DE1475552B2 - Schmiervorrichtung fur Lager von Gas turbinen Hubtriebwerken - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schmiervorrich- zeugs entstehenden aerodynamischen Hubkräften un-

tung für Lager von Gasturbinen-Hubtriebwerken mit abhängig sind.

mindestens einem Lager für eine rotierende hohle Das Triebwerk hat eine Gehäuse 10, umfassend

Vertikalwelle. Bei derartigen, von außen nicht ohne in Strömungsrichtung einen Niederdruckverdichter

weiteres zugänglichen Lagerstellen stößt die Zufuhr 5 11, einen Hochdruckverdichter 12, eine Brennkam-

des Schmieröles von außen her auf Schwierigkeiten, mer 13, eine Hochdruckturbine 14 und eine Nieder-

da unmittelbar stromaufwärts des Lagers kein fest- druckturbine 15.

stehender Gehäuseteil vorhanden ist, durch welchen Der Hochdruckverdichter 12 und die Hochdruckeine Ölleitung festlegbar wäre. Andererseits erschwert turbine 14 sind auf einer Hochdruckwelle 16 angedie Temperatur des Hochdruckturbinenauslasses hin- io ordnet. Der Niederdruckverdichter 11 und die Nieter dem Lager die Wärmeisolation einer etwa dort derdruckturbine 15 sind auf einer Niederdruckwelle zugeführten Schmiermittelleitung. 17 angeordnet, die ihrerseits in der Hochdruckwelle

Man hat deshalb das Innere der Hohlwelle mit 16 gelagert ist.

einem verhältnismäßig zähflüssigen Schmierfett ge- Die Hochdruckwelle 16 ist an ihrem oberen und füllt und es durch .die im Betrieb auftretende Zentri- 15 unteren Ende in Lagern 20, bzw. 21 gelagert. Die fugalkraft über einen mit der Hohlwelle rotierenden Niederdruckwelle 17 ist an ihrem oberen Ende in Schmiermittelleitungsabschnitt den Lagerstellen zu- einem Lager 22 und an ihrem unteren Ende in Zwigeführt. Diese bekannte Anordnung ist für wesentlich schenwellenlagern 23, 24 gelagert, welche zwischen dünnflüssigere Schmieröle nicht verwendbar, da den Wellen 16 und 17 angeordnet sind,
keine Begrenzung der zugeführten Ölmenge vorge- 20 Im stromabwärtigen Teil des Gehäuses 10 befindet , sehen ist und bei hohen Drehzahlen zu viel öl ge- sich ein Abströmkonus 25, der sich auf dem Triebfördert würde. Andererseits würden im Stillstand werksgehäuse 10 durch eine Vielzahl von winkel-Ölverluste durch Auslaufen des Öles entstehen. mäßig versetzten Streben 26 abstützt.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, die bei der er- Innerhalb der Niederdruckwelle 17 ist ein etwa

wähnten, mit Zentrifugalförderung arbeitenden 25 zylindrischer Mantel 30 angeordnet, dessen unteres

Schmiervorrichtung bei" Verwendung eines flüssigen Ende einen Teil 31 mit kleinerem Durchmesser hat.

Schmiermittels auftretenden Nachteile zu vermeiden. In den Teil 31 ist ein Rohr 32 eingekeilt, das am

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, Abströmkonus 25 mittels eines Wellrohrs 33 befe-

daß der Schmiermittelvorrat innerhalb der Hohlwelle stigt ist. Diese Konstruktion gewährleistet, daß der

angeordnet ist, daß an dem rotierenden Schmier- 30 Mantel 30 nicht rotieren kann, wobei jedoch eine

mittelleitungsabschnitt eine Absperrstelle liegt, gewisse axiale und radiale Bewegung zwischen dem

welche das Schmiermittel unter der Wirkung der Mantel 30 und dem Abströmkonus 25 infolge von

Zentrifugalkraft in an sich bekannter Weise nur dann Temperaturunterschieden aufgenommen werden

zu der Lagerstelle gelangen läßt, wenn die Hohlwelle kann.

und mit ihr der rotierende Schmiermittelleitungsab- 35 Im Mantel 30 befindet sich eine Schmiermittelverschnitt eine bestimmte oder eine von mehreren be- teilerwelle 34, die an ihrem hinteren Ende einen stimmten Winkelpositionen einnehmen, und daß Schmiermittelverteilungsläufer 35 trägt,
ferner in der Schmiermittelleitung ein drehzahlab- Die Verteilerwelle 34 ist innerhalb einer Hülse 36 hängiges Ventil liegt, das den Durchgang des montiert. Die Hülse 36 hat an ihrem unteren Ende Schmiermittels durch den rotierenden Schmiermittel- 40 einen ringförmigen Kolben 37, der im Mantel 30 leitungsabschnitt nur dann zuläßt, wenn die Drehzahl angeordnet ist. Die Hülse 36 hat an ihrem oberen der Hohlwelle einen bestimmten Wert überschreitet. Ende einen ringförmigen Teil 40, welcher mit dem

