DE2340012C3 - Vorrichtung zur wahlweisen Blatteinstellwinkelverstellung bei Verstellpropellern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur wahlweisen Blatteinstellwinkelverstellung bei Verstellpropellern.

Bei Flugzeug-Gasturbinentriebwerken ist es von größter Wichtigkeit, das Gewicht aller Komponenten so klein wie möglich zu halten. Das bedeutet daß bei Hydrauliksystemen mit hohem Druck gearbeitet werden muß, was jedoch entsprechende Dichtungsprobleme bei diesen Hydrauliksystemen nach sich zieht

Bei üblichen Vorrichtungen zur wahlweisen Blatteinstellwinkelverstellung der eingangs genannten Art ist die Hydraulikpumpe außerhalb der umlaufenden Propellernabe an einem feststehenden Teil des Triebwerksgehäuses angeordnet, und das von der Pumpe geförderte Hydraulikmittel wird durch eine Übergangsmuffe zu dem innerhalb der umlaufenden Propellernabe angeordneten hydraulischen Stellantrieb zur Blatteinstellwinkelverstellung geleitet Damit an der Obergangsmuffe keine zu großen Leckverluste auftreten, ist der praktisch anwendbare Hydraulikdruck begrenzt, so daß sich Baugröße und Gewicht der Komponenten des Hydrauliksystems der Blatteinstellwinkelverstellvorrichtung nicht in dem an sich wünschenswerten Maße verringern lassen.

Aus der DE-AS 10 68 121, die sich auf eine Vorrichtung zur Beeinflussung des Blatteinstellwinkels bei Verstellpropellern bezieht, ist es bekannt einen hydraulischen Stellantrieb, eine Hydraulikpumpe, einen mit deren Saugseite verbundenen Hydraulikmittelbehf lter, ein zwischen Pumpe und Stellantrieb angeordnetes Steuerventil und Teile des Pumpenantriebs, also das gesamte Hydrauliksystem, in einem an der Propellernabe angeordneten Gehäuse unterzubringen. Jedoch handelt es sich bei der aus dieser Druckschrift bekannten Vorrichtung nicht um eine Blatteinstellwinkelvorrichtung zur wahlweisen Blatteinstellwinkelverstellung, sondern vielmehr um eine automatische Kompensationseinrichtung, die zum Zwecke der Drehzahlregelung des Propellers eine Regulierung der Propellerbelastung mittels Veränderung des Blatteinstellwinkels vornimmt. Eine wahlweise, willkürliche Blatteinstellwinkelverstellung durch den Piloten ist bei dieser bekannten Anordnung nicht möglich. Da bei dieser bekannten Anordnung kein Steuereingriff von außen erforderlich ist, stellt die bekannte Anordnung eine vollkommen eigenständige Einheit des umlaufenden Propellers dar, die keinerlei Steuerverbindungen mit dem feststehenden Triebwerksteil erfordert. Aus diesem Grund läßt sich das aus der DE-AS 10 68 121 bekannte Prinzip, sämtliche Hydraulikkomponenten zu einer zusammen mit dem Propeller umlaufenden Einheit zusammenzufassen, nicht ohne weiteres auf eine Blatteinstellwinkelverstellvorrichtung übertragen, die von der feststehenden Triebwerkskonstruktion her im Sinne der jeweils gewählten ßlatteinstellwinkelverstellung betätigbar sein muß.

Die aus der DE-AS 10 68 121 bekannte Anordnung ist aber auch, obwohl sie eine von der feststehenden Triebwerkskonstruktion unabhängige, insgesamt mit dem Propeller umlaufende Einheit darstellt, im Hinblick auf Wartungs- und Reparaturarbeiten unbefriedigend, denn ihr Gehäuse besteht aus einer Vielzahl von jeweils axial aufeinandergesetzten Gehäuseabschnitten, die u. a. als Hydraulikzylinder, mechanischer Tragrahmen, Wellenlagerung. Pumpengehäuse und Hydraulikmittelbehälter dienen, und zum Abbauen von der Propellernabe nacheinander samt den jeweiligen Einbauten demontiert werden müssen, was außerdem ein vorheriges Ablassen des Hydraulikmittels erfordert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Blatteinstellwinkelverstellvorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß das gesamte Hydrauliksystem eine in sich geschlossene, von der feststehenden

Triebwerkskonstruktion vollständig unabhängige, in der sich drehenden Nasenhaube des Verstellpropellers angeordnete Einheit bildet, die von außen von der feststehenden Triebwerkskonstruktion her betätigbar und schnell und einfach sowie ohne vorheriges Ablassen des Hydraulikmittels ein- und ausbaubar ist

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Anordnung gelöst.

Die erfindungsgemäße Konstruktion bringt den Fortschritt, daß das gesamte Hydrauliksystem der Blatteinstellwinkelverstellvorrichtung zu einer mit der Propellernabe zusammen umlaufenden Baugruppe zusammengefaßt ist und damit kein Hydraulikmitteltransport zwischen feststehenden und umlaufenden Teilen mehr notwendig ist Lediglich die einfachere Übertragung von mechanischen Steuerbewegungen zwischen umlaufenden und feststehenden Teilen, die keine ernsthaften Probleme aufwirft, erfolgt zwischen der umlaufenden Baugruppe und der feststehenden Triebwerkskonstruktion. Da die gesamte Baugruppe als Ganzes abnehmbar an der Propellernabe befestigt ist, und da die äußeren mechanischen Wirkungsverbindungen mit den Propellerblattwurzeln und den an der feststehenden Triebwerkskonstruktion angeordneten Teilen des Pumpenantriebs und des Ventilsteuermechanismus jeweils durch einfaches axiales Verschieben der Baugruppe bezüglich der Propellernabe trennbar bzw. herstellbar sind, ist die Baugruppe sehr leicht und schnell austauschbar, was Wartungs- und Reparaturarbeiten vereinfacht und die notwendige Stillstands? sit des betreffenden Triebwerks auf ein Minimum verkürzt.

Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2, gestattet die einfache Betätigung der Blatteinstellwinkelverstellvorrichtung auch bei stillstehendem Propeller.

Eine zweckmäßige Auslegung des Hydraulikkreises, bei welcher für den Hydraulikmittelrücklauf die Fliehkraft ausgenutzt wird, ist Gegenstand des Anspruchs 3.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Axialschnitt durch ein Triebwerk mit Verstellpropeller mit einer Blatteinstellwinkelverstellvorrichtung, und

Fig.2 einen vergrößerten Axialschnitt durch die Blatteinstellwinkelverstellvorrichtung des in F i g. 1 dargestellten Triebwerks.

F i g. 1 zeigt ein mit einem Verstellpropeller ausgerüstetes Gasturbinentriebwerk mit einem Basistriebwerk 1, das über ein Getriebe 3 den Verstellpropeller 2 antreibt. Außerdem sind die Propellerblätter mittels einer Blatteinstellwinkelverstellvorrichtung um ihre eigenen Längsachsen 5 drehbar. Die Blattelnstellwinkelverstellvorrichtung ist in ein Gehäuse 6 eingebaut, das in der Nasenhaube 7 des Propellers 2 untergebracht ist.

Der Propeller 2 weist eine Rotorscheibe 10 auf, die aus zwei Nabenscheiben 11 und 12 besteht und über einen Antriebskonus 13 angetrieben wird, der mit einer über das Getriebe 3 angetriebenen Hauptantriebswelle 14 keilverzahnt ist. Die Wo'L 14 ist in einem Lager 15 gelagert.

Die Blatteinstellwinkelverstellung der Propellerblätter erfolgt jeweils über einen Zapfen 20, der zwischen den beiden Nabenscheiben 11 und 12 verläuft und mit der Blattwurzel des betreffenden Propellerblattes verbunden ist. Das radial innere Ende des Zapfens 20 trägt ein Kegelrad 21, das mit zwei beiderseits angeordneten Kegelrädern 22 und 23 in Eingriff steht Die beiden Kegelräder 22 und 23 sind jeweils mittels Keilverzahnungen 24 bzw. 25 mit sich gegensinnig drehenden Wellenstümpfen 3S, 36 eines als Flügelmotor ausgebildeten hydraulischen Stellantriebs 30 verbunden.

Der Stellantrieb 30 weist ein mit einer ersten

Flügelreihe verbundenes Außengehäuse 31 und ein mit einer zweiten Flügelreihe verbundenes Innengehäuse 32

ίο auf. Die beiden Flügelreihen und die beiden Gehäuse 31, 32 bilden zusammen zwei Reihen von Kammern, die derart mit Öl füllbar oder entleerbar sind, daß die beiden Gehäuse 31, 32 zwecks Blatteinstellwinkelverstellung der Propellerblätter gegensinnig relativ zueinander gedreht werden. Der jeweilige Drehrichtungssinn der Blatteinstellwinkelverstellung hängt davon ab, welche der beiden Kammerreihen jeweils mit Öl gefüllt wird. An den Durchführungsstellen der mit den beiden Stellantriebsgehäusen 31, 32 verbundenen, die Keilverzahnungen 24 und 25 tragenden Wellenstümpfen 35 und 36 durch das Gehäuse 6 der Biatteinstellwinke/verstellvorrichtung sind Dichtungen 33 vorgesehen.

Das öl wird den jeweils betreffenden Kammern des Stellantriebs 30 über ein schematisch dargestelltes Steuerventil 40 zugeleitet, das von beliebiger Bauart sein kann. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Steuerventil 40 um ein Spindelventil, dessen Spindel innerhalb des Innengehäuses 32 des Stellantriebs 30 verschiebbar ist. Das Innengehäuse 32 des Stellantriebs 30 bildet gleichzeitig das Gehäuse des Steuerventils 40. In der Ventilspindel gebildete schraubenlinienartige Schlitze dienen der Verbindung einer von einer Hydraulikpumpe 50 kommenden ölzuieitung mit im Innengehäuse 32 des Stellantriebs 30 angeordneten Durchtrittsöffnungen derart, daß öl in eine Kammerreihe einströmt. Gleichzeitig verbinden jeweils ähnliche Schlitze eine Ablaßleitung mit weiteren Durchtrittsöffnungen des Innengehäuses 32 des Stellantriebs 30, so daß die jeweils andere Kammerreihe entleert wird. Durch axiale Steuerverschiebungen der Ventilspindel werden jeweils die Ölzuieitung und die Ablaßleitung derart mit den beiden Gruppen von Durchtrittsöffnungen des Innengehäuses 32 in Verbindung gebracht, daß jeweils eine

Kammerreihe des Stellantriebs mit Öl gefüllt und die andere Kammerreihe entleert wird. Bei der dadurch bewirkten gegenseitigen Drehung der beiden Stellantriebsgehäusen 31, 32 sucht wegen des schrägen Verlaufs der Schlitze in der Ventilspindel die Drehung des Innengehäuses 32 die Verbindung zwischen den Schlitzen und den Durchtrittsöffnungen wieder zu unterbrechen.

Der Ventilsteuermechanismus ist in F i g. 2 nicht im einzelnen dargestellt, da er mit Bezug auf die Schnittebene der F i g. 2 versetzt angeordnet ist und an einer anderen Stelle durch den Antriebskonus 13 hindurchführt. Der Ventilsteuermechanismus weist eine Mutter 41 auf, die über eine Schubstange 42 mit der Ventilspindel in Verbindung steht. Bei Drehung eines Hebels 43 über den Steuerknüppel oder durch einen Elektromotor wird die Mutter 41 gedreht, die sich, da sie auf einem Außengewinde eines feststehenden Rohres 44 sitzt, dadurch axial verschiebt und eine entsprechende Axialverschiebung der Schubstange 42 hervorruft.

Die Ölzufuhr von der Hydraulikpumpe 50 zum Steuerventil 40 erfolgt über eine Leitung 46. Die Durchtrittsöffnungen des Innengehäuses 32 sind mit 47 und 48 bezeichnet und die Ölablaßleitung ist bei 49

angedeutet. Aus dem Stellantrieb 30 abgelassenes Öl gelangt in das Gehäuse 6 der Blatteinstellwinkelverstellvorrichtung und wird in der nachstehend beschriebenen Weise zur Hydraulikpumpe 50 zurückgeleitet.

