DE602005005658T2

DE602005005658T2 - Hubschrauber mit Hilfschmierölkreislauf

Info

Publication number: DE602005005658T2
Application number: DE602005005658T
Authority: DE
Inventors: Silvano Carnelli; Roberto Regonini; Massimo Forni; Giuseppe Gasparini
Original assignee: Agusta SpA
Current assignee: Agusta SpA
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2009-06-18
Anticipated expiration: 2025-07-01
Also published as: CA2551306C; ATE390349T1; US7651049B2; JP2007008461A; DE602005005658D1; EP1739012A1; EP1739012B1; US20090071753A1; CA2551306A1; JP4880382B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Hubschrauber mit einem Hilfs-Schmiermittelkreislauf.
Es ist bekannt, dass Hubschrauber üblicherweise mit einer Anzahl von Untersetzungsgetrieben zur Übertragung von Antriebsbewegung von einer oder mehreren Antriebsturbinen auf den Haupt- und/oder Heckrotor und/oder von der Turbine auf einer Anzahl von Hilfsgeräten, d. h. beispielsweise der Bordausrüstung versehen werden.
Die Untersetzungsgetriebe weisen normalerweise einen ersten relativ zu einem zweiten Bauteil beweglichen Bauteil und eine Anzahl von Lagern zur Lagerung des ersten Bauteils relativ zum zweiten Bauteil auf. Hubschrauber weisen darüber hinaus einen Kreislauf zur Zufuhr und Schmierung von in einem speziellen Behälter enthaltenem Schmieröl zu den Lagern auf.
Im Falle einer Ausfalls des Schmiermittelkreislaufs fällt der Schmieröldruck, wodurch der Betrieb des Untersetzungsgetriebes beeinträchtigt wird.
Ein Not-Schmiersystem für Hubschrauber ist aus der US-5121815 bekannt, welche alle Merkmale des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs 1 offenbart.
In der Industrie besteht die Forderung, in solchen Fällen den korrekten Betrieb des Untersetzungsgetriebes für einen vorbestimmten Zeitraum, von z. B. wenigstens 30 Minuten und vorzugsweise einer Stunde, sicherzustellen, um eine Landung des Hubschraubers zu ermöglichen.
Darüber hinaus fordern die Hubschrauber-Zulassungsbestimmungen, dass der Hubschrauber für Aufgabenstellungen von vorgegebener Zeitdauer fähig ist, den horizontalen Flugzustand für die vorgegebene Zeitdauer aufrechterhalten kann.
Es ist Gegenstand der Erfindung, einen Hubschrauber anzugeben, der so ausgestaltet ist, dass er die vorerwähnten Anforderungen in einfacher und kostengünstiger Weise erfüllt.
Erfindungsgemäß wird hierfür ein in der im Anspruch 1 beanspruchten Weise ausgestalteter Hubschrauber vorgesehen.
Ein bevorzugtes, nicht in beschränkendem Sinne zu verstehendes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, und zwar zeigt:
1 einen in der erfindungsgemäßen Weise ausgestalteten Hubschrauber in perspektivischer Darstellung; und
2 eine im Maßstab vergrößerte Schnittansicht eines Untersetzungsgetriebes des in 1 gezeigten Hubschraubers und einen Hilfs-Schmiermittelkreislauf zur Schmierung des Untersetzungsgetriebes in Notfällen.
Das Bezugszeichen 1 bezeichnet in 1 einen Hubschrauber mit zwei Antriebs-Turbinen 2, einem Hauptrotor 4, einem Heckrotor 5 und einem primären Untersetzungsgetriebe 3 zur Übertragung der Antriebsbewegung von den Turbinen 2 auf den Hauptrotor 4 und den Heckrotor 5.
Außerdem weist der Hubschrauber 1 eine Anzahl von (schematisch dargestellten) sekundären Untersetzungsgetrieben 6 zur Übertragung von Antriebsbewegungen vom primären Untersetzungsgetriebe 3 auf zugeordnete, an sich bekannte (nicht gezeigte) Zubehörgeräte, beispielsweise zum Betrieb von zugeordneten Bord-Apparaturen auf.
Wie nachstehend näher beschrieben wird, muss jedes Untersetzungsgetriebe 3, 6 zur Gewährleistung seiner sicheren Funktion ölgeschmiert werden.
