DE2930219A1

DE2930219A1 - Hydraulische schubumkehr-steuervorrichtung fuer strahltriebwerke

Info

Publication number: DE2930219A1
Application number: DE19792930219
Authority: DE
Inventors: Yves Robert Halin; Jacques Robert Andre Lelandais
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1978-07-25
Filing date: 1979-07-25
Publication date: 1980-02-14
Also published as: SE438355B; SE7906335L; GB2026407A; FR2435604A1; NL184377B; NL184377C; IT7924493A0; FR2435604B1; NL7905588A; US4297844A; IT1197393B; DE2930219C2; GB2026407B

Description

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SOCIETE NATIONALE D¹ETUDE
ET DE CONSTRUCTION DE MOTEUR
D¹AVIATION (S.N.E.C.M.A.)

2, Boulevard Vivtor
75015 Paris / Frankreich

Hydraulische Schubumkehr-Steuervorrichtung für Strahltriebwerke

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Schubumkehr-Steuervorrichtung für Strahltriebwerke.

Bei Strahltriebwerken oder Luftfahrt-Gasturbinen ist es bekannt. Einrichtungen zu verwenden, die eine Umkehr des Antriebschubes des Triebwerks gestatten und die im prinzipiellen Anwendungsfall für eine kalte Bypass-Strömung eingesetzt werden. Bei einer klassischen Ausführungsform dieser Einrichtungen steuert ein Motor gleichzeitig das Verkippen von Strömungshindernissen oder Klappen und das axiale Verschieben von Platten, die die Umkehrgitter abdecken.

Die Schubumlenkorgane werden von Winden betätigt, die unter Zwischenschaltung von flexiblen Wellen und Getriebezügen durch einen hydraulischen Drehmotor angetrieben werden, der Teil einer hydraulischen Steuervorrichtung ist, welche von dem Hochdruckkreis der Flugzeugs versorgt wird.

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Mun nttfßt allerdini-¹·;'. die Konzeption einer isolation Sohubumkehr-Steuervorrichtung im Stadium der Auslegung auf zwei Arten von Ungewißheiten, nämlich auf die bis zum Flugversuch anhaltende Unkenntnis der tatsächlichen Kräfte, die im Betrieb auf die Schubumkehrvorrichtung ausgeübt werden, und die Unkenntnis der Entwicklung dieser Kräfte im Laufe der Zeit.

Zu den Schwierigkeiten, die aus diesen Ungewißheiten resultieren, kommen noch diejenigen hinzu, die sich aus den Begrenzungen der Durchflußleistung durch den Versorgungskreis des Flugzeugs ergeben, während die Ansprechzeit der Vorrichtung sehr kurz ist und in der Größenordnung von 1,5 Sekunden liegt. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, den Einsatz der maximalen Durchflußleistung, über die man verfügt, zu optimieren.

Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, den Betriebspunkt des Hydraulikmotors, der die Schubumlenkorgane betätigt, automatisch als Funktion der Kräfte anzupassen, die in jedem Augenblick auf diese Schubumlenkorgane einwirken, ferner eine hydraulische Bremsung mit großem Motorhubraum, also mit vermindertem Druck, zu liefern und schließlich sicherzustellen, daß die Schubumlenkorgane durch eine Vorspannung der flexiblen Wellen an ihren Anschlägen gehalten werden, wobei das von dem Motor bei maximalem Hubraum gelieferte Moment eine Torsion der flexiblen Wellen bewirkt, die die genannten Organe an ihren Anschlägen hält.

Erfindungsgemäß weist der Hydraulikkreis Einrichtungen auf, die durch den Auslaßdruck des Motors direkt dessen Hubraum regeln, wobei die Differenz zwischen dem Einlaßdruck und dem Auslaßdruck von der auf den Motor einwirkenden Last ab-

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hängt.

Diese Anordnung gestattet eine optimale Anpassung des vom Motor gelieferten Drehmoments als Punktion der auf den Motor einwirkenden Last.

Für den Fall eines Axialkolbenmotors bietet der Stand der Technik eine Steuervorrichtung, bei der die Neigung der den Hubraum des Motors steuernden Platte lediglich drei vorbestimmte Positionen einnehmen kann, wohingegen erfindungsgemäß die Regelung des Motors stufenlos erfolgt, um der Schubumkehrvorrichtung keine vorbestimmten Stellungen aufzuzwingen.

Ein weiteres erfindungsgemäßes Merkmal kann darin bestehen, daß die Auslaßleitung des Motors über ein hydraulisches Bremsventil, das von der gemeinsamen Betätigung eines den Motor speisenden Verteilers und eines mechanischen Steuerorgans für die Positionsrückkehr der Schubumlenkorgane steuerbar ist, an einen Betätigungszylinder angeschlossen ist, der den Hubraum des Motors steuert, wobei der Druck im Auslaßkreis des Motors gesteuert wird von einer Durchflußblende, die an eine Niederdruck-Rückführleitung angeschlossen ist, und von einem kalibrierten Rezirkulations-Rückschlagventil, das an eine Hochdruck-Versorgungsleitung angeschlossen ist.

Die Vorrichtung benötigt keine Leistung mehr, da "unterstützende" und keine "entgegenwirkenden" Lasten vorhanden sind. Der Motor wird folglich als Pumpe angetrieben und sein Hubraum wird beim Anstieg des Auslaßdrucks auf den Minimumwert eingestellt, was die Möglichkeit bietet, die Drehzahl des Motors zu erhöhen. Daraus resultiert eine Rezirkulation des Auslaßfluids durch das Bypass-Rückschlag-

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ventils des Motors. Ein Drehzahlbegrenzer, der stromab des Rückschlagventils angeordnet ist, legt eine Drehzahlgrenze für den Motor fest.

Die Annäherung an die Endpunkte der Bewegung soll mit geringer Geschwindigkeit erfolgen, und zwar derart, daß die mechanischen Anschläge nicht beschädigt werden. Die Bremsung erfolgt hydraulisch durch Beschränkung der Druckhöhe des Motors, und man erzeugt hierzu einen Druckabfall zwischen dem Druckraum des Motors und dem Rückführkreis der Vorrichtung, wobei sich der Rücklaufdruck vermindert und den Hubraum auf dessen Maximalwert einstellt. Die Bremsung bei großem Hubraum gestattet es, Innendrücke des Motors zu erhalten, die so niedrig wie möglich liegen.

Man verfügt über einen großen Hubraum des Motors in einer Stellung, in der die Schubumkehrorgane an den Anschlägen anliegen, woraus eine maximale Zugspannung der flexiblen Wellen resultiert.

Diese Anordnung hat den Vorteil, die Durchlaufzeit der Schubumkehrorgane zu optimieren durch eine konstante Anpassung des Betriebspunktes des Motors selbst bei einer Veränderung des Lastniveaus. Sie bietet die Möglichkeit, Druckspitzen zu unterdrücken, sei es beim Auftreten "unterstützender" Lasten, sei es im Zuge der hydraulischen Bremsung. Es ist gleichermaßen möglich, über ein maximales statisches Moment auf die Anschläge und dementsprechend über eine gute Vorspannung der flexiblen Wellen zu verfügen.

Schließlich gestattet es die Vorrichtung nach der Erfindung, die Drehzahl des Motors von der verfügbaren Durchflußleistung bestimmen zu lassen. Die Durchflußleistung

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kann tatsächlich größer als die verfügbare Durchflußleistung sein, und zwar Dank der Rezirkulationen, die sich beim Auftreten von "unterstützenden" Lasten ergeben.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung hervor. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Strahlturbine, wobei der obere Halbschnitt die Schubumkehrorgane in eingefahrener und der untere Halbschnitt die Schubumkehrorgane in ausgefahrener Lage darstellen;

Fig. 2 eine schematische Wiedergabe der Verbindung zwischen dem Motor und den Winden zum Steuern der Schubumlenkorgane;

Fig. 3 eine schematische Darstellung der hydraulischen Schubumkehr-Steuervorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 4a bis 4d Kurven für die auf eine Winde ausgeübten Kräfte.

Fig. 1 zeigt eine Strahlturbine 1 mit doppelter Luftführung unter Verwendung eines Kanals 2 für die kalte Bypass-Strömung. Der Kanal wird begrenzt von einer äußeren Hülle 3 und einem Zentralkörper 4, der an Armen 5 aufgehängt ist, und er wird bei normaler Vortriebsfunktion von der kalten Bypass-Strömung entsprechend dem Pfeil F von vorne nach hinten durchströmt. Die Schubumkehrvorrichtung besteht in bekannter Weise aus verschieblichen Platten 6, in denen Umlenkgitter 7 angeordnet sind, und aus Strömungshindernissen oder Umlenkklappen 8, die über Lenker 9 am

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Zentralkörper 4 befestigt sind. Die verschieblichen Platten werden von Winden 10 betätigt, die mit dem Mantel in Verbindung stehen. Um die durch den Kanal 2 gehende Strömung umzulenken, betätigt man die Winden 10, welche die Platten 6 zurückschieben, die Umlenkgitter 7 freilegen und ein Kippen der Strömungshindernisse oder Umlenkklappen 8 bewirken, wie es im unteren Halbschnitt von Pip;. I dargestellt ist.

Die kalte Bypass-Strömung wird also gezwungen, der durch den Pfeil Pl dargestellten Bahn zu folgen, was ihrer Umkehr gleichkommt.