Die Hydraulikpumpe 50 ist eine Zahnradpumpe und für einen Betriebsdruck von etwa 210 bar ausgelegt. Sie kann daher ebenso wie der Stellantrieb 30 verhältnismäßig klein sein. Die Hydraulikpumpe 50 ist ebenso wie der Stellantrieb 30 im Gehäuse 6 angeordnet und wird über ein Getriebe 51 von einer Antriebswelle 52 angetrieben, die aus einem durch den Antriebskonus 13 hindurchragenden Gehäusevorsprung herausragt. Über eine Leitung 53 wird ein kleiner Teil des von der Hydraulikpumpe 50 geförderten Öls zur Schmierung der Lager des Getriebes 51 abgezweigt.

Die Pumpe 50 befindet sich innerhalb eines Hydraulikmittelbehälters 54, der als Ringkammer ausgebildet und an der radial äußeren Wand des Gehäuses 6 angeordnet ist. Da sich das bei 55 mit der Nabenscheibe 11 des Propellers verbundene Gehäuse 6 zusammen mit dem Propeller schnell dreht, wird das in den Pumpeneinlaß strömende öl im Betrieb durch die Fliehkraft vorverdichtet.

Das im Gehäuse 6 befindliche, aus dem Stellantrieb 30 abgelassene öl wird im Betrieb ebenfalls durch die Fliehkraft nach außen gedrückt, so daß am Einlaß des Hydraulikmittelbehälters nur ein kleines, radial einwärts in Schließrichtung federbelastetes und unter Fliehkrafteinwirkung öffnendes Einlaßventil 56 erforderlich ist, damit das öl aus dem Gehäuseinneren in den Hydraulikmittelbehälter zurückströmen kann. Da aufgrund der Fliehkraftwirkung das sich im Gehäuseinneren sammelnde, aus dem Stellantrieb 30 abgelassene öl eine ölschicht auf der radial inneren Wand des Hydraulikmittelbehälters 54 bildet, hat das öl praktisch keine Möglichkeit, durch die verschiedenen Dichtungen an den Durchführungsstellen der aus dem Gehäuse 6 herausgeführten mechanischen Verbindungen der Blatteinstellwinkelverstellvorrichtung mit außerhalb des Gehäuses befindlichen Teilen aus dem Gehäuse 6 auszulecken.

Die Antriebswelle 52 wird durch ein Zahnrad 57 angetrieben, das außerhalb des Gehäuses 6 mit einem auf einer Welle 59 gebildeten Zahnrad 58 in Eingriff steht Im normalen Triebwerksbetrieb ist die Welle 59 drehfest verriegelt, so daß sie also bezüglich der Antriebswelle 52 feststeht, und, da sich das Gehäuse 6 zusammen mit dem Propeller um die Propellerachse 4 dreht, rollt das Zahnrad 57 auf dem Zahnrad 58 ab und treibt das Getriebe 51 an.

Damit eine Blatteinstellwinkelverstellung der Propellerblätter auch bei stillstehendem Triebwerk möglich ist, ist die in einem Lager 61 gelagerte Welle 59 mittels eines am Triebwerksgehäuse montierten elektrischen

ίο Hilfsantriebs 60 drehbar. Die Hydraulikpumpe 50 wird in diesem Fall also durch den Hilfsantrieb 60 angetrieben und kann öl zum Stellantrieb 30 fördern. Die Möglichkeit der Blatteinstellwinkelverstellung bei stillstehendem Triebwerk ist einerseits beim Anlassen notwendig, um die Propellerblätter zur Widerstandsverringerung auf kieine Steigung steiien zu können, und andererseits bei einem Triebwerksausfall, um die Propellerblälter zur Verminderung des » Windmühlen« Widerstands des Propellers in die Segelstellung stellen zu können.

Die mit ihrem gesamten Hydrauliksystem innerhalb des mit dem Propeller umlaufenden Gehäuses 6 angeordnete Blatteinstellwinkelverstellvorrichtung kann mit hohem Hydraulikdruck arbeiten und deshalb klein und kompakt ausgebildet sein. Infolge der Anordnung des Hydraulikmittelbehälters 54 an der radial äußeren Wand des sich drehenden Gehäuses 6 wird automatisch sämtliches Lecköl aus dem Gehäuseinneren in den Hydraulikmittelbehälter zurückgeleitet und es herrscht innerhalb des Gehäuses 6 praktisch kein Öldruck. Infolgedessen läßt sich das Gehäuse 6 auf einfache Weise wirksam abdichten und das gesamte Hydrauliksystem, nämlich die Hydraulikpumpe 50, der Hydraulikmittelbehälter 54, der Stellantrieb 30 und das Steuerventil 40 können mit dem Gehäuse 6 als komplette Baugruppe ohne Ablassen des Öls in den Propeller eingebaut oder aus demselben ausgebaut werden.

Das Ein- und Ausbauen der Blatteinstellwinkelver-Stellvorrichtung ist außerdem dadurch vereinfacht, daß alle mechanischen Verbindungen zwischen innerhalb und außerhalb des Gehäuses 6 angeordneten Bauteilen als Keilverzahnungen ausgeführt und alle Dichtungen als Gleitdichtungen ausgebildet sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur wahlweisen Blatteinstellwinkelverstellung bei Verstellpropellern, mit einem in der Propellernabe angeordneten und mit dieser umlaufenden hydraulischen Stellantrieb, der mit den Propellerblattwurzeln in Triebverbindung steht, weiter mit einer saugseitig an einen Hydraulikmittelbehälter angeschlossenen Hydraulikpumpe, die förderseitig über ein Steuerventil mit dem Stellantrieb verbunden ist und ihrerseits durch einen Pumpenantrieb angetrieben wird, und mit einem Ventilsteuermechanismus zur wahlweisen Betätigung des Steuerventils, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb (30), die Hydraulikpumpe (50) mit Teilen (51,52) des Pumpenantriebs (51,52,57,58), der Hydraulikmittelbehälter (54) und das Steuerventil (40) zusammen mit einem gemeinsamen Gehäuse (6), in welches sie eingebaut sind, eine gesonderte, lösbar und als Ganzes abnehmbar an der Propellernabe (11, 12) befestigte Baugruppe bilden, deren aus dem Gehäuse (6) herausführende Teile (35, 36, 57, 42) der Triebverbindung zwischen Stellantrieb (30) und Propellerblattwurzeln, des Pumpenantriebs (51, 52, 57, 58) und des von außerhalb des Gehäuses (6) betätigbaren Ventilsteuermechanismus (41, 42, 43, 44) jeweils über Wirkungsverbindungen (z. B. 24, 25), die durch axiales Verschieben der Baugruppe bezüglich der Propellernabe trennbar bzw. herstellbar sind, mit den jeweils außerhalb der Baugruppe angeordneten Teilen (22, 23, 58, 41, 43, 44) der genannten Komponenten in Verbindung stehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenantrieb (51, 52, 57, 58) ein außerhalb des Gehäuses (6) angeordnetes, normalerweise stillstehendes Zahnrad (58) und eine aus dem Gehäuse (6) herausgeführte, zusammen mit diesem um die Propellerachse (4) umlaufende Antriebswelle (52) mit einem darauf außerhalb des Gehäuses (6) angeordneten weiteren Zahnrad (57) aufweist, welch letzteres mit dem erstgenannten Zahnrad (58) in Eingriff steht und bei sich drehendem Propeller auf diesem abrollt, und daß das erstgenannte, normalerweise stillstehende Zahnrad (58) zwecks Antriebs der Hydraulikpumpe (50) bei stillstehendem Propeller mittels eines Hilfsantriebs (60) drehbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikmittelbehälter (54) als Ringkammer ausgebildet ist, deren radial äußere Wand durch die Umfangswand des Gehäuses (6) gebildet ist, daß weiter die Hydraulikpumpe (50) innerhalb des Hydraulikmittelbehälters (54) angeordnet ist und daß in der radial inneren Wand des Hydraulikmittelbehälters (54) ein radiales, als Rücklauf in den Hydraulikmittelbehälter (54) dienendes Einlaßventil (56) angeordnet ist, das radial einwärts in Schließrichtung federbelastet ist und unter Fliehkrafteinwirkung öffnet.