DE1600344B1

DE1600344B1 - Schmiervorrichtung fuer die wellenlager eines gasturbinen werkes

Info

Publication number: DE1600344B1
Application number: DE19671600344
Authority: DE
Inventors: Robey Charles William
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1966-05-11
Filing date: 1967-05-03
Publication date: 1971-04-01
Also published as: US3424374A; DE1600344C2; GB1091489A

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Schmiervorrichtung für die Wellenlager eines Gasturbinentriebwerks, denen das Schmiermittel von einer vom Triebwerk unabhängigen Quelle unter Druck zugeführt wird. Dabei sind zur Vermeidung einer Überschmierung der Wellenlager Einrichtungen zur Steuerung der Schmiermittelmenge entsprechend einem beim Betrieb des Triebwerks auftretenden Gasdruck vorgesehen.

Es ist bekannt, die Wellenlager von Turbinen über eine Steuereinrichtung mit dem Schmiermittel zu versorgen, die von dem Druck in einer der Turbinenstufen betätigt wird. Damit soll die Schmiermittelmenge den jeweiligen Arbeitsbedingungen der Turbine angepaßt werden. Da indessen der Druck in den Turbinenstufen weitgehend von den Belastungsverhältnissen der Turbine bei im wesentlichen konstanter Drehzahl abhängig ist, kann mit der bekannten Steuervorrichtung das Bestreben, die Schmiermittelmenge in Abhängigkeit von der Drehzahl zu dosieren, nicht erreicht werden.

Es sind ferner Schmiervorrichtungen bekannt, bei denen die zu schmierende Welle mit Schöpfvorrichtungen versehen ist, durch die den Lagern mit wachsender Drehzahl eine zunehmende Schmiermittelmenge zugeführt wird. Diese Vorrichtung befriedigt nicht, da sie wechselnden Betriebsverhältnissen nicht angepaßt werden kann.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Schmiermittelzufuhr in eine übersehbare, dem Betriebsbedarf angepaßte Funktion zur Drehzahl des Gasturbinentriebwerks zu bringen.

Dies wird bei der eingangs erwähnten Schmiervorrichtung gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Gasdruck aus dem Kompressor des Triebwerks entnommen ist und daß die Steuereinrichtung auf diesen Druck derart anspricht, daß die dem Lager zugeführte Schmiermittelmenge eine Funktion der Wellendrehzahl ist.

Da die Abhängigkeit des Kompressordrucks von der Wellendrehzahl bekannt ist, kann dieser Druck die Steuereinrichtung so betätigen, daß die Schmiermittelzufuhr über weite Drehzahlbereiche dem jeweiligen Bedarf entspricht. Dabei kann die Steuerfunktion so gewählt werden, daß sie auch im Stillstand des Triebwerks noch einen endlichen Wert hat, der zu einer geringen Vorschmierung führt, sobald die Schmiermittelpumpe eingeschaltet ist.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Steuereinrichtung in an sich bekannter Weise aus einem membranbetätigten Drosselventil bestehen, das z. B. als Nadelventil ausgebildet sein kann.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.

F i g. 1 zeigt schematisch ein Gasturbinentriebwerk mit einer erfindungsgemäßen Schmiervorrichtung für ein Wellenlager, und

F i g. 2 zeigt einen Querschnitt der Steuereinrichtung in vergrößertem Maßstab.

Ein Gasturbinenstrahltriebwerk 10 umfaßt in Strömungsrichtung einen Niederdruckverdichter 11, einen Hochdruckverdichter 12, eine Verbrennungsarilage 13, eine Hochdruckturbine 14, eine Niederdruckturbine 15 und eine Enddüse 16.

Die Hochdruckturbine 14 und der Hochdruckverdichter 12 sind auf einer gemeinsamen Welle 20 angeordnet. Konzentrisch innerhalb dieser Welle 20 befindet sich eine weitere, nicht gezeichnete Welle, die den Niederdruckverdichter 11 und die Niederdruckturbine 15 trägt.

Die Welle 20 sitzt in einem Lager 21, welches mit Schmiermittel über eine Schmiermittelleitung 22 beliefert wird, an deren stromabwärtigem Ende eine Düse 23 angeordnet ist, durch welche das Schmiermittel auf das Lager 21 gerichtet wird.

Die Schmiermittelleitung 22 ist mit einer Kammer 24 der Steuereinrichtung 25 verbunden, die z. B. in

ίο Kugelform ausgebildet sein kann. Die Steuereinrichtung umfaßt eine Kammer 26, die von der Kammer 24 durch eine Membrane 27 getrennt ist. Ein Nadelventil 30, welches mit der Membrane 27 verbunden ist, steuert die wirksame Größe einer Öffnung 31 in der Wandung der Kammer 24, wobei diese Öffnung 31 mit einer Schmiermittelleitung 32 in Verbindung steht. Die eine elektrisch betriebene Pumpe 33 enthaltende Schmiermittelleitung 32 wird von einem Schmiermittelbehälter 34 mit Schmiermittel beliefert.

ao Die Pumpe 33 ist so beschaffen, daß ihre Lieferung konstant und von der Drehzahl der Welle 20 unbeeinflußt ist. Die Kammer 26 kommuniziert über- ein Rohr 35 mit einer der stromabwärtigen Stufen des Hochdruckverdichters 12.

Die beiden Seiten der Membrane 27 werden daher mit dem Druck des Hochdruckverdichters 12 und mit dem Druck des Schmiermittels in der Kammer 24, d. h. mit dem Schmiermitteldruck stromabwärts des Nadelventils 30 beaufschlagt. Die Membrane 27, deren Bewegungen bewirken, daß das Nadelventil 30 die wirksame Querschnittsfläche der Öffnung 31 ändert, strebt dahin, diese beiden Drücke auszugleichen, so daß die Geschwindigkeit, mit welcher Schmiermittel über die Düse 23 an das Lager 21 angeliefert wird, vom Druck der Luft im Rohr 35 abhängt und somit funktionell der Drehzahl der Welle 20 zugeordnet ist.

Die Lieferung von Schmiermittel an das Lager 21 ist tatsächlich proportional zur Quadratwurzel des Druckabfalls über der Düse 23 und damit proportional zur Quadratwurzel der Drehzahl des Triebwerks.

Claims

Patentansprüche:

1. Schmiervorrichtung für die Wellenlager eines Gasturbinentriebwerks, denen das Schmiermittel von einer vom Triebwerk unabhängigen Quelle unter Druck zugeführt wird, wobei Einrichtungen zur Steuerung der Schmiermittelmenge entsprechend einem Gasdruck in dem Triebwerk vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdruck aus dem Kompressor des Triebwerks entnommen ist und daß die Steuereinrichtung (25) auf diesen Druck derart anspricht, daß die dem Lager zugeführte Schmiermittelmenge eine Funktion der Wellendrehzahl ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung in an sich bekannter Weise ein Drosselventil aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil (30, 31) ein Nadelventil ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als druckempfindliches Glied eine Membran (27) derart verwendet ist, daß auf deren einer Seite der Kompressordruck und auf deren anderer

Seite der über das Drosselventil zugeführte Druck einer Schmiermittelpumpe (33) wirksam ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiermittelpumpe (33) unabhängig von der Wellendrehzahl elektrisch angetrieben ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen