DE2048301C2 - Schmiermittel-Pumpeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schmiermittel-Pumpeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs. Eine derartige Einrichtung ist aus der GB-PS 9 05 860 bekannt.

Bei Gasturbinen befinden sich die Lager der Rotorwelle im allgemeinen innerhalb eines Sumpfgefäßes und werden durch Öl oder andere geeignete Flüssigkeiten geschmiert und gekühlt, welche durch geeignete Düsen in den Sumpf eingesprüht, gereinigt und dann anderen Schmiersystemen zum Regenerieren zugeführt werden, wie beispielsweise Entgaser, Filter, Wärmetauscher oder ähnliche Geräte, bevor eine derartige Flüssigkeit weiter umgewälzt wird. Bei derartigen Anordnungen ist es normalerweise notwendig oder erwünscht, eine übermäßige Ansammlung an öl im Sumpfgefäß zu verhindern, die eine Überhitzung des Öls, eine Verunreinigung desselben oder einen Überdruck im Sumpfgefäß zur Folge haben kann.

Aus diesen Gründen ist es üblich, eine Spülpumpe für die zwangsweise Rückführung des Schmiermittels in den Schmiermittelkreislauf vorzusehen. Wenn jedoch die Spülpumpe unabhängig von der Versorgungspumpe des Schmierölkreislaufs arbeitet, wie beispielsweise bei einer Doppelrotor-Bläserturbine, bei der die Spülpumpe und die Versorgungspumpe durch verschiedene Rotoren angetrieben werden, muß die Spülpumpe größer ausgelegt sein, um einen Überschuß an Spülöl gegenüber dem Schmierölvolumen während des Betriebes der Turbine sicherzustellen.

Bei der bekannten Schmiermittel-Pumpeinrichtung gemäß der eingangs genannten GB-PS 9 05 860 wird das öl aus dem Lagersumpf des Lagers über eine als Spülpumpe arbeitende Zahnradpumpe abgezogen und den Hohlwellenteilen zugeführt. Um zu verhindern, daß bei stehender oder langsam laufender Spülpumpe Schmieröl zwar zu- aber nicht abgeführt wird, ist ein Ventil vorgesehen, das in Abhängigkeit von einer Rotation des ND-Verdichters öffnet oder schließt und dadurch die Zufuhr einer größeren Schmiermittelmenge verhindert oder gestattet

Hierbei ist insbesondere nachteilig, daß ein zusätzliches Ventil erforderlich ist, daß das Gewicht vergrößert. Raum einnimmt und die Betriebssicherheit verschlechtert Diese Gesichtspunkte sind insbesondere bei in Flugzeugen verwendeten Gasturbinen von entscheidender Bedeutung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schmiermittel-Pumpeinrichtung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß in einer Sumpf kammer Schmieröl in einem festen Verhältnis zu- und abgeführt wird, ohne daß zusätzliche Maschinenteile eingesetzt werden müssen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das in der Pumpeinrichtung bereits vorhandene Untersetzungsgetriebe die zusätzliche Funktion erhält, als eine Zahnradpumpe zu arbeiten,

um dem ölsumpf eine von der Drehzahl des ND-Verdichters abhängige Schmierölmenge zuzumessen. Da die Fördermenge der Spülpumpe von der gleichen Drehzahl des ND-Verdichters abhängig ist, besteht ein festes Verhältnis zwischen der dem ölsumpf

zugeführten Schmierölmenge und der vom ölsumpf abgeführten ölmenge. Die jeweils zu- bzw. abgeführten Schmierölmengen sind dabei mit der Drehzahl des ND-Verdichters kontinuierlich veränderlich. Hierbei ist insbesondere von großem Vorteil, daß keine zusätzlichen Maschinenteile verwendet werden müssen, die nicht nur das Gewicht und das Volumen vergrößern, sondern auch die Betriebssicherheit senken würden.

