CH669984A5

CH669984A5 -

Info

Publication number: CH669984A5
Application number: CH2613/85A
Authority: CH
Inventors: James Howard Moore; Sidney John Woodcock; Charles Raymond Dumas
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 1984-06-28
Filing date: 1985-06-20
Publication date: 1989-04-28
Also published as: US4629033A; DE3522595A1; JPH0372806B2; JPS6123807A; IT1200653B; DE3522595C2; IT8521316A0

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schmiervorrichtung für Turbomaschinen, wie beispielsweise Dampfturbinen gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Grosse Turbomaschinen, wie beispielsweise grosse Dampfturbinen, enthalten im allgemeinen eine Rotorwelle, die durch mehrere axial entlang der Welle im Abstand angeordnete Lager gehaltert wird. Im allgemeinen werden diese Lager mit Öl geschmiert, und die umlaufende Welle wird durch einen Ölfilm gehaltert, der sich zwischen der umlaufenden Welle und der Oberfläche des Lagers befindet. Üblicherweise ist die Welle horizontal angeordnet, wobei ihr Gewicht durch mehrere Achs- bzw. Gleitlager abgestützt wird und ihre axiale Position wird durch ein Schublager beibehalten. Es ist allgemein bekannt, dass diesen Lagern während im wesentlichen aller Betriebsphasen der Turbine Öl zugeführt werden muss, um die Unversehrtheit der Lagerfläche nahe der Welle zu bewahren und um die engen Spielräume und Toleranzen zwischen dem Turbinenrotor und den stationären Komponenten der Turbine beizubehalten. Der Verlust einer Ölströmung zu diesen Lagern während irgend einer Betriebsphase hat unakzeptable Konsequenzen zur Folge.

Es werden gegenwärtig mehrere Schmiersysteme verwendet, um den Lagern grosser Dampfturbinen Öl zuzuführen. Ein bekanntes System verwendet eine durch die Welle angetriebene Hauptpumpe als die Hauptquelle für die Pumpleistung des Schmiersystems. Diese Hauptpumpe ist mit der Rotorwelle mechanisch gekoppelt und wird somit durch die Welle angetrieben. Diese Pumpe ist normalerweise eine Zentrifugalpumpe, die eine ausreichende Ölströmung unter einem hohen Druck in ihre Ausgangsleitung liefert. Einige Turbinen verwenden ein mechanisches Hydrauliksteuersystem für die Steuerung der Turbine. Dieses mecha2

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nische Hydrauliksteuersystem erfordert eine hohe transiente Ölströmung zur Betätigung der Steuerventile, die Antriebsdampf in die Turbine unter transienten Bedingungen einlassen. Eine Zentrifugal-Hauptpumpe kann diese transiente Ölströmung ohne wesentliche Verkleinerung des Öldrucks in der Ausgangsleitung liefern.

Wenn die durch die Welle angetriebene Hauptpumpe in der Höhe der Mittellinie der Turbine angeordnet ist, müssen Mittel vorgesehen sein, um das Öl von dem Ölbehälter auf einer niedrigeren Höhe zum Einlass der Hauptpumpe mit einem ausreichenden Druck zu liefern, um die Ansaugdruckerfordernisse der Hauptpumpe zu erfüllen.

In der US-PS 2 440 980 ist ein Schmierölsystem beschrieben, bei dem Öl auf einem hohen Druck in der Ausgangsleitung der Hauptpumpe als Antriebsfluid verwendet wird für eine Boosterturbine/Boosterpumpenkombination, die in dem Ölbehälter angeordnet ist. Die Zusatz- oder Boosterpumpe hat eine Einlassöffnung im Ölbehälter und pumpt Öl in die Saugleitung der Hauptpumpe, die fluidmässig mit der Eingangsöffnung der durch die Welle angetriebenen Hauptpumpe verbunden ist. Unter hohem Druck stehendes Öl aus der Ölausgangsleitung der Hauptpumpe wird in die Zusatz- bzw. Boosterturbine eingeführt, die mechanisch die Boosterölpumpe antreibt. Durch die Lieferung von Energie zum Antrieb der Boosterturbine tritt eine Druckabsenkung auf, und deshalb befindet sich das aus der Boosterturbine austretende Öl auf einem niedrigeren Druck und wird in eine Versorgungsleitung eingeleitet, die fluidmässig mit dem Lagerkopf und schliesslich mit den mehreren Lagern verbunden ist.

Die Zentrifugal-Hauptpumpe pumpt das Öl auf wirksame und sichere Weise durch das Schmiersystem bei Nenndrehzahl der Turbine, ohne dass irgendeine andere Energiequelle als die Energie aus der umlaufenden Welle verwendet wird. Eine Zentrifugalhauptpumpe mit einer durch die Turbine angetriebenen Booster-Ölpumpe funktioniert jedoch nicht, wenn die Drehzahl der Welle unter einen vorbestimmten Wert, normalerweise etwa 2/3 der Nenndrehzahl der Turbine, abfällt. Wenn die Drehzahl der Hauptölpumpe absinkt, verkleinert sich ihr Ausgangsdruck, und deshalb fallen die Drehzahl und der Ausgangsdruck der Boosterpumpe ab. Wenn die Drehzahl der Hauptölpumpe unter etwa 2/3 der Nenndrehzahl ist, reicht der Ausgangsdruck der Boosterpumpe nicht aus, den Höhenanstieg in der Leitung zum Hauptpumpeneinlass zu überwinden. Bekanntlich treten aber ohne einen ausreichenden Saugdruck Hohlraum- bzw. Blasenbildungen in der Hauptpumpe auf, und ihr Ausgangsdruck sinkt sogar noch weiter, wodurch ein vollständiger Zusammenbruch des Systems und eine Unterbrechung der Ölströmung hervorgerufen werden. Die nachteiligen Konsequenzen bei einer Unterbrechung der Schmierölströmung zu den Lagern ist einschlägig bekannt.

Weiterhin sind bei dem bekannten Schmiersystem wenigstens zwei zusätzliche Zentrifugalpumpen vorhanden, deren Ausgänge fluidmässig mit der Versorgungsleitung zu den Lagern der Turbine verbunden sind. Eine dieser Zentrifugalpumpen wird durch einen Wechselstrommotor angetrieben und dazu verwendet, den Lagern immer dann Öl zuzuführen, wenn die Turbine unterhalb der Selbstlaufdrehzahl der Hauptölpumpen/Boosterpumpenkombination arbeitet, beispielsweise wenn die Turbine gestartet oder abgeschaltet wird.

Eine Steuereinrichtung mit einem Druckfühler in der Schmieröl-Versorgungsleitung aktiviert diese durch den Wechselstrommotor angetriebene Zentrifugalpumpe, wenn der Druck in der Versorgungsleitung unter einen vorbestimmten Punkt abfällt. Jedoch hat die Erfahrung gezeigt, dass gelegentlich diese durch einen Wechselstrommotor

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angetriebene Zentrifugalpumpe nicht rechtzeitig Öl zu pumpen beginnt, um eine ausreichende Ölströmung zu den Lagern aufrechtzuerhalten. Dies kann daran liegen, dass, wenn die Drehzahl des elektrischen Generators abfällt, der durch die Turbine angetrieben ist und Wechselspannung für die Hilfseinrichtungen der Station liefert, eine Verzögerung auftritt bei einem Übergang auf eine Wechselspannungsquelle von ausserhalb der Station. Ferner kann ein Fehler in Einrichtungen, wie Sicherungen und Schalter, dazu führen, dass die durch den Wechselstrommotor angetriebene Pumpe nicht anläuft.

Die zweite Zentrifugalpumpe in dem bekannten Schmiersystem ist ebenfalls fluidmässig mit der Schmieröl-Versorgungsleitung verbunden und durch einen Gleichstrommotor angetrieben. Die Gleichstromquelle für einen derartigen Motor sind normalerweise mehrere Batterien (Akkumulatoren) am Orte des Kraftwerkes. Eine Steuereinrichtung, die im Aufbau ähnlich ist, wie die oben beschriebene Einrichtung für den Wechselstrommotor und die Zentrifugalpumpe, betätigt das Gleichstrommotor-Zentrifugalpumpen-Subsystem. Feldererfahrungen haben jedoch gezeigt, dass diese durch einen Gleichstrommotor angetriebene Zentrifugalpumpe nicht immer eine ausreichende Strömung an die Lager der Turbine liefert aufgrund eines Fehlers im Steuersystem, eines Eingriffes durch Bedienungspersonen der Turbinenanlage in die Steuereinrichtung, eines Fehlers der Gleichstromquelle oder eine Unterbrechung der Gleichstromquelle aufgrund anderer Ereignisse in der Turbinenanlage.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Schmiervorrichtung zu schaffen mit einer sekundären Schmiereinrichtung, die während aller Betriebsphasen der Turbomaschine immer in Betrieb ist. Diese sekundäre Schmiereinrichtung soll eine Ölströmung durch die Versorgungsleitung proportional zur Drehzahl der Welle der Turbomaschine liefern. Ferner soll die sekundäre Schmiereinrichtung keine Wechselspannung aus dem elektrischen Generator der Turbomaschine und auch keine Gleichspannung aus der Turbomaschinenanlage verwenden. Darüberhinaus soll keine Steuereinrichtung verwendet werden, die von einem Druckfühler in der Schmierölversorgungsleitung getriggert wird. Der Druck, des Schmieröls in der Versorgungsleitung soll während des Betriebs nicht erhöht werden und auch den normalen Betrieb der primären Schmiereinrichtung nicht nachteilig beeinflussen. Die sekundäre Schmiereinrichtung, die in die Versorgungsleitung eingebunden ist, soll nicht der Steuerung durch eine Bedienungsperson unterliegen.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe mit einer Schmiervorrichtung gelöst, die eine sekundäre Schmiereinrichtung gemäss dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 enthält.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Figur 1 ist eine schematische Ansicht einer bekannten Schmiervorrichtung für eine Turbomaschine.

Figur 2 ist eine schematische Ansicht von einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Verwendung einer Verdrängungspumpe als Teil einer sekundären Schmiereinrichtung in Verbindung mit der primären Schmiereinrichtung und der Turbomaschine.

Figur 3 stellt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dar, wobei schematisch ein Teil einer sekundären Schmiereinrichtung in Verbindung mit der primären Schmiereinrichtung gezeigt ist.

Figur 1 stellt in schematischer Form einen vielstufigen Dampfturbinen/Generatorsatz und eine primäre Schmier3

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einrichtung dafür dar. Die Turbine 10 weist eine Welle 12 auf. Die Welle 12 wird durch Turbinenahschnitte 14,16 und 18 angetrieben. Die Welle 12 ist auch mit der Welle und dem Rotor des elektrischen Generators 20 verbunden. In bekannter Weise wird den Turbinenabschnitten 14,16 und 18 ein Antriebsfluid, wie beispielsweise Dampf, zugeführt. Das Antriebsfluid expandiert, wenn es durch die entsprechenden Stufen hindurchtritt, und diesem Antriebsfluid wird Energie entzogen, damit die Welle 12 umläuft und der Generator 20 angetrieben wird. Mehrere Lager, die zusammen als Lager 22 bezeichnet sind, haltern die Welle 12. In bekannter Weise haltern die Lager 22 die Welle 12 auf einem Ölfilm zwischen der Wellenoberfläche und der Lageroberfläche nahe der Welle. Die Welle 12 kann aus mehreren miteinander verbundenen Wellen aufgebaut sein, wobei die Anordnung und Anzahl der in den Figuren dargestellten Lager nur beispielhaft sind. Die Lager besitzen einen Aufbau, wie er im allgemeinen in Axialströmungsturbinen verwendet wird, und sie sind ölgeschmiert, wie es allgemein bekannt ist.

Jedem Lager 22 wird eine Ölströmung durch eine entsprechende Leitung 24 zugeführt, und das Öl wird von jedem Lager 22 durch eine entsprechende Rückleitung 26 abgeführt. Eine Blende 28 in der Leitung 24 begrenzt die Ölströmung zu dem zugehörigen Lager. In Figur 1 ist nur eine Zufuhrleitung, Rückleitung und Blende durch Bezugszeichen bezeichnet. Jedoch weisen die anderen Lager im wesentlichen ähnliche Massnahmen auf, denen die Vorrichtungen zugeordnet sind, die in den Figuren alle schematisch dargestellt sind. Die Zufuhr- bzw. Versorgungsleitung 24 ist mit einer Leitung 30 verbunden, wie dies auch für den Rest der Versorgungsleitungen gilt. Die Leitung 30 ist ihrerseits mit der Versorgungsleitung 32 verbunden, die Schmieröl von einem Ölbehälter 34 nach oben führt. Die Versorgungsleitung 32 ist Teil der primären Schmiereinrichtung. Die Rückleitung 26 ist mit einer weiteren Rückleitung 29 verbunden, die Öl von den einzelnen Rückleitungen zum Ölbehälter 34 leitet.

Der Ölbehälter 34 befindet sich normalerweise auf einer niedrigeren Höhe als die Welle 12, wie es durch den Abstand 40 in Figur 1 angedeutet ist. Die primäre Schmiereinrichtung enthält eine durch die Welle angetriebene Hauptpumpe 42, die mit der Welle 12 durch eine Kupplung 44 verbunden ist. Die Hauptpumpe 42 ist normalerweise eine Zentrifugalpumpe. Der Einlass der Hauptpumpe 42 ist mit einer Saugleitung 46 verbunden, und der Pumpenauslass ist mit der Ausgangsleitung 48 über ein Rückschlagventil 50 verbunden.

Wenn die Drehgeschwindigkeit der Welle 12 einen vorbestimmten Wert überschreitet, im allgemeinen 2/3 der normalen Betriebsdrehzahl der Turbine 10, ist das Öl in der Leitung 48 auf einem relativ hohen Druck., Beispielsweise arbeiten die Turbine 10 und der elektrische Generator 20 bei einer Drehzahl von 3600 U/min, und die Pumpe 42 arbeitet effektiv bei Drehzahlen über 2400 U/min. Dieses unter einem hohen Druck stehende Öl wird einer Boosterturbine 52 zugeführt, die Teil einer Boosterturbine/-pumpe 54 ist. Die Boosterturbine/-pumpe 54 weist eine Boosterpumpe 56 auf. Das Hochdrucköl in der Leitung 48 ist das Antriebsmedium für die Boosterturbine 52. Die Welle 57 verbindet mechanisch die Turbine 52 mit der Pumpe 56 und liefert Antriebskraft an diese Pumpe. Auf diese Weise zieht die Boo-sterturbine/-pumpe 54 Öl aus dem Behälter 34 in die Pumpe 56 und anschliessend in die Hauptpumpen-Saugleitung 46 durch ein Rückschlagventil 58. Bezüglich weiterer Einzelheiten der Boosterturbine/-pumpe und der primären Schmiereinrichtung der Hauptpumpe wird auf die eingangs genannte US-PS 2 440 980 verwiesen. Ein Ventil 60 steuert die Ölströmung in die Boosterturbine 52. Eine Bypassleitung 62 besorgt die Ableitung eines Teils des Öls aus der Leitung

48 durch ein Bypassventil 64. Das aus der Boosterturbine 52 austretende Schmieröl wird der Ölströmung in der Bypassleitung 62 zugeführt. Die Bypassleitung 62 ist mit der Zufuhrleitung 32 über eine Leitung 63 an einer Verbindungsstelle 70 verbunden. Ein Entspannungsventil 66 ist schematisch in der Leitung 63 dargestellt.

Die bekannte Schmiervorrichtung, die in Figur 1 schematisch dargestellt ist, enthält eine sekundäre Schmiereinrichtung 72. Kurz gesagt, enthält die sekundäre Schmiereinrichtung 72 zwei Zentrifugalpumpen 74 und 76, deren Ausgänge jeweils mit einer Unterstützungsleitung 78 durch einzelne Rückschlagventile 80 und 62 verbunden sind, die den Pumpen 74 bzw. 76 entsprechen. Die Pumpe 74 ist durch einen Wechselstrommotor 84 angetrieben. Der Wechselstrommotor 84 ist durch eine Steuereinrichtung 86 gesteuert, die wenigstens ein Signal von einem Druckfühler 88 verwendet. Wenn der Öldruck in der Versorgungsleitung 32 unter einen vorbestimmten Wert abfällt, aktiviert die Steuereinrichtung 86 den Wechselstrommotor 84, wodurch die Pumpe 74 gestartet und angetrieben wird und Öl durch die Unterstützungsleitung 78 der Versorgungsleitung 32 und schliesslich den Lagern 22 zugeführt wird. Die Erfahrung im Feld hat jedoch gezeigt, dass die Leistungsquelle für den Wechselstrommotor 84 nicht immer betriebssicher ist. Deshalb ist ein weiterer Teil der bekannten sekundären Schmiereinrichtung 72 eine Zentrifugalpumpe 56, die durch einen Gleichstrommotor 90 angetrieben wird, dem Energie aus einer Gleichstromquelle zugeführt wird, die üblicherweise durch mehrere Batterien am Aufstellungsort der Turbinen-maschinenanlage gebildet ist. Im allgemeinen wird der Gleichstrommotor 90 durch die Steuereinrichtung 86 in einer im wesentlichen gleichen Weise aktiviert. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die hier gegebene Beschreibung der sekundären Schmiereinrichtung 72 nicht für vollständig erachtet wird. Bekanntlich wird eine Anzahl von unterschiedlichen sekundären oder unterstützenden Schmiereinrichtungen verwendet, die Wechselstrom- und Gleichstrommotoren aufweisen, die mit Zentrifugalpumpen und auch mit dampfgetriebenen Turbopumpen in Verbindung stehen, die durch ähnliche Steuereinrichtungen oder vollständig unabhängige Steuersysteme und/oder Leistungsquellen betätigt werden. Die hier gegegebene Beschreibung soll nur eine generalisierte primäre Schmiereinrichtung für eine Turbine und eine sekundäre Schmiereinrichtung darstellen. Deswegen ist beispielsweise darauf hinzuweisen, dass die Boo-sterturbine/-pumpe 54 auch eine Strahlpumpe anstelle einer durch die Turbine getriebenen Zentrifugalpumpe sein kann.

Nicht gezeigt ist in irgendeiner der Figuren eine Ölleitung, die mit der Ausgangsleitung 48 der Hauptpumpe verbunden ist, die dem mechanischen Hydrauliksteuersystem der Turbine Hochdrucköl zuführt. Ferner ist auch keine zusätzliche Zentrifugalpumpe gezeigt, die gewöhnlich durch einen Wechselstrommotor angetrieben ist und deren Ausgangsleitung mit der Ausgangsleitung 48 der Hauptpumpe über ein Regulierventil verbunden ist. Diese Hilfspumpe wird zum Starten der Turbine verwendet und liefert Hochdrucköl an das mechanische Hydrauliksteuersystem und treibt die Boosterturbine an, wenn der Ausgangsdruck der Hauptpumpe nicht ausreicht.

In Figur 2 ist in schematischer Form ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für eine sekundäre Schmiereinrichtung in Verbindung mit der primären Schmiereinrichtung und der Turbine 10 gezeigt. Entsprechende Bezugszeichen, die in Figur 1 verwendet sind, bezeichnen entsprechende Teile in den Figuren 2 und 3. Der Grundgedanke der sekundären Schmiereinrichtung 110 liegt in der Verwendung einer Verdrängerpumpe 112 parallel zu dem Rückschlagventil 114 in der Versorgungsleitung 32. Das Rückschlagventil 114

