des Gehäuses 4 ein pneumatisches Signal zugeführt. Die Druckluft oder ein anderes Gas, das das Signal liefert, wird einem Anschluß 23 zugeleitet, der an einer Endplatte 24 sitzt, welche am Gehäuse 4 befestigt ist. Das Anschlußstück 23 steht mit Kanälen 25, 26 in der Endplatte 24 sowie mit einer festliegenden, ersten rohrförmigen Hohlzo weile 27 in Verbindung, die in einem Stopfen 28 gehalten wird, der ein einem Teil des Kanals 26 mit größerem Durchmesser angeordnet ist. Der Stopfen 28 trägt O-Ringdichtungen 29. Da jedoch weder die Hohlwelle 27 noch der Stopfen 28 relativ zur Endplatte 24 umlaufen, treten auch kei.ie Reibungskräfte an den O-Ringdichtungen 29 auf. Die erste Hohlwelle 27 wird von einer koaxialen, zweiten rohrförmigen Hohlwelle 30 umschlossen, die in der Nähe des einen Endes in einer Dichtung 31 in der Endplatte 24 gelagert ist und in der Nähe des anderen Endes in eine Hülse 32 faßt, die in eine zentrale Ausnehmung 33 in der rechten Stirnfläche des Rotors 1 eingesetzt ist. Die zweite Hohlwelle 30 trägt eine O-Ringdichtung 34, die an der Hülse 32 anliegt. Da diese jedoch zusammen mit dem Rotor 1 umläuft und sich nicht relativ dazu bewegt, treten an der O-Ringdichtung 34 keine Reibungskräfte auf. Die Hohlwelle 30 läuft frei auf der Hohlwelle 27, wobei zwischen beiden ein ringförmiges Spiel vorhanden 4Q ist. Die Ausnehmung 33 liegt koaxial zum Rückiaufkanal 9, wobei aber ein Durchfluß durch eine Kugel 35 verhindert wird, die einen Teil 36 zwischen dem Kanal 9 und der Ausnehmung 33 versperrt. Eine Zweigleitung 37, die mit dem Abschnitt 36 zwischen der Kugel 35 und der Ausnehmung 33 in Verbindung steht, führt zu einer weiteren Ausnehmung 38, in der ein rohrförmiges Verbindungsstück 39 angeordnet ist, das auch in eine Ausnehmung 40 in einem Teil des Arms 18 faßt, die in der Nähe der so Kammer 21 angeordnet ist. Das Verbindungsstück 39 ist an seinen Enden durch O-Ringdichtungen 41, 42 abgedichtet und steht mit einem Kanal 43 im Arm 18 in Verbindung, der von der Ausnehmung 40 zur Kammer 21 führt. Der Kanal 43 ist zum Inneren 8 des Gehäuses 4 hin durch einen Kugelstopfen 44 verschlossen.

Das Ende des ringförmigen Zwischenraums zwischen den Hohlwellen 27 und 30 steht am rechten Ende der Hohlwelle 30 mit einem Hohlraum 45 in der Endplatte 24 in Verbindung, der durch die Dichtung 31 abgeschlossen ist. Der Hohlraum 45 hat über einen Kanal 46 Verbindung mit der Außenseite der Endplatte 24.

Wenn ein pneumatisches Signal über den Anschluß 23 zugeführt wird, gelangt es durch den Kanal 25, die Hohlwelle 27, die Hohlwelle 30, den Kanal 37, das Verbindungsstück 39 und den Kanal 43 bis zur Kammer 21. Die einige Stelle, an der eine Lek-

kage der Druckluft auftreten, kann, ist der ringförmige Zwischenraum zwische den Hohlwellen 27 und 30, der zum Hohlraum 45 führt. Aus dem Hohlraum 45 kann die Druckluft dann zur Außenseite der Endplatte 24 gelangen. Der Leckverlust ist nur gering und läßt sich leicht ausgleichen, ohne daß das Steuersignal, das der Kammer 21 zugeführt wird, beeinflußt wird. Die Dichtung 31 verhindert einen Durchtritt von Druckluft aus dem Hohlraum 45 in das mit Kraftstoff gefüllte Innere 8 des Gehäuses 4.

