DE1281270B

DE1281270B - Kombinierte Enteisungs- und Druckfluessigkeitskuehl-Einrichtung fuer einen Schaufelrotor

Info

Publication number: DE1281270B
Application number: DED52777A
Authority: DE
Inventors: John Alfred Chilman; Stuart Duncan Davies
Original assignee: Dowty Rotol Ltd
Current assignee: Dowty Rotol Ltd
Priority date: 1966-04-12
Filing date: 1967-04-12
Publication date: 1968-10-24

Description

Kombinierte Enteisungs-und Druckflüssigkeitskühl-Einrichtung für einen Schaufelrotor Die Erfindung betrifft eine kombinierte Enteisungs- und Druckflüssigkeitskühl-Einrichtung für einen Schaufelrotor mit einer Nabenhaube, die entweder Teil einer Rotornabe ist oder von der Rotornabe getragen wird, und einer durch die Nabe verlaufenden Druckflüssigkeitsleitung für warme Druckflüssigkeit.
Der Ausdruck »Schaufelrotor« bezieht sich auf Propeller, Windmotoren, Gebläse, Verdichter u. dgl. Da ein Eisansatz an vorspringenden Teilen eines Flugzeuges dessen Flugeigenschaften beeinträchtigen kann, ist es bekannt, vorspringende Teile von Flugzeugen zu enteisen. Bei einer bekannten Enteisungseinrichtung wird Luft, die in ein in Flugrichtung offenes Rohr eingedrückt wird, innerhalb des Flugzeuges durch einen Wärmeaustauscher geführt. Die erwärmte Luft strömt dann durch ein Rohr nach vorn zu einem Propeller des Flugzeuges. Im Bereich des Propellers gelangt die erwärmte Luft in einen Ringkanal, der in einen entgegengesetzt gerichteten Ringkanal des Propellers eingreift. An den Ringkanal des Propellers sind verschiedene Verteilerrohre angeschlossen, über welche die warme Luft zur Propellernase und zu den Propellerschaufeln führbar ist. Die warme Luft wird, nachdem sie an den von ihr zu bestreichenden Flächen vorbeigeströmt ist, nach außen abgeleitet.
Bei einer anderen bekannten Enteisungseinrichtung, die bei Verdichtern für Gasturbinentriebwerke zum Einsatz kommt, wird die erwärmte Luft über mehrere Kanäle zu einem zentralen Verteiler innerhalb der Nasenspitze des Verdichters geführt. Nachdem die erwärmte Luft dann zwischen der doppelwandigen Nasenhaube entlanggeströmt ist, wird sie über Auslaßöffnungen nach draußen abgeführt.
Nachteilig ist bei diesen bekannten, mit erwärmter Luft arbeitenden Einrichtungen, daß die erwärmte Luft exzentrisch zur Triebwerksachse zur besonders eisansatzgefährdeten Nasenhaube geführt wird. Dies bedingt recht aufwendige Leitungssysteme, welche das Triebwerk, sei es ein Gasturbinentriebwerk oder ein Kolbenmotor, schwerer werden lassen.
Bei einer weiteren bekannten Enteisungseinrichtung dient als Wärmeübertragungsmittel eine erwärmte Flüssigkeit. Diese erwärmte Flüssigkeit, welche öl sein kann, wird mittels einer Pumpe durch eine Rohrschlange gedrückt, die einen Abgasstutzen umschließen kann. Das durch die Rohrschlange fließende erwärmte öl gelangt dann zu den zu erwärmenden Teilen, beispielsweise der Nase des Flugzeuges. In diese Nase sind eine Anzahl von Rohren eingelegt, durch die das erwärmte öl dann zu einem Sammelpunkt zurückströmt. Auch bei dieser Enteisungseinrichtung ist es nicht möglich, die erwärmte Flüssigkeit bei einem umlaufenden Propeller diesem zentral zuzuführen. Deshalb ist auch die mit erwärmtem öl arbeitende Enteisungsvorrichtung aufwendig, sobald auch der Propeller mit erwärmt werden soll.
Bei Propellermotoren und Gastriebwerken ist es notwendig, das zur Schmierung oder zu Stellzwecken benötigte öl ständig zu kühlen. Die Abkühlung wird dabei für gewöhnlich in besonderen ölkühlern vorgenommen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einerseits eine Enteisungseinrichtung für ein Flugzeug zu vereinfachen und andererseits einen besonderen Kühler für warme Druckflüssigkeit entbehrlich zu machen.
Die gestellte Aufgabe ist bei einer kombinierten Enteisungs- und Druckflüssigkeitskühl-Einrichtung für einen Schaufelrotor mit einer Nabenhaube, die entweder Teil einer Rotornabe ist oder von der Rotornabe getragen wird, und einer durch die Nabe verlaufenden Druckflüssigkeitsleitung für warme Druckflüssigkeit dadurch gelöst, daß gemäß der Erfindung ein in der Druckflüssigkeitsleitung befindliches Druckminderventil nahe der inneren Oberfläche eines Nasenabschnitts der Nabenhaube derart angeordnet ist, daß die aus dem Druckminderventil austretende Flüssigkeit zuerst auf den Nasenabschnitt der Nabenhaube auftrifft, dann an der inneren Oberfläche des Nasenabschnitts abzentrifugiert wird und danach wieder in den Druckflüssigkeitskreislauf gelangt.
