DE3015650C2

DE3015650C2 - Notschmiereinrichtung für Gasturbinenanlagen

Info

Publication number: DE3015650C2
Application number: DE3015650A
Authority: DE
Inventors: Arnold Bridgeport Conn. Junker; Frank Fairfield Conn. Salvana
Original assignee: Avco Corp
Current assignee: Avco Corp
Priority date: 1979-04-18
Filing date: 1980-04-21
Publication date: 1983-07-28
Also published as: DE3015650A1; US4284174A; GB2075134A; GB2075134B; FR2482658A1

Description

25

Die Erfindung betrifft eine Notschmiereinrichtung für Gasturbinenanlagen, die nach Ausfall der Hauptschmiervorrichtung zeitlