DE19600660C2 - Hydraulisch reversierbare Verstellpropeller-Einheit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulisch reversierbare Ver­ stellpropeller-Einheit für Luft-, Land- und/oder Wasserfahr­ zeuge mit einem Propeller mit mindestens zwei Blättern, deren Blattwinkel mittels einer Steuereinheit (Regler) regelbar ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zur Verkürzung der Landestrecken von Luftfahrzeugen oder zur Verbesserung der Manövrierfähigkeit von Luftschiffen, amphi­ bischen Luftfahrzeugen oder Luftkissenbooten (Hovercrafts) werden vorzugsweise Propeller mit einer hydraulischen Ein­ richtung für Umkehrschub (reversierbare Propeller) einge­ setzt. Dazu gibt es verschiedene bekannte Vorrichtungen und Verfahren. Diese bekannten Vorrichtungen und Verfahren haben bestimmte Vorteile, z. B. die stufenlose Vorwahl des Blattwin­ kels und der zugeordneten Triebwerksleistung im sogenannten Beta-Bereich (Blattwinkel flacher als für Startstellung) mittels nur einem Leistungshebel. Diese Vorrichtungen weisen allerdings ebenfalls erhebliche Nachteile auf, z. B. eine aufwendige Vorrichtung für die Blattwinkeleinstellung, die über ein verstellbares Hydraulikventil erfolgt, das mit dem umlaufenden Propeller ständig in Verbindung stehen muß. Bei vielen bekannten Triebwerken ist es nur unter unverhältnismäßig hohem Aufwand möglich, solche bekannten Systeme zu installieren. Störungen an einer derartigen Vor­ richtung stellen ein hohes Sicherheitsrisiko im Flug- als auch im Bodenbetrieb dar.

Aus der DE-AS 15 31 551 ist eine hydraulisch reversierbare Verstellpropeller-Einheit für Luftschrauben bekannt, die ein mechanisches nicht dargestelltes Betaventil aufweist. Aus der DE-42 03 098 A1 ist eine Propellerverstellung bekannt, die je­ doch keinen reversierbaren Verstellpropeller betrifft. Aus der DD-PS 25 562 ist eine Anordnung zur Regelung der Beschleuni­ gung während des Übergangszustandes von Leerlauf auf hohe Lei­ stung bekannt, die primär eine Kraftstoffregelung darstellt.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine hydraulisch reversierbare Verstellpropeller-Einheit der ein­ gangs genannten Art zu schaffen, die einen einfachen Aufbau aufweist, die Sicherheit erhöht und einfach bei bestehenden Triebwerken installiert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst, d. h. dadurch, daß zwischen dem umlaufenden Propeller und der feststehenden Steuereinheit für die Blatt­ winkelansteuerung keine mechanische oder elektrische Verbin­ dung besteht, und daß ein bewegbarer, einstellbarer und mit­ tels Federn vorgespannter Anschlag für die Startstellung (kleine Steigung) vorgesehen ist, der zur Verstellung der Blattwinkel auf Bremsstellung (Reverse) mittels eines Hoch­ druckhydraulikfluids überwindbar und bis auf einen mechani­ schen Anschlag für die Bremsstellung (Reverse) verstellbar ist, um einen negativen Schub zu erzeugen.

Durch eine derartige Vorrichtung erübrigt sich eine laufende, direkte Verbindung zwischen dem umlaufenden Propeller und der üblicherweise am Triebwerksgehäuse installierten Steuerein­ heit (Regler). Bei einem etwaigen Druckverlust verstellen sich die Blätter automatisch aus dem negativen Blattwinkel zurück auf einen positiven Blattwinkel, um den Normalbetrieb zu gewährleisten.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

So ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Steuereinheit (Regler) zur Schaffung von zwei unterschiedlichen Servodrücken ausgebildet ist, die einen Normaldruck für positiven Schub zum normalen Vorwärtsbetrieb von ca. 16-22 bar und einen Hochdruck für negativen Schub zum Bremsbetrieb (Reverse) von ca. 32-44 bar umfassen.

In der Nabe des Propellers ist ein vorgespanntes Fe­ derpaket installiert, das als mechanischer Anschlag für die Startstellung dient. Die hydraulische Steuereinheit (Regler) weist zwei Überdruckventile auf, wodurch im Normalbetrieb ein Verstelldruck von ca. 16-22 bar und im Reversierbetrieb ein Verstelldruck von ca. 32-44 bar erzeugt wird, um den Anschlag, der durch das vorgespannte Federpaket gegeben ist, zu überwin­ den und die Propellerblätter im sogenannten Betaber­ eich bis auf negative Blattwinkel für Bremsstellung zu verstellen. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausge­ staltung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein elektrisch oder mechanisch ansteuerbares Schaltventil zur Um­ schaltung der Steuereinheit von Normaldruck auf Hochdruck bzw. von Hochdruck auf Normaldruck vor­ gesehen ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß in der Steuereinheit ein Sicherheitsventil vorgesehen ist, das im Normalbe­ trieb den Druck auf Normaldruck begrenzt, um ein un­ beabsichtigtes Reversieren des Propellers zu verhin­ dern.