Bei der Erfindung wird demnach die bei Schmier- Mantel 30 über ein Verbindungsstück 41 verbunden Vorrichtungen mit Öldruckförderung bekannte Me- ist, welches die axiale Gleitbewegung zwischen diesen thode der Bemessung der zugeführten Ölmenge bei 45 Teilen gestattet, jedoch eine relative Drehung vereiner mit Zentrifugalförderung arbeitenden Schmier- hindert. Eine Feder 42 liegt zwischen der oberen Vorrichtung für eine senkrechte Welle mit einer Maß- Oberfläche des Ringteils 40 und einem Deckelteil 43, nähme kombiniert, welche die Förderung zusätzlich der die Endwandung des Mantels 30 bildet. Der drehzahlabhängig macht. Es wird dadurch eine dop- Kolben 37 und die Läuferscheibe 35 haben ähnlich pelte Sicherheit gegen Überölung und andererseits 50 geformte ebene Oberflächen 44, bzw. 45, die durch gegen das Auslaufen des nicht beanspruchten die Feder 42 elastisch aufeinander gedrückt werden. Schmierölvorrates bei Stillstand des Triebwerkes Die Verteilerwelle 34 ist am oberen und unteren erzielt. Ende in trockenen Lagern 46,47 gelagert, die auf

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung be- der Hülse 36, bzw. auf dem Teil 31 des Mantels 30 stehen in der Ausbildung des Schmiermittelleitungs- 55 sitzen.

abschnittes und der mit diesem zusammenwirkenden Ein Wandteil 50 ist innerhalb der Niederdruck-Systemteile, welle 17 befestigt und rotiert mit dieser. Der Wandteil

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen hat eine mittige Öffnung 51, in welcher der obere

näher erläutert. Es zeigt Endteil 52 der Verteilerwelle 34 verkeilt ist. Der

F i g. 1 einen abgebrochenen Querschnitt eines 60 Wandteil 50 hat außerdem einen sich axial erstrek-

Gasturbinenstrahltriebwerks mit einem erfindungs- kenden Ringflansch 53, welcher drehbar auf trocke-

gemäßen Lageraufbau, nen Lagern 54 montiert ist, die ihrerseits auf dem

F i g. 2 einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 Deckelteil 43 sitzen,

in Fig. 1. Der Mantel 30, der Kolben 37 und die Hülse 36

Die Zeichnung zeigt ein senkrecht angeordnetes 65 bilden zusammen einen feststehenden Schmiermittel-Gasturbinen-Hubtriebwerk, d. h., ein Triebwerk, das behälter 55.

an einem Flugzeug Hubkräfte hervorrufen kann, die In diesem Schmiermittelbehälter 55 befinden sich

von den normalerweise beim Vorwärtsflug des Flug- Prallplatten 56. Diese sich zwischen dem Mantel 30

und der Hülse 36 erstreckenden Prallplatten 56 verhindern, daß das im Schmiermittelbehälter 55 befindliche Schmiermittel in diesem herumspritzt.

Schmiermittel kann an den Schmiermittelbehälter 55 durch ein Glasfaserrohr 60 angeliefert werden, das sich zum Einlaßende des Triebwerks erstreckt und teleskopisch in einem Glasfaserrohr 61 montiert ist. Das Rohr 61 sitzt in einem Ringflansch 62 des Wandteils 50. Durch das obere Ende des Rohrs 60 eingeführtes Schmiermittel strömt entlang des durch die Pfeile angezeigten Weges nach unten und durch das obere Ende des oberen Endteils 52 der Verteilerwelle 34. Von hier strömt es dann durch Öffnungen 63 im oberen Endteil 52 in den Schmiermittelbehälter 55.

Ein auf der Verteilerwelle 34 angeordnetes Prallglied 64 leitet das Schmiermittel nach dessen Durchströmen durch die öffnungen 63 so, daß es durch Öffnungen 65 im Wandteil 40 in den Behälter 55 gelangt.

■ Unmittelbar unter dem Prallglied 64 ist die Verteilerwelle 34 mit Überströmlöchern 66 ausgestattet. Der die Überströmlöcher 66 enthaltende Teil der Verteilerwelle 34 erstreckt sich außerhalb der Hülse 36, wobei die Überströmlöcher 66 mit einer axialen Leitung 67 kommunizieren, die sich durch die Verteilerwelle 34 erstreckt. Überschüssiges Schmiermittel über dem durch diese Löcher 66 gebildeten Pegel des Schmiermittelbehälters 55 kann daher nach unten entlang der axialen Leitung 67 entweichen, und strömt von hier durch das Innere des Teils 31, das Rohr 32 und das Wellrohr 33 an die Außenluft ab.