Für diesen Zweck weist der Hubschrauber 1 – in wie in 2 dargestellt ist – einen Schmiermittelkreislauf 20 zur Förderung von Schmieröl zu den Untersetzungsgetrieben 3, 6 auf. Der Schmiermittelkreislauf 20 weist im Einzelnen einen Behälter 11 und eine Anzahl von Düsen 12 (, von denen nur eine gezeigt ist,) zur Förderung von Schmieröl aus dem Behälter 11 zu den zugeordneten Untersetzungsgetrieben 3, 6 auf.
Aus Gründen der Vereinfachung wird nachstehend in der Beschreibung nur beispielsweise auf das Untersetzungsgetriebe 3 und die zugeordnete Düse 12 Bezug genommen.
Außerdem wird das Untersetzungsgetriebe 3 nur so weit beschrieben und dargestellt, wie dies für das klare Verständnis der vorliegenden Erfindung erforderlich ist.
Im Einzelnen zeigt 2, dass das Untersetzungsgetriebe 3 ein äußeres Gehäuse 8 aufweist, welches an einer (nicht gezeigten) starren Baugruppe des Hubschraubers 1 befestigt ist; innerhalb des Gehäuses 8 ist eine Antriebswelle 7 um eine Achse A drehbar gelagert, welche die Turbinen 2 funktionell mit einem Kegelrad 19 verbindet, welches seinerseits mit weiteren Bauelementen des Untersetzungsgetriebes 3 verbunden ist. Eine Anzahl von radial zwischen der Welle 7 und dem Gehäuse angeordneten Lagern 9 lagert die Welle 7 drehbar, in Axialrichtung jedoch fixiert innerhalb des Gehäuses 8.
Die Welle 7 weist, wie in 2 erkennbar ist, einen an seinem äußeren Umfang mit Gewinde versehenen Abschnitt 14 und ein in Umfangsrichtung verlaufendes äußeres Kegelrad 15 auf, welches getrieblich mit den Turbinen 2 bzw. einem Kegelrad 19 verbunden ist. Der Abschnitt 14 ist an einem axialen Ende 18 der Welle 7 und das Kegelrad 15 an dem dem axialen Ende 17 gegenüberliegenden Ende 18 der Welle 7 ausgebildet.
Der Abschnitt 14 steht zur einfachen Verbindung mit den Turbinen 2 axial vom Gehäuse 8 vor.
Die Lager 9 sind Kugellager, welche axial zwischen dem Abschnitt 14 und dem Kegelrad 15 angeordnet sind.
Die Welle 7 bildet einen Schmieröl-Strömungsweg von der Düse 12 zu den Lagern 9.
Im Einzelnen umschließt die Welle 7 koaxial eine innere Kammer 21, die an einem Ende 17 für den Eintritt von Schmieröl offen und am anderen Ende 18 zur Verhinderung des Austritts von Schmieröl durch dieses Ende 18 geschlossen ist.
Die Kammer 21 steht durch eine Anzahl von – im gezeigten Ausführungsbeispiel drei – die Welle 7 radial durchsetzenden Durchlassöffnungen 16 in Strömungsverbindung mit den Lagern 9, um einen Durchtritt von vom offenen Ende 17 zutretenden Schmieröls zu den Lagern 9 zu ermöglichen.
Die Düse 9 weist einen in die Kammer 21 vorstehenden Auslass 13 auf, über welchen das Schmieröl zur Schmierung der Lager 9 direkt in die Kammer 21 eingespritzt wird.
Genauer gesagt, ist jede Düse 12 mit dem Behälter 11 über eine zugeordnete Schmieröl – Verbindungsleitung 26 verbunden, in welcher eine (nicht gezeigte) bekannte Förderpumpe angeordnet ist.
Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung weist der Hubschrauber 21 einen Hilfs-Schmiermittelkreislauf 22 auf, in den vom Behälter 11 aus kontinuierlich eine ersten strömenden Schmierölmenge eingespeist wird und der seinerseits kontinuierlich den Lagern 9 des Untersetzungsgetriebes 3 eine zweite Schmierölmenge zuführt, welche kleiner als die erste Schmierölmenge ist, so dass ein Hilfs-Speichervolumen von Schmieröl zur Verfügung steht, welches im Falle eines Ausfalls des Schmiermittelkreislaufs 20 zum Einsatz kommen kann.