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befindet sich in grosser Nähe zum Ölbehälter 34 und ist schematisch in der Weise dargestellt, dass es räumlich in dem Behälter 34 angeordnet ist. Ein Eingang 116 zur Pumpe 112 ist mit einem Punkt stromaufwärts von dem Rückschlagventil 114 verbunden. Die hier verwendeten Begriffe «stromaufwärts» und «stromabwärts» beziehen sich auf die Anord-nugn des Bauteils relativ zur Strömung des Schmieröls durch die Vorrichtung, wie sie durch die Pfeile in den Figure 1,2 und 3 gezeigt ist. Ein Ausgang 122 der Pumpe 112 ist mit einer Leitung 124 verbunden, die ihrerseits mit einem strom-abwärtigen Teil des Rückschlagventils 114 verbunden ist. Eine Saugleitung 126 der sekundären Schmiereinrichtung ist mit dem Eingang 116 durch eine Leitung 118 und eine Kupplung 120 verbunden. Die sekundäre Saugleitung 126 ist Teil einer Einrichtung, die gestattet, dass Öl aus dem Ölbehälter in die Versorgungsleitung stromaufwärts von dem Eingang 116 der Verdrängungspumpe 112 gezogen werden kann. Ein Rückschlagventil 128 in der Leitung 126 verhindert eine entgegengesetzte Strömung des Öls durch die Leitung 126 von der Versorgungsleitung 32 oder der Unterstützungsleitung 78. Selbstverständlich kann die Lage der Leitung 126 und des Rückschlagventils 128 geändert werden in irgendeine Position stromaufwärts von dem Eingang 116 der Pumpe 112. Weiterhin könnten irgendwelche Mittel verwendet werden, um zu gestatten, dass Öl aus dem Ölbehälter in den Eingang 116 der Verdrängungspumpe 112 gezogen werden kann.

Die Pumpe 112 des Verdrängungstyps ist mechanisch mit einer Antriebseinrichtung 130 verbunden. Die Antriebseinrichtung 130 verwendet auf einer kontinuierlichen Basis die Drehenergie der Welle 12. Es kann eine grosse Vielfalt von Antriebsmitteln verwendet werden; in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel jedoch wird ein Permanentmagnet-Generator verwendet, der mit der Welle 12 der Turboma-schine 10 gekoppelt und elektrisch mit einem Induktionsmotor verbunden ist, der seinerseits mechanisch mit der Welle 113 zur Pumpe 112 verbunden ist. Es können jedoch auch andere Antriebsmittel verwendet werden, wie beispielsweise eine Pumpen- und Hydraulikmotorkombination, die fluidmässig miteinander verbunden sind, um die Drehenergie der Welle 12 umzuwandeln und die Pumpe 112 anzutreiben, oder ein mechanisches System, das Riemen oder eine Wellenverbindung verwendet. Die Kopplung bzw. Verbindung der Welle 12 mit der Antriebseinrichtung 130 ist schematisch durch eine gestrichelte Linie 131 dargestellt.

Da die Antriebseinrichtung 130 auf einer kontinuierlichen Basis die Drehenergie der Welle 12 verwendet, hält die Verdrängungspumpe 112 eine Ölströmung durch die Versorgungsleitung 32 im wesentlichen proportional zu der Drehgeschwindigkeit der Welle 12 während aller Betriebsphasen der Turbomaschine 10 aufrecht. Der wichtige Unterschied zwischen einer Verdrängungspumpe und einer Zentrifugalpumpe ist der, dass die Verdrängungspumpe eine Ausgangsströmung im wesentlichen proportional zu ihrer Drehzahl

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bzw. Geschwindigkeit liefert, und dass die Ausgangsströmung durch den Druck stromabwärts von der Pumpe nicht in signifikanter Weise beeinflusst wird. Im Gegensatz dazu wird die Ausgangsströmung aus einer Zentrifugalpumpe durch den Druck stromabwärts von der Pumpe und auch durch ihre Drehzahl bzw. Geschwindigkeit beeinflusst. Eine Verdrängungspumpe, die für die vorliegende Erfindung verwendet werden könnte, ist die DeLaval IMO-Pumpe von Transamerica DeLaval Inc. Ein besonderes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, dass die Strömung durch die Versorgungsleitung 32 an einer Verbindungsstelle 70 geteilt wird. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung strömt etwa eine Hälfte des Schmieröls durch das Regulierventil 114, und der Rest strömt durch die Verdrängungspumpe 112. Solange entweder die primäre Schmiereinrichtung oder die unterstützende sekundäre Schmiereinrichtung richtig arbeitet, unterstützt auf diese Weise die geteilte Schmierölströmung den Antrieb der Pumpe 112 und senkt wesentlich oder eliminiert vollständig die von der Pumpe 112 geforderte Leistung, die durch die Antriebseinrichtung 130 und letztendlich durch die Welle 12 geliefert wird. Die Verdrängungspumpe ist nicht für die volle Strömungskapazität des primären Pumpsystems bemessen, sondern nur für die geringere Strömung, die von den Lagern für eine sichere Abschaltung unterhalb der Drehzahl gefordert wird, an der das primäre Pumpsystem zusammenbricht. Bekanntlich ist die erforderliche Strömung an Schmieröl zu den Lagern wesentlich vermindert bei einer kleineren Drehzahl der Welle. Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, dass die Pumpe 112 kontinuierlich arbeitet, solange die Welle 12 umläuft. Um einen Fehler einer Bedienungsperson zu eliminieren, ist die Antriebseinrichtung 130 permanent mit der Welle 12 verbunden ohne irgendwelche dazwischengeschalteten Steuersysteme. Damit wird deutlich, dass die Elimination eines derartigen Steuersystems die Betriebssicherheit dieser sekundären Schmiereinrichtung verbessert.

Figur 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem eine sekundäre Schmiereinrichtung 110 mit der Saugleitung 46 der Hauptpumpe verbunden ist. Die Arbeitsweise der Verdrängungspumpe 112, der Antriebseinrichtung 130 und des Rückschlagventils 114 ist im wesentlichen ähnlich wie die, die in Verbindung mit Figur 2 beschrieben wurde. In diesem alternativen Ausführungsbeispiel dient die Verdrängungspumpe dazu, die Ölströmung zum Einlass der Hauptölpumpe aufrechtzuerhalten. Wenn eine sichere Ölströmung in der Saugleitung 46 aufrechterhalten wird, ist die Hauptölpumpe in der Lage, eine Druckerhöhung zu entwickeln und den Lagern Öl selbst bei einer sehr niedrigen Drehzahl zuzuführen. Die Selbstlaufdrehzahl der primären Schmiereinrichtung wird somit gesenkt von etwa 2/3 der Nenndrehzahl auf einen Wert, der niedrig genug ist für eine sichere Abschaltung ohne Beschädigung der Lager 22.