Schließlich kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung in der Steuereinheit in der Hochdruckstufe ein Blattwinkelregler vorgesehen sein, der eine vom Servodruck abhängige stufenlose Blatt­ winkeleinstellung im Betabereich ermöglicht.

Mit einer derartigen Anordnung kann der dem Blatt­ winkel zugeordnete Hydraulikdruck geregelt werden, um damit eine stufenlose, der Triebwerksleistung ent­ sprechende Blattwinkeleinstellung im Betabereich zu erreichen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher be­ schrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine geschnittene Ansicht der Propellernabe; und

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Steuerein­ heit.

Die in Fig. 1 dargestellte Verstellpropeller-Einheit (20) zeigt eine mögliche Ausführung eines reversierba­ ren Verstellpropellers mit den wesentlichen Teilen eines derartigen Propellers, d. h. einer Nabe 1, mindestens zwei Blattlagerungen 2 für die Propellerblätter, Fliehge­ wichten 3, einem Servokolben 4 für die Blattverstellung, einem mechanischen Anschlag 5 für Reise- oder Segel­ stellung, einem beweglichen, durch Federn vorgespann­ ten Anschlag 6 für die Startstellung, einem einstellbaren Federpaket 7 und mit einem mechanischen Anschlag 8 für die Bremsstellung (Reverse).

Die in Fig. 2 dargestellte hydraulische Steuereinheit 30 zeigt einen hydraulischen Propellerregler für kon­ stante Drehzahl mit einer Pumpe 9, einem Normal­ druckventil 10, einem Hochdruckventil 11, einer Dreh­ zahlreglereinheit mit Einstellhebel 12, einem Schaltven­ til für Normal- oder Hochdruck 13, eine Servodrucklei­ tung zum Propeller 14, Rücklaufleitungen zum Trieb­ werkssumpf 15 einem Sicherheitsventil 16, einem Blatt­ winkelregler 17 und mit einer Versorgungsleitung vom Triebwerk 18.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der hydraulisch reversierbaren Verstellpropeller-Einheit 20 beschrie­ ben.

Die Steuereinheit (Regler) 30 gemäß Fig. 2 versorgt die hydraulische Verstelleinrichtung, d. h. den Servokol­ ben 4 des Propellers 20 mit Hydraulikfluid mit zwei unterschiedlichen Drucken, wodurch sich die Propeller­ blätter über die Blattlagerungen 2 und die daran befe­ stigten Fliehgewichte 3 in Richtung einer kleinen Stei­ gung (Startstellung) verstellen, solange sich der Regler im Unterdrehzahlzustand befindet. Die Steuereinheit (Regler) 30 liefert im Normalbetrieb den Normaldruck, der je nach Triebwerksleistungseinstellung für Gleich­ laufdrehzahl im Vorwärtsbetrieb des Flugzeugs (Fahr­ zeugs) sorgt. Dieses System, bei dem der Öldruck zur Steigungsverminderung verwendet wird, ist an und für sich bekannt. Die Blattsteigung kann sich dabei stufen­ los zwischen dem beweglichen durch Federn vorge­ spannten Anschlag 6 für Startstellung und dem festen Anschlag 5 für Reise- oder Segelstellung bewegen.

Wird nun eine flachere Blattsteigerung als die Start­ stellung gewünscht, L B. zum Verkürzen der Landes­ trecke oder zur besseren Manövrierfähigkeit am Boden bzw. im Wasser, müssen die Propellerblätter flacher bis hin zu einem negativen Blattwinkel verstellt werden können. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß über ein Schaltventil 13 die Servoleitung für das erste Überdruckventil 10 für den Normaldruck geschlossen und die Servoleitung für das zweite Überdruckventil 11 für den Hochdruck geöffnet wird. Die Aktivierung des Schaltventils 13 erfolgt entweder elektrisch über einen Schalter oder mechanisch über einen Bedienzug, der am Triebwerksleistungshebel angebracht ist.

