DE1957005A1 - OElabsaugpumpe und Antriebsvorrichtung fuer Zusatzaggregate - Google Patents

Description

United Aircraft Corporation, 400 Main Street, East Hartford, Connecticut, U.S.A.

Oelabsaugpumpe und Antriebsvorrichtung for Zusatzaggregate.

Priorität: Vereinigte Staaten von Amerika Patentanmeldung vom 19. November 1968 (Serial Nr. 777,554)

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung, um die Zusatzaggregate eines Triebwerkes über die Triebwerkswelle anzutreiben, und insbesondere auf eine Antriebsvorrichtung für Zusatzaggregate, die gleichzeitig als Pumpe und Abscheider wirkt.

In Gasturbinentriebwerken, insbesondere bei denjenigen, die im Flugzeugbau verwendet werden, werden die Zusatzaggregate oft in einem gemeinsamen Zusatzgehäuse eingebaut. Wenn das ZusatzgehSuse, und demnach die Antriebsvorrichtung der Zusatzaggregate in einem Mantelstromtriebwerk verwendet wird, entsteht ein besonderes Problem, da der zur Verfügung stehende Raum stark begrenzt ist. Dieses Problem wird noch vergrÖssert, wenn eine grosse Anzahl von Triebwerkszusatzaggregaten wie z.B. ein Oel-Luft-Abscheider oder eine Oelabsaugpumpe neben der Antriebsvorrichtung für die Zusatzaggregate erfordert ist.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Antriebsvorrichtung für die Zusatzaggregate, die mehrere Triebwerkezuaatzaggregate begreift und die in dem beschränktem Raum des Mantels eines Manteistromtriebwerkes eingebaut werden kann·

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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine kompakte Antriebsvorrichtung für Zusatzaggregate zu schaffen und die neben dem Antreiben der Zusatzaggregate auch noch das Pumpen einer Flüssigkeit und das Abscheiden mitgeführter Gase aus der Flüssigkeit übernehmen kann.

Zum Zwecke der Erläuterung wird die vorliegende Erfindung anhand eines Man tels tr omtr iebwerkes beschrieben. Die oben genannte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein Gehäuse in dem Innern des Mantels eines Mantelstromtriebwerkes eingebaut ist. Das Gehäuse begrenzt einen inneren Raum, in welchem eine Antriebswelle vorgesehen ist. Die Antriebswelle der Antriebsvorrichtung für die Zusatzaggregate kann auf jede geeignete Weise angetrieben werden, z.B. von der Kompressorwelle des Triebwerkes. In der beschriebenen Ausführung verläuft die Antriebswelle im wesentlichen radial und trägt ein erstes Zahnrad, ein zweites Zahnrad sowie eine Pumpe. Ausserdem begreift die Antriebswelle Offnungen, wodurch die aus der eintretenden Flüssigkeit abgeschiedenen Gase abströmen können.

Die Antriebswelle ist von einem Antriebsteil umgeben, der ebenfalls in dem inneren Raum angeordnet ist. Der Antriebsteil ist in Abstand zu der Antriebswelle angeordnet, so dass ein erster Kanal zwischen diesen Teilen gebildet wird. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Antriebsteil über das zweite Zahnrad durch eine Anzahl von Keilnuten an den beiden Teilen angetrieben, d.h. das zweite Zahnrad und der Antriebs teil sind durch eine Keilverzahnung miteinander verbünden; der Antriebsteil begreift ebenfalls eine Umfangsnut, in der das erste Zahnrad umläuft, hierdurch wird die Aufwärtsbewegung der Antriebswelle begrenzt. Ausserdem ist der Antriebsteil in Abstand zu den Wänden des Gehäuses angeordnet, so dass ein zweiter Kanal zwischen diesen Teilen gebildet wird.

Die Flüssigkeit, in den meisten Fällen OeI mit mitgeführten Gasen, gelangt durch eine öffnung in den inneren Raum der Antriebsvorrichtung. Die öffnung steht mit dem ersten Kanal in Verbindung und bei der vorliegenden Ausführung gelangt der grösst© Teil der Flüssigkeit in den ersten Kanal« Der zweite Kanal _t der mit dem ersten Kanal verbünden ist, begreift eine Vorrichtung um die in ihn efe^iS-

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mende Flüssigkeitsmenge zu dosieren. Diese Vorrichtung kann aus einer Anzahl Offnungen mit geeignetem Durchmesser oder einer Düse bestehen.

Die Wand des Antriebsteiles, welche den ersten Kanal begrenzt, begreift einen kegelförmigen Bereich. Durch diesen kegelförmigen Bereich an dem Antriebsteil wird die Flüssigkeit radial nach aussen bewegt, wodurch die Strömung erleichtert wird und die Flüssigkeit zu dem ersten ZaTinrad gelangen kann, welches stromabwärts des kegelförmigen Bereiches liegt. Das erste Zahnrad bewirkt eine Drehbewegung der Flüssigkeit, wodurch infolge der Zentrifugalkraft die mitgeführten Gase aus der Flüssigkeit abgeschieden werden. Die Flüssigkeit gelangt danach durch Öffnungen zwischen dem ersten Zahnrad und dem Antriebsteil und zwischen dem zweiten Zahnrad und dem Antriebsteil zu dem Ende der Antriebswelle. Das abgeschiedene Gas strömt entlang der Antriebswelle und entweicht durch eine Öffnung in der Antriebswelle.

Wie schon vorher erwähnt wurde, ist eine Pumpe an der Antriebswelle befestigt und diese Pumpe steht mit dem ersten Kanal in Verbindung, der als Pumpeneinlass dient. Die Pumpenauslassoffnung ist entsprechend der vorliegenden Ausführung der Erfindung in dem Gehäuse der Zusatzaggregate vorgesehen. Das Gehäuse begreift ebenfalls einen Behälter oder einen Sammelbehälter, der mit dem zweiten Kanal in Verbindung steht, wie schon vorher beschrieben wurde, gelangt aus dem ersten Kanal eine dosierte Strömung in den zweiten Kanal und diese Strömung wird zur Schmierung der Lager des Antriebsteiles verwendet. Die durch den zweiten Kanal fliessende Strömung sammelt sich in dem Behälter und da dieser in Verbindung mit der Pumpe steht, wird diese Flüssigkeit ebenfalls durch die Auslassöffnung gepumpt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung der Antriebsvorrichtung für die Zusatzaggregate, welche in dem Mantel eines Mantel-Stromtriebwerkes eingebaut ist.

Figur 2 eine Schnittansicht der Antriebsvorrichtung für die Zusatzaggregate, der Oelabsaugpumpe und des Abscheiders.

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Figur 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 nach Figur 2. Figur 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 nach Figur 2.

Die Erfindung wird in Zusammenhang mit einem Mantelstromtriebwerk beschrieben, welches einen Susseren Mantel 2 für den Ringkanal 4 begreift _t durch welchen die Umgehungsluft strömt und wobei ein Zwischenmantel 6 zwischen .dem Kompressor des Triebwerkes und dem Umgehungskanal vorgesehen ist, und wobei schliesslich ein innerer Mantel 8 den Gaa-trömuhgskanal 10 für das aus dem Kompressor strömende Gas begrenzt. Der Kompressormantel ist ringförmig und begreift an seinem inneren Durchmesser Statorschaufeln 12, die mit Blätter 14 an dem Kompressorrotor 16 abwechseln. Der Kompressorrotor 16 wird durch Lager (nicht dargestellt) getragen und dient als Antrieb für die Antriebsvorrichtung der Zusatzaggregate, die später ausführlicher beschrieben wird.

Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, ist das Gehäuse 20 der Zusatzantriebsvorrichtung im Innern des Mantels 4 vorgesehen. Die Antriebswelle 22 erstreckt sich aus dem Gehäuse 20 zu der Kompressorrotorwelle 16. Die Antriebswelle 22 wird durch übliche Lager getragen, die jedoch keinen Teil der vorliegenden Erfindung bilder^ und wird durch ein Zahnradgetriebe 24 getrieben. Wie aus der Figur ersichtlich ist, begreift das Zahnradgetriebe 24 ein auf der Rotorwelle 16 befestigtes Kegelrad 26, sowie ein Kegelrad 28 das an einem Ende der Antriebswelle 22 sitzt.

Zum Zwecke einer ausführlichen Erläuterung der Zusatzantriebsvorrichtung wird nun die Figur 2 beschrieben. Das Gehäuse 20 begreift einen inneren Raum 30, in den eich das andere Ende 32 der Antriebswelle 22 erstreckt. An dem Ende 32 der Antriebswelle 22 ist ein erstes Zahnrad 34 sowie ein zweites Zahnrad 36 in radialem Abstand zu dem ersten Zahnrad 34 angebracht. Desweiteren 1st eine Pumpe in radialem Abstand zu dem zweiten Zahnrad 36 an der welle 22 befestigt. Es ist klar, dass jedes dieser drei an der Welle 22 be-, festigten Teile in dem inneren Raum 30 liegt.

Xn dem inneren Raum 30 befindet sich desweiteren ein Antriebsteil 40. Das Antriebsteil 40 umgibt die Antriebswelle 22 unter Bildung einet> \bstandes. In der vorliegenden Ausführungsform wird der

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Antriebsteil 40 über das zweite Zahnrad 36 angetrieben. Wenn der Kompressorrotor 16 die Antriebswelle 22 über das Getriebe 24 in Drehung versetzt, treibt die Antriebswelle 22 den Antriebsteil 40 Ober das zweite Zahnrad 36 an. Der Antriebsteil 40 begreift eine Umfangsnut 42, in welcher das erste Zahnrad 34 dreht. Durch diese besondere Ausführung soll die Aufwa'rtsbewegung der Antriebswelle 22 begrenzt werden.

Wie schon vorher erwähnt wurde, ist der Antriebsteil 40 in Abstand zu der Antriebswelle 22 angeordnet, um einen ersten Kanal 44 zu bilden. Ausserdem ist ein zweiter Kanal 48 zwischen dem Antriebsteil 40 und der Wand 46 des Gehäuses 20 vorgesehen. Der Antriebsteil 40 wird in dem zweiten Kanal 48 durch eine Vorrichtung 50 , welche in dieser Ausführungsform aus Lagern 52 und 53 besteht, getragen . Der zweite Kanal 48 ist mit dem ersten Kanal 44 in Verbindung, der seinerseits an die Öffnung 49 im Gehäuse 20 anschliesst. Demnach wird die durch die öffnung 49 eintretende Flüssigkeit zuerst in den ersten Kanal 44 und in den zweiten Kanal 48 gelangen; in dem zweiten Kanal 43 sind jedoch Mittel 54 vorgesehen, um die in diesen Kanal eintretende Strömung zu dosieren. Bei der beschriebenen Ausfuhrungsform sind diese Mittel als eine Düse dargestellt.

Der Antriebsteil 40 trägt ausserdem einen Abtriebsteil 60, der zu den Triebwerkszusatzaggregaten (nicht dargestellt) führt.

Während dem Betrieb gelangt das OeI oder eine andere Flüssigkeit in das Gehäuse 20 durch die Einlassöffnung 49. Dabei strömt die Flüssigkeit entlang dem Verteilerflansch 62 und gelangt dadurch hauptsächlich in den ersten Kanal 44. In dem ersten Kanal 44 gelangt die Flüssigkeit zu dem kegelförmigen Bereich 64,der an der Wand 65 des Antriebsteiles 40 vorgesehen ist. Durch den kegelförmigen Bereich 64 wird die Flüssigkeit radial nach aussen oder zu der Wand 65 geleitet und ausserdem wird durch diesen kegelförmigen Bereich die Strömung erleichtert und die Flüssigkeit zu dem ersten Zahnrad 34 geführt. Das erste Zahnrad 34 kann von beliebiger Bauart sein; eine Ausführung mit drei Lappen wird jedoch bevorzugt, jeder der drei Lappen des ersten Zahnrades 34 begreift Keilnuten 66, um den Zusammenbau der Antriebsvorrichtung zu erleichtern.