Die einzige Dichtung, die bei der Hohlwellenanordnung zwischen einem umlaufenden und einem festliegenden Teil liegt, ist die Dichtung 31. Diese liegt aber zwischen dem Pumpeneinlaßdruck und dem Atmosphärendruck, so daß der auftretende Differenzdruck außerordnetlich gering ist und dementsprechend praktisch kein! Verschleiß an der äußeren zylindrischen Fläche der Hohlwelle 30 auftritt. Der Zwischenraum zwischen den Hohlwellen 27 und 30 vermeidet einen Verschleiß an der inneren zylindrischen Fläche der Hohlwelle 30 und an der äußeren zylindrischen Oberfläche der Hohlwelle 27.

Statt nun über die Hohlwellen 27 und 30' Druckluft dem Stößel zuzuleiten, kann auch aus einem außerhalb des Gehäuses angeordneten Vorratsbehälter ein anderes Druckmedium verwendet, werden. In diesem Falle kann der Hohlraum 45 statt mit der Atmosphäre mit dem außenliegenden Vorratsbehälter in Verbindung stehen, so daß die Leckmenge wieder in den Behälter zurückgeleitec wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 S48 Patentansprüche:

1. Axialkolben-Kraftstoffpumpe für Gasturbinentriebwerke, mit einem Rotor, der mit einer Anzahl von axial verlaufenden Bohrungen versehen ist, die je einen von einer Feder mit emem Ende in Anlage an eine feststehende Schiefscheibe gedrückten Kolben aufnehmen und je am von der Schiefscheibe entfernt liegenden Ende mit einer Öffnung in Verbindung stehen, wobei die Öffnungen in Umfangsrichtung im Abstand voneinander um die Rotorachse herum derart angeordnet sind, daß sie bei Drehung des Rotors nacheinander an einem KraftstoffeinlaG und an einem Kraftstoffauslaß vorbeitreten, die als in Umfangsrichtung im Abstand voneinander liegende bogenförmige Öffnungen in einer festliegenden Druckfläche ausgebildet sind, weiter mit einem vom Rotor getragenen fliehkraftbetätigten Ventilglied, das den Durchfluß durch einen Rücklaufkanal im Rotor von der Auslaßöffnung zum Inneren des den Rotor aufnehmenden Gehäuses steuert, das mit der Einlaßöffnung in Verbindung steht, mit einer durch Druck betätigten Vorrichtung, die entgegen der Fliehkraft eine Steuerkraft auf das Ventilgiied aufbringen kann und eine im Rotor angeordnete Druckkammer aufweist, und mit einer Einrichtung, über die ein Drucksignal in die Kammer übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Übertragung des Drucksignals zwei konzentrische, relativ zueinander drehbare Hohlwellen (27, 30) aufweist, von denen die eine vom Rotor (1) getragen wird und mit der Kammer (21) in Verbindung steht, während sich die andere durch eine Wandung (24) des Gehäuses erstreckt und mit einer Einrichtung (23), die das Drucksignal liefert, verbunden ist, wobei ein ring- _4a förmiger Zwischenraum zwischen den konzentrischen Hohlwellen mit einem in der Wandung (24) ausgebildeten Hohlraum (45) in Verbindung stellt, der durch eine zwischen der vom Rotor gttragenen Hohlwelle (30) und einer Umfangswan- ₊₅ dung des Hohlraums angeordneten Ringdichtung (31) gegen das Innere des Pumpengehäuses abgedichtet ist und einen Kanal (46) zum Ableiten des das Drucksignal übertragenden Mediums aufweist.

2. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als das Drucksignal übertragendes Medium Druckluft verwendet wird und daß der Kanal (46) vom Hohlraum (45) zur Außenseite des Gehäuses in die Atmosphäre führt.

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