Die Erfindung wird nun anhand der Beschreibung und Zeichnung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt eines Teiles der Sumpfkammer eines Gasturbinenlagers mit einer Pumpe und einem Schmierrnittelkreislaul;
Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine Lagersumpfkammer 14 für eine Gasturbine dargestellt, welche eine innere und eine äußere oder konzentrische Nieder- und Hochdruckwellen 10 und 12 aufweist, die unabhängig voneinander drehbar sind, wobei die Sumpfkammer 14 durch feststehende Turbinenteile 16 und eine Wellendichtung 18 gebildet ist.

Die Lager 20 tragen die Wellen 10 und 12 und werden ihrerseits von den Turbinenteilen 56 getragen.

Um Schmiermittel in die Sumpfkammer 14 zur Schmierung und Kühlung der Lager 20 oder anderer Elemente, die sich normalerweise innerhalb einer solchen Sumpfkammer befinden, zu befördern, ist eine Versorgungspumpe 22 vorgesehen, die antriebsmäßig mit der äußeren Welle 12 verbunden ist, um eine Schmiermittelströmung aus einer geeigneten, jedoch nicht näher dargestellten Quelle zu erhalten.

Eine Spülpumpe 24 wird durch die innere Welle i0 angetrieben, um das Schmiermittel von der Sumpfkam-

b5 mer 14 durch eine Leitung 26 zu spülen, so daß eine übermäßige Ansammlung des Schmiermittels innerhalb der Sumpfkammer 14 verhindert wird, welche eine Überhitzung des Schmiermittels, einen hohen Verunrei-

nigungsgrad und/oder einen Überdruck und somit eine Leckage aus der Sumpfkammer zur Folge haben könnte.

Bei einer Schmiermittel-Pumpeinrichtung gemäß Fig. 1, bei der die Versorgungspumpe 22 und die Spülpumpe 24 durch unabhängig voneinander drehbare Hoch- und Niederdruckturbinenwellen 12 und 10 angetrieben werden, war es bisher üblich, die Spülpumpe 24 überzudimensionieren, um sicherzustellen, daß die Pumpkapazität der Spülpumpe während der meisten oder sogar aller Betriebszustände der Gasturbine gleich oder größer ist als die Pumpkapazität der Versorgungspumpe 22, wobei berücksichtigt werden muß, daß die relative Drehgeschwindigkeit der Rotoren 10 und 12 sich während der verschiedenen Betriebszustände stark verändert.

Dagegen ist beim beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung ein Gehäuse 28 vorgesehen, das eine erste Kammer 30, eine zweite Kammer 32 und eine dritte Kammer 34 aufweist, wobei die erste Kammer strömungsmäßig mit der Leitung 26 über einen Einlaß 36 verbunden ist. Zwischen den Kammern 30 und 32 ist eine umlaufende Pumpe 38 angeordnet zum Spülen von Schmiermittel aus der Sumpfkammer 14 und zum Weiterleiten des Schmiermittels unter Druck zur zweiten Kammer 32 und von dort zur Versorgungsquelle über einen Auslaß. Die umlaufende Pumpe 38 besteht vorzugsweise aus einer Drehflügelpumpe mit einem Flügelelement 40 und einer Welle 41, welche für eine Drehung innerhalb des Gehäuses 28 bei 42 und 44 gelagert ist, wobei ein Ende 46 in die dritte Kammer 34 hineinreicht. Es können jedoch auch andere geeignete Zahnrad- oder Schraubenpumpen verwendet werden.

Zum Antrieb der Pumpe 38 ist eine Drehzahluntersetzte Antriebsvorrichtung 48 mit einer Antriebswelle 50 verbunden, welche mit der inneren Welle 10 über einen Splint oder eine ähnliche Verbindung 52 antriebsmäßig verbunden ist.

Um eine bemessene Strömung in die und aus der Sumpfkammer 14 zu erreichen, ungeachtet der Tatsaehe, daß die Schmiermittelpumpe 22 durch die unabhängig drehbare Welle 12 angetrieben wird, ist der Ausgang der Versorgungspumpe 22 über eine Leitung 56 mit einer Einlaßöffnung 54 verbunden, und das Schmiermittel strömt von dort durch einen Kanal 58 in dem Gehäuse 28 zu einer Seite der untersetzten Antriebsvorrichtung 48. Die Drehzahluntersetzung der Antriebsvorrichtung 48 wird durch ein erstes Stirnzahnrad 60, das mit der Antriebswelle 50 fest verbunden ist, und ein damit kämmendes Ritzel 62 erreicht, welches seinerseits mit dem Ende 46 der Welle 41 fest verbunden ist, wie es in F i g. 2 gezeigt ist. In dem Gehäuse 28 ist ein Ausgangsanschluß 64 vorhanden, der die andere Seite der dritten Kammer 34 mit einer Sprühdüse 66 verbindet, durch die das Schmiermittel in die Sumpfkammer gelangt. Die dritte Kammer 34 ist zusammen mit den Zahnrädern 60 und 62 derartig dimensioniert, daß die Antriebsvorrichtung 48 als eine Zahnradpumpe wirkt, welche das erforderliche Schmiermittel von der Eingangsöffnung 54 zur Düse 66 pumpt und dadurch zumißt, und zwar als eine feste Funktion oder allgemein in einem direkten Verhältnis zur Kapazität der Pumpe 38. Die Spülpumpe kann in dieser Weise eine Kapazität erhalten, die größer ist als die erforderliche Schmiermittelmenge während des größten Teils, wenn nicht sogar des gesamten B=triebsbereiches der Gasturbine und zwar unabhängig von den relativen Veränderungen der Drehzahlen der Rotoren 10 und 12. Hierdurch wird eine beträchtliche Verringerung des Gewichtes des Systems und seiner Komponenten sowie der Größe und eine Vereinfachung des Systems erreicht.

Wenn es erwünscht ist, wie beispielsweise bei der Ausführungsform nach der Fig. 1, daß das gereinigte Schmiermittel dem Inneren der Welle 10 zugeführt wird, kann die Antriebswelle 50 mit einem Axialkanal 68 versehen und die zweite Kammer 32 so angeordnet sein, daß sie mit diesem Kanal in Verbindung steht, so daß zwischen der zweiten Kammer 32 und der Welle 10 eine Verbindung besteht, ohne daß die Anzahl der Drehdichtungen erhöht werden muß.

Obgleich für die Drehzahluntersetzung hier ein Stirnzahnrad vorgesehen ist, so können auch andere geeignete Zahnradarten verwendet werden. Ferner ist zwar der Ausgang zur zweiten Kammer 32 als ein Kanal 68 gezeigt, der sich durch die Antriebswelle 50 erstreckt, ein derartiger Ausgang kann sich in einigen Fällen aber auch durch das Gehäuse 28 erstrecken.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schmiermittel-Pumpeinrichtung für eine Zweiwellen-Gasturbinenanlage mit einer Versorgungspumpe, die durch die erste Rotorwelle angetrieben ist, zur Zuführung des Schmiermittels durch ein von der Drehzahl der zweiten Rotorwelle gesteuertes Zumeßventil zu einer Sumpfkammer, und einer Spülpumpe, welche durch die zweite Rotorwelle angetrieben ist zum Spülen und Absaugen des Schmiermittels aus der Sumpfkammer, einem Gehäuse mit einer ersten und einer zweiten Kammer, wobei der Einlaß der ersten Kammer mit der Sumpfkammer verbunden ist, und am Ausgang der zweiten Kammer das abgesaugte Schmiermittel austritt und zwischen den Kammern ein umlaufendes Pumpelement der Spülpumpe angeordnet ist und mit einem Untersetzungsgeti iebe, über welches das umlaufende Pumpelement von der zweiten Rotorwelle mit einer im Vergleich zu deren Drehzahl verminderten Drehzahl angetrieben wird, d a durch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (28) eine dritte Kammer (34) aufweist, deren Einlaß (54) mit der Versorgungspumpe (22) und deren Ausgang (64) mit der Sumpfkammer (14) in Verbindung steht, und daß das Untersetzungsgetriebe (60, 62) in der dritten Kammer (34) derart angeordnet ist, daß es nach Art einer Zahnradpumpe arbeitend zusätzlich die Funktion des Zumeßventils (48) ausübt.