DE2830337C2

DE2830337C2 - Ventil, welches in Abhängigkeit von der jeweiligen Fluglage eines Flugzeugs schwerkraftgesteuert ist

Info

Publication number: DE2830337C2
Application number: DE2830337A
Authority: DE
Inventors: Florian 8061 Gündung Hildebrandt
Original assignee: MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines GmbH
Priority date: 1978-07-11
Filing date: 1978-07-11
Publication date: 1983-12-29
Also published as: GB2024998A; US4252140A; DE2830337A1; GB2024998B; FR2431083A1; FR2431083B1

Description

Die Erfindung bezitht sich auf ein Ventil nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Gasturbinenstrahltriebwerken für Flugzeuge ist z. B. u. a. das für den Hilfsgeräteantrieb vorgesehene Getriebe an eine Drucköl-Umlaufschmierung angeschlossen. Das Getriebegehäuse stellt hier einen Behälter dar. über welchen periodisch die benötigte Getriebeölmenge umgewälzt, d.h. diesem zu- und aus diesem wieder abgeführt werden soll.

Infolge veränderter Fluglagen, in denen das Getriebeöl in andere Behälterbereiche als in Richtung des Ölsumpfes abläuft, bereitet es somit nicht unerhebliche technische Schwierigkeiten.das Getrkbföl abzusaugen. Hierbei sind außer den veränderten Fluglagen auch noch gegebenenfalls verhältnismäßig starke, von unterschicdlichcn Flugmissionen verursachte und auf den Behälter einwirkende Beschleunigungskraft sowie die der Gciriebcölmenge innewohnende Massenträgheit zu berücksichtigen.

Bei einem der Gattung des Pa.entanspruchs I zugrundegelegten und aus der DE-AS 1097 776 bekannten Ventil soll das fest in den Tank eingebaute Ventilgehäuse mit einem inneren Ventilkörper versehen sein, der eine der Zahl der in den Tank mündenden Leitungen entsprechende Zahl von an diese Leitungen angeschlossenen Kanälen aufweist, die je durch eine Bohrung in je einer von mehreren auf dem Umfang des inneren Ventilkörpers vorgesehenen ebenen Außenflächen ausmünden. Die Außenflächen des inneren Ventilkörpers sollen dabei von einem beweglich angeordneten ringförmigen Ventilkörper mit Abstand umgeben sein, der der ebenen Außenflächen des inneren Ventilkörpers entsprechende ebene Innenflächen aufweist, von denen bei Tanklageänderungen jeweils mindestens eine Innenfläche auf der entsprechenden Außenfläche des inneren Ventilkörpers aufliegen und dadurch die darin vorgesehene Bohrung verschließen soll, während mindestens eine andere Innenfläche des ringförmigen Ventilkörpers von der entsprechenden Außenfläche des inneren Ventilkörpers Abstand halten soll, so daß die Leitung, die mit der in der zulctztgcnanntcn Flache vorgesehenen Bohrung in Verbindung steht, über diese Bohrung und den Innenraum des Gehäuses mit der Auslalileitung

verbunden ist.

Bei dieser bekannten Lösung werden zwar schon variable Schließ- und Absperrfunktionen angestrebt, wobei jedoch eine Einzelventilsperrfunktion ausschließlich durch einen F'ächenberührungssitz zwischen einer betreffenden Innenfläche des beweglichen Ventilkörpers und der betreffenden Gegenaußenfläche des inneren Ventilkörpers in die Wege geleitet werden kann. In Ermangelung einer absoluten Abdichtbarkeit eines derartigen, je nach auftretenden Massenkräften schwankenden Flächenberührungssitzes kann also der Gefahr einer zusätzlichen Luftansaugung aus dem Tank nicht durchgreifend begegnet werden. Ungenaue Schalt- bzw. Öffnungs- und Schließfunktionen dürften beim bekannten Ventil aufgrund der mehrkantigen Ventillängsflächensteuerstruktur insbesondere dann zu erwarten, sein, wenn der Tank und damit das Ventil mit einer Flugmission einhergehend (z. B. kombinierter Steig- und Kurvenflug) räumlich gleichzeitig um zwei Achsen verschwenkt würde, und zwar ungeachtet der bei neuzeitlichen Kampfflugzeugen oftmals zusätzlich auftretenden extrem hohen Beschleunigung^räfte, die demgemäß extrem rasche ölstandsverlagen-jigen im Getriebeölbehäl'.er und damit ein extrem rasches und präzises Ansprechverhalten des Ventils erzwingen, um auch unter diesen extremen Flugzuständen eine einwandfreie Ölversorgung aufrechterhalten zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zu Bekanntem vorgetragenen Nachteile zu beseitigen und ein Ventil zu schaffen, mit dem trotz unterschiedlicher Fluglagen und -bedingungen auf vergleichsweise einfache Weise stets sichere Ventilsteuerfunktionen für eine einwandfreie Ölversorgung gewährleistet sind.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ergibt sich erfindungsgemäß aus dem Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1.

Beim angegebenen Ventil ermöglicht die zugrundegelegte Kugel bei geringen Reibkräften ein extrem rasches Ansprechen und damit eine extrem rasche und präzise Einzelventilsteuerung auch mit Rücksicht auf bei verschiedensten Flugmissionen gegebenenfalls zu erwartende, vergleichsweise hohe Beschleunigungskräfte und demgemäß rasche ölstandsverlagerungen im Getriebebehälter bzw. öltank. Die Ausbildung des schwerkraftgesteuc-ten Gewichts 2¹S Kugel begünstigt in Verbindung mit der auf vergleichsweise kurzen Wegstrecken erreichbaren Einzelventilsteuerfunktion das präzise und rasche Ansprechverhalten im Hinblick auf räumlicne Flug- und damit Behälterbewegungen (Raumfünktion) um gleichzeitig zwei Achsen, also z. B. die FlugzeMglängs- und -qu^rachse.

Als Folge der stets einwandfreien Absperrbarkeit durch die von der schwerkraftgesteuerten Kugel nicht belasteten Einzelventile besteht keinerlei Gefahr des Ansaugens von Luft bzw. eines Öl-Luftgemisches aus dem Tank trotz unterschiedlicher Flugbedingungen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes gehen aus den Patentansprüchen 2 bis 9 hervor.

In den Zeichnungen ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine in die Zeichenebene projizierte flächige Teilschnittdarstellung des Ventils,

Fig. 2 eine räumlich perspektivische Außenansicht des Ventils in einer gegenüber Fig. 1 die Leitungsanschlußstücke für den Ventilzulauf in zwei verschiedenen Ebenen erläuternden Da^rstellung,

Fig. 3 eine je zur Hälfte zwei verschiedene Endstellungen eines Einzelventils erläuternde Schnittdarstellung eines Ventils nach F i g. 1 oder 2,

Fig.4 eine je zur Hälfte zwei verschiedene Endstellungen eines Einzelventils erläuternde Schnittdarstellung eines Ventils unter Berücksichtigung gegenüber F i g. 1 bis 3 abgewandelter Einzelheiten des Ventilaufbaus und

Fig.5 eine perspektivische Darstellung eines schematisch wiedergegebenen Getriebegehäuses unter Zuordnung eines Ventils nach F i g. 2 mit in unterschiedliehen Gehäusebereichen liegenden Absaugstellen.

Gemäß F i g. 1 besteht das Ventil aus einem Gehäuse 1 mit vier gleichförmig zueinander versetzt angeordneten Leitungsanschlußstücken 2, 3, 4, 5 für den Zulauf eines strömenden Mediums, hier also für den Zulauf des Getriebeöls. Zwischen dem Gehäuse 1 und einem Innengehäuse 6 des Ventils befindet sich eine Sammelkammer 7, die mit einer Ablaufleitung 8 (Fig.2) in Verbindung steht, welche ihrerseits an eine Absaugpumpe (Fig.5) angeschlossen ist. Jedem Zulauf ist ein federbelastetes Einzelventil 10, 11, ,2, 13 zugeordnet, von denen in jeder Fluglage mindestens eine infolge der Schwerkrafteinwirkung einer hier z. B. innerhalb des Innengehäuses 6 angeordneten Kugel 14 eine Verbindung zwischen dem jeweiligen Zulauf und der Sammeikammer 7 herstellen soll.

Hinsichtlich ihres äußeren Aufbaus verkörpert F i g. 2 in Verbindung mit F i g. 5 eine mehr praxisbezogene Ausführung eines Ventils 15, welches drei in einer gemeinsamen Ebene um ca. 120° zueinander versetzte Leitungsanschlußstücke 16,17 und 18 für den jeweiligen Ölzulauf aufweist, wobei das vierte Leilungsanschlußstück 19 hier mit der lotrechten Ventilmittelachse fluchtend angeordnet ist und ferner über ein Rohrstück 20 (Fig.5) mit einem Säugrüssel 21 in Verbindung

stehen soll, der in den ölsumpf 22 des Getriebegehäuses 23 einmündet.