Die Winden 10, von denen gemäß Fig. 2 vier Stück vorgesehen sind, werden unter Zwischenschaltung von Getriebezügen 11, lla betätigt und sind untereinander durch flexible Wellen 12 verbunden, wobei die Getriebezüge lla durch flexible Wellen 13 an einen Getriebezug 14 und an eine Welle 15 eines hydraulischen Antriebsmotors angeschlossen sind, bei dem es sich um einen solchen mit verstellbarem Zylinder, im übrigen von beliebiger Bauart, handeln kann. Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform wird ein bekannter Motor 16 mit Axialzylindern unter der Steuerung einer Platte verwendet, bei dem man den Hubraum durch Änderung der Neigung der Platte verstellen kann.

Die Vorrichtung zum Steuern der von dem Motor 16 betätigten Schubumkehr-Organen 7 und 8 umfaßt gemäß Fig. 3 ein Positions-Magnetventil 17, das durch eine Leitung 18 an eine Versorgungsleitung eines Hochdruck-Versorgungskreises des Flugzeugs angeschlossen ist. An die Versorgungsleitung ist ferner ein Versorgungsventil 20 angeschlossen. Das Magnetventil 17 steht über Leitungen 21 und 22 mit einem Niederdruck-Rücklaufkreis in Verbindung. Das Magnetventil 17 weist

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einen Schieber 24 auf, der anliegend an einer Öffnung der Leitung 22 gehalten wird, und zwar durch eine Feder 25, die dem Steuer-Elektromagneten entgegenwirkt. Der Schieber 24 kann die Leitungen 18 und 21, die jeweils an den Hochdruck bzw. Niederdruck angeschlossen sind, mit einer Leitung 26 in Verbindung setzen, die an einem der Enden eines Positionsventils 27 mündet, dessen Schieber 28 durch den Druck in der Leitung 26 gegen die Wirkung einer Feder 29 betätigbar ist. Das Positiorisventil 27 kann mittels seines Schiebers 28 eine Leitung 33 eines Verriegelungsventils 34 an eine Niederdruckleitung 30 und eine Hochdruckleitung 32 anschließen, wobei dieser Schieber auf der der Leitung 26 gegenüberliegenden Fläche der Wirkung des Niederdruckfluids ausgesetzt ist, und zwar durch eine Leitung 315 die an die Leitung 30 angeschlossen ist.

Das Verriegelungsventil 34 weist einen Schieber 35 auf, der gegen die Wirkung einer Feder 36 ein auf der Zeichnung nicht dargestelltes äußeres Organ betätigt und die Strömung zu einer Leitung 37 steuert, die an einen Verteiler 38 angeschlossen ist. Das Verriegelungsventil ist über eine Leitung 39 an eine Rücklaufleitung angeschlossen.

Der Verteiler 38 weist einen Schieber 40 auf, der der Wirkung einer Feder 41 unterworfen ist, und zwar entgegen dem Fluiddruck in der Leitung 37. Der Verteiler kann wahlweise eine Leitung 42 und eine Leitung 43, die zum hydraulischen Motor l6 gehen, mit einer Leitung 44 und einer Leitung 45 verbinden. Die Leitung 44 ist an die Hochdruck-Versorgungsleitung 19 angeschlossen, während es sich bei der Leitung 45 um eine Niederdruck-Rücklaufleitung handelt. Letztere ist an den mittleren Abschnitt eines hydraulischen Bremsventils 46 angeschlossen, das durch an den Enden liegende Öffnungen mit einer Leitung 47 in Verbindung

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steht, die in eine Niederdruck-Rücklaufleitung 23 führt.

Ein Schieber 48, der durch Federn 49, 49a in einer Mittelstellung erhalten wird, weist eine kalibrierte Leitung 50 auf, die die mittlere Leitung 45 an die Leitung 47 anschließt .

Der Schieber 48 trägt eine Steuerstange 51_S die über ein Gelenk 52 an das eine Ende eines Hebels 53 angeschlossen ist, dessen anderes Ende über ein Gelenk 54 mit einer Stange eines Steuerorgans für die Positionsrückkehr der Schubumlenkorgane in Verbindung steht. In seinem Mittelabschnitt ist der Hebel 53 über ein Gelenk 56 an eine Stange 57 des Schiebers 40 des Verteilers angeschlossen.

Von der Hochdruck-Versorgungsleitung 44 zweigt ein Bremsorgan 58 ab, das einen Steuerkolben 59 aufweist, der gegen eine Feder 60 wirkt, die die Reibelemente 6l in der Bremsstellung hält. Letztere sind mit der Antriebswelle 15 verbunden.

