DE69028982T2

DE69028982T2 - Notnebelschmierungseinrichtung

Info

Publication number: DE69028982T2
Application number: DE69028982T
Authority: DE
Inventors: Charles Duello
Original assignee: Bell Helicopter Textron Inc
Current assignee: Bell Helicopter Textron Inc
Priority date: 1989-10-13
Filing date: 1990-09-12
Publication date: 1997-07-03
Anticipated expiration: 2010-09-13
Also published as: JP3180155B2; AU6600390A; IL95887A0; US5097926A; DE69028982D1; WO1991005943A1; EP0448690B1; EP0448690A1; EP0448690A4

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf Schmiersysteme und insbesondere auf ein Hilfsschmiersystem, das nach dem Ausfall eines Hauptschmiersystems einsetzbar ist, um für einen Schmiernebel zu sorgen, um eine ölreiche Atmosphäre für Bauelemente innerhalb eines Gehäuses zu schaffen.
Hintergrund der Erfindung
Hilfs- oder Sekundär-Schmiersysteme sind allgemein bekannt, um für eine Schmierung für eine Einrichtung während eines Ausfalls des Hauptschmiersystems zu sorgen. Ausgeklügelte Einrichtungen, wie beispielsweise Flugzeuge, erfordern Hilfsschmiersysteme, um sich bewegende Teile zu schmieren und um über einen ausreichend langen Zeitraum zu funktionieren, um ein Weiterfunktionieren der Einrichtung zu ermöglichen. Der Ausfall des Hauptschmiersystems kann die Folge einer Anzahl von Ereignissen sein, wie beispielsweise eines ballistischen Schadens, des Ausfalls der Schmiermittelpumpe oder des Schmiermittelverlustes als Folge eines Lecks im System.
Bis jetzt werden mehrere verschiedene Typen an Hilfs- oder sekundären Schmiersystemen verwendet, um für die notwendige Schmierung bei der Einrichtung zu sorgen. Schmierdochte sind für die Schmierung einzelner Bauelemente vorgesehen worden. Schmierstoffstrahlen sind für einzelne Bauteile zusammen mit einem kleinen Rezirkulationssystem vorgesehen worden. Eine Düse mit Luftansaugung ist verwendet worden, um einen Ölstrom an ein einzelnes Bauteil der Ausrüstung zu liefern. Weiterhin sind Tropfschalen als Notschmierquelle für die Ausrüstung verwendet worden.
Diese bereits bestehenden Hilfsschmier systeme haben dann Nachteile, wenn das Hilfsschmiersystem für eine hohe Anzahl sich bewegender Teile erforderlich ist, was eine hohe Anzahl von Zuführungseinrichtungen erfordern würde, die diesen Teilen zugeordnet sind, was ein unerwünschtes Gewicht und Verlust an Raum für ein solches System verursachen würde. Der Ausfall irgendeiner solchen Zuführungseinrichtung würde den Verlust der Schmierung für jenes Teil bewirken, obwohl andere Teile eine Schmierung erhalten könnten. Bisherige Hilfsschmiersysteme mit zugeordneten Zuführungseinrichtungen erfordern ein großes Ölvolumen, um für einen Ölstrom zu jedem Teil zu sorgen. Hilfsschmiersysteme unter Verwendung von Tropfschalen sind bei verschiedenen Kipplagen in Getrieben an Bord eines Flugzeugs nicht verwendbar, und die Öffnungen, die in der Größe eingeschränkt sind, um die Betriebszeit zu verlängern, unterliegen der Gefahr einer Verstopfung. Folglich ist eine Notwendigkeit für ein Sekundär- oder Hilfsschmiersystem entstanden, welches diese Probleme überwindet und für eine angemessene Ölmenge zu allen Teilen sorgt, die eine Schmierung benötigen und weiterhin gestattet, daß die Einrichtung über einen ausgedehnten Zeitraum im Anschluß an den Verlust des Hauptschmiersystems funktioniert.
US-A-4,284,174 offenbart ein Hilfsschmiersystem, bei welchem die Ölzufuhr von jedem Hilfsschmierbehälter generell durch eine Reihe von Rückschlagventilen während des normalen Betriebes abgesperrt ist. Darin wird jedoch weiter darüber unterrichtet, daß der Nachteil eines solchen Hilfszuführungssystems ist, daß ein Absperren der Hilfsölbehälter während des Normalbetriebs der Maschine zu einer Ölstagnation führt, welche allmählich zu einer Alterung des Öls durch Wärme führt. Um das Problem der Ölstagnation zu vermeiden, wird davon ausgegangen, daß bei einem Hilfs-Öl/Nebelsystem der Hilfsölbehälter mit den Ölzuführungsleitungen in Reihe geschaltet werden sollte, damit bei normalem Betrieb das gesamte Öl auf seinem Weg zu der Luftansaugdüse durch den Hilfsölbehälter hindurchgeht. Dieses System des bisherigen Standes der Technik hat jedoch ein diesem eigenes Problem: es kann keine Dosiereinrichtung zum Dosieren des Ölstroms von dem Hauptschmiersystem zum Hilfsölbehälter während des Anfahrens akzeptieren. Jedes Bauteil, das den Ölstrom zum Hilfsölbehälter während des Anfahrens einschränkt, würde notwendigerweise auch den Ölstrom zu der Luftansaugdüse während des normalen Betriebes einschränken. Folglich lehrt das Patent, daß ein kontinuierlicher Strom durch den Hilfsölbehälter notwendig ist, um eine Ölstagnation zu vermeiden, geht aber ab von der Verwendung einer Dosiereinrichtung, um zu verhüten, daß während des Anfahrens des Systems ein zu niedriger Öldruck auftritt.