Die Leitungsanschlußstücke 16, 17, 18 sind gemäß F i g. 5 mit Rohren 24,25,26 verbunden, deren jeweilige Ansaugöffnungen in drei verschiedene Zonen des bananenförmigen Getriebegehäuses 23 hineinragen.

Cemäß F i g. 3 soll in jedes Leitungsanschlußstück — hier also am z. B. mit dem Ölsumpf 22 in Verbindung bringbaren Leitungsanschlußstück 19(4) verdeutlicht — eine Sitzplatte 27 eingesetzt sein, die mehrere gleichförmig in Umfangsrichtung untereinander beabstandete Durchströmöffnungen 28 aufweist, die über die öffnung 29 des Leitungsanschlußstücks 19 (4) mit der Sammelkammer 7 in Verbindung stehen. Die Sitzplatte 27 weist ferner eine zentrale Bohrung 30 für den Ventilschaft 31 des Einzelventils 12 auf, der einerseits mit einem der Kugel 14 zugewandten Schaftteller 32 in einer Bohrung 33 des Ir.nengehäuses 6 axial verschiebbrr .ngeordnet und andererseits mit einem als Schließplatte 34 ausgebildeten Verschlußteil für die in der Sitzplatte 27 enthaltenen Durchströmöffnungen 28 versehen ist. Zwischen dem Schaftteller 32 und der Sitzplatte 27 befindet sich ferner eine Schließfeder 35.

Gemäß der rechten Schnittbildhälfte nach Fig.3 kann somit die als Folge der Schwerkrafteinwirkung auf dem Ventilschaft 31 lastende Kugel 14 das Einzelventil 12 entgegen der Wirkung der Rückstellkraft der Schließfeder 35 soweit verschieben, daß die hierbei von den Durchströmöffnungen 28 abgehobene Schließplatte 34 die durch die PHIe F, C angezeigte öldurchströmung ermöglicht.

F i g. 3 veranschaulicht weiter, daß das Einzelventil 12 hülsenförmig ausgebildet und der zugehörige Schaftteller 32 auf der der Kugel 14 zugeordneten Seite mit einer

kegelstumpfartigen Kinsenkung 36 für die Kugel 14 versehen ist.

Wie icnier aus F i g. i entnehmbar, weist die SchlicUpliittc 34 kegelige F.iidflächen zum einwandfreien Verschließen der in der Sitzplatie 27 enthaltenen Durchsirömöffnungen 28 sowie der Bohrung 30 auf. wobei sie ferner mit in der Öffnungsstellung zusätzlich freigelegten Dtirchgangsöffnungen 28' versehen ist (siehe ölfluß G).

Weiter ist beim Ausfiihrungsbcispiel nach Fig. 3 die Sit/platte 27 durch ein mit dem L.eiiungsanschlußsiiick 19 verschweißtes Rohransatzteil 37 in der gezeigten Lage fixieri.

Unter Verwendung gleicher Bezugs/eichen für im wesentlichen unveränderte Bauteile weicht das Ausfiihrungsbeispicl nach F ig. 4 von F i g. J hauptsächlich uihirghi b iß d V!

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gcci ab. tiaß das Vcr»! ;;; Wc₁CIi[UChCr; entsprechend der Anzahl der erforderlichen Absaugsiellen aus mehreren sternförmig und vorzugsweise gleichförmig zueinander versetzt angeordneten l.eitungsanschlußstücken 38 besteht, die gleichzeitig kegelstumpfförmige Bestandteile des Gehäuses sind.

Hierbei weisen die Leitungsanschlußstücke 38 ferner gegen die Kugel 14 eingezogene, rotationssymmetrisch zur Achse des Einzelventils 39 verlaufende Innenwandabschnitte 40 auf. die zwischen sich und einem Wandteil

41 eine·: L.eitungsanschlußstückes 38 einerseits und der Sitzplatte 27 sowie Bestandteilen des Einzelventils 39 andererseits einen ringkammerartigen Zwischenraum

42 einschließen, der gemäß rechter Schniitbildhälftc der F ig. 4 bei voll geöffnetem Einzelventil 39 mittels im Wandabschnitt 40 enthaltener Bohrungen 44 einen exakt gesteuerten Ölfluß F. Gaus dem ringkammerartigen Zwischenraum 42 über die Bohrungen 44 in die im wesentlichen /wischen den (ihrigen !.eimngsynsi-hliißstiicken und der Kugel 14 liegende .Sammelkammer 45 ermöglichen, aus der das Öl über die Ablaufleilung 8 abgesaugt werden kann.