Durch die Läuferscheibe 35 geht ein im wesentlichen radial gerichteter Kanal 70 hindurch. Der Kanal hat einen Schmiermitteleinlaß 71 in der ebenen Oberfläche 45 der Läuferscheibe 35. Der Kanal 70 hat auch einen Schmiermittelauslaß 72, der radial außerhalb des Einlasses 71 und in der gekrümmten Peripherie der Rotorscheibe 35 angeordnet ist.

Der Schmiermitteleinlaß 71 kommuniziert mit dem Hauptteil des Kanals 70 über ein Ventil 73 (F i g. 2), welches verhindert, daß Schmiermittel radial nach außen strömt, wenn die Rotorwelle steht und bis eine vorbestimmte Drehzahl des Triebwerks erreicht ist. Es kann notwendig sein, in der Nähe jedes Lagers Taschen vorzusehen, die eine bestimmte Menge von Öl zurückhalten, wenn das Triebwerk steht, v/obei diese zurückgehaltene Ölmenge dazu dient, das Lager bei niedrigen Drehzahlen zu schmieren, bis sich das Ventil 73 unter dem Einfluß der Fliehkraft öffnet.

Der Kolben 37 hat eine Öffnung 74, die mit dem Schmiermitteleinlaß 71 kommuniziert, wenn die Läuferscheibe 35 in einer vorbestimmten Winkelstellung steht.

Der Mantel 30 hat eine Öffnung 76, die mit dem Schmiermittelauslaß 72 kommuniziert, wenn die Rotorscheibe 35 in einer bestimmten Winkelstellung steht.

Es ist daher zu ersehen, daß bei jeder Umdrehung der Rotorscheibe 35 während einer bestimmten Zeitspanne der Schmiermitteleinlaß 71 mit der Öffnung 74 kommuniziert und aus dieser Schmiermittel empfängt und auch während einer weiteren Zeitspanne der Schmiermittelauslaß 72 mit der Öffnung 76 kommuniziert, um das Schmiermittel durch diese durchzulassen. Bei jeder Umdrehung der Rotorscheiibe 35 tritt daher eine beschränkte Menge von Schmiermittel durch die Öffnung 76 durch.

Die beschränkte Schmiermittelmenge strömt durch Öffnungen 80, 81 in der Niederdruckwelle 17. Durch die Öffnungen 80 durchtretendes Schmiermittel wird durch die Fliehkraft entlang einer Lippe 82 gedrückt und strömt dann durch die Öffnung 83 in der Hochdruckwelle 16 zum Lager 21.

Durch die öffnung 81 durchtretendes Schmiermittel strömt zusammen mit dem Schmiermittel vom Lager 21 zu den Zwischenwellenlagern 23,24 und schmiert diese.

Nach dem Schmieren der Lager 23, 24 sammelt sich das Schmiermittel in einer umlaufenden Sumpfkammer 85 an, die auf der Niederdruckwelle 17 angeordnet ist. Die rotierende Sumpfkammer 85 hat Öffnungen 86. Das aus der Sumpfkammer 85 ausströmende Schmiermittel kann durch eine oder mehrere der Öffnungen 87 im Teil 31 in diesen einströmen.

Das durch die Öffnung oder Öffnungen 87 strömende Schmiermittel fließt durch das Rohr 32 nach unten und durch das Wellrohr 33 an die Außenluft ab.

Die Anordnung der Öffnungen 86 ist derart, daß beim Betrieb des Triebwerkes die entstehenden Fliehkräfte verhindern, daß Schmiermittel in der rotierenden Sumpfkammer 85 durch die Öffnungen 86 ausströmt. Wenn das Triebwerk andererseits steht und keine Fliehkräfte wirksam sind, kann Schmiermittel aus der Sumpf kammer 85 durch die Öffnungen 86, 87 an die Außenluft abströmen.

Die Lager 21, 23, 24 werden von einem Schmiermittelbehälter aus geschmiert, der innerhalb der Wellen 16,17 angeordnet ist, so daß die Schmierung dieser Lager keine Leitungen erfordert, welche die ringförmige Hauptleitung des Triebwerks überkreuzen. Dabei erhalten diese Lager eine dosierte Eingabe von Schmiermittel über längere Zeit. Das bedeutet, daß der Schmiermittelbehälter 55 mit einer beträchtlichen Menge von Schmiermittel gefüllt werden kann, die eine ausreichende Schmierung während der ganzen Zeit gewährleistet, während welcher das Huibtriebwerk in Betrieb ist, da nur kleine Mengen von Schmiermittel bei jeder Umdrehung der Rotorscheibe 35 aus dem Schmiermittelbehälter in die Lager eingedrückt werden.

Die Anordnung des Schmiermittelbehälters 55 innerhalb der Wellen 16,17 ermöglicht es auch, das Äußere des Hubtriebwerks glatt zu gestalten, so daß keinerlei Vorsprünge vorhanden sind.

Da der Kolben 37 durch die Feder 42 gegen die Läuferscheibe 35 gedrückt wird, besteht keine Gefahr, daß Schmiermittel aus dem Schmiermittelbehälter 55 ausfließt, wenn das Triebwerk stillsteht. Selbst wenn die öffnung 70 mit dem Schmiermitteleinlaß 71 bei stehendem Triebwerk in Verbindung steht, kommt es nicht zum Ausfließen von Schmiermittel aus dem Behälter 55, da dies durch das Rückschlagventil 73 verhindert wird.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Schmiervorrichtung für Gasturbinen-Hubtriebwerke mit mindestens einem Lager für eine rotierende hohle Vertikalwelle, bei dem ein flüssiges Schmiermittel dem Lager unter der Wirkung der Zentrifugalkraft über einen mit der Hohlwelle rotierenden Schmiermittelleitungsabschnitt zugeführt wird, der an einen stillstehen-

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den Schmiermittelvorrat angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmiermittelvorrat (55) innerhalb der Hohlwelle (17) angeordnet ist, daß an dem rotierenden Schmiermittelleitungsabschnitt (70) eine Absperrstelle (74) liegt, welche das Schmiermittel unter der Wirkung der Zentrifugalkraft in an sich bekannter Weise nur dann zu der Lagerstelle (21,23, 24) gelangen läßt, wenn die Hohlwelle und mit ihr der rotierende Schmiermittelleitungsabschnitt eine bestimmte oder eine von mehreren bestimmten Winkelpositionen einnehmen, und daß ferner in der Schmiermittelleitung ein drehzahlabhängiges Ventil (73) liegt, das den Durchgang des Schmiermittels durch den rotierenden Schmiermittelleitungsabschnitt nur dann zuläßt, wenn die Drehzahl der Hohlwelle einen bestimmten Wert überschreitet.

2. Schmiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rotierende Schmiermittelleitungsabschnitt (70) in einem Schmiermittelverteilungsläufer (35) geführt ist, daß zwischen dem Schmiermittelvorrat und dem Schmiermittelverteilungsläufer eine Trennwand (37) angeordnet ist, welche an einer Fläche (45) des Schmiermittelverteilungsläufers (35) mit einer zu letzterer (45) komplementär gestalteten Fläche (44) anliegt, und daß die Trennwand eine Durchflußöffnung (74) aufweist, welche im Verlauf der Drehung des Schmiermittelverteilungsläufers (35) mit einer Mündung (71) des den Verteilungsläufer (35) durchsetzenden Schmiermittelleitungsabschnitts (70) zur Deckung kommt.

3. Schmiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmiermittelverteilungsläufer (35) scheibenförmig ausgebildet ist, und daß die an der Trennwand (37) anliegende schmiermittelstromaufwärtige Mündung (71) des den Schmiermittelverteilungsläufer (35) durchsetzenden Schmiermitteleilungsabschnittes (70) in einer planen Stirnfläche

(45) der Scheibe angeordnet ist, während die stromabwärtige Mündung (72) des Leitungsabschnitts (70) ,in der Umfangsfläche der Scheibe (35) angeordnet ist.

4. Schmiervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmiermittelverteilungsläufer (35) von einer Schmiermittelverteilerwelle (34) getragen ist, welche innerhalb des Schmiermittelvorrats (55) angeordnet ist, und daß die Schmiermittelverteilerwelle (34) von einer Hülse (36) umgeben ist, welche an einem Ende die als Ringkolben gestaltete und gegen den Schmiermittelverteilungsläufer (35) elastisch angepreßte Trennwand (37) trägt.

5. Schmiervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiermittelverteilerwelle (34) als Hohlwelle ausgebildet ist, mit ihrem von der Trennwand (37) abgelegenen Ende über das zugehörige Ende der Hülse (36) übersteht und in ihrem überstehenden Abschnitt eine mit dem Schmiermittelvorrat (55) einerseits und der Bohrung (67) der Hohlwelle (34) andererseits kommunizierende Überlauföffnung (66) aufweist.

6. Schmiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Lager (21, 23, 24) austretende Schmiermittel in die Atmosphäre entweicht.

7. Schmiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Lager (21, 23, 24) austretende Schmiermittel in eine Sumpfkammer (85) mit einer drehzahlabhängigen Abflußsperre (86) gelangt, welche einen Abfluß nur bei Stillstand der Hohlwelle (16,17) gestattet.

8. Schmiervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sumpfkammer (85) als rotierende Sumpfkammer ausgebildet ist und einen von radial außen nach radial innen führenden Abfluß (86) aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen