DE2034188B2 - Schmiervorrichtung fuer gasturbinentriebwerke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Schmiervorrichtungen für Gasturbinentriebwerke mit uonzennsch ineinander angeordneten Wellen und eine, Vielzahl von Wellenlagern.

Gasturbinentriebwerke mit mehreren Wellen weisen mehr als ein Verdichter auf. Diese Verdichter sind gewöhnlich jeweils auf einer gesonderten Welle befestigt und werden jeweils durch eine eigene Türbine angetrieben. Bei derartigen Triebwerken, bei welchen die Lager jeweils in unabhängig voneinander mit Druck beaufschlagten Kammern angeordnet sind, ist es erforderlich, daß diese Kammern gegenüber der zu anderen Teilen des Triebwerkes hinbeförderten Luft abgedichtet sind, damit eine Verunreinigung dieser Luft mit öl verhindert wird. Bei Zweiwellen- und insbesondere bei Dreiwellentriebwerken ist aus diesem Grund das Anbringen von Dichtungen zwischen den Wellen erforderlich.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, eine Schmiervorrichtung für Gasturbinentriebwerke mit mehreren Wellen derart zu verbessern, daß die Anzahl der erforderlichen Zwischenwcllendichtungen verringert wird.

Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe beinhaltet die Erfindung eine Schmiervorrichtung für Gasturbinentriebwerke mit konzentrisch ineinander angeordneten Wellen und einer Vielzahl von Wellenlagern.

Gemäß der Erfindung ist eine derartige Schmiervorrichtung durch eine Vielzahl von die Wellenlager beherbergenden Lagerkammern, welche jeweils unter Luftdruck gesetzt und durch Dichtungsmittel abgedichtet sind, und durch zugehörige Verbindungsmittel gekennzeichnet, die einen Druckausgleich zwisehen den innerhalb der Lagerkammern herrschenden Drücken gestatten.

Durch das Vorsehen der Verbindungsmittel ist eine Vielzahl von Zwischenwellendichtungen überflüssig und sind die damit zusammenhängenden Schwierigkeiten behoben. Außerdem ergibt sich eine bessere Schmierung.

Dagegen sind bei einem aus der Patentschrift 27 242 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in Ost-Berlin bekannten Gasturbinentriebwerk mehrere Wellen nicht konzentrisch ineinander, sondern axial hintereinander jeweils zwischen zwei Wellenlagern angeordnet, damit die in den heißen Triebwerksbereichen befindlichen Wellenlager einfach und ohne Zerlegung des Triebwerks in seine Haaptbauteile zugänglich sind. Bei diesem bekannten Triebwerk sind zwar einige der Wellenlager in einer gemeinsamen Lagerkammer untergebracht, es sind jedoch keine Verbindungsmittel zwischen diesen WeI-lenlagern und den übrigen Wellenlagern, welch letztere außerdem keine Verbindung untereinander haben, und auch keine besonderen Dichtmittel vorgesehen.

Weiter ist aus der französischen Patentschrift 77 541 pine Schmiervorrichtung für ein liinwellenga·«- turbinenwerk bekannt, bei welchem drei der vier vorhandenen Wellenlager innerhalb eines rohr förmigen Gehäuses untergebracht sind. Diese be kannte Schmiereinrichtung hat die Aufgabe, jede* Welleniager unabhängig von Druckanderungen ir den Schmierzonen konstant mit der gleichen Menge Schmiermittel /u versorgen. Auch mittels dieser be kannten Anordnung läßt sich die Zahl der bei Gasturbinentriebwerken mit mehreren Wellen normalerweise erforderlichen Zwischenwellendichtungen nicht verringern.

Ein weiterer Vorteil der Schmiervorrichtung nach der Erfindung ist darin zu sehen, daß auf Grund der Verbindungsmittel zwischen den einzelnen Lager kämmen nicht mehr verhindert zu werden braucht daß Luft mit höherem Druck aus einer Lagerkammer in eine andere Lagerkammer gelangt, so den Druck ausgleich stört und möglicherwei-e die durch das Triebwerk strömende Luft verunreinigt. Dadurch, daß sämtliche Lagerkammern wie eine einzige große Lagerkammer wirken, befinden sich sämtliche Wellenlager in einer gemeinsamen Druckumgebung, und es ist eine bessere Steuerung der Druckluftströme möglich. Außerdem ergibt sich eine Luftersparnis, da nur eine einzige Druckquelle zur Diuckluftspeisung erforderlich ist. Keine der obengenannten bekannten Schmiervorrichtungen bietet diese Vorteile.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung findet Anwendung bei einem Gasturbinentriebwerk mit drei Wellen und drei Lagerkammern, bei welchem gemäß der Erfindung die Verbindungsmittel aus einem Rohr, welches konzentrisch zu den Wellen angeordnet ist und zwei der drei Lagerkammern miteinander verbindet, sowie aus einem Kanal bestehen, welcher eine der beiden über das Rohr miteinander verbundenen Lagerkammern mit der dritten Lagerkammer verbindet. Da auch bei dieser Ausführungsform alle drei Lagerkammern untereinander in Verbindung stehen, sind die darin auftretenden Luftdrücke ebenfalls ausgeglichen, und zur Versorgung dieser Lagerkammern mit Luft ist ebenfalls nur eine einzige Luftquelle erforderlich.

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

F i g. 1 schematisch den Aufbau eines Triebwerks, bei welchem eine erfindungsgemäße Schmiervorrichtung Anwendung findet, und

F i g. 2 eine schematische Darstellung einer bei der Schmiervorrichtung verwendeten Ölversorgungseinrichtung.

In Fig. 1 der Zeichnungen ist ein Dreiwellentriebwerk dargestellt, welches einen von einer Hochdruck (HD)-Turbine 3 über eine HD-Welle 2 angetriebenen HD-Verdichter 1 sowie einen von einer Mitteldruck (MD)-Turbine 6 über eine MD-Welle 5 angetriebenen M D-Verdichter 4 und ein bzw. einen von einer zweistufigen Niederdruck (ND)-Turbine 9 über eine ND-WeUe 8 angetriebenes Gebläse bzw. angetriebenen ND-V" dichter 7 aufweist.

Die du. ; die MD- und HD-Verdichter 1 und 4 verdichtete uuft gelangt in eine Brennkammeranordnung 10 und von dieser aus durch sämtliche drei Turbinen hindurch zu einem Strahlrohr und einer Auslaßdüse (nicht dargestellt).

Ein Teil der durch den ND-Verdichter 7 verdichteten luft gelangt zu dem MD-Verdichter 4, und die übrige Luft wird durch einen Beipaßkanal 12 hindurchgeleitet und anschließend in dem Strahlrohr mit den Abgasen aus den Turbinen vermischt.

Die drei Wellen 2,5 und 8 laufen jeweil., unabhängig voneinander in sieben Lagern A, B, C, D, E, F und (J und sind konzentrisch zueinander angeordnet.

Die ND-WeIIc 8 ist durch ein vorderes Lager A. welches an einem festen Aufbau 20 gehaltert ist, sowie durch ein mittleres Zwischenwellenlager B. welches auf der MD-Welle 5 angeordnet ist, und durch ein hinteres Lager G gelagert, welches durch einen festen Aufbau 21 gehaltert ist.

Die MD-Welle 5 ist mittels eines vorderen Lagers C, welches in einem festen Aufbau 22 gehaltert ist, und mittels eines hinteren Lagers /■" gelagert, welches in dem festen Aufbau 21 gehaltert ist. Die HD-Welle 2 ist mittels eines vorderen Lagers D, welches an dem festen Aufbau 22 befestigt ist, und mittels eines hinteren Zwischenwellenlagers E gelagert. welches auf der MD-Welle 5 angeordnet ist.

Sämtliche Lager, ausgenommen die Zwischenwellenlager, sind mit Quetschschichtdämptern versehen.

Die drei hinteren Lager E, F und G sind sämtlich innerhalb einer hinteren Lagerkammer 25 angeordnet, die n.ittels Dichtungen 26, 27 und 28 gegen das Entweichen von öl abgedichtet ist, wobei jedoch unter Druck stehende Luft durch diese Dichtungen hindurch in die Kammer einströmen kann.

Die drei Lager B. C und D sind sämtlich innerhalb einer mittleren Lagerkammer 30 angeordnet, welche mittels Dichtungen 31 und 32 abgedichtet ist, wobei jedoch unter Druck stehende Luft durch die Dichtungen hindurch in die Kammer einströmen kann.

Das vordere Lager A ist in einer vorderen Lagerkammer 35 angeordnet, welche mittels Dichtungen 36 und 37 abgedichtet ist, wobei jedoch unter Druck stehende Luft durch diese Dichtungen hindurch in die Kammer einströmen kann.

Um zu vermeiden, daß sich das öl in den Kammern mit der Kühlluft vermischt, und um zu vermeiden, daß Zwischenwellendichtungen erforderlich sind, ist ein Rohr 40 vorgesehen, welches die hintere Lagerkammer 25 und die mittlere Lagerkammer 30 miteinander verbinde*. Das Rohr 40 ist konzentrisch zwischen der MD-Welle und der HD-Welle angeordnet. Weiterhin wird der Druck in der mittleren Lagerkammer über einen Kanal 41, welcher von um das Lager B herum angeordneten Durchlaßöffnungen gebildet wird, in die vordere Lagerkammer 35 eingeleitet.

Sämtlichen Lagern B, C, D, E, F und G wird aus einem inneren Rohr 45, welches innerhalb von und konzentrisch zu der ND-Welle angeordnet ist, öl zugefühn. Dieses öl tritt aus dem Rohr 45 über öffnungen aus und wird durch Zentrifugalkraft über Zumeßöffnungen 46 bzw. 47 hindurch, welche in der ND- bzw. MD-Welle gebildet sind, zu den entsprechenden Lagern hingeleitet.