Gemäß F ig. 4 ist ferner auf das l.eitungsanschlußstuck 38 ein Rohrstutzen 46 aufgeschraubt, mit welchem sowohl ein Zulaufrohrabschnitt 47 als auch die Sit/platte 27 am Leiiunssansehlußsiück 38 fcstlcgbar bzw. -klcmmbar sein soll.

Im Interesse einer einfachen und kostensparenden Herstellungsweise der vorstehenden Ventilausführungen sollen diese gehäuseseitig möglichst aus formal jeweils gleichgestalteten kugel- bzw. kegelstumpfartigen Gehäusebauteilen hergestellt sein, die miteinander verschweißbar s,nd.

In Fig. 5 sei der auf den Normalfall abgestimmte Olspiegel mit A bezeichnet. Infolge der hierbei lotrecht auf die Kugel 14 einwirkenden Schwerkraft wird das dem Saugrüssel 21 zugeordnete Einzelventil 12 (F ig. 1 und 3) nach unten gedrückt, so daß ein ölfli'ß .,us dem Olsumpf 22 in die .Sammelkammer 7 des Ventils und von dort über die Ablatifleitung 8 zur Säugpumpe 6 gewährleistet ist. Die den Rohren 24, 25 und 26 > zugeordneten Absaiigöffnungen liegen in diesem Normalfall oberhalb des Ölspiegels A. wobei die entsprechend zugeordneten Ein/elvenlile 10, Il und 13 (F i g. I) in der Absperrstellung verbleiben.

Verlagert sich /. B. der Olspiegel in die gestrichelt i<> wiedergegebene Position fl. verursacht z. B. durch eine gegenüber der Normallage um 90 um die Flugzeuglängsachse erfolgte Verdrehung des Flugzeugs, so wird anhand der auf die Kugel 14 einwirkenden Schwerkraft das dem Rohr 24 zugeordnete Einzelventil 11 geöffnet, ι > so daß das öl hierbei über die unterhalb des ÖKpiegels B liegende öffnung des Rohrs 24 abgesaugt und über die K;::;i:i:cr 7 de. Verüi!·. /·.··.■ Abkiufk'i'ur!" 8 und v>" '<«■·> zur Saugpumpe 5 gelangen kann. Die Einzelventile~10, 12 und 13. die den oberhalb des ölspiegels ß liegenden -Ό Absaugöffnungen der Rohre 20, 25 und 26 zugeordnet sind, verbleiben in diesem Falle in der Absperrstcliung. Aufgrund z. B. auf das Getriebegehäuse 23 einwirkender Bcschleunigungskräfte wäre ι. B. eine Verlagerung des Ölspiegels dergestalt denkbar, daß z. B. die Rohre -'"' ²^- ^2fi '"it zugehörigen Absaugöffnungen unterhalb des ölspiege' liegen, während die Rohrleitung 20 nebst Saugrüssel 21 sowie die Rohrleitung 25 nebst zugehöriger Absaugöffnung oberhalb des Ölspiegels liegen. Die Kugel 14 wäre somit in diesen und ähnlich gelagerten )" Fällen in der Lage, zwei Einzelvcniiic, hier also die z. B. mit den Rohrleitungen 24, 26 korrespondierenden Einzelventile 10, Il gleichzeitig zu öffnen, während die mit dem Saugrüssel 21 und mit der Rohrleitung 25 korrespondierenden Einzelventile 12. 13 in der Absperr-J5 stellung verbleiben.

Im Zusammenwirken mit der aus Fig. 5 entnehmbaren bananenförmigen Struktur des Getriebegehäuses 23 sowie der gewählten Plazierung der Absaugöffnungen kann die Ölabsaugung aus den räumlich jeweils ··< > günstigen Zonen erfolgen.

Das Ventil im Rahmen der F i g. I bis 4 ist gegenüber der Einbauumgebung einwandfrei abdichtbar, so daß je nach zur Verfügung stehendem Einbauraum eine Anordnung innerhalb oder außerhalb aes Getriebege-■»5 häuses möglich wäre.

Das Ventil ist selbstverständlich bei allen anderw eitigen Behälterausführungen sinngemäß anwendbar, aus denen eine Schmier- und/oder Kühlflüssigkeit laufend abgesaugt werden soll, wobei der Behälter im Bei.reb häufig wechselnden Lageveränderungen und Beschleunigungskräften, wie insbesondere bei Flugzeugen, unterworfen ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ventil, welches in Abhängigkeit von der jeweiligen Fluglage eines Flugzeugs schwerkraftgesteuert ist, aus einem Gehäuse mit mehreren vorzugsweise gleichförmig zueinander versetzt angeordneten Leitungsanschlußstücken für den Zulauf eines strömenden Mediums besteht und zwischen dem Gehäuse und einem darin unter Schwerkraftwirkung beweglich angeordneten Gewicht eine Sammelkammer einschließt, die mit einer Abiauflcitung in Verbindung steht, wobei jedem Zulauf ein Einzelventil zugeordnet ist, von denen in jeder Fluglage mindestens eines infolge Schwerkrafteinwirkung dieses Gewichts eine Verbindung zwischen dem jeweiligen Zulauf und der Sammelkammer herstellt, dadurch gekennzeichnet, daß jtvies Einzelventil (12, 39) aus einem in Schüeßrichiung federbelasteten Verschlußteü (Schließplatte 34) sowie aus einem mit letzterem verbundenen Ventilschaft (31). der in einer zentralen Bohrung (30) einer Sitzplatte (27) axial verschiebbar geführt ist, besteht, und daß das bewegliche Gewicht eine im Gehäuse (1) angeordnete Kugel (14) ist, die jeweils auf mindestens einem Ventilschaft (31) lastet und das zugehörige Einzelventil (12, 39) entgegen der Kraft der Schiießfeder(35) öffnet.

2. Ventil nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Sitzplatte (27) in das jeweilige Leitungsanschlußstück (19 bzw. 38) eingesetzt ist und mehrere gleichförmig hi Umfangsrichtung untereinander beabstandete Durchströmöffnungen (28) aufweist, die über die Cfnung (29) des Leiiungsanschlußsiücks mit der Sammelkammer (7 bzw. 45) in Verbindung stehen, wobei das Einzelvenlil (12 b/.w. 39) einerseits mit einem der Kugel (14) zugewandten Schaftteller (32 bzw. 32') und andererseits mit dem als Schließplattc (34) ausgebildeten Verschlußteil für die in der Sitzplatte (27) enthaltenen Durchströmöffnungen (28) verschen und die Schließfeder (35) zwischen dem Schaftteller (32 b/w. 32') und der Sitzplatte (27) angeordnet ist.

3. Ventil nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Schaflteller (32 bzw. 32') eines Einzelventils (12 bzw. 39) auf der der Kugel (14) zugeordneten Seite mit einer kegelstumpfartigen Einsenkung (36) für die Kugel verschen ist.

4. Ventil nach Anspruch 1. 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Schließplatte (34) kegelige Endflächen zum einwandfreien Verschließen der in der Sitzplatte (27) enthaltenen Durchströmöffniingen (28) sowie der zentralen Bohrung (30) aufweist und ferner mit in der Öffnungsstellung zusätzlich freigelegten Durchgangsöffnungen (28') verschen ist.

5. Ventil nach den Ansprüchen I bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige Leitungsanschlußstück (38) mit einem Rohrstutzen (46) zur gleichzeitigen Fixierung der jeweiligen Sitzplattc (27) verschraubt bzw. verschweißt ist.

6. Ventil nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lcitungsanschlußstückc (38) kegelstumpfförmigc Bestandteile des Gehäuses sind.

7. Ventil nach den Ansprüchen 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse im wesentlichen aus sternförmig angeordneten Lcitiingsanscl-.iußstücken (38) zusammengesetzt ist.

8. Ventil nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelstumpfförmigen Leitungsanschlußstücke (38) gegen die Kugel (14) des Ventils eingezogene, rotationssymmetrisch zur Achse des jeweiligen Einzelventils (39) verlaufende Innenwaüdabschnitte (40) aufweisen, die zwischen sich und einem Wandteil (41) eines Leituhgsanschlußstückes (38) einerseits und der Sitzplatte (27) sowie Bestandteilen des Einzelventils (39) andererseits einen ringkammerartigen Zwischenraum (42) einschließen, der mittels im Wandabschnitt (40) enthaltener Bohrungen (44) mit der Sammelkammer (45), und so mit der Ablaufleitung (8) in Verbindung steht.

9. Ventil nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einem die Kugel (14) mit Abstand ummantelnden Innengehäuse (6) mit Bohrungen (33) zur Axialführung der darin verschiebbaren Schaftteüer (32) der Eänzelventüe (z. B.

12) ausgestattet ist.