Im Einzelnen umfasst der Hilfs-Schmiermittelkreislauf 22 einen Hilfsbehälter 23, welcher kontinuierlich vom Behälter 11 gefüllt wird, um so das Hilfs-Speichervolumen zur Verfügung zu stellen, und eine Hilfsdüse 24, welche vom Hilfsbehälter 23 aus gespeist wird und Schmieröl tropfenförmig in die Kammer 21 för dert, um eine zeitweilige Schmierung der Lager 9 des Untersetzungsgetriebes 3 auch dann sicherzustellen, wenn der Schmiermittelkreislauf 20 ausfällt.
Der Hilfsbehälter 23 wird über eine an die Leitung 26 angeschlossene Leitung 27 gespeist.
Wie die Düse 12 weist auch die Hilfsdüse 24 einen in die Kammer 21 des Untersetzungsgetriebes 3 geführten Auslass 25 auf, um Schmieröl tröpfchenförmig einzuspeisen, welches die zeitweilige Schmierung der Lager 9 im Falle eines Ausfalls des Schmiermittelkreislaufs 20 sicherstellt.
Genauer gesagt, ist der Hilfsbehälter 23 höher als der Auslass 25 positioniert, so dass die tropfenförmige Einspeisung aufgrund der Schwerkraft erfolgt.
Der Auslass 25 ist in Richtung rechtwinklig zum Schmierölstrom schmaler als der Auslass 13, so dass bei einwandfrei funktionierendem Behälter 11 mehr Schmieröl in den Hilfsbehälter 23 eingespeist als aus dem Hilfsbehälter 23 abgegeben und innerhalb des Hilfsbehälters 23 eine hinreichende Schmierölmenge gespeichert wird, um die zeitweilige Schmierung der Lager 9 im Falle eines Ausfalls des Schmiermittelkreislaufs 20 sicherzustellen.
Der Auslass 25 ist in Richtung rechwinklig zum Schmierölstrom ebenfalls kleiner als die Leitung 27.
Jeder Hilfstank 23 ist mit einer (nicht gezeigten) Öffnung zur Rückführung von Schmieröl entlang einer Leitung 28 versehen, wenn der Hilfsbehälter 23 vollständig mit Schmieröl gefüllt ist.
Im tatsächlichen Betrieb ist die Welle 7 durch die für ihre korrekte Funktion zu schmierenden Lager 9 drehbar und in Axialrichtung unverschieblich gelagert.
Bei normalen Betriebsbedingungen im Schmiermittelkreislaufs 20 wird die Düse 12 vom Behälter 11 über die Leitung 26 mit Schmieröl versorgt.
Das Schmieröl wird über die Düse 12 in die Kammer 21 eingespeist, von wo es über die Überströmöffnungen 16 zu den Lagern 9 übertritt und die Lager schmiert.
Genauer gesagt, überträgt die Welle 7 auf das in die Kammer 21 eingespeiste Schmieröl eine zentrifugale radial gerichtete Bewegungskomponente in Bezug auf die Achse A, wodurch die Schmierölströmung in Richtung auf die Durchlassöffnungen 16 unterstützt wird.
Bei normalen Betriebsbedingungen im Schmiermittelkreislaufs 20 strömt ein Teil des vom Behälter 11 über die Leitung 26 geführten Schmierölstroms über die Leitung 27 in den Hilfs-Schmiermittelkreislauf 22.
Dieser Teil des Schmierölstroms sammelt sich im Hilfsbehälter 23 und tropft kontinuierlich aus den Hilfsdüsen 24 in die Kammer 21 und trägt so in geringerem Maße zur Schmierung der Lager 9 bei.
Genauer gesagt, ist der dem Hilfsbehälter 23 über die Leitung 27 zugeführte Schmieröl – Mengenstrom geringer als der vom Hilfsbehälter 23 zu den Hilfsdüsen 24 abgeführte Schmieröl – Mengenstrom. Die Differenz der Schmierölströme wird dadurch hervorgerufen, dass der Auslass 25 rechtwinklig zur Schmieröl Strömungsrichtung gesehen, kleiner als der Auslass 13 und die Leitung 27 ist.
Im Falle des Ausfalls des Schmiermittelkreislaufs 20 wird kein Schmieröl über die Düsen 12 in die Kammer 21 eingespeist.
In diesem Fall erlaubt der Hilfs-Schmiermittelkreislauf 22 eine zeitweilige Schmierung der Lager 9 des Untersetzungsgetriebes, um einen weiteren Betrieb des Untersetzungsgetriebes für eine vorgegebene Zeitdauer.
Das im Hilfsbehälter 23 gesammelte Schmieröl wird dabei weiterhin infolge der Schwerkraft tropfenförmig nach und nach über die Hilfsdüse 24 in die Kammer 21 eingespeist und die Schmieröltröpfchen werden durch die Zentrifugalkraft über die Durchlassöffnungen 16 zu den Lagern 9 gefördert, um die Schmierung der Lager 9 im Falle des Ausfalls des Schmiermittelkreislaufs 20 für einen vorgegebenen Zeitraum aufrechtzuerhalten.
In diesem Fall wird für den Hubschrauber 1 für einen vorbestimmten Zeitraum von beispielsweise eine halben oder – vorzugsweise – einer Stunde, eine zu sätzliche Betriebssicherheit des Untersetzungsgetriebes 3 sichergestellt, bis ein geeigneter Landeplatz erreicht ist.
Der Hubschrauber kann darüber hinaus für den vorbestimmte Zeitraum auch den Horizontalflug fortsetzen, so dass er die Zulassungsbedingungen für Betriebsanforderungen von vorgegebener Dauer erfüllt.
Es ist klar, dass Abwandlungen des vorstehend beschriebenen und dargestellten Hubschraubers 1 im Rahmen des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche durchführbar sind.

Claims

Hubschrauber (1) mit – einem ersten und zweiten Bauteil (7, 8); – Schmiermittel geschmierten Lagereinrichtungen (9) zur beweglichen Lagerung des ersten Bauteils (7) relativ zum zweiten Bauteil (8); und – mit einem primären Schmiermittelkreislauf (20) zur Schmierung der Lagereinrichtungen (9), welcher seinerseits einen primären Schmiermittelbehälter (11) zur Aufnahme eines flüssigen Schmiermittels und primäre Schmiermittel-Speiseeinrichtungen (12) zur Förderung des flüssigen Schmiermittels zu den Lagereinrichtungen (9) aufweist, wobei besagter Hubschrauber (1) einen vom ersten Schmiermittelbehälter (11) kontinuierlich mit einer ersten Schmiermittelmenge gespeisten Hilfs-Schmiermittelkreislauf (22) aufweist, welcher seinerseits die besagten Lagereinrichtungen (9) mit einer zweiten Schmiermittelmenge versorgt, die geringer als die erste Schmiermittelmenge ist, so dass ein Hilfs-Speichervolumen (23) von flüssigem Schmiermittel für den Fall zur Verfügung steht, dass der primäre Schmiermittelkreislauf (20) zusammenbricht; und wobei das Hilfsspeichervolumen (23) außerhalb des ersten Bauteils (7) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bauteil (7) relativ zum zweiten Bauteil (8) um eine Achse (A) drehbar gelagert ist und eine vom primären und von besagtem Hilfs-Schmiermittelkreislauf (20; 22) gespeiste innere Kammer (21) aufweist, welche über eine im ersten Bauteil (7) vorgesehene und radial zur Achse (A) verlaufende Überströmöffnung (16) in Strömungsverbindung mit den Lagereinrichtungen (9) steht.
Hubschrauber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass besagter Hilfs-Schmiermittelkreis (22) einen von primären Schmiermittelbehälter (11) gespeisten, das besagte Hilfsspeichervolumen bestimmenden Hilfs-Schmiermittelbehälter (23) aufweist, und dass vom Hilfs-Speicherbehälter (23) versorgte Hilfs-Schmiermittelspeisevorrichtungen (24) vorgesehen sind, die ihrerseits über einen rechtwinklig zur Strömungsrichtung des flüssigen Schmiermittels kleiner als der Auslass (13) der besagten primären Schmiermittel-Speisevorrichtungen (12) bemessen Auslass (25) die besagten Lagereinrichtungen (9) versorgen.
Hubschrauber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass besagter Hilfs-Schmiermittelbehälter (23) von besagten primären Schmiermittelbehälter (11) über eine Verbindungsleitung (27) versorgt wird, und dass der Auslass (25) der besagten Hilfs-Schmiermittelspeisevorrichtungen (24) in einer rechtwinklig zur Strömungsrichtung des flüssigen Schmiermittels gemessenen Richtung kleiner als die Verbindungsleitung (27) ist.
Hubschrauber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der primäre Schmiermittelbehälter (11) den besagten primären Schmiermittelkreislauf (20) und den besagten Hilfs-Schmiermittelkreislauf (22) über die gleiche Verbindungsleitung (26) speist.
Hubschrauber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Untersetzungsgetriebe (3) den ersten und zweiten Bauteil (7, 8) aufweist.