Die Förder- oder Druckleitung 47 ist an einen Steuerzylinder 62 angeschlossen, dessen Kolben auf seiner einen Fläche der Wirkung des aus der Leitung 47 kommenden Fluids unterliegt und auf der anderen Fläche unter der Wirkung einer Feder 64 steht. Der Steuerkolben weist eine Stange 65 auf, die über ein Gelenk 66 mit dem einen Ende eines Hebels 67 verbunden ist, welcher die Neigung der Platte des Motors 16 und damit dessen Hubraum steuert.

Die Leitung 47 ist an die Niederdruck-Rücklaufleitung 23 unter Zwischenschaltung einer Haupt-Durchflußblende 68 angeschlossen, während sie mit der Hochdruck-Versorgungsleitung 19 über ein Rezirkulations-Rückschlagventil 69 in Verbindung steht, wobei eine Rezirkulations-Durchflußblende 70

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zwischen dem Rückschlagventil 69 und der Leitung 19 angeordnet ist.

Um in Übereinstimmung mit dem unteren Teil von Figur 1 die Strömungsumkehr durchzuführen, wirkt man auf die Winden 10 ein, die, wie es die Kurve in Figur 4a zeigt, Kompressionsund Zugkräften unterworfen werden, um das Ausfahren der Schuboder Strömungsumkehrorgane 7 und 8 herbeizuführen.

Während sich das Versorgungsventil 20 in der Öffnungsstellung befindet, wird die Leitung 19 mit Hochdruckfluid versorgt, und die Erregung des Magnetventils 17 gegen die Wirkung der Feder 25 stellt eine Verbindung zwischen der Hochdruck-Versorgungsleitung 18 und der Leitung 26 her. Dies führt zu einer rechts gerichteten Verschiebung des Schiebers 28 des Positionsventils 27 gegen die Feder 29 und ermöglicht die Herstellung einer Verbindung zwischen der an die Hochdruckversorgung angeschlossenen Leitung 32 und der Leitung 33> die zum Verriegelungsventil 34 führt, dessen Schieber 35 nach rechts gegen die Feder 36 verschoben wird, wodurch dann die Leitung 33 mit der Leitung 37 in Verbindung tritt, welche zu dem einen Ende des Schiebers 40 des Verteilers 38 führt.

Wenn der Schieber 40 des Verteilers an einem seiner Enden der Wirkung des Hochdruckfluids unterliegt, verschiebt er sieh in Richtung des Pfeils D gegen die Feder 41 und verbindet die Leitung 42 des Motors mit der Hochdruck-Versorgungsleitung 44 sowie die Leitung 43 mit der Rücklaufleitung 45, die zum Bremsventil 49 führt.

Die Verschiebung des Schiebers 40 und seiner Stange 57 führt zu einer Verschwenkung des Hebels 53 um das Gelenk 54, welches stationär gehalten wird aufgrund der Tatsache, daß das Steuer-

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organ für die Positionsrückkehr lediglich während des Überganges wirksam wird. Der Hebel 5 3 beeinflußt den Schieber 48, der dann die Position D einnimmt, wobei er die Feder 49a zusammendückt. Die Rücklaufleitung 45 wird somit über die Leitung 47 an den Betätii;ungszylinder 62 für die Steuerung des Hubraums der Pumpe 16 angeschlossen.

Wenn andererseits das Bremsorgan 58 durch die Versorgungsleitung 19 mit Hochdruckfluid beaufschlagt wird, nimmt es seine Freigabestellung ein, in der es die Möglichkeit bietet, daß die Schubumkehrorgan" von dem an die Versorgung angeschlossenen Motor 16 angetrieben werden. Dementsprechend hat bereits die erste Phase I der Kurve nach Figur 4a begonnen.

Während des ersten Sekundenbruchteils, wenn die Drehzahl des Motors Null ist, befindet sich der Rücklaufdruck in der Leitung 47 auf einem Minimum, und die Feder 64 drückt den Kolben des Betätigungszylinders 62 nach links, und zwar derart, daß der Motor l6 auf maximalen Hubraum geschaltet wird.

Man verfügt also für das Beschleunigen über ein maximales Startmoment .

Die Vorspannung der flexiblen Wellen 12 und 13 tritt in der einen Richtung wie in der anderen auf, ein Faktor, der den Start unterstützt, wobei die Vorspannung der flexiblen Wellen aufgrund der Bremse erhalten bleibt, auch noch lange nachdem das Versorgungsventil 20 geschlossen ist.

Während der zweiten Phase, bei der die auf die Winden 10 ausgeübte Kraft dem Abschnitt II gemäß Figur 4a entspricht, steigt die Durchflußleistung schnell auf den Maximaldurchfluß, der bestimmt wird von dem Versorgungskreis des Flugzeugs und der

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in Aktion befindlichen Durchflußblende 68, und zwar derart, daß der Druckverlust über dieser Durchflußblende zunimmt.