Die in der durch die Nabe verlaufenden Druckflüssigkeitsleitung strömende warme Druckflüssigkeit erwärmt damit die Nabenhaube so weit, daß sich an ihr kein Eis bilden kann. Andererseits wird die warme Druckflüssigkeit jedoch so weit abgekühlt, daß sie, ohne noch einen besonderen Kühler durchlaufen zu müssen, wieder in den Flüssigkeitskreislauf eingeführt werden kann.
Die zum Einsatz kommende Druckflüssigkeit ist üblicherweise Öl, das innerhalb der Nabe des Rotors umläuft. Da die Druckflüssigkeit längs der inneren Oberfläche der Nabenhaube radial abzentrifugiert wird, erfolgt außerdem bei diesem Abzentrifugieren eine Trennung von Druckflüssigkeit und Luft; die Druckflüssigkeit kann damit von Luft befreit in den Druckflüssigkeitskreislauf zurückgeführt werden.
Wenn im folgenden von »öl« gesprochen wird, so versteht es sich von selbst, daß damit auch andere Flüssigkeiten gemeint sein können.
Die Druckflüssigkeitsleitung erhält ihr Drucköl von einer Pumpe, die außerhalb des Schaufelrotors angeordnet sein kann. Im allgemeinen ist dann auch ein Behälter, aus dem die Flüssigkeit von der Pumpe entnommen wird und in den die abzentrifugierte Flüssigkeit wieder gelangt, außerhalb des Rotors angeordnet. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es jedoch auch möglich, eine das Öl fördernde Pumpe innerhalb der Nabe des Rotors anzuordnen und vom Schaufelrotor antreiben zu lassen. Der ölbehälter, aus dem die Pumpe das Öl absaugt, kann dabei von ringförmiger Gestalt sein und von oder innerhalb der Nabe gebildet sein.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung stimmt die Achse der Druckflüssigkeitsleitung mit der Drehachse des Rotors überein. Die Druckflüssigkeitsleitung ist dann ein zentrales Rohr, das axial durch die Rotornabe verläuft. Die Ventilkörperachse des Druckminderventils liegt dann ebenfalls in der Drehachse des Rotors, so daß die Flüssigkeit, die vom Druckminderventil abgegeben wird, auf die Mitte des Nasenabschnitts der Nabenhaube auftrifft. Gerade dort würde sich am ehesten Eis bilden. Das abzentrifugierte Öl fließt durch eine Drainageleitung zurück, die ebenfalls durch die Nabe verläuft und das zentrale Rohr umgibt.
Vorzugsweise ist die Nabenhaube doppelwandig ausgeführt. Das vom Druckminderventil abgegebene Öl kann dann in den Zwischenraum zwischen die beiden Wände eintreten und von dort durch geeignete Öffnungen um den inneren Umfang der Nabenhaube strömen. Vorzugsweise sollte jedoch das Druckminderventil auf die innerste Oberfläche der Nabenhaube fördern, und zwar sowohl bei ein- als auch doppelwandigen Hauben, bei denen ein ringförmiges Ablenkteil innerhalb der Nabenhaube nahe des Nasenabschnitts vorgesehen ist, der das radial nach außen abzentrifugierte Öl führL Das Ablenkteil hat vorzugsweise die Form einer Schüssel, deren konvexe Seite zur Nabenhaube hin gerichtet ist. Hinter dem Ablenkteil strömt die abzentrifugierte Flüssigkeit radial zur zentralen Drainageleitung in der Nabe zurück.
Das abzentrifugierte Öl kann den Raum in der Nabenhaube durch Öffnungen verlassen, die innerhalb des ringförmigen Ablenkteils angeordnet sind, von dem sie ummantelt sind. Dadurch wird verhindert, daß das Öl unmittelbar in die Drainageleitung fließt, ohne daß es vorher genügend zentrifugiert wurde. Diese Öffnungen können unmittelbar mit der Drainageleitung in Verbindung stehen, die durch die bereits erwähnte Leitung, welche ein zentrales Leitungsrohr umgibt, gebildet ist.
Ein typisches Anwendungsbeispiel der Erfindung ist ein Flugzeugpropeller, dessen Schaufelverstellung eine Veränderung der Steigung bewirkt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun an Hand einer Zeichnung näher erläutert.
Die Figur zeigt einen Längsschnitt durch eine Nabe, einen SchaufelversteHmechanismus und eine Nabenhaube eines Flugzeugpropellers mit der Einrichtung zur Verhütung von Eisbildung und zum Kühlen des öls.
Der Propeller hat einen Nabenverband 1, in dem die Schaufelfüße 2 einer Anzahl von Schaufeln drehbar gelagert sind. In der Zeichnung ist nur der Schaufelfuß einer Schaufel gezeigt.
Die Zufuhr von Drucköl zur Nabe geschieht durch ein zentrales Rohr 3, das durch die Nabe verläuft und dessen Achse mit der Drehachse des Propellers übereinstimmt. Das Rohr 3 liefert das Öl als eine hydraulische Flüssigkeit für die Betätigung eines hydraulischen Kolbenmotors 4 zum Verstellen der Schaufeln.
Das Rohr 3 steht (rechts in der Zeichnung) mit der Förderseite einer maschinengetriebenen Pumpe (nicht gezeigt) in Verbindung, die Öl von einem in der Maschine befindlichen Behälter absaugt. Eine Drainageleitung 15, die das mittlere Rohr 14 umgibt, führt von der Nabe 1 zurück zum Behälter, der ebenfalls nicht gezeigt ist.
Eine vordere Begrenzungswand 16 des Zylinders des Schaufelverstellmotors 4 ist im allgemeinen kegelstumpfförmig und trägt eine Blechnabenhaube 17, deren Nasenabschnitt 17 a im allgemeinen doppelwandig ausgeführt ist. Das Druckrohr 3 verläuft nach vorn durch die Nabe, und ein Druckminderventil 18 ist am vorderen Ende des Rohrs, d. h. links in der Zeichnung, unmittelbar benachbart zum Nasenabschnitt 17 a der Nabenhaube 17 und in unmittelbarer Nähe zu deren innerer Wand, angebracht. Das Ventil 18 besitzt einen mit einer Feder vorgespannten Ventilkörper 19, dessen Achse mit der Drehachse übereinstimmt. Das Ventil fördert auf die innere Oberfläche der inneren Wand des Nasenabschnitts 17 a in der Mitte der Nabenhaube.
Ein ringförmiges Ablenkteil 20, das eine schüsselähnliche Form hat und das Ventil 18 umgibt, befindet sich innerhalb der Nabenhaube 17 nahe dem Nasenabschnitt, um das abgegebene Öl, wenn es radial nach außen abzentrifugiert wird, zu führen. Dieses Ablenkteil bewirkt, daß das Öl ausreichend zentrifugiert wird, bevor es durch ringförmig angeordnete radiale Drainageöffnungen 22, die vom Ablenkteil 20 ummantelt sind, zurückfließt. Die Richtung des Ölstroms vom Ventil 18 zurück zum Behälter durch die Drainageleitung 15 ist durch Pfeile A angedeutet. Die Drainageöffnungen 22 verlaufen durch das zylindrische Ende der Begrenzungswand 16 und die Wand eines Rohrzapfens 23, in dem das vordere Ende des Rohrs 3 und das Ventil 18 gelagert sind und auf dem Kolben 5 gleitet. Das vordere Ende des Rohrzapfens 23 ist selbst in der Begrenzungswand 16 des Zylinders gelagert.
Bei Betrieb der Maschine und des Propellers wird in anderen Arbeitskreisläufen erwärmtes Drucköl kontinuierlich zum Leitungsrohr 3 gefördert und während der meisten Zeit durch das Druckminderventil 18 am vorderen Ende der Nabe 1 abgegeben. Das heiße Öl strömt durch das Ventil 18 und trifft auf die Wand des Nasenabschnitts 17 a der Nabenhaube auf, wo es eine Eisbildung auf der äußeren Oberfläche der Nabenhaube 17 verhindert, wenn die Gefahr der Eisbildung besteht. Das Öl wird zwischen der inneren Wand des Nasenabschnitts 17 a und dem Ablenkteil 20 radial nach außen abzentrifugiert, wie durch die Pfeile A angedeutet ist. Der ölumlauf ist derart, daß das Öl, das sich zwischen dem Nasenabschnitt 17 a und der zylindrischen Wand 16 befindet, durch die Drainageöffnungen 22 in die Drainageleitung 15 gezwungen wird, von wo es in den Behälter zurückgelangt.
Dadurch, daß das Druckminderventil 18 sich nahe der Nase der Nabenhaube 17 befindet, gibt das Öl seine Wärme in der Mitte der Nabenhaube ab, was vom Enteisungsstandpunkt aus die wichtigste Stelle ist, weil sich dort zuerst Eis bilden würde. Gleichzeitig wird das heiße Öl gekühlt, so daß die vorgeschlagene Anordnung sowohl einen ölkühler als auch ein Enteisungsgerät für die Nabenhaube darstellt.
Wenn das Öl in Berührung mit der inneren Wand der Nabenhaube 17 radial nach außen läuft, erhitzt es die restliche Oberfläche der Nabenhaube zu einem gewissen Grad, dieser Erhitzungseffekt nimmt jedoch proportional zum Abstand von der Drehachse ab.
Da das Öl radial nach außen abzentrifugiert wird, wenn es das Ventil 18 verläßt, trennen sich Öl und Luft. Dadurch dient die Anordnung also nicht nur zum Enteisen und Ölkühlen, sondern auch noch zum Trennen von Öl und Luft.

Claims

Patentansprüche: 1. Kombinierte Enteisungs- und Druckflüssigkeitskühl-Einrichtung für einen Schaufelrotor mit einer Nabenhaube, die entweder Teil einer Rotornabe ist oder von der Rotornabe getragen wird, und einer durch die Nabe verlaufenden Druckflüssigkeitsleitung für warme Druckflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Druckflüssigkeitsleitung(3) befindliches Druckminderventil(18) nahe der inneren Oberfläche eines Nasenabschnitts der Nabenhaube (17) derart angeordnet ist, daß die aus dem Druckminderventil austretende Flüssigkeit zuerst auf den Nasenabschnitt der Nabenhaube (17) auftrifft, dann an der inneren Oberfläche des Nasenabschnitts abzentrifugiert wird und danach wieder in den Druckflüssigkeitskreislauf gelangt.
2. Enteisungseinrichtung nach Anspruch 1, dadürch gekennzeichnet, daß der Raum, in dem die Flüssigkeit abzentrifugiert wird, von der Nabenhaube (17) und einer Begrenzungswand (16) eines Zylinders eines hydraulischen Stellmotors (4) begrenzt wird. 3. Enteisungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungswand (16) im allgemeinen kegelstumpfförmig ausgebildet ist und in die Nabenhaube (17) hineinragt. 4. Enteisungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Rotors eine Pumpe, die die Druckflüssigkeit in die Druckflüssigkeitsleitung pumpt, und ein Behälter, aus dem die Flüssigkeit von der Pumpe entnommen wird und in den die abzentrifugierte Flüssigkeit wieder gelangt, angeordnet sind. 5. Enteisungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Druckflüssigkeit fördernde Pumpe innerhalb der Nabe des Rotors angeordnet und vom Schaufelrotor antreibbar ist. 6. Enteisungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckflüssigkeitsbehälter, aus dem die Pumpe die Druckflüssigkeit absaugt, von ringförmiger Gestalt ist und von oder innerhalb der Nabe gebildet ist. 7. Enteisungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Druckflüssigkeitsleitung (3) mit der Drehachse des Rotors übereinstimmt. 8. Enteisungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkörperachse des Druckminderventils (18) ebenfalls in der Drehachse des Rotors liegt, so daß die Flüssigkeit, die vom Druckminderventil abgegeben wird, auf die Mitte des Nasenabschnitts der Nahenhaube (17) auftrifft. 9. Enteisungseinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckflüssigkeitsleitung ein zentrales Rohr (3) ist, das axial durch die Rotornabe verläuft. 10. Enteisungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drainageleitung (15), durch die die abzentrifugierte Flüssigkeit zurückfließt, ebenfalls durch die Nabe verläuft und das zentrale Rohr (3) umgibt. 11. Enteisungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Nabenhaube (17) nahe dem Nasenabschnitt ein ringförmiges Ablenkteil (20) vorgesehen ist, das zur Führung der radial nach außen abzentrifugierten Flüssigkeit dient. 12. Enteisungseinrichtung nach Anspruch 1.1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablenkteil.(20) die Form einer Schüssel besitzt, wobei die konvexe Oberfläche zur Nabenhaube hin gerichtet ist. 13. Enteisungseinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die abzentrifugierte Flüssigkeit hinter dem Ablenkteil (20) radial zur zentralen Drainageleitung (15) in der Nabe zurückströmt. 14. Enteisungseinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß Drainageöffnungen, durch welche die abzentrifugierte Flüssigkeit den Raum innerhalb der Nabenhaube verläßt, nahe dem ringförmigen Ablenkteil (20) derart angeordnet sind, daß sie vom Ablenkteil ummantelt werden. 15. Enteisungseinrichtung nach den Ansprüchen 10 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Drainageöffnungen (22) unmittelbar mit der Drainageleitung (15) in Verbindung stehen. 16. Enteisungseinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabenhaube einen doppelwandigen Abschnitt aufweist und daß das Druckminderventil (18) auf die innere Oberfläche der inneren Wand fördert. 17. Enteisungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaufelrotor ein Flugzeugpropeller ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1081768; USA.-Patentschriften Nr. 2 304 686, 2 507 044.