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Die Erfindung betrifft eine Schmierölzufuhranlage für Gasturbinentriebwerke,
insbesondere für Hubstrahltriebwerke.
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Es ist bei der Schmierung von Turbinenwellenlagern bekannt, die Ölförderung
durch einen mit Druckluft betriebenen Ejektor zu bewirken, der das Öl aus dem Vorratsbehälter
ansaugt und es mit der Druckluft zu einem Ölnebel zerstäubt, der dann den Lagerstellen
zugeführt wird. Die Druckluft wird dabei aus der die Brennkammer des Triebwerks
speisenden Quelle oder einer Zwischenstufe des Triebwerksverdichters entnommen.
Auf den Temperaturunterschied zwischen Schmieröl und Druckluft ist dabei keine Rücksicht
genommen worden.
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Daraus ergeben sich Nachteile; denn es hat sich gezeigt, daß eine
bessere Zerstäubung und Vermischung des Schmieröls mit der Druckluft dann erzielt
wird, wen die heiße Druckluft, die aus dem Triebwerk entnommen wird, nicht auf kalte,
sondern auf ebenfalls erwärmte Ölpartikel trifft. Die Vernebelung des Öls ist dann
wesentlich homogener und die Schmierung intensiver.
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Zur Anwendung dieser Erkenntnis bei der Schmierung der Wellenlager
eines Gasturbinentriebwerks, denen das Öl als Ölnebel über einen mit heißer, aus
dem Triebwerk entnommener Druckluft betriebenen Ejektor zugeführt wird, werden erfindungsgemäß
die in den Vorratsbehälter eintauchenden Ölzuführungsleitungen vor dem Ejektor in
Wärmetausch mit den Druckluftzuführungsleitungen gebracht.
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Wärmetauscher sind, insbesondere zur Kühlung des Schmieröls von Gasturbinentriebwerken,
allgemein bekannt. Im Fall der Erfindung dienen sie dazu, eine Angleichung der Temperatur
des Öls einerseits und der heißen Druckluft andererseits herbeizuführen. Dazu ist
die Anordnung der Wärmetauscher vor dem Ejektor wesentlich.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
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Die Figuren erläutern die Erfindung. Es stellt dar F i g. 1 schematisch
im Aufriß ein Gasturbinen-Hubstrahltriebwerk, das mit einer Schmierölzufuhranlage
nach der Erfindung versehen ist, F i g. 2 eine schematische Schnittansicht der Anlage
nach F i g. 1, F i g. 3 und 4 Abwandlungen gegenüber der Ausführungsform nach den
F i g. 1 und 2, wobei F i g. 3 eine Abwicklung darstellt.
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In F i g. 1 erkennt man ein Gasturbinen-Hubstrahltriebwerk 10, das
auch einer Gruppe solcher Triebwerke in einem Flugzeug zugehören kann; das Flugzeug
weist in diesem Fall Haupttriebwerke für den Vortrieb auf.
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Das Strahltriebwerk 10 umfaßt ein Triebwerksgehäuse 11, innerhalb
dessen in Strömungsrichtung hintereinander ein Verdichter 12, eine Brennereinrichtung
13 und eine Turbine 14 angeordnet sind; die Turbinenabgase sind über ein kurzes
Auslaßrohr 15 direkt nach der Atmosphäre gerichtet.
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Der Verdichter 12 und die Turbine 14 sind auf einer vertikalen Welle
16 angeordnet, die in einem Oberlager 17 und einem Unterlager 18 gelagert ist. Das
Oberlager 17 ist von einem inneren Gehäuseteil 21 aus durch eine erste Gruppe von
winkelversetzten Hohlstreben 22 getragen; das Innengehäuse 21 ist durch eine zweite
Gruppe von winkelversetzten Hohlstreben am Triebwerksgehäuse 11 befestigt.
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Unterhalb der Hohlstreben 22 und durch wenigstens eine von ihnen getragen,
ist ein Ölvorratsbehälter 24 angeordnet. Das Öl kann diesem Ölvorratsbehälter 24
über ein nicht eingezeichnetes Ölbeschikkungsrohr zugeführt werden, das durch Hohlstreben
22, 23 verläuft.
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Im Abstand voneinander tauchen zwei Ölleitungen 25, 26 in den ölvorratsbehälter
24 ein; jede der Ölleitungen 25, 26 weist an ihrem unteren Ende eine Drosselstelle
27 auf. Die beiden Ölleitungen 25, 26 sind konzentrisch innerhalb von Wärmetauscherleitungen
30, 31 angeordnet, mit denen sie in Wärmetausch stehen. Die Wärmetauscherleitungen
30, 31 werden über eine Leitung 32 mit komprimierter heißer Luft beschickt und sind
anschließend über Ejektoren 33, 34 an eine Ableitung 35 angeschlossen.
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Die Ölleitungen 25, 26 sind an die Engstellen der Ejektoren 33, 34
in solcher Weise angeschlossen, daß die durchfließende heiße komprimierte Luft Öl
aus dem Ölvorratsbehälter 24 ansaugt und zerstäubt.
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In der Anordnung nach F i g. 2 verlaufen die stromabwärtigen Enden
der Ölleitungen 25, 26 unter einem rechten Winkel zu den Ejektoren 33, 34. In Abweichung
von dieser Ausführungsform können jedoch auch, wie in F i g. 4 dargestellt, die
stromabwärtigen Enden der Ölleitungen 25, 26 in der Achsrichtung der Ejektoren 33,
34 verlaufen.
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Die heiße verdichtete Luft, die durch den Ejektor 34 hindurchgetreten
ist und zerstäubtes Öl in Suspension enthält, gelangt über die Ableitung 35 zum
Lager 18, das auf diese Weise geschmiert wird, Das durch das Lager 18 hindurchgetretene
Öl wird über eine Leitung 36 in den Behälter 24 zurückgeleitet.
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Die durch den Ejektor 33 hindurchtretende heiße verdichtete Luft,
die wiederum mit Öl angereichert ist, gelangt zum Lager 17 und schmiert dieses.
Das aus dem Lager 17 austretende Öl gelangt über eine nicht eingezeichnete Rückflußleitung
zum Ölvorratsbehälter 24.
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Der Ölvorratsbehälter 40 kann in an sich bekannter Weise ringförmig
um die Welle 16 herum angeordnet sein; dabei sind in annähernd gleichem Winkelabstand
Ansaugleitungen 41, 42, 43 an den Ölvorrat angeschlossen. Diese sind auch hier konzentrisch
in heiße Druckluft führenden Wärmetauscherleitungen 44, 45, 46 angeordnet und stehen
über Drosselstellen 47 mit dem Ölvorrat in Verbindung. Die Ansaugleitungen 41 bis
43 führen zu den Engstellen der Ejek toren 50 bis 52 und stehen in Wärmetausch mit
dem sie in umgebenden Wärmetauscherleitungen durchfließenden Wärmetauschermittel
Heißluft.
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Auch wenn der ölvorratshehälter 40 schräg gestellt ist, ist bei der
Ausführungsform nach F i g. 3 die Ölversorgung sichergestellt, da eine der Ansaugleitungen
41 bis 43 in jedem Fall Öl empfängt.
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Die Heizluftzuführleitung 32 kommt von einer Heißluftverzweigungskammer
53 her, die über eine Leitung 54 mit dem stromabwärtigen Ende des Verdichters 12
in Verbindung steht, in dem die Luft durch Verdichtung erhitzt worden ist. Ein Ventilkörper
55 steuert den Heißluftstrom vom Verdichter zur Heißluftverzweigungskammer 53. Diese
steht auch mit einer Heißlufthilfsleitung 56 in Verbindung, die über eine Leitung
57 an den Verdichter eines Haupttriebwerks angeschlossen ist. Die Verbindung zwischen
der Heißlufthilfsleitung 56 und derHeißluftverzweigungskammer 53 wird durch einen
Ventilkörper 60 gesteuert Die Ventilkörper 55, 60 sind durch eine Feder 61 elastisch
gegen ihre Ventilsitze gedrückt;
die Federkraft ist so eingestellt,
daß bei Ansteigen des Drucks in der Leitung 54 über den Druck in der Heißlufthilfsleitung
56 der Ventilkörper 55 in Öffnungstellung und der Ventilkörper 60 in Schließstellung
gebracht wird; wenn umgekehrt der Druck in der Heißlufthilfsleitung 56 über den
Druck in der Leitung 54 ansteigt, so wird der Ventilkörper 60 in Öffnungsstellung
und der Ventilkörper 55 in Schließstellung gebracht.
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Wenn das Hubstrahltriebwerk 10 anläuft, so übersteigt der Druck in
der Leitung 57 den Druck in der Leitung 54, da zu diesem Zeitpunkt das dem Vortrieb
dienende Hauptstrahltriebwerk bereits läuft. Die Heißluftzuführleitung empfängt
also bereits über das Ventil Heißluft, wenn das Hubstrahltriebwerk 10
zu laufen
anfängt. Läuft das Triebwerk 10 mit voller Drehzahl, so ist dafür gesorgt,
daß der Druck in der Leitung 54 den Druck in der Leitung 57 übersteigt;
infolgedessen wird das Öl durch die Heißluft zerstäubt, die im Hubstrahltriebwerk
10 erzeugt und über das Ventil 55 zugeführt wird. Die Leitung 54 kann auch Kühlluft
aus einer der vorderen Stufen des Verdichters 12 des Hubstrahltriebwerks 10 empfangen,
während die Leitung 57 mit Heißluft aus der Auslasserluftzufuhr des Hubstrahltriebwerks
10 versorgt werden kann. In diesem letzteren Fall wird das in die Lager 17,18
gelangende Öl unmittelbar nach dem Start angewärmt. Wenn das Hubstrahltriebwerk
10 angelassen ist, wird die Startluftzufuhr abgesperrt, worauf der Druck
in der Leitung 57 abfällt. Das Ventil 55 öffnet dann unter dem in der Leitung 54
herrschenden Druck. Während der restlichen Laufzeit des Hubstrahltriebwerks 10 kann
die durch die Wärmetauscherleitungen 30, 31 fließende Luft das Öl bei ihrem Lauf
durch die Ölleitungen 25, 26 kühlen.