Diese Anordnung bietet die Möglichkeit, sehr schnell die maximale Durchflußleistung und folglich die Verschiebungsgeschwindigkeit der Schubumkehrorgane zu erreichen.

Der Rücklaufdruck in der Leitung 47 steigt dementsprechend an, was eine Verschiebung des Kolbens 63 nach rechts unter Zusammendrücken der Feder 64 hervorruft, und zwar derart, daß der Hebel 67 auf die Neigung der Platte des Motors 16 einwirkt, dessen Hubraum sich vermindert. Es kommt also zu einer Änderung des Volumens in Abhängigkeit vom Rücklaufdruck.

Während der dritten Phase III (Figur 4a) werden die Winden 10, die während 55 % ihres Weges (Phase I und II) Druckkräften unterworfen waren, mit Zugkräften beaufschlagt.

Wenn die Lasten "unterstützend" werden (aerodynamische und Trägheitslasten vermindert um die Reibverluste), arbeitet der Motor l6 als Pumpe, und der Druck in der Rücklaufleitung 47 erhöht sich um so stärker, was die Möglichkeit bietet, über das kalibrierte Rückschlagventil 69 den Motor mit einem eigenen Rezirkulationskreis zu versehen, und zwar mittels der Versorgungsleitungen 19 und 44.

Diese Anordnung bietet die Möglichkeit, den durch den Motor zirkulierenden Leistungsbedarf zu erhöhen, ohne daß der Motor ebensoviel mehr an Leistungsbedarf dem Fluid des Versorgungskreises des Flugzeugs entnimmt.

Die Erhöhung des Rücklaufdrucks führt dazu, daß der Hubraum des Motors auf seinen kleinsten Wert eingestellt wird.

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Beim Auftreten "unterstützender" Lasten tendiert der Motor aufgrund seiner Rezirkulation mit sich selbst zum Durchgehen, und die Durchflußblende 70 greift dementsprechend derart ein, daß die Drehzahl des Motors, wenn letzterer auf seinen Mindesthubraum eingestellt ist, einen bestimmten Wert nicht überschreitet .

Während der vierten Phase IV arbeiten die Winden 10 immer noch unter Spannung, wie es die Kurve in Figur ¹Ia zeigt.

Die Verschiebung der Schubumkehrorgane geht also solange vonstatten, bis das mechanische Steuerorgan 55 für die Positionsrückkehr in Richtung auf die Position D betätigt wird. Dabei bleibt das mittlere Gelenk 56 in derjenigen Stellung stehen, in die es ursprünglich durch den Schieber 40 gebracht worden ist. Dies hat zur Folge, daß der Schieber 48 nach links bewegt wird. Er beginnt damit, die Öffnung der Rücklaufleitung 45 des Motors zu verschließen und eine Erhöhung des Druckverlustes innerhalb des Bremsventils 46 hervorzurufen.

Daraus resultiert:

a) Eine Verminderung des Rücklaufdrucks in einer Kammer 72 des Betätigungszylinders 62 als Folge einer Erhöhung des Druckverlustes im Bremsventil 46, wodurch es zu einer Verschiebung des Kolbens 63 nach links und zu einer fortschreitenden Vergrößerung des Hubraums des Motors bis auf den Maximalwert kommt;

b) daß eine Vergrößerung des Druckverlustes durch den Schieber 48 eine Druckerhöhung in der Rücklaufleitung 43 hervorruft, wodurch sich ein beträchtliches Bremsmoment ergibt, während der Motor 16 als Pumpe arbeitet.

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Das Bremsmoment erhält man ohne lie Notwendigkeit von in gleichem Maße erhöhten Rücklaufdrücken, und zwar aufgrund der Tatsache, daß der Motor mit maximalem Hubraum arbeitet, wie es oben erwähnt wurde.

Wenn die Schubumkehrorgane an ihren Anschlägen mit geringer Geschwindigkeit ankommen, gelangt der Schieber 48 in eine Mittelstellung, in der er die Rücklaufleitung 45 vollständig versperrt und lediglich die Öffnung oder Leitung 50 von kleinem Querschnitt offen läßt, um bis zum Schließen des Versorgungsventils 20 ein statisches Moment auf die Anschläge sicherzustellen und um die Schubumkehrvorrichtung in einer Position zu halten, bei der die flexiblen Wellen 12 und 13 (Figur 2) unter einer Torsion stehen, die eine Anlage an den mechanischen Anschlägen gewährleistet.