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Das erste Zahnrad 34 übt bei der Berührung der Flüssigkeit eine Drehbewegung auf dieselbe aus. Der Aufbau des ersten Zahnrades 34, welches ausserdem eine Abwärtsbewegung der Welle 22 begrenzt, wie vorher erwähnt wurde, ist derart, dass die Flüssigkeit durch Nuten 68 (Figur 3) zwischen dem ersten Zahnrad 34 und dem Antriebsteil 40 strömen kann. Das zweite Zahnrad 36, über welches das Antriebsteil 40 angetrieben wird, hat einen ähnlichen Aufbau wie das erste Zahnrad 34 mit der Ausnahme, dass am zweiten Zahnrad 36 sechs Lappen ausgebildet sind. Auch hier sind in den Lappen des zweiten Zahnrades 36 Keilnuten 70 ausgearbeitet, welche mit Keilen 72 an dem Antriebsteil 40 zusammen wirken, um die Bewegungsübertragungsverbindung herzustellen. Es sind auch wiederum auf ähnliche Weise wie bei dem ersten Zahnrad Nuten 74 (Figur 3) vorgesehen, welche die Strömung der Flüssigkeit erlauben.

Wie schon oben beschrieben wurde, erteilt das erste Zahnrad der -eintretenden Flüssigkeit eine Drehbewegung, und die Zentrifugalwirkung bewirkt das Abscheiden der mitgeführten Gase aus der Flüssigkeit. Die Flüssigkeit strömt dann entlang dem ersten und zweiten Zahnrad und gelangt schliesslich zu der Pumpe 38. Die Pumpe 38 besteht aus einem an der Welle 22 befestigten Propellerrad 78. Das Propellerrad 78 bewirkt, dass die Flüssigkeit durch Offnungen 80 in dem Antriebsteil 40 gepumpt wird. Die Offnungen 80 sind mit dem Auslass 82 in Verbindung (Figur 4) . Es wird hervorgehoben, dass die Offnungen 80 winkelförmig oder, besser ausgedrückt, von der Einlasseite zu der Auslasseite schräg durch den Antriebsteil 40 verlaufen. In der vorliegenden Ausfuhrungsform besteht der Auslass 82 aus einer Nut, die nur während eines Teiles einer Umdrehung des Propellerrades 78 wirksam ist. Der Auslass 82 kann auch aus einer vollständigen Öffnung bestehen und dabei während der ganzen Umdrehung des Propellerrades 78 wirksam sein.

Das von der Flüssigkeit in der Nähe des ersten Zahnrades 34 getrennte Gas bleibt im wesentlichen in der Nähe der Antriebswelle 22 und wird durch eine öffnung 84 in der Antriebswelle 22 abgeleitet. Das Gas kann dann zu jeder geeigneten Stelle geleitet werden, die hierin nicht dargestellt ist. Es ist demnach klar, dass die vorliegende Erfindung als Antriebsvorrichtung für die zusatzaggra-

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gate, als Oelabsaugpumpe und als Zentrifugalabscheider wirkt.