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PATENTANSPRÜCHE

1. Schmiervorrichtung für eine Turbomaschine, mit einer primären Schmiereinrichtung, die von der Rotorwelle der Maschine angetrieben wird und deren Auslass mit einer Versorgungsleitung verbunden ist, durch die, wenn die Drehgeschwindigkeit der Welle einen vorbestimmten Wert überschreitet, Schmieröl von einem Ölbehäler gegen einen vorbestimmten Druck zu mehreren Lagern, die die Welle haltern und positionieren, gepumpt wird, gekennzeichnet durch eine sekundäre Schmiereinrichtung (110) mit einem ersten Rückschlagventil (114), das in der Versorgungsleitung (32) und stromabwärts vom Auslass der primären Schmiereinrichtung (42,48,63,54,46) angeordnet ist, mit einer Verdrängerpumpe (112), die parallel zum ersten Rückschlagventil (114) mit der Versorgungsleitung (32) verbunden ist, wobei der Eingang und der Ausgang der Verdrängerpumpe (112) stromauf- bzw. stromabwärts vom ersten Rückschlagventil mit der Versorgungsleitung verbunden ist, und einer Versorgungseinrichtung (126,128), um Schmieröl aus dem Ölbehälter (34) zusammen und in die Versorgungsleitung (32) zu pumpen und mit Mitteln (128) um die Rückströmung von Schmieröl aus der Versorgungsleitung in den Ölbehälter zu verhindern, welche Mittel stromaufwärts vom Eingang der Verdrängerpumpe (112) angeordnet sind, und einer Antriebseinrichtung (130,131) zum kontinuierlichen Antrieb der Verdrängerpumpe (112) unter Verwendung der Drehbewegung der Welle (12) derart, dass die von der Verdrängerpumpe (112) erzeugte Ölströmung in der Versorgungsleitung (32) während aller Betriebsphasen der Turbomaschine im wesentlichen proportional zur Drehgeschwindigkeit der Welle ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die primäre Schmiereinrichtung (54,46,42,48, 63,32) eine Zentrifugalpumpe (42) aufweist, die mechanisch mit der Welle (12) verbunden ist und deren Einlass und Auslass an eine Saugleitung bzw. an eine Auslassleitung angeschlossen sind, und eine Zusatzpumpeneinheit (54) mit einer Boosterturbine (52) und einer Boosterpumpe (56), welche Boosterturbine von dem aus der Zentrifugalpumpe strömenden Schmieröl angetrieben wird und die Boosterpumpe antreibt, um Schmieröl aus dem Ölbehälter (34) zu saugen und in die Zuleitung (48) zur Boosterpumpe (54) zu pumpen, während das aus der Boosterturbine austretende Schmieröl in die Versorgungsleitung (32) eingespeist wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungseinrichtung eine sekundäre Saugleitung (126) aufweist, die in den Ölbehälter (34) hineinragt und stromaufwärts vom Eingang der Verdrängerpumpe (112) mit der Versorgungsleitung (32) verbunden ist, und ein zweites Rückschlagventil (128), das in der sekundären Saugleitung (126) angeordnet ist und eine Ölströmung nur in Richtung auf die Verdrängerpumpe (112) gestattet.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung für die Verdrängerpumpe (112) einen Permanentmagnetgenerator aufweist, der zur Erzeugung einer elektrischen Ausgangsgrösse mit der Welle (12) gekoppelt und durch diese antreibbar ist, und einen Induktionsmotor (130), der mittels einer Leitung (131) mit dem Permanentmagnetgenerator und mechanisch mit der Antriebswelle der Verdrängerpumpe verbunden ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rückschlagventil (114), welches parallel zum Einlass und zum Auslass der Verdrängerpumpe

(112) angeschlossen ist, eine Durchflussrichtung aufweist, bei der kein Schmieröl vom Auslass der Pumpe durch das Ventil zum Einlass der Pumpe strömen kann, demzufolge ein erster Teil des Schmieröls vom Auslass der primären und der sekundären Schmiereinrichtungen durch das Rückschlagventil strömt und ein zweiter Teil des Schmieröls vom Auslass der primären und der sekundären Schmiereinrichtung durch die Verdrängerpumpe strömt, bevor er die Lager (22) der Welle (12) erreicht, wozu die Verdrängerpumpe derart an die Welle gekoppelt ist, dass sie bei allen Betriebsbedingungen der Welle läuft und zur Erzeugung der Schmieröldruckdifferenz zwischen ihrem Auslass und ihrem Einlass nur dann wirksam ist, wenn die primäre und die sekundäre Schmiereinrichtung keinen ausreichenden Zufluss an Schmieröl zu den Lagern gewährleistet.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die sekundäre Schmiereinrichtung nur wirksam ist, wenn der Druck des von der primären Schmiereinrichtung geförderten Schmieröls geringer als ein vorgegebener Druck ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die sekundäre Schmiereinrichtung weiter eine mit Wechselstrom angetriebene Pumpe (74) und eine mit Gleichstrom angetriebene Pumpe (76) enthält.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (86), die die mit Wechselstrom angetriebene Pumpe (74) nur einschaltet, wenn der Druck des von der primären Schmiereinrichtung (54,46,42,48,63,32) an die Lager (22) gelieferten Schmieröls weniger als ein vorgegebener Druck ist und die mit Gleichstrom angetriebene Pumpe (76) nur einschaltet, wenn der Druck des von der primären Schmiereinrichtung und der vom Wechselstrom angetriebenen Pumpe (74) gelieferten Schmieröls geringer als ein vorgegebener Druck ist.