Für das Einfahren der Schubumkehrorgane bei einer normalen Landung zeigt Figur 4b die Kurve der Kräfte, die auf die Winden 10 einwirken, wobei letztere unter Zugspannung arbeiten,

In diesem Falle wird die Erregung des Magnetventils 17 unterbrochen, und der Schieber 2 4 nimmt unter der Wirkung der Feder 25 seine in Figur 3 gezeigte Stellung ein, in der die Hochdruckleitung 18 versperrt ist und die an den Niederdruckkreis angeschlossene Leitung 21 in Verbindung mit der Leitung 30 steht, welche zum Positionsventil 27 führt. Unter der Wirkung der Feder 2 9 wird der Schieber 28, der an beiden Enden mit dem Niederdruckfluid beaufschlagt ist, nach links verschoben, wobei er die Niederdruckleitung 30 mit der Leitung 33 verbindet, die zum Verriegelungsventil 34 führt. Dessen Schieber 35 wird von der Feder 36 nach links geschoben, wodurch die Leitung 37 des Verteilers in Verbindung mit der Niederdruckleitung 39 gelangt.

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Wenn der Verteiler an einer Seite mit Niederdruckfluid beaufschlagt wird, verschiebt sich der Schieber 40 unter der Wirkung der Feder 4l in Richtung des Pfeils E nach links. Im Zeitpunkt des Steuerbefehls wird das Gelenk 54 festgehalten, und der Hebel 53 verschwenkt um dieses Gelenk, während die Stange 57 des Schiebers 40 sich nach links bewegt. Es ergibt sich also eine Verschiebung des Gelenks 52 und des Schiebers 48 nach links, wobei die Leitung 45 mit der Niederdruck-Rückführleitung 47 in Verbindung tritt.

Die Versorgung des Motors 16 wird durch den Schieber 40 umgekehrt, wobei die Leitung 43 über die Leitung 44 mit der Hochdruck-Versorgungsleitung 19 in Verbindung tritt, während die Leitung 42 über die Leitung 45 und das Bremsventil 46 an die Niederdruck-Rücklaufleitung 47 angeschlossen wird.

Wie vorher, gelangt das Bremsorgan 58 durch Einschalten des Versorgungsventils 20 in seine Freigabestellung.

Während dieser ersten Phase und im ersten Sekundenbruchteil befindet sich, während die Drehzahl des Motors 16 Null ist, der Druck in der Rücklaufleitung 47 auf einem Minimum, wodurch dem unter der Wirkung der Feder 64 stehenden Kolben 63 des Betätigungszylinders 62 die Möglichkeit gegeben wird, den Hebel 67 in eine Position zu bringen, in der der Hubraum des Motors 16 auf ein Maximum gelangt.

Man verfügt also beim Anfahren des Motors über ein maxiamles St artmoment.

Die Vorspannung der flexiblen Wellen 12 und 13 ist in der einen wie in der anderen Richtung gegeben, ein Faktor, der den Startvorgang unterstützt, wobei die Vorspannung dank der Bremse 58 noch lange erhalten bleibt, wenn das Versorgungsventil 20 geschlossen ist.

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Im Laufe der zweiten Phase, während die Durchflußleistung schnell auf die vom Versorgungskreis des Plugzeugs bestimmte maximale Durchflußleistung ansteigt, tritt die Durchflußblende 68 in Punktion, und es ergibt sich eine Erhöhung des Druckverlustes über dieser Blende.

Die Vorrichtung gestattet es, rasch auf die maximale Durchflußleistung zu kommen. Folglich wird auch die Verschiebungsgeschwindigkeit der Schubumkehrorgane rasch erreicht.

Wenn sich die Lasten vermindern, erhöht sich der Druck in den Rücklaufleitungen 42,45 und 47, wodurch eine Verschiebung des Kolbens 63 des Betätigungszylinders 62 nach rechts hervorgerufen wird, und zwar derart, daß der Hebel 67 eine Position einnimmt, in der sich der Hubraum des Motors vermindert und ggf. als Funktion der Lasten verändert werden kann.

Im Laufe der dritten Phase beim Einfahren der Schubumkehrorgane, während das Lastprofil, wie es in der Kurve 4b dargestellt ist, immer noch "entgegenwirkend" bleibt, ergibt sich nicht das Problem der Rezirkulation, da nämlich die Druckhöhe in der Rücklaufleitung 47 sehr niedrig bleibt.

Wenn in einem anderen Anwendungsfall die Lasten beim Einfahren "unterstützend" sind, ergibt sich automatisch die Notwendigkeit der Rezirkulation.

Während der vierten Phase, die der Abbremsung des Endlaufs entspricht, geht die Verschiebung der Schubumkehrorgane solange weiter, bis das mechanische Steuerorgan 55 für die Positionsrückkehr in Richtung auf seine Position E betätigt wird.

Da das zentrale Gelenk 56 des Schiebers 40 stationär gehalten

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wird, ergibt sich eine Verschwenkung des Hebels 53 > der über die Stange 51 den Schieber 48 in die Mittelposition bringt, in der er damit beginnt, die Rücklaufleitung 45 des Motors zu verschließen. Daraus resultiert eine Erhöhung des Druckverlustes über dem Bremsventil 46, und zwar mit folgendem Ergebnis:

a) Es kommt zu einer Verminderung des Rücklaufdrucks

in der Kammer 72 aufgrund der Erhöhung des Druckverlustes über dem Bremsventil 46, und daraus folgt eine Verschiebung des Kolbens 63 nach links und eine Vergrößerung des Hubraums, die fortschreitend bis zum Maximalwert geht;

b) es ergibt sich eine Erhöhung des Druckverlustes durch den Schieber 48, die zu einer Druckerhöhung in der Leitung 42 führt. Daraus folgt eine beträchtliches Bremsmoment, während der Motor 16 als Pumpe arbeitet. Das Bremsmoment wird erzielt ohne die Notwendigkeit von ebenso stark erhöhten Rücklaufdrücken, und zwar aufgrund der Tatsache, daß der Motor mit maximalem Hubraum arbeitet, wie es oben erwähnt wurde.

Wenn die Schubumkehrorgane ihre Anschläge mit geringer Geschwindigkeit erreichen, gelangt der Schieber 48 in eine Mittelposition, in der er die Rücklaufleitung völlig versperrt und lediglich eine Öffnung oder Leitung 50 von kleinem Querschnitt offenläßt, um bis zum Schließen des Versorgungsventils ein statisches Moment auf die Anschläge

sicherzustellen und die Schubumkehrvorrichtung bei Tordierung der flexiblen Wellen 12 und 13 (Figur 2) in ihrer Stellung zu halten.

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Bei einer Arbeitsweise der Vorrichtung mit "entgegenwirkenden" Lasten bleibt das Funktionsschema das gleiche, abgesehen davon, daß keine Rezirkulation durch das Rückschlagventil 69 und die Durchflußblende 70 auftritt.

Figur 4c zeigt die Kurve der auf eine Winde 10 einwirkenden Kräfte beim Ausfahren der Schubumkehrorgane während des Abhebens.

Wiederum gilt, daß die Lasten "unterstützend" sind, wobei die Winden während des gesamten Ausfahrens unter Zugspannung verbleiben.

Figur ha zeigt eine Kurve 73 für die auf eine Winde einwirkenden Kräfte beim Ausfahren im Bremsflug sowie eine Kurve 7 h für die auf die Winde einwirkenden Kräfte beim Ausfahren während des Bremsens am Boden.

Es sei darauf hingewiesen, daß im Rahmen der Erfindung verschiedene Abwandlungsmöglichkeiten der beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren, die lediglich als nicht einschränkende Beispiele dienen, gegeben sind.

Zusammenfassend schafft die Erfindung eine hydraulische Steuervorrichtung für die von Winden betätigten Schubumkehrorgane einer Strahlturbine.

Die Winden sind an einen hydraulischen Drehmotor 16 angeschlossen, der von einem hydraulischen Kreis 21,18 versorgt wird, welcher mit Mitteln 58 versehen ist, um die Geschwindigkeit der Schubumkehrorgane zu verzögern, wenn sich letztere ihren Anschlägen annähern. Der Hydraulikkreis weist Einrichtungen 62,68 auf, die den Hubraum des Motors direkt der Steuerung durch den Gegendruck des Motors unterwerfen.

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Die Erfindung betrifft ferner die Anwendung auf eine Strahlturbine mit Doppelströmung, bei der die Strömungshindernisse der Schubumkehrvorrichtung innerhalb der kalten Bypass-Strömung verschwenken.

Der Patentanwalt

J.

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Leerseite

Claims

-1- SCIETE NATIONALE D1ETUDE ET DE CONSTRUCTION DE MOTEUR D1AVIATION (S.N.E.C.M.A.) 2, Boulevard Victor 75015 Paris / Prankreich Patentansprüche

1. Hydraulische Schubumkehr-Steuervorrichtung für Strahltriebwerke j bei denen die Schubumlenkorgane, die eine ausgefahrene und eine eingefahrene Stellung einneh"- , men können, von Winden angetrieben werden, die durch flexible Elemente an einen hydraulischen Drehmotor angeschlossen sind, der unter konstantem Druck von einem Hydraulikkreis versorgt wird, welcher Mittel enthält zum Verzögern der Geschwindigkeit der Schubumlenkorgane, wenn sich letztere an Anschlagelemente für die ausgefahrenen und eingefahrenen Positionen annähern, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikkreis Einrichtungen (62) aufweist, die durch den Auslaßdruck des Motors (l6) direkt dessen Hubraum regeln, wobei die Differenz zwischen dem Einlaßdruck und dem Auslaßdruck von der auf den Motor einwirkenden Last abhängt.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßleitung des Motors (16) über ein hydraulisches Bremsventil (46), das von

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der gemeinsamen Betätigung eines den Motor speisenden Verteilers (38) und eines mechanischen Steuerorgan^ für die Positionsrückkehr der Schubumlenkorgane (7, 8) steuerbar ist, an einen Betätigungszylinder (62) angeschlossen ist, der den Hubraum des Motors steuert, wobei der Druck im Auslaßkreis des Motors gesteuert wird von einer Durchflußblende (68), die an eine Niederdruck-Rückführleitung (23) angeschlossen ist, und von einem geeichten Rezirkulations-Rückschlagventil (69), das an eine Hochdruck-Versorgungsleitung (19) angeschlossen ist.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem geeichten Rückschlagventil (69) und der Hochdruck-Versorgungsleitung (19) des Motors (l6) eine Rezirkulations-Durchflußblende (70) angeordnet ist.

4. Steuervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremsventil (46) ein Gehäuse aufweist, in dem verschieblich ein Schieber (48) angeordnet ist, der über ein Gestänge (5I₅ 53) an einen Schieber (40) des Verteilers (38) und an das Steuerorgan (55) für die Positionsrückkehr der Schubumlenkorgane (7₃ 8) angeschlossen ist, wobei der Schieber des Bremsventils auf beiden Flächen der Wirkung elastischer Elemente (49, 49a) zum Zurückstellen in eine Mittelposition unterworfen ist sowie wahlweise eine mittlere Öffnung, die an die Auslaßleitung des Motors angeschlossen ist, mit zwei an den Enden liegenden Leitungen zu verbinden, die zu dem Betätigungszylinder (62) des Hubraums des Motors führen, und wobei dieser Schieber mit einer kalibrierten Leitung (50) versehen ist, die die mittlere Öffnung mit der Niederdruck-Rückführleitung (23) verbinden kann.

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5. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßleitung und die Auslaßleitung des Motors (16) wahlweise an die Hochdruck-Versorgungsleitung (19) und die Niederdruck-Rückführleitung (23) durch den Verteiler (38) anschließbar sind, dessen Schieber (40) in der Ausfahr-Position der Steuerung durch den Hochdruckkreis und in der Einfahr-Position der Steuerung durch den Niederdruckkreis unterliegt, wobei er eine Stange (57) trägt, die im Mittelabschnitt eines Hebels (53) angelenkt ist, welcher eine Stange (M) de3 Schiebern (^;l8) des Bremsventil^ (46) und eine bewegbare Stange des mechanischen Steuerorgans (55) für die Positionsrückkehr der Schubumlenkorgane (7_S 8) miteinander verbindet.

6. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bremsorgan (58), welches mit der Antriebswelle (15) des Motors (l6) verbunden ist, durch einen Kolben (59) gesteuert wird, der der Wirkung des den Motor versorgenden Hochdrucks gegen die Wirkung eines elastischen Elements (60) unterliegt, welches das Bremsorgan in der Bremsstellung hält.

7. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis des Verteilers (38) über ein Verriegelungsventil (34) an ein Positionsventil (27) angeschlossen ist, dessen von einem Magnetventil (17) gesteuerter Schieber (28) wahlweise zwei Stellungen einnehmen kann, wobei der Steuerkreis des Verteilers in der einen Stellung mit Hochdruckfluid und in der anderen Stellung mit Niederdruckfluid beaufschlagt wird.

8. Steuervorrichtung nach Anspruch I₃ dadurch g e kenn γ. ο i c h η ο t, daß das Magnetventil (17) oinon

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Schieber (24) aufweist, der von einem Elektromagneten gegen die Wirkung eines elastischen Elements (25) betätigbar ist und wahlweise Stellungen einnehmen kann, in denen das Positionsventil (27) mit Hochdruckfluid oder Niederdruckfluid versorgt wird, wobei das Magnetventil erregt wird durch den Ausfahrbefehl der Schubumkehrorgane (7₅ 8).

9. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Versorgungskreis für Hochdruckfluid ein Versorgungsventil (20) aufweist, welches stromauf der hydraulischen Steuervorrichtung angeordnet ist.

10. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungszylinder (62) für den Hubraum des Motors (16) einen Kolben (63) aufweist, der auf der einen Fläche der Wirkung des Niederdruck-Auslaßfluids und auf der anderen Fläche der Wirkung einer Feder (64) sowie des Niederdruck-Auslaßfluids unterliegt, wobei er über ein Gestänge (65, 67) an ein Regelorgan für den Hubraum des Motors angeschlossen ist.

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