Wie schon oben erwaTint, gelangt der grösste Teil der eintretenden Flüssigkeit in den ersten Kanal 44. Der Teil, welcher nicht in den ersten Kanal 44 gelangt, strömt durch eine Dosierungsdüse 54 in den zweiten Kanal 48. Die Dosierungsdüse 54 regelt die aus dem ersten Kanal eintretende Flussxgkeitsmenge. Von der Düse 54 gelangt die Flüssigkeit durch das Lager 52 und entlang der Wand 46 zu dem Lager 53, diese Flüssigkeit dient somit als Schmiermittel für die Lager 52 und 54. Die durch den zweiten Kanal 48 strömende Flüssigkeit sammelt sich in dem Behälter oder Sammelraum 86 an. Der Sammelraum 86 steht mit der Pumpe 38 Über eine Öffnung 88 in Verbindung. Wenn der Flüssigkeitspegel in dem Sammelraum 86 ansteigt, dringt die Flüssigkeit durch die Öffnung 88 und wird insbesondere durch die Schöpfwirkung der Öffnungen 80 in dem Antriebsteil 40 auf einen Pegel angehoben, von welchem sie durch den Auslass 82 ausströmen kann.

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Claims (6)

Patentansprüche

1. ) Antriebsvorrichtung for Zusatzaggregate, insbesondere for Gasturbinentriebwerke gekennzeichnet durch ein Gehäuse mit einem inneren Raum , der mit Ein- und Auslassöffnungen für den Eintritt und die Ausströmung von Flüssigkeit versehen ist, und wobei eine Antriebswelle in dem inneren Raum angebracht ist, durch einen von der Antriebswelle anzutreibenden Antriebsteil der in dem inneren Raum die Antriebswelle mit Abstand umgibt, um einen ersten Kanal zu bilden, und dessen andere Seite in Abstand zu den Wänden des inneren Raumes liegt und einen zweiten Kanal begrenzt, der mit dem ersten Kanal in Verbindung steht, welcher seinerseits an die Einlassöffnung anschliesst und wobei an dem Einlass des zweiten Kanales Dosierungsmittel ausgebildet sind und der Antriebsteil in

W dem Gehäuse durch eine Tragvorrichtung abgestützt ist, und durch eine mit der Antriebswelle verbundene Pumpe deren Einlassöffnung durch den ersten Kanal gebildet ist, und ausserdem mit der Auslassöffnung in Verbindung steht und somit eine Strömung von dem ersten Kanal zu der Auslassöffnung bildet.

2. Antriebsvorrichtung für Zusatzaggregate nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse einen Sammelraum begreif % in welchem sich die durch die Dosierungsmittel eintretende Flüssigkeit ansammelt und dass die Pumpe mit dem Sammelraum in Verbindung steht, um die dosierte Strömung durch die Auslassöffnung zu pumpen.

3. Antriebsvorrichtung für Zusatzaggregate nach Anspruch 2,

• dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe eine Anzahl schräger Kanäle begreift, durch welche die Flüssigkeit aus dem Sammelraum durch die Auslassöffnung strömt.

4. Antriebsvorrichtung für Zusatzaggregate nach einem der Ansprüche ί-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle ein erstes und zweites Zahnrad trägt, und dass der Antriebsteil eine Umfangsnut,begreift, in der das erste Zahnrad umläuft, und somit eine Aufwärtsbewegung der Antriebswelle begrenzt.

5. Antriebsvorrichtung für Zusatzaggregate nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Zahnrad eine Anzahl Keilnuten begreift, um den Antriebsteil anzutreiben»

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6. Antriebsvorrichtung für Zusatzaggregate nach einem der

eine . Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zahnrad/ Drehbewegung der Flüssigkeit erzeugt, dass die den ersten Kanal begrenzende Seite des Antriebsteiles einen kegelförmigen Bereich begreift, der in Zusammenhang mit der Drehbewegung der Flüssigkeit das Abscheiden der mitgeführten Gase aus der Flüssigkeit bewirkt, dass eine Anzahl von Offnungen zwischen dem zweiten Zahnrad und dem Antriebsteil vorgesehen sind, um den Zutritt der Flüssigkeit zu der Pumpe zu gewähren und dass in der Antriebswelle Offnungen ausgebildet sind, durch die das abgeschiedene Gas entweichen kann.

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