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Dokumentenidentifikation DE102004056295A1 01.06.2006
Titel Ölversorgungsvorrichtung für ein Flugzeugtriebwerk
Anmelder Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG, 15827 Dahlewitz, DE
Erfinder Stein, Manuela, 12101 Berlin, DE;
Gleeson, Alan, 12101 Berlin, DE
Vertreter Hoefer & Partner, 81545 München
DE-Anmeldedatum 22.11.2004
DE-Aktenzeichen 102004056295
Offenlegungstag 01.06.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 01.06.2006
IPC-Hauptklasse F02C 7/06(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F16N 7/38(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   F16N 17/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   F15B 11/024(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung bezieht sich auf eine Ölversorgungsvorrichtung für ein Flugzeugtriebwerk mit einer Zuführleitung 1, in welcher eine Zuführpumpe 2 angeordnet ist, mit zumindest einer mit einer Rückführpumpe 3 versehenen Rückführleitung 4 und mit einer Verbindungsleitung 5, welche mit einem Ventilelement 6 versehen ist und die Zuführleitung 1 mit der Rückführleitung 4 verbindet.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ölversorgungsvorrichtung für ein Flugzeugtriebwerk.

Aus dem Stand der Technik ist das Problem bekannt, dass Flugzeuge bei bestimmten Flugmanövern sowohl positiven als auch negativen g-Belastungen unterworfen sind. Positive g-Belastungen treten im üblichen Flugzustand auf, während negative g-Belastungen beispielsweise im Rückenflug oder bei anderen diesbezüglichen Manövern vorliegen.

Dementsprechend ist es erforderlich, die Ölversorgung der Lager der Triebwerke, insbesondere bei Strahltriebwerken, so auszubilden, dass sich bei negativen g-Belastungen keine Unterbrechung der Ölzufuhr einstellt.

Als Stand der Technik seien die US 6,367,248 B1 und die US 4,891,934 A1 genannt.

Eine Störung der Ölzufuhr kann auch bei Null-g-Belastungen auftreten. Dies hängt von dem Aufbau der jeweiligen Ölversorgung ab.

Um das Problem zu überwinden, wurden unterschiedliche Vorschläge gemacht, die sich jedoch jeweils durch einen komplexen Aufbau auszeichnen, der eine Vielzahl von Bauelementen erfordert. Hieraus ergeben sich zum einen ein hoher Platzbedarf und zum anderen hohe Herstellungs- und Wartungskosten. So wurde beispielsweise vorgeschlagen, Druckbehälter vorzusehen, in denen das Öl unter Druck, beispielsweise mit einem Luftpolster, bevorratet wird. Andere Lösungen beschreiben drehbare Tanksysteme oder Tanksysteme, bei welchen das gespeicherte Öl über unterschiedliche Auslasssysteme abgepumpt wird. Die Anwendungen beispielsweise eines Druckbehälters oder Tanksystems sind in ihrer Wirkungsweise zeitlich limitiert. Eine alternative Lösung sieht auch die Umgestaltung der Lager als sogenannte Hybrid-Lager vor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ölversorgungsvorrichtung für ein Flugzeugtriebwerk zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbarkeit die Nachteile des Standes vermeidet und unter allen Flugbedingungen eine zuverlässige Ölversorgung gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Hauptanspruchs gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass in einer Zuführleitung, in welcher das Öl aus einem Vorratstank mittels einer Zuführpumpe zu den Lagern etc. gepumpt wird, eine Abzweigung vorgesehen ist, an welcher eine Verbindungsleitung mündet. Die Verbindungsleitung ist mit einem Ventilelement versehen und ermöglicht es unter bestimmten Betriebsbedingungen, Öl von einer Rückführleitung in die Zuführleitung (Versorgungsleitung) zu fördern. Die Rückführleitung dient dazu, Öl aus dem Ölabscheider in einen Vorratstank zurückzupumpen. Zu diesem Zweck ist die Rückführleitung mit einer Rückführpumpe versehen.

Während positiver g-Belastungen arbeitet die Zuführpumpe zuverlässig und stellt einen ausreichenden Druck in der Zuführleitung zur Verfügung, so dass die Ölversorgung gesichert ist. Verändert sich nunmehr der Belastungszustand des Flugzeuges während entsprechender Manöver so, dass sich eine Null-g-Belastung oder eine negative g-Belastung ergibt, so fördert die Zuführpumpe Luft, da sich das Öl auf der anderen Seite des Tankes befindet. Es kann vielmehr vorkommen, dass sich stromab der Zuführpumpe ein Druck ergibt, welcher annähernd dem Tankdruck gleich ist. Hierdurch würde die Ölzufuhr zu den Lagern oder ähnlichen Bauelementen unterbrochen werden oder zumindest auf einen Wert zurückgehen, der zur Schmierung der Lager nicht mehr ausreichend ist. Die Folge wäre eine Beschädigung der Lager oder zumindest eine drastische Verringerung der Lebensdauer. Bei einem derartigen Flugmanöver ist der Druck in der Rückführleitung höher als der Druck in der Zuführleitung. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Verbindungsleitung ist es möglich, nunmehr druckbeaufschlagtes Öl der Zuführleitung zuzuleiten, um auf diese Weise eine ausreichende Lagerschmierung zu gewährleisten. Die in der Erfindung relevante Rückführleitung kommt vom Ölabscheider, weil der Öl-abscheider im Falle von Null-g-Belastungen und negativen g-Belastungen als rotierender Öltank funktioniert.

Um eine ausreichende Druckerhöhung in der Rückführleitung zu gewährleisten, kann es günstig sein, wenn diese stromab der Abzweigung der Verbindungsleitung mit einem Drosselelement versehen ist. Dieses kann regelbar oder nicht-regelbar ausgebildet sein, so dass der Druck in der Rückführleitung und damit verbunden auch der Druck in der Verbindungsleitung bei den beschriebenen Flugmanövern entsprechend einstellbar ist.

In besonders günstiger Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ventilelement in Form eines Dreiwege-Ventils ausgebildet ist. Dieses kann beispielsweise an der Abzweigung der Verbindungsleitung von der Rückführleitung angeordnet sein. Bei einem Erkennen eines Null-g-Belastungszustandes oder eines Negativ-g-Belastungszustandes wird das Dreiwege-Ventil entsprechend geschaltet, um den Öldruck in der Zuführleitung aufrechterhalten zu können.

In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ventilelement in Form eines vorgespannten Rückschlagventils oder eines ähnlichen Ventilelements ausgebildet ist. Hierdurch ergibt sich eine automatische Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Ölversorgungsvorrichtung. Während normaler Betriebszustände mit positiven g-Belastungen ist das Ventilelement geschlossen, da der Druck in der Zuführleitung höher ist, als der Druck in der Rückführleitung. Falls jedoch der Druck in der Zuführleitung absinkt (aufgrund der oben beschriebenen Manöver), öffnet sich das Ventilelement selbsttätig, um Öl aus der Rückführleitung in die Zuführleitung zu führen.

Erfindungsgemäß wird somit das rückzuführende Öl in einem geschlossenen Kreislauf zurückgepumpt.

Um den Öldruck in der Verbindungsleitung zu begrenzen, kann es günstig sein, wenn parallel zu dem Ventilelement ein in Gegenrichtung wirkendes Druckbegrenzungsventil vorgesehen ist.

Besonders günstig ist es, wenn die Verbindungsleitung strömungsabwärts der Zuführpumpe und strömungsabwärts der Rückführpumpe an die Zuführleitung bzw. an die Rückführleitung angeschlossen ist. Alternativ hierzu ist es jedoch auch möglich, die Verbindungsleitung stromauf der Zuführpumpe an die Zuführleitung anzuschließen und stromauf der Rückführpumpe von der Rückführleitung abzuzweigen.

Erfindungsgemäß ist es auch möglich, das Ventilelement in ein Kaltstart-Druckabbau-Ventilelement zu integrieren.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt.

1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels unter Verwendung eines Dreiwege-Ventils,

2 eine schematische Darstellung, analog 1, unter Verwendung eines Rückschlagventils, das in ein Druckbegrenzungsventil integriert ist,

3 und 4 unterschiedliche Betriebszustände des in 2 gezeigten Rückschlagventils, und

5 eine alternative Ausgestaltungsvariante, analog 1.

In den Ausführungsbeispielen sind gleiche Teile jeweils mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

Die Figuren zeigen eine Ölversorgungsvorrichtung für ein Flugzeugtriebwerk in schematischer Darstellung, wobei lediglich die für die Beschreibung der Erfindung notwendigen Teile und Bauelemente beschrieben sind.

Die Ölversorgungsvorrichtung umfasst eine Zuführleitung 1, welche aus einer nicht dargestellten Ölquelle zu einer nicht dargestellten weiteren Versorgungseinrichtung, beispielsweise Lagern oder Ähnlichem, führt. In der Zuführleitung 1 ist eine Zuführpumpe 2 angeordnet.

Mit dem Bezugszeichen 9 sind jeweils Filter gekennzeichnet. Das Bezugszeichen 11 kennzeichnet jeweils ein Druckbegrenzungsventil, so wie es beispielsweise in einer Bypassleitung 10 vorgesehen ist. Dieser Aufbau entspricht dem Stand der Technik und den üblichen Anforderungen.

Die 1, 2 und 5 zeigen weiterhin eine Rückführleitung 4, welche mit einer Rückführpumpe 3 versehen ist. Die Rückführleitung 4 dient dazu, Öl von einem Ölabscheider oder Entgaser abzuführen und das Öl über die Rückführleitung in einen Ölvorratsbehälter zu pumpen, aus welchem beispielsweise auch die Zuführleitung 1 gespeist werden kann. Die Rückführleitung 4 ist ebenfalls mit einem Filter 9 versehen.

Aus der Gesamtdarstellung der 1 ist im Einzelnen der Vorratsbehälter 17 (Öltank) sowie ein zugeordneter Öltankentlüfter 18 dargestellt. In diesen mündet eine gemeinsame Rückführleitung 19, welche sich an die Rückführleitung 4 anschließt.

In gestrichelter Linie ist weiterhin eine Öltankentlüftungsleitung 21 dargestellt, welche in den Ölabscheider oder Entgaser 22 (Breather) mündet.

Weiterhin zeigt die 1, dass das durch die Zuführpumpe 2 geförderte Öl von der Zuführleitung 1 in einen Ölkühler 20 mündet und von diesem aus an Baugeräten 23 (AGB, Excessory Gear Box), einer Getriebelagerkammer 24 (IGB, Internal Gear Box) und/oder einer hinteren Lagerkammer 25 (RBC, Rear Bearing Chamber) zugeführt wird. Die jeweiligen Entlüftungsleitungen 26 sind, ebenso wie die Öltankentlüftungsleitung 21 gepunktet dargestellt.

Die 1, 2 und 5 zeigen jeweils weitere, parallele Leitungen, die jeweils ebenfalls mit einer Pumpe 13 sowie einem Filter 9 versehen sind und in die gemeinsame Rückführleitung 19 münden. Über diese Leitungen wird Öl von Anbaugeräten, einer Getriebelagerkammer und/oder einer hinteren Lagerkammer rückgeführt.

Erfindungsgemäß ist eine Verbindungsleitung 5 vorgesehen, welche die Zuführleitung 1 mit der Rückführleitung 4 verbindet. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Dreiwege-Ventil als Ventilelement 6 eingesetzt, welches die beiden im unteren Bereich der 1 dargestellten Positionen 1 und 2 einnehmen kann. Hieraus ergibt sich, dass während des normalen Betriebszustandes des Flugzeuges (bei positiven g-Belastungen) das Öl durch die Rückführleitung von dem Anschlusspunkt A zu dem Anschlusspunkt C geleitet wird. Bei einer Null-g-Belastung oder bei einer negativen g-Belastung erfolgt ein Umschalten des Dreiwege-Ventils (Ventilelement 6), so dass das Öl von dem Anschluss A zu dem Anschluss B und somit von der Rückführleitung 4 in die Verbindungsleitung 5 geleitet wird.

Bei allen drei in den 1, 2 und 5 dargestellten Ausführungsbeispielen kann, wie in 2 gezeigt, in der Rückführleitung 4 stromab der Rückführpumpe 3 ein Drosselelement 7 vorgesehen sein, welches fest eingestellt (konstant) arbeiten kann oder welches mechanisch gesteuert werden kann, so wie dies in 2 angedeutet ist, um einen entsprechenden Druckaufbau in der Rückführleitung 4 zu sichern.

Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Ventilelement als Rückschlagventil oder als vorgespanntes Ventil ausgebildet, so wie dies in den vergrößerten Darstellungen der 3 und 4 gezeigt ist. Dabei wird ein Ventilkörper 15 mittels einer Feder 14 gegen einen Ventilsitz 16 vorgespannt (siehe 3). Durch den höheren Druck in der Zuführleitung 1 während positiver g-Belastungen des Flugzeuges wird somit das Ventilelement 6 zusätzlich zu der Wirkung der Feder 14 geschlossen. Bei negativen g-Belastungen öffnet das Ventilelement 6, wie in 4 dargestellt, so dass das Öl durch die Verbindungsleitung 5 der Zuführleitung 1 zugeleitet werden kann.

Die 2 zeigt eine parallel angeordnete Druckbegrenzungsleitung 12, in welcher ein Druckbegrenzungsventil 8 vorgesehen ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel der 5 unterscheidet sich im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel der 1 die Anordnung des Ventilelements 6. Dieses ist stromauf der Rückführpumpe 3 angeordnet, seine Wirkungsweise ist gleich zu der Wirkungsweise gemäß 1. Die Mündung der Verbindungsleitung 5 erfolgt stromauf der Zuführpumpe 2.

Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung wirkt somit bei Null-g-Belastungen und Negativ-g-Belastungen der Ölabscheider (Breather) als temporärer Öltank, aus dem die Lager über die Verbindungsleitung 5 mit Öl versorgt werden. Die Ölversorgung erfolgt somit nicht über die weitere Rückführleitung 4 bzw. die gemeinsame Rückführleitung 19, sondern direkt aus dem Öl-abscheider 22.

Erfindungsgemäß ergibt sich somit der Vorteil, dass unter allen Betriebsbedingungen des Flugzeuges eine sichere Ölversorgung erfolgt. Im Vergleich zum Stand der Technik ist der Aufbau einfach und kostengünstig, er zeichnet sich durch eine hohe Zuverlässigkeit und einen geringen Wartungsaufwand aus.

1Zuführleitung 2Zuführpumpe 3Rückführpumpe 4Rückführleitung 5Verbindungsleitung 6Ventilelement 7Drosselelement 8Druckbegrenzungsventil (Kaltstart-Druckabbauventil) 9Filter 10Bypassleitung 11Druckbegrenzungsventil 12Druckbegrenzungsleitung 13Pumpe 14Feder 15Ventilkörper 16Ventilsitz 17Öltank/Ölvorratsbehälter 18Öltankentlüfter 19Gemeinsame Rückführleitung 20Ölkühler 21Öltankentlüftungsleitung 22Ölabscheider (Breather) 23Anbaugerät 24Getriebelagerkammer 25Hintere Lagerkammer 26Entlüftungsleitung 27Hauptfilter 28Rückschlagventil

Anspruch[de]
  1. Ölversorgungsvorrichtung für ein Flugzeugtriebwerk mit einer Zuführleitung (1), in welcher eine Zuführpumpe (2) angeordnet ist,

    mit zumindest einer mit einer Rückführpumpe (3) versehenen Rückführleitung (4), und

    mit einer Verbindungsleitung (5), welche mit einem Ventilelement (6) versehen ist und die Zuführleitung (1) mit der Rückführleitung (4) verbindet.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführleitung (4) mit einem Ölabscheider (22) verbunden ist und Öl von dem Ölabscheider (22) abführt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführleitung (4) stromab der Abzweigung der Verbindungsleitung (5) mit einem Drosselelement (7) versehen ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselelement (7) regelbar ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselelement (7) nicht-regelbar ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (6) in Form eines Dreiwege-Ventils ausgebildet ist, welches an der Abzweigung der Verbindungsleitung (5) von der Rückführleitung (4) angeordnet ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (6) in Form eines vorgespannten Rückschlagventils ausgebildet ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu dem Ventilelement (6) ein in Gegenrichtung wirkendes Druckbegrenzungsventil (8) angeordnet ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsleitung, welche mit dem Ventilelement (6) versehen ist, die Zuführleitung (1) stromabwärts der Zuführpumpe (2) und die Rückführleitung (4) stromabwärts der Rückführpumpe (3) verbindet.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (5), welche mit dem Ventilelement (6) versehen ist, die Zuführleitung (1) stromaufwärts der Zuführpumpe (2) mit der Rückführleitung (4) stromaufwärts der Rückführpumpe (3) verbindet.
Es folgen 5 Blatt Zeichnungen






IPC
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B Arbeitsverfahren; Transportieren
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