US-A-4,717,000 offenbart ein Hilfsschmiersystem, welches kein Bestandteil der normalen Ölzuführungsleitung ist. Darin ist ein Rückschlagventil in dem Hilfssystem enthalten, um während des Anfahrens einen zu niedrigen Öldruck zu verhüten. Jedoch lehrt das Patent ein System, welches den Hilfsölbehälter mit der Öldüse mit Hilfe eines Ventils und einer Leitung verbindet, was ein Fließen von Öl durch den Hilfsölbehälter während des normalen Betriebes nicht möglich macht. Stattdessen strömt nur während einer Notsituation Öl von dem Sammelbehälter zu den Lagerbaugruppen und dem zugeordneten Getriebe. Da es nun keinen Ölstrom durch den Hilfsölbehälter während des normalen Betriebes gibt, befaßt sich das Patent nicht mit dem Problem der Ölstagnation, sondern lehrt, daß eine Dosiereinrichtung benutzt werden muß, um einen zu niedrigen Öldruck während des Anfahrens des Systems zu verhüten, lehrt aber auch ein Abwenden von einem kontinuierlichen Ölstrom durch den Hilfsölbehälter.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Hilfs-Schmierungssystem, wie in Anspruch 1 beansprucht.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Zum Zweck eines besseren Verstehens der vorliegenden Erfindung und weiterer Vorteile derselben wird auf die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform Bezug genommen, wie sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erfolgt, bei welchen:
Fig. 1A und 1B eine Flugzeugrotorgetriebebaueinheit mit einem Hilfs-Nebelschmiersystem der vorliegenden Erfindung veranschaulichen;
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie A - A' von Fig. 1B ist;
Fig. 3 eine teilweise Grundrißansicht des Getriebes von Fig. 1 ist;
Fig. 4 eine Schnittansicht des Getriebes von Fig. 3 entlang der Linie B - B' ist; und
Fig. 5 eine vergrößerte weggeschnittene Ansicht einer Nebeldüse ist, die bei dem Hilfsnebelsystem der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Detaillierte Beschreibung
Fig. 1A und 1B veranschaulichen ein komplexes Propellerrotorgetriebe 8 für ein Flugzeug mit schwenkbarem Rotor (nicht gezeigt), in welches das Hilfs-Nebelschmiersystem der vorliegenden Erfindung eingebaut ist. Eine Vielzahl von Nebeldüsen 22 ist generell da angegeben, wo sie in dem Getriebe 8 angebracht sind. Die räumliche Unterteilung des Propellerrotorgetriebes und die Größe des Getriebegehäuses und der zu schmierenden Bauteile macht es für eine Vielzahl von Nebeldüsen 22 geeignet. Mehrere Ölbehälter 16 (siehe Fig. 4) befinden sich in dem gesamten Getriebegehäuse 8 und in unmittelbarer Nähe der Nebeldüsen 22. In folge der Dispersion der feinen Tröpfchen im Ölnebel 40 zirkuliert Ölnebel mit der Bewegung der Luft und den sich bewegenden Bauelementen in der Gesamtheit von Getriebe 8. Die Anzahl der Nebeldüsen 22 schafft eine ölreiche Atmosphäre von feinen Tröpfchen, die durch die Nebeldüsen 22 versprüht werden, um für eine Redundanz bei dem System zu sorgen.
Fig. 2 ist eine Schnittansicht des Getriebes entlang der Linie A - A' von Fig. 1B.
Unter Bezugnahme auf Fig. 3 und 4 ist Fig. 3 eine teilweise Grundrißansicht von Getriebe 8 und ist Fig. 4 eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie B - B von Fig. 3, um stärker detailliert das Hilfs-Nebelsystem der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen, das generell durch die Bezugszahl 10 gekennzeichnet ist.
Das Hilfs-Nebelsystem 10 sorgt für eine Schmierung der sich bewegenden Teile im Innern eines komplexen Propellerrotorgetriebes 8 für die Verwendung bei einem Flugzeug mit schwenkbarem Rotor (nicht gezeigt). Während des normalen Betriebes füllt Schmieröl von einer Haupt-Schmierölleitung 14 einen Hilfs- Schmierölbehälter 16, der in das Getriebe 8 eingebaut ist. Ein Einlaß 18 befindet sich an der Oberseite des Ölbehälters 16, so daß nach einem Verlust der primären Schmierungsquelle innerhalb des Ölbehälters 16 festgehalten wird. Eine Siebdrossel 20 befindet sich an dem Eintritt 18 zu dem Ölbehälter, um den Ölstrom zu drosseln, um einen zu niedrigen Öldruck während des Anfahrens der Maschine zu verhüten und um für ein Filter zu sorgen, um zu verhüten, daß irgendwelcher Ölschlamm in den Behälter 16 eindringt. Bei einer Ausführungsform gestattet es die Drossel 20, daß sich der Behälter 16 während eines Zeitraums von einer Minute nach dem Anfahren der Maschine auffüllt.
Eine Nebeldüse 22 ist in den Boden des Behälters 16 eingebaut, so daß Öl während des Abschaltens der Maschine von dem Behälter 16 zurück in die Primärzuführung abgeleitet wird. Die Nebeldüse 22 ist so angeordnet, daß Öl von dem Boden des Behälters 16 während jeder vorgesehenen Lage des Propellerrotor-Getriebes 8 abgezogen wird und liegt so, daß Ölnebel auf alle kritischen Bereiche zum Zwecke der Schmierung gerichtet wird, so daß Ölnebel auf diesen kritischen Bereichen kondensiert, wenn das erste Bauteil mit dem Ölnebel in Berührung kommt. Das Öl wird als Nebel von der Nebeldüse 22 zerstreut und füllt den gesamten Innenraum 24 des Getriebegehäuses 8, wodurch eine ölreiche Atmosphäre erzeugt wird. Die Zahnräder und Lager des Getriebes 8 bewegen sich durch diese hindurch, was bewirkt, daß die Bauteile des Getriebes geschmiert werden, wenn sie sich durch den Ölnebel im Innern des Getriebes 8 hindurch bewegen.
Die Nebeldüse 22 erzeugt einen Nebel unter der Wirkung von Luft, die durch einen Gehäusekanal 26 zugeführt wird, dessen Luftquelle die Luftabführung des Motors ist. Natürlich könnten auch andere geeignete Luftquellen die Nebeldüse 22 versorgen, um einen geeigneten Ölnebel zu liefern. Beispielsweise könnten Hilfskompressoren an Bord des Flugzeugs oder spezielle Kompressoren, die in das Flugzeug eingebaut sind, verwendet werden, um für eine geeignete Luftquelle zu sorgen. Das Einleiten der Abluft 28 des Motors könnte durch den Piloten des Flugzeugs vorgenommen werden, nachdem er eine Anzeige über einen zu niedrigen Druck in dem Hauptschmiersystem erhalten hat, oder die Luftquelle kann automatisch nach einem vorbestimmten Abfall des Öldrucks in dem Hauptschmierungssystem aktiviert werden.
Fig. 5 veranschaulicht eine Nebeldüse 22 des Hilfsnebelsystems 10 der vorliegenden Erfindung. Die Nebeldüse 22 ist eine Luft zerstäubende Düse, die dann in Funktion kommt, wenn Luft dem Lufteinlaß 30 zugeführt wird, welche zu Luftkappe 32 und aus dem Luft-Ringspalt 34 heraus gelangt. Luft, die aus dem Ringspalt 34 herausgelangt, schafft einen Bereich niedrigen Drucks an der Öffnung 36 der Öl-Zuführungsleitung 38, wodurch Öl aus dem Behälter 16 (nicht gezeigt) und der Öl-Zuführungsleitung 38 herausgezogen wird, wo sie durch den Luftstrom zerstäubt wird, der durch den Luft-Ringspalt 34 gelangt. Das Ergebnis ist, daß ein Ölnebel mit einem festen konischen Muster mit einem eingeschlossenen Winkel von ungefähr 30º zum Vernebeln des Innern eines Gerätegehäuses geliefert wird. Die Größe der Öltröpfchen in dem Nebel liegt in dem Bereich von 0,0005 bis 0,001 mm (0,5 bis 10 Mikrometern) im Durchmesser. Ein abschließendes Düsenfilter 42 ist so dimensioniert, daß Partikel in dem Behälter 16 herausgefiltert werden, bevor sie die Öffnung 36 erreichen. Die Gestaltung der Nebeldüse 22 ist von Bedeutung für die Funktion des Hilfsnebelsystems 10. Der Luft-Ringspalt 34 ist in seinen Abmessungen klein genug, um eine niedrige Luftströmung von ungefähr 0,0226 kg/min (0,05 lbs pro Minute) aufrechtzuerhalten. Die Nebeldüse funktioniert bei 48,26 KPa (7 psig), einem verhältnismäßig niedrigen Druck. Die Öffnung 36 der Öleinspeisung 38 ist so bemessen, daß für einen Ölstrom von 409,67 cm³ pro Stunde (25 Kubikzoll pro Stunde) unter nominellen Betriebsbedingungen des Ölnebelsystems 10 gesorgt wird. Die Strömungsgeschwindigkeit des Öls ändert sich mit der Druckhöhe des Öleintritts 18. Bei einer Ausführungsform des Systems 10 schwankt die Strömungsgeschwindigkeit des Öls von Nebeldüse 22 von 163,87 bis 655,48 cm³ pro Stunde (10 bis 40 Kubikzoll pro Stunde) während die Druckhöhe des Öleinlasses dabei von -5 bis +25 cm (-2,0 bis +10,0 Zoll) Öl schwankt.
Während die vorliegende Erfindung bezogen auf eine spezielle Ausführungsform davon beschrieben worden ist, lassen sich für jemanden, der mit der Technik vertraut ist, verschiedene Änderungen und Modifikationen vorstellen, und es ist beabsichtigt, daß die vorliegende Erfindung solche Änderungen und Modifikationen mit umfaßt, wie sie in den Geltungsbereich der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims

1. Sicherheits-Nebelschmierungssystem zur Schmierung von sich bewegenden, in einem Gehäuse (8) eingebauten Komponenten bei einem Ausfall des Haupt-Schmierungssystems (14), wobei das System aufweist: einen Ölbehälter (16) zur Aufnahme einer Schmieröl-Menge, eine Einrichtung zum Befüllen des Ölbehälters (16) durch das Haupt-Schmierungssystem (14), eine Ölnebeldüse (22), wobei die Ölnebeldüse mit Hilfe einer Luftquelle (28) betrieben wird, um bei einem Ausfall der Schmierung einen Ölnebel (40) zu erzeugen, wobei die Ölnebeldüse (22) einen durch diese hindurchführenden Ölkanal (38) hat, um an einem Ende Öl von dem Ölbehälter (16) aufzunehmen und um an einer am gegenüberliegenden Ende ausgebildeten Öffnung (36) einen Ölnebel (40) auszustoßen, wobei die Ölnebeldüse (22) einen Luftkanal (34) hat, der an diesem gegenüberliegenden Ende der Ölnebeldüse offen ist und an diesem einen Ende eine normalerweise geschlossene Verbindung (26) mit einer Luftquelle (28) hat, so daß bei Betreiben der Ölnebeldüse (22) durch Öffnen der Luftkanalverbindung (26) zur Luftquelle (28) von der Ölnebeldüse ein Ölnebel (40) ausgestoßen wird, wodurch eine mit Öl angereicherte Atmosphäre gebildet wird, um die sich bewegenden Komponenten in dem Gehäuse (8) zu schmieren, und eine Einrichtung zum Dosieren des Ölstroms von dem Haupt-Schmierungssystem (14) zum Ölbehälter (16), sodaß das Haupt-Schmierungssystem (14) beim Starten keinen Druckverlust erfährt; gekennzeichnet durch: eine Einrichtung zum Verbinden des Ölbehälters (16) mit der Ölnebeldüse (22), um jederzeit einen kontinuierlichen Ölstrom durch den Ölbehälter (16) und die Ölnebeldüse (22) zu erzeugen.

2. Sicherheits-Nebelschmierungssystem nach Anspruch 1, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Dosieren des Ölstroms von dem Haupt-Schmierungssystem (14) zum Ölbehälter (16) eine mit einem Filter versehene Begrenzungseinrichtung (20) enthält.

3. Sicherheits-Nebelschmierungssystem nach Anspruch 1, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß die Luftquelle (28) Nebenluft vom Motor des Luftfahrzeugs ist.

4. Sicherheits-Nebelschmierungssystem nach Anspruch 1, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß die Luftquelle (28) ein zusätzlicher Luftkompressor ist.

5. Sicherheits-Nebelschmierungssystem nach Anspruch 1, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß der Luftkanal (34) an diesem gegenüberliegenden Ende der Ölnebeldüse (22) einen die Öffnung (36) der Ölnebeldüse umgebenden Ring bildet.

6. Sicherheits-Nebelschmierungssystem nach Anspruch 3, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (34) bemessen ist, um einen Luftstrom von 22,7 Gramm (0,05 Pounds) pro Minute zu ermöglichen.

7. Sicherheits-Nebelschmierungssystem nach Anspruch 3, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (36) der Ölnebeldüse (22) zusammen mit dem Ring (34) bemessen ist, um einen Ölstrom von 409,67 cm³ (25 inch³) pro Stunde zu erzeugen.

8. Sicherheits-Nebelschmierungssystem nach Anspruch 1, außerdem gekennzeichnet durch:

einen zweiten Ölbehälter (16) zur Aufnahme einer Schmieröl-Menge; und

eine zweite Ölnebeldüse (22) mit einem durch diese hindurchführenden Ölkanal (38), um an einem Ende Öl von dem zweiten Ölbehälter aufzunehmen und an einer am gegenüberliegenden Ende ausgebildeten Öffnung (36) einen Ölnebel (40) auszustoßen, wobei die zweite Ölnebeldüse (22) einen Luftkanal (34) hat, der an diesem gegenüberliegenden Ende der zweiten Ölnebeldüse offen ist und an diesem einen Ende eine normalerweise geschlossene Verbindung (26) mit einer Luftquelle (28) hat, so daß bei Betreiben der zweiten Ölnebeldüse durch Öffnen der Luftkanalverbindung (26) zur Luftquelle (28) von der zweiten Ölnebeldüse ein Ölnebel (40) ausgestoßen wird, wodurch eine mit Öl angereicherte Atmosphäre gebildet wird, um die sich bewegenden Komponenten in dem Gehäuse (8) zu schmieren.

9. Sicherheits-Nebelschmierungs system nach Anspruch 1, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß die Ölnebeldüse (22) am Boden des Ölbehälters (16) angeordnet ist, wodurch Öl von dem Ölbehälter durch den Ölkanal (38) in die Ölnebeldüse hineinläuft.