Wird also der Leistungshebel auf Leerlauf und dann über eine Sperre zurück in Richtung Bremsstellung (Re­ verse) gezogen, aktiviert man die Hochdruckleitung. Da sich das System im Unterdrehzahlzustand befindet, überdrückt der Servokolben 4 den durch Federn vorge­ spannten beweglichen Anschlag für Startstellung 6 bis zum mechanischen Anschlag 8 für die Bremsstellung (Reverse). Hierdurch erreichen die Propellerblätter ei­ nen negativen Blattwinkel und erzeugen einen entspre­ chenden Bremsschub. Der Negativ- (Brems-) Schub ist dabei ebenfalls von der Triebwerksleistung abhängig. Dieser muß entsprechend erhöht werden, wenn sich die Blätter am mechanischen Anschlag für Bremsstellung (Reverse) befinden. Dies geschieht in bekannter Weise mittels einer Kurvenscheibe, um die Ansteuerung des Triebwerks auch bei einer negativen Bewegung des Lei­ stungshebels zu ermöglichen.

Zu beachten ist, daß höchstens die Triebwerkslei­ stung eingestellt werden kann, die für maximal 90% der Triebwerks-Startdrehzahl nötig ist, damit in diesem Be­ triebszustand (Reverse) immer ein Unterdrehzahlzu­ stand im Drehzahlregler herrscht. Hierdurch wird si­ chergestellt, daß der Propeller mit Hochdruckservoöl versorgt wird, um die Bremsstellung zu halten.

Soll nun aus der Bremsstellung (Reverse) zurück in die Startstellung verstellt werden, ist der Triebwerkslei­ stungshebel vorwärts in Richtung Leerlauf zu verstel­ len, bis die Sperre für Bremsstellung überwunden ist. Dabei wird das Hochdruckservoöl inaktiv und die Blät­ ter werden mittels der Federkraft wieder in Startstel­ lung verstellt, wenn sich der Normaldruck eingestellt hat.

Damit ist der Bremsstellungsvorgang beendet.

Durch dieses erfindungsgemäße neuartige System wird bei gleicher Sicherheit gegen unbeabsichtigte Bremsstellung eine ständige Verbindung zwischen dem umlaufenden Propeller und einem feststehenden Ventil samt dem gesamten Bedienungsgestänge überflüssig. Diese Vereinfachung vermindert das Gewicht, die An­ zahl der Teile, und damit die Kosten. Weiter wird eine höhere Betriebssicherheit gegen ein unbeabsichtigtes Reversieren der Propellerblätter erreicht, da in diesem Betriebszustand auf einen selektiven Blattwinkel ver­ zichtet werden kann, da die Höhe des Bremsschubs mit dem Leistungshebel einstellbar ist.

Claims (5)

1. Hydraulisch reversierbare Verstellpropeller-Ein­ heit für Luft-, Land- und/oder Wasserfahrzeuge mit einem Propeller mit mindestens zwei Blättern, de­ ren Blattwinkel mittels einer Steuereinheit (Regler) regelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwi­ schen dem umlaufenden Propeller (20) und der fest­ stehenden Steuereinheit (30) für die Blattwinkelan­ steuerung keine mechanische oder elektrische Ver­ bindung besteht, und daß ein bewegbarer, einstell­ barer und mittels Federn (7) vorgespannter An­ schlag (6) für die Startstellung (kleine Steigung) vorgesehen ist, der zur Verstellung der Blattwinkel auf Bremsstellung (Reverse) mittels eines Hoch­ druckhydraulikfluids überwindbar und bis auf ei­ nen mechanischen Anschlag (8) für die Bremsstel­ lung (Reverse) verstellbar ist, um einen negativen Schub zu erzeugen.

2. Hydraulisch reversierbare Verstellpropeller-Ein­ heit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (Regler) (30) zur Schaffung von zwei unterschiedlichen Servodrücken ausgebildet ist, die einen Normaldruck für positiven Schub zum normalen Vorwärtsbetrieb von ca. 16-22 bar und einen Hochdruck für negativen Schub zum Brems­ betrieb (Reverse) von ca. 32-44 bar umfassen.

3. Hydraulisch reversierbare Verstellpropeller-Ein­ heit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß ein elektrisch oder mechanisch ansteuerba­ res Schaltventil (13) zur Umschaltung der Steuer­ einheit (30) von Normaldruck auf Hochdruck bzw. von Hochdruck auf Normaldruck vorgesehen ist.

4. Hydraulisch reversierbare Verstellpropeller-Ein­ heit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuereinheit (30) ein Sicherheitsventil (16) vorgesehen ist, das im Nor­ malbetrieb den Druck auf Normaldruck begrenzt, um ein unbeabsichtigtes Reversieren des Propel­ lers (20) zu verhindern.

5. Hydraulisch reversierbare Verstellpropeller-Ein­ heit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuereinheit (30) in der Hochdruckstufe ein Blattwinkelregler (17) vorgese­ hen ist, der eine vom Servodruck abhängige stufen­ lose Blattwinkeleinstellung im Betabereich ermög­ licht.