Das vordere Lager wird mit öl gespeist, welches durch ruhende Auslaßleitschaufeln 48 des ND-Verdichters hindurchgepumpt wird.

Weiterhin arbeiten die Lagerkammern mit ölanreicherung, wobei die Menge der in die Lagerkammern einströmenden Luft durch ein mit Drosselstellen versehenes und zu einem öltank 51 führendes Entlüftungssystem in Verbindung mit einer Spülbzw, ölrückführkitung auf einem Minimum gehalten wird. Darüber hinaus wird de>- Druck zwischen den Dichtungen an beiden Seiten jev eils der Lager ausgeglichen, so daß der Dichtungsdruckabfall auf einem Minimum gehalten wird, was zur Verhinderung einer Leckströmung erforderlich ist.

D.T öltank 51 bildet mit dem Gehäuse auf einer Seite des Haupttriebwerksbefestigungszapfens ein gemeinsames Teil und erstreckt sich über den oberen Teil des Triebwerkes und fast vollständig um dieses herum. Der öltank ist mit einer Druckabnahme-, einer Ablaßventil- und einer Ansaugeinlaß-Stelle zu der Druckpumpe hin versehen (vgl. F i g. 2).

Das öl wird von einer Pumpe 52 und über ein Filter 53 (Fig. 2) zu einem Hauptölversorgungskanal 54 am hinteren Ende des Triebwerkes geliefert und gelangt dort in das Rohr 45.

Gemäß der Darstellung in F i g. 2 steht der öltank 51 über eine Luftleitung 55 und über einen Zentrifugalabscheider 56 in einem äußeren Getriebegehäuse 57 mit der äußeren Atmosphäre in Verbindung und wird geringfügig unter Druck gehalten, so daß eine zulassige Druckhöhe an dem Druckpumpeneinlaß aufrechterhalten wird, damit die Pumpe in großer Höhe nicht hohlsaugt.

Die Druckpumpe 52 ist mit einem Überdruckventil 60 (F i g. 2) ausgerüstet, welches auf einem mittleren Gehäusedruck eingestellt ist und öl zu der Einlaßseite der Pumpe 52 bei 61 zurückleitet.

Zur Unterstützung des Antisaughebungssystems. welches zur Verhinderung eines statischen Ölabsaugens durch die in der Druckpumpe gebildeter. Spalte hindurch und in das Getriebegehäuse hinein dient, ist ein Rückschlagventil 62 vorgesehen.

Zwischen Hern Druckfilter 53 und dem Rückschlagventil 62 ist eine kleine Anzapfleitung 63 angeordnet, welche eine geringe ölmenge oben in den öltank hinein oberhalb des maximalen ölspiegcls zurückliefert. Diese kleine Anzapfleitung ermöglicht, daß die Druckpumpe 52 nach einem negativen »g«- Flugzustand wieder ansaugen kann.

Vier Verdrängerpumpen 65 sind für das ölabführen bzw. Spülen der Lagerkammem und des Getriebegehäuses vergesehen. Diese Pumpen, welche als Zahnradpumpen ausgebildet sind, sind jeweils durch Filter 66 geschützt welche außerdem mit magnetischen Spanfängern ausgerüstet sind.

Dar öl wird sodann zu einer gemeinsamen Leitung 67 und über einen Hauptspülfilter 68 zu einem mittels Brennstoff gekühlten ölkühler geleitet, in welchem es vor dem Zurückleiten über eine Leitung 71 in den öltank 51 durch den in Leitungen 69 und 70 geführten Brennstoff gekühlt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schmiervorrichtung für Gasturbinentriebwerke mit konzentrisch ineinander angeordneten Wellen und einei Vielzahl von Wellenlagern, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von die Wellenlr r (£, f, G bzw. B, C,D bzw. A) beherbergenden Lagerkammern (25 bzw. 30 bzw. 35). welche jeweils unter Luftdruck gesetzt und durch Dichtmittel (26, 27, 28 bzw. 31, 32 bzw. 36, 37) abgedichtet sind, und durch zugehörige Verbindungsmittel (40, 4L;, die einen Druckausgleich zwischen den innerhalb der Lagerkammern herrschenden Drücken gestatten.

2. Schmiervorrichtung nach Anspruch 1, für ein Gasturbinentriebwerk mit drei Wellen und drei Lage; kammern, dadurch gekennzeichnet, daß die Verb» i'ungsmittel aus einem Rohr (40), welches konzentrisch zu den Wellen (2, 5, 8) angeordnet ist und zwei (25, 30) der drei Lagerkammern (25, 30, 35) miteinander verbindet, sowie aus einem Kanal (41) bestehen, welcher eine (30) der beiden über das Rohr miteinander verbundenen Lagerkammern mit d. r dritten I.agerkammer (35) verbindet.

25