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DE102012207447A1 - Ölversorgungssystem für ein Propellerturbinentriebwerk - Google Patents

Ölversorgungssystem für ein Propellerturbinentriebwerk Download PDF

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DE102012207447A1
DE102012207447A1 DE102012207447A DE102012207447A DE102012207447A1 DE 102012207447 A1 DE102012207447 A1 DE 102012207447A1 DE 102012207447 A DE102012207447 A DE 102012207447A DE 102012207447 A DE102012207447 A DE 102012207447A DE 102012207447 A1 DE102012207447 A1 DE 102012207447A1
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DE
Germany
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oil
propeller
pressure
supply system
pump
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DE102012207447A
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English (en)
Inventor
Christian Homeyer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Original Assignee
Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
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Priority to FR1354136A priority patent/FR2990234B1/fr
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/18Lubricating arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/18Lubricating arrangements
    • F01D25/20Lubricating arrangements using lubrication pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
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    • F05D2220/323Application in turbines in gas turbines for aircraft propulsion, e.g. jet engines

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ölversorgungssystem für ein Propellerturbinentriebwerk, das mindestens einen Propeller, ein mit dem Propeller gekoppeltes Propellergetriebe (2) und eine Propellerverstellvorrichtung (5) zur Änderung des Anstellwinkels der Propellerblätter aufweist, wobei das Ölversorgungssystem einen Ölkreislauf und eine in diesen eingebundene Propellerhauptpumpe (1) zur Versorgung des Propellergetriebes (2) und einer der Propellerverstellvorrichtung (5) zugeordneten Propellerhochdruckpumpe (4) umfasst. Das Ölversorgungssystem weist einen Ölakkumulator (3) auf, der dazu vorgesehen und ausgebildet ist, im Falle einer Ölunterversorgung durch die Propellerhauptpumpe (1) im Ölakkumulator (3) enthaltenes Öl am Eingang der Propellerhochdruckpumpe (4) derart bereitzustellen, dass ein bestimmter Mindestpumpeneintrittsdruck am Eingang der Propellerhochdruckpumpe (4) nicht unterschritten wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Ölversorgungssystem für ein Propellerturbinentriebwerk.
  • Ein Propellerturbinentriebwerk (d.h. ein Turboproptriebwerk, Propfantriebwerk oder Propellertriebwerk) besteht im Wesentlichen aus einer Turbomaschine und mindestens einem über ein Propellergetriebe angetriebenen und mit einer Propellerverstellvorrichtung zur Änderung des Anstellwinkels der Propellerblätter verbundenen Propeller. Propellertriebwerke sind üblicherweise mit zwei voneinander getrennten Ölkreisläufen ausgerüstet. Die Ölversorgung der Turbomaschine erfolgt über einen ersten Ölkreislauf. In einen zur Ölversorgung des Propellersystems vorgesehenen zweiten Ölkreislauf sind ein Öltank, eine – in der Regel an die Propellerwelle gekoppelte – Propellerhauptpumpe als Ölförderpumpe, ggf. ein Ölfilter und ein Ölkühler, und das mit einem Teil der geförderten Ölmenge versorgte Propellergetriebe eingebunden. Des Weiteren ist auch eine an die Propellerverstellvorrichtung angeschlossene und mit einem weiteren Teil der zugeführten Ölmenge beaufschlagte Propellerhochdruckpumpe zur Erzeugung des für die Verstellung der Propellerblätter erforderlichen Drucks in den zweiten Ölkreislauf eingebunden.
  • Das zuvor beschriebene Ölversorgungssystem ist insofern nachteilig, als im Ölkreislauf zur Ölversorgung des Propellersystems unter bestimmten Bedingungen die Ölzufuhr zur Propellerhochdruckpumpe und damit der Ölvordruck an der Propellerhochdruckpumpe zu gering sein können, so dass die Propellerverstellvorrichtung unterversorgt und deren Funktion zur Erzielung eines gewünschten Anstellwinkels der Propellerblätter eingeschränkt ist. Darüber hinaus können für diesen Fall auch Schäden an der Hochdruckpumpe auftreten.
  • Ein zu geringer Ölfluss und ein entsprechend geringer Ölvordruck an der Propellerhochdruckpumpe können dadurch bedingt sein, dass die an die Propellerwelle gekoppelte Propellerhauptpumpe bei aufgehobener oder negativer Erdbeschleunigung kein Öl mehr aus dem Öltank zugeführt bekommt, da das Öl sich durch die plötzlich umkehrende Erdbeschleunigung vom Öltankauslass entfernt. Dies kann zur Folge haben, dass nur ein geringer oder aussetzender, den Anforderungen an die Verstellung der Propellerblätter nicht genügender Steuerdruck zur Verfügung steht.
  • Des Weiteren saugt im Falle des Ausbleibens der Ölzufuhr die Propellerhauptpumpe Luft aus dem Öltank an und fördert diese in Richtung der Propellerverstellvorrichtung. Wenn diese Luft die Propellerverstellvorrichtung erreicht, kollabiert der Propellersteuerdruck und die Propellerverstellvorrichtung kommandiert eine Arretierung des Propellers, der sich somit nicht mehr verstellen lässt und damit eine ordentliche Triebwerksleistungsregulierung verhindert.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, ein Ölversorgungssystem für ein Propellerturbinentriebwerk bereitzustellen, das auch im Falle einer Ölunterversorgung die Funktionalität des Propellerverstellsystems sicherstellt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Ölversorgungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Danach ist vorgesehen, einen Ölakkumulator einzusetzen, der im Falle einer Ölunterversorgung durch die Propellerhauptpumpe Öl, das im Ölakkumulator enthalten ist, am Eingang einer der Propellerstellvorrichtung zugeordneten Propellerhochdruckpumpe derart bereitstellt, dass ein bestimmter Mindestpumpeneintrittsdruck am Eingang der Propellerhochdruckpumpe nicht unterschritten wird.
  • Die erfindungsgemäße Lösung beruht somit auf dem Gedanken, einen Ölakkumulator in den Ölkreislauf des Ölversorgungssystems einzubringen, der im Falle einer Ölunterversorgung während eines festgelegten oder spezifizierten Zeitraumes, welcher beispielsweise ein Ölunterbrechungszeitraum während einer 20 Sekunden andauernden aufgehobener oder negativer Erdbschleunigung ist, einen Mindestpumpeneintrittsdruck an der Propellerhochdruckpumpe gewährleistet und dadurch die Funktionalität des Propellerverstellsystems aufrecht erhält, so dass eine Arretierung des Propellers verhindert und eine ordentliche Triebwerksregulierung gewährleistet werden. Die Ölversorgung des Propellerverstellsystems wird im Falle einer Ölunterversorgung somit durch den Ölakkumulator sichergestellt.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Ölakkumulator über Ölleitungen und Ventile so geschaltet, dass er sich bei regulärem Betrieb des Ölversorgungssystems automatisch mit Öl auflädt und im Falle einer Ölunterversorgung das Öl mit einem bestimmten Volumenstrom und Druck der Propellerhochdruckpumpe bereitstellt. Der Ölakkumulator ist dabei in den Zufluss zur Propellerhochdruckpumpe so eingebunden, dass er permanent mit Öl der Propellerhauptpumpe versorgt und aufgeladen wird. Im Normalbetrieb, d.h. bei stetiger Ölversorgung durch die Propellerhauptpumpe und voll aufgeladenem Akkumulator, wird das Öl direkt an die Propellerhochdruckpumpe geleitet, welche das Öl dann zum Propellerverstellsystem fördert.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist in den Zufluss zum Ölakkumulator ein Ventil eingebunden, das im Falle der Abgabe von Öl durch den Ölakkumulator automatisch schließt, so dass ein Rückfluss von Öl vom Ölakkumulator in die Hauptförderleitung der Propellerhauptpumpe verhindert wird. Ein solches Ventil ist beispielsweise als Rückflussventil ausgebildet. Sobald der Öldruck, den der Ölakkumulator bereitstellt, größer ist als der von der Propellerhauptpumpe bereitgestellte Öldruck, schließt das Rückflussventil automatisch. Damit wird sichergestellt, dass Öl nur in Richtung der Propellerhochdruckpumpe fließen kann.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist der Ölkreislauf des erfindungsgemäßen Ölversorgungssystems eine Hauptförderleitung zum Propellergetriebe auf, in die Öl von der Propellerhauptpumpe eingespeist wird. Zusätzlich ist eine Nebenförderleitung vorhanden, die von der Hauptförderleitung abzweigt und in die hintereinander erst der Ölakkumulator und dann die Propellerhochdruckpumpe geschaltet sind. Der Ölakkumulator, die Propellerhochdruckpumpe und die von der Propellerhochdruckpumpe mit Öl versorgte Propellerverstellvorrichtung befinden sich somit in einem gesonderten Förderzweig des Ölversorgungssystems. Das erwähnte Ventil zur Vermeidung eines Rückflusses von Öl in die Hauptförderleitung ist dabei direkt hinter der Abzweigung der Nebenförderleitung von der Hauptförderleitung und dabei im Zufluss zum Ölakkumulator angeordnet.
  • Der Ölakkumulator ist in einer Ausgestaltung der Erfindung derart aufgebaut, dass er zwei hydraulisch getrennte Öldruckkammern aufweist, die als erste und zweite Öldruckkammern bezeichnet werden. In der ersten Öldruckkammer befindet sich die Menge an Öl, die im Falle einer Ölunterversorgung der Propellerhochdruckpumpe zur Verfügung gestellt wird. Im Normalbetrieb ist die erste Öldruckkammer mit Öl gefüllt. Die zweite Öldruckkammer ist mit einem Druck derart beaufschlagt, dass im Falle einer Ölunterversorgung das Öl aus der ersten Öldruckkammer herausgedrückt wird.
  • Die Art der Kopplung zwischen den beiden Öldruckkammern des Ölakkumulators kann grundsätzlich beliebig sein, solange die genannte Funktionalität realisiert wird. Gemäß einer Ausführungsvariante sind in der ersten Öldruckkammer ein erster Kolben und in der zweiten Öldruckkammer ein zweiter Kolben angeordnet, die über eine Kolbenstange miteinander verbunden sind. Bei Verschieben des Kolbens in eine Richtung gibt die eine Öldruckkammer Öl ab und wird die andere Öldruckkammer mit Öl gefüllt. Bei Verschieben der Kolbenstange in die andere Richtung sind die Verhältnisse umgekehrt. Dabei weist die erste Öldruckkammer gemäß einer Ausführungsvariante ein größeres Volumen auf als die zweite Öldruckkammer, da lediglich die erste Öldruckkammer im Falle einer Ölunterversorgung Öl bereitstellt.
  • Der erste Kolben weist eine erste Kolbenfläche und der zweite Kolben weist eine zweite Kolbenfläche auf. Die erste Kolbenfläche und die zweite Kolbenfläche stehen in einem bestimmten Verhältnis zueinander. Dieses Verhältnis und der an der zweiten Öldruckkammer anliegende Einlassdruck sind derart bemessen, dass die auf die zweite Kolbenfläche wirkende Kraft die auf die erste Kolbenfläche wirkende Kraft übersteigt, wenn der Mindestpumpeneintrittsdruck am Eingang der Propellerhochdruckpumpe unterschritten wird.
  • Für diesen Fall, wenn also eine Ölunterversorgung vorliegt, wird der erste Kolben über die Kolbenstange derart in der ersten Öldruckkammer verschoben, dass Öl von der ersten Öldruckkammer abgegeben und der Propellerhochdruckpumpe zur Aufrechterhaltung des Mindestpumpeneintrittsdrucks bereitgestellt wird.
  • Des Weiteren ist in einer Ausgestaltung vorgesehen, dass der Ausgang der Propellerhochdruckpumpe mit der zweiten Öldruckkammer verbunden ist, während die erste Öldruckkammer mit dem Eingang der Propellerhochdruckpumpe verbunden ist. Ein geschlossener Ölkreislauf ist dabei jedoch nicht realisiert, da die beiden Kammern des Ölakkumulators hydraulisch voneinander getrennt sind.
  • In einer Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, dass der Ausgang der Propellerhochdruckpumpe unter Zwischenschaltung eines Öldruckminderungsventils mit der zweiten Öldruckkammer des Ölakkumulators verbunden ist. Dieses wird auf einen bestimmten, konstanten Druck zur Regelung des Ölakkumulators eingestellt. Dieser konstante, als Steuerdruck bezeichnete Druck wird dabei derart eingestellt, dass der Ölakkumulator erst anspricht (d. h.: nur Öl abgibt), wenn der Öldruck in der ersten Öldruckkammer unter ein vorher festgelegtes Niveau sinkt.
  • Der Ölakkumulator ist des Weiteren so ausgelegt, dass im Falle der normalen Ölversorgung der Propellerhauptpumpe die Kolbenkraft durch den Öldruck auf den ersten Kolben der ersten Öldruckkammer größer ist als die Kolbenkraft auf den zweiten Kolben, die der Öldruck in der zweiten Kammer Kolben bereitstellt. Im Normalbetrieb ist der erste Kolben somit derart verfahren, dass die erste Öldruckkammer maximal mit Öl gefüllt ist.
  • Das Ölvolumen der ersten Öldruckkammer ist bevorzugt ausreichend bemessen, um die Ölversorgung der Propellerverstelleinrichtung für einen vorher festgelegten Zeitraum zu gewährleisten. Dieser festgelegte Zeitraum beträgt beispielsweise bis zu 20 oder bis zu 40 Sekunden, entsprechend einer maximal 20 oder 40 Sekunden andauernden aufgehobenen oder negativen Erdbschleunigung.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Ölversorgungssystem einen weiteren Ölkreislauf zur Ölversorgung einer Turbomaschine des Propellerturbinentriebwerks aufweist. Ein solcher weiterer Ölkreislauf ist bevorzugt von dem Ölkreislauf zur Versorgung des Propellersystems getrennt.
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figur der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt die einzige Figur ein Blockschaltbild eines Ausführungsführungsbeispiels eines Ölversorgungssystems für ein Propellerturbinentriebwerk.
  • Das in der Figur dargestellte Ölversorgungssystem dient der Ölversorgung eines Propellergetriebes 2 und einer Propellerverstellvorrichtung 5. Das Propellergetriebe 2 ist mit einem Propeller (nicht dargestellt) eines Propellerturbinentriebwerks verbunden und wird beispielsweise über eine Antriebswelle (nicht dargestellt) einer Turbomaschine (nicht dargestellt) des Propellerturbinentriebwerks angetrieben. Die Propellerverstellvorrichtung 5 dient der Einstellung des Anstellwinkels der Propellerblätter des Propellers.
  • Zur Ölversorgung des Propellergetriebes 2 und der Propellerverstellvorrichtung 5 umfasst das Ölversorgungssystem einen Ölkreislauf, in den eine Propellerhauptpumpe 1, das Propellergetriebe 2, ein Ölakkumulator 3, eine Propellerhochdruckpumpe 4 und die Propellerverstellvorrichtung 5 eingebunden sind. Als weitere Komponenten sind ein Öldruckminderungsventil 6 und ein Rückflussschließventil 7 vorgesehen.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass das Ölversorgungssystem neben dem genannten Ölkreislauf einen weiteren Ölkreislauf zur Ölversorgung der erwähnten Turbomaschine des Propellerturbinentriebwerks aufweisen kann. Ein solcher weiterer Ölkreislauf wird durch einen getrennten Ölkreislauf realisiert (nicht dargestellt), wobei die beiden Ölkreisläufe einen gemeinsamen Öltank aufweisen können.
  • Die Propellerhauptpumpe 1 fördert Öl eines Öltanks (nicht dargestellt) und stellt das Öl mit einem Druck P1 an einer Hauptförderleitung 81 bereit, die das Öl dem Propellergetriebe 2 zuführt. Die Hauptförderleitung 81 weist eine Abzweigung 80 auf, an der von der Hauptförderleitung 81 eine Nebenförderleitung 82 abzweigt. Über die Nebenförderleitung 82 wird Öl über das Rückflussschließventil 7 und den Ölakkumulator 3 zur Propellerhochdruckpumpe 4 gefördert. Dabei liegen am Ölakkumulator 3 ein Einlassdruck P2 und an der Propellerhochdruckpumpe 4 ein Einlassdruck P3 an. Die Drücke P2 und P3 sind abgesehen von einem gewissen Druckabfall über die Länge der Nebenförderleitung 82 identisch. Im Normalbetrieb, wenn der Ölakkumulator 3 kein Öl zur Versorgung der Propellerhochdruckpumpe 4 bereitstellt, sind die Drücke P2 und P3 – wiederum abgesehen von einem gewissen Druckabfall über die Länge der Nebenförderleitung 82 – darüber hinaus im Wesentlichen identisch mit dem Druck P1.
  • Dabei wird der Druck P3 derart eingestellt, dass am Eingang der Propellerhochdruckpumpe 4 ein Mindestpumpeneintrittsdruck vorliegt, der beispielsweise bei 240 kPa liegt. Ein solcher Mindestpumpeneintrittsdruck ist zur ausreichenden Ölversorgung der Propellerhochdruckpumpe 4 erforderlich.
  • Die Propellerhochdruckpumpe 4 stellt an ihrem Ausgang einen Druck P4 für die Propellerverstellvorrichtung 5 bereit, der deutlich über dem Druck P3 liegt, diesen beispielsweise um einen Faktor 50 bis 150 übersteigt.
  • Der Ölakkumulator 3 weist zwei zylinderförmige Öldruckkammern 31, 32 auf, wobei die eine Öldruckkammer 31 ein größeres Aufnahmevolumen besitzt als die andere Öldruckkammer 32. Dementsprechend wird die eine Öldruckkammer 31 im Folgenden auch als Hauptöldruckkammer und die andere Öldruckkammer 32 im Folgenden auch als Nebenöldruckkammer bezeichnet.
  • In der Hauptöldruckkammer 31 befindet sich ein erster Kolben 33. In der Nebenöldruckkammer 32 befindet sich ein zweiter Kolben 34. Die beiden Kolben 33, 34 sind durch eine Kolbenstange 35 miteinander verbunden, die verschiebbar angeordnet ist, so dass die beiden Kolben 33, 34 und die Kolbenstange 35 in Längsrichtung verschiebbar sind. Der erste Kolben 33 weist eine Kolbenfläche A1 und der zweite Kolben 34 weist eine Kolbenfläche A2 auf, wobei die erste Kolbenfläche A1 größer ist als die zweite Kolbenfläche A2.
  • Die Position der beiden Kolben 33, 34 in den beiden Kammern 31, 32 hängt davon ab, ob die Kraft F1 auf den ersten Kolben 33 oder die Kraft F2 auf den zweiten Kolben 34 größer ist. Dies wird noch im Einzelnen ausgeführt werden.
  • Der Ausgang der Propellerhochdruckpumpe 4 ist über eine weitere Förderleitung 83 unter Zwischenschaltung des Öldruckminderungsventils 6 mit der Nebenöldruckkammer 32 verbunden. Am Einlass des Öldruckminderungsventils 6 liegt dabei ein Druck P5 vor, der abgesehen von dem Druckabfall über die Länge der weiteren Förderleitung 83 identisch ist mit dem Druck P4 und dementsprechend ebenfalls sehr hoch ist. Am Auslass des Öldruckminderungsventils 6 und damit am Einlass der Nebenöldruckkammer 32 liegt ein demgegenüber verminderter Einlassdruck P6 vor. Der Druck P6 ist beispielsweise um den Faktor 10–15 kleiner als der Druck P5.
  • Ziel des beschriebenen Ölversorgungssystems ist es, den Einlassdruck P3 an der Propellerhochdruckpumpe 4 stets über dem Mindestpumpeneintrittsdruck zu halten, der für eine ausreichende Ölversorgung der Propellerhochdruckpumpe 4 erforderlich ist. Eine solche Aufrechterhaltung eines Mindestpumpeneintrittsdrucks soll insbesondere auch für den Fall gewährleistet sein, dass eine Ölunterversorgung durch die Propellerhauptpumpe 1 auftritt, beispielsweise weil das Flugzeug eine Parabel fliegt. Für diesen Fall kann die Propellerhauptpumpe 1 kein Öl aus dem Öltank ziehen und der bereitgestellte Druck P1, P2, P3 fällt ab, beispielsweise auf 100 kPa oder sogar auf Null.
  • Zum Verständnis des erfindungsgemäßen Ölversorgungssystems wird zunächst der Normalbetrieb betrachtet, d. h., die Situation, in der die Propellerhauptpumpe 1 einen ausreichenden Volumenstrom und Einlassdruck P3 bereitstellt, der oberhalb des Mindestpumpeneintrittsdrucks der Propellerhochdruckpumpe 4 liegt. Für diesen Fall ist somit P3 (das bis auf eine etwaigen Druckabfall über die entsprechende Länge der Förderleitung identisch mit P2 und P1 ist) größer als der Mindestpumpeneintrittsdruck.
  • Gleichzeitig gilt im Normalbetrieb, dass das Verhältnis der beiden Kolbenflächen A1/A2 derart bemessen und der Einlassdruck P6 an der Nebenöldruckkammer 32 derart ausgewählt ist, dass die Kraft F1 auf die Kolbenfläche A1 größer ist als die Kraft F2 auf die Kolbenfläche A2. Bekannterweise gilt p = F/A, wobei p den Druck bezeichnet und F den Betrag einer auf einer Fläche A normal stehenden Kraft. Dementsprechend gilt im Normalbetrieb: F1 = P2 × A1 > F2 = P6 × A2.
  • Aufgrund der größeren Kraft F1 ist der Kolben 33 in der Hauptöldruckkammer 31 nach rechts verschoben und ist die Hauptöldruckkammer 31 in maximaler Weise mit Öl gefüllt. Dementsprechend ist der Kolben 34 der Nebenöldruckkammer 32 derart verschoben, dass die Nebenöldruckkammer 32 nur minimal mit Öl gefüllt ist, wobei jedoch noch ein mit Öl gefülltes Restvolumen verbleibt.
  • Wenn eine Ölunterversorgung auftritt, sinkt der Druck P3 unter den Mindestpumpeneintrittsdruck der Propellerhochdruckpumpe 4, so dass die Gefahr einer Unterversorgung und funktionellen Einschränkung der Propellerverstellvorrichtung 5 besteht. Nun sind das Verhältnis der Kolbenflächen A1/A2 und der Einlassdruck P6 der Nebenöldruckkammer 32 derart bemessen, dass bei Abfallen des Druckes P3 (der im Wesentlichen gleich dem Druck P2 ist) die auf die Kolbenfläche A2 wirkende Kraft F2 die auf die Kolbenfläche A1 wirkende Kraft F1 übersteigt, so dass der Kolben 34 über die Kolbenstange 35 den Kolben 33 in der Hauptöldruckkammer 31 nach links verschiebt und dabei Öl vom Ölakkumulator 3 abgegeben wird.
  • Dies erfolgt unter Erzeugung eines Drucks am Einlass der Propellerhochdruckpumpe 4, der mindestens gleich dem Mindestpumpeneintrittsdruck der Propellerhochdruckpumpe 4 ist. Es wird ein sicherer weiterer Betrieb der Propellerhochdruckpumpe und der Propellerverstellvorrichtung 5 gewährleistet. Da der vom Ölakkumulator 3 bereits gestellte Druck nun höher ist als der Druck P1 der Propellerhauptpumpe, schließt darüber hinaus automatisch das Rückflussschließventil 7, so dass sicher verhindert wird, dass ein Rückfluss von Öl vom Ölakkumulator 3 in die Hauptförderleitung 81 der Propellerhauptpumpe 1 erfolgen kann.
  • Bei Sinken des Druckes P3 unter den Mindestpumpeneintrittsdruck schließt somit das Ventil 7, so dass der Druck P1 dann kleiner ist als die Drücke P2 und P3, da diese beiden Drücke P2 und P3 dann von dem Ölakkumulator 3 gehalten werden. P1, P2 und P3 sind somit nur im Normalbetrieb identisch.
  • Im Ölakkumulatorbetrieb, wenn die Propellerhauptpumpe 1 einen mangelhaften Volumenstrom und Druck P3 bereitstellt, gilt somit für die Kräfte F1, F2 an den Kolbenflächen A1, A2: F1 = P3 × A1 < F2 = P6 × A2.
  • Der Kolben 33 verfährt somit von rechts nach links und schiebt dabei Öl zur Propellerhochdruckpumpe 4, wobei der – jetzt durch den Ölakkumulator 3 bereitgestellte Druck P3 – größer ist als der Mindestpumpeneintrittsdruck der Propellerhochdruckpumpe 4. Die Ölversorgung der Propellerhochdruckpumpe 4 wird nun komplett durch den Ölakkumulator 3 geleistet.
  • Wenn die Ölunterversorgung durch die Propellerhauptpumpe 1 beendet ist, kehren wieder die Verhältnisse des Normalbetriebs ein, wobei die Hauptöldruckkammer 31 unter Verschieben des Kolbens 33 nach rechts wieder mit Öl gefüllt wird.
  • Um sicherzustellen, dass der Eintrittsdruck P3 stets gleich oder größer dem Mindestpumpeneintrittsdruck der Propellerhochdruckpumpe 4 ist, sind der Ölakkumulator 3 und das Öldruckminderungsventil 6 derart ausgelegt, dass bei einem Druck P3 geringfügig oberhalb des Mindestpumpeneintrittsdrucks gilt (wobei P3 zumindest näherungsweise gleich P2 ist): F1 = P3 × A1 = F2 = P6 × A2.
  • Wenn der Mindestpumpeneintrittsdruck beispielsweise bei 240 kPa liegt, so gilt die Gleichheit von F1 und F2 beispielsweise bei einem geringfügig darüber liegenden Druck von P3 = 250 kPa. Hierdurch ist sichergestellt, dass F2 größer wird als F1, sobald der Druck P3 unterhalb den Auslegungspunkt fällt, und dementsprechend dann der Ölakkumulator 3 einen Volumenstrom und Öldruck P3 bereitstellt.
  • Der Ölakkumulator 3 ist somit derart bemessen, dass sich die Kräfte F1 und F2 geringfügig über dem Mindestpumpeneintrittsdruck (im betrachteten Beispiel bei 250 kPa) aufheben: F1 = F2. Wenn der Druck P1 kleiner als 250 kPa ist, verschiebt sich automatisch die Kolbenstange 35 nach links, da dann F1 kleiner als F2 ist.
  • Das Öl möchste in diesem Fall durch das geänderte Druckniveau auch in Richtung des Propellergetriebes 2 fließen, da es immer in Richtung des niedrigsten Druckniveaus strömen möchte. Dies wird aber durch das Schließen des Rückflussventils 7 verhindert, das auf die Strömungsumkehrung reagiert.
  • Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend dargestellte Ausführungsbeispiel, dass lediglich beispielhaft zu verstehen ist. Beispielsweise kann der Ölakkumulator in anderer Weise als dargestellt ausgebildet sein, beispielsweise in anderer Weise ausgebildete Öldruckkammern und Kolben aufweisen.

Claims (16)

  1. Ölversorgungssystem für ein Propellerturbinentriebwerk, das mindestens einen Propeller, ein mit dem Propeller gekoppeltes Propellergetriebe (2) und eine Propellerverstellvorrichtung (5) zur Änderung des Anstellwinkels der Propellerblätter aufweist, wobei das Ölversorgungssystem einen Ölkreislauf und eine in diesen eingebundene Propellerhauptpumpe (1) zur Versorgung des Propellergetriebes (2) und einer der Propellerverstellvorrichtung (5) zugeordneten Propellerhochdruckpumpe (4) umfasst, gekennzeichnet durch einen Ölakkumulator (3), der dazu vorgesehen und ausgebildet ist, im Falle einer Ölunterversorgung durch die Propellerhauptpumpe (1) im Ölakkumulator (3) enthaltenes Öl am Eingang der Propellerhochdruckpumpe (4) derart bereitzustellen, dass ein bestimmter Mindestpumpeneintrittsdruck am Eingang der Propellerhochdruckpumpe (4) nicht unterschritten wird.
  2. Ölversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölakkumulator (3) über Ölleitungen (81, 82) und Ventile (7) so geschaltet ist, dass er sich bei regulärem Betrieb des Ölversorgungssystems automatisch mit Öl auflädt und im Falle einer Ölunterversorgung das Öl bei einem bestimmten Volumenstrom und Druck der Propellerhochdruckpumpe (4) bereitstellt.
  3. Ölversorgungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölakkumulator (3) derart in den Zufluss zur Propellerhochdruckpumpe (4) eingebunden ist, dass er fortlaufend mit Öl der Propellerhauptpumpe (1) versorgt und aufgeladen wird.
  4. Ölversorgungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Zufluss (82) zum Ölakkumulator (3) ein Ventil (7) eingebunden ist, dass im Falle der Abgabe von Öl durch den Ölakkumulator (3) automatisch schließt, so dass ein Rückfluss von Öl vom Ölakkumulator (3) in die Hauptförderleitung (81) der Propellerhauptpumpe (1) verhindert wird.
  5. Ölversorgungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das der Ölkreislauf eine Hauptförderleitung (81) zum Propellergetriebe (2) aufweist, in die Öl von der Propellerhauptpumpe (1) eingespeist wird, und eine Nebenförderleitung (82), die von der Hauptförderleitung (81) abzweigt und in die hintereinander erst der Ölakkumulator (3) und dann die Propellerhochdruckpumpe (4) geschaltet sind.
  6. Ölversorgungssystem nach Anspruch 5, soweit rückbezogen auf Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (7) hinter der Abzweigung (80) der Nebenförderleitung (82) von der Hauptförderleitung (81) und dabei im zum Zufluss zum Ölakkumulator (3) angeordnet ist.
  7. Ölversorgungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölakkumulator (3) eine erste Öldruckkammer (31) und eine zweite Öldruckkammer (32) aufweist, die hydraulisch voneinander getrennt sind, wobei die erste Öldruckkammer (31) die Menge an Öl enthält, die im Falle einer Ölunterversorgung der Propellerhochdruckpumpe (4) zur Verfügung gestellt wird, und wobei die zweite Öldruckkammer (32) mit einem Druck derart beaufschlagt ist, dass im Falle einer Ölunterversorgung das Öl aus der ersten Öldruckkammer (31) herausgedrückt wird.
  8. Ölversorgungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Öldruckkammer (31) ein erster Kolben (33) und in der zweiten Öldruckkammer (32) ein zweiter Kolben (34) angeordnet sind, die über eine Kolbenstange (35) miteinander verbunden sind, wobei bei Verschieben der Kolbenstange (35) die eine Öldruckkammer (31, 32) Öl abgibt und die andere Öldruckkammer (32, 31) mit Öl gefüllt wird.
  9. Ölversorgungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kolben (33) eine erste Kolbenfläche (A1) und der zweite Kolben (34) eine zweite Kolbenfläche (A2) aufweist, wobei die erste und die zweite Kolbenfläche (A1, A2) in einem Verhältnis derart stehen und der an der zweiten Öldruckkammer (32) anliegende Einlassdruck (P6) derart bemessen ist, dass die auf die zweite Kolbenfläche (A2) wirkende Kraft (F2) die auf die erste Kolbenfläche (A1) wirkende Kraft (F1) übersteigt, wenn der Mindestpumpeneintrittsdruck am Eingang der Propellerhochdruckpumpe (4) unterschritten wird.
  10. Ölversorgungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ölversorgungssystem derart ausgelegt ist, dass die auf die zweite Kolbenfläche (A2) wirkende Kraft (F2) gleich der auf die erste Kolbenfläche (A1) wirkenden Kraft (F1) ist, wenn der Einlassdruck (P3) an der Propellerhochdruckpumpe (4) geringfügig größer ist als der Mindestpumpeneintrittsdruck.
  11. Ölversorgungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, soweit rückbezogen auf Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Öldruckkammer (31) mit dem Eingang der Propellerhochdruckpumpe (4) und der Ausgang der Propellerhochdruckpumpe (4) mit der zweiten Öldruckkammer (32) verbunden ist.
  12. Ölversorgungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der Propellerhochdruckpumpe (4) unter Zwischenschaltung eines Öldruckminderungsventils (6) mit der zweiten Öldruckkammer (32) verbunden ist.
  13. Ölversorgungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, soweit rückbezogen auf Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Öldruckkammer (31) ein größeres Volumen aufweist als die zweite Öldruckkammer (32).
  14. Ölversorgungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mindestpumpeneintrittsdruck im Bereich zwischen 200 kPa und 300 kPa, insbesondere bei etwa 240 kPa liegt.
  15. Ölversorgungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Ölversorgungssystem einen weiteren Ölkreislauf zur Ölversorgung einer Turbomaschine des Propellerturbinentriebwerks aufweist.
  16. Ölversorgungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, soweit rückbezogen auf Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ölvolumen der ersten Öldruckkammer (31) ausreichend bemessen ist, um die Ölversorgung der Propellerverstelleinrichtung (5) für einen vorher festgelegten Zeitraum zu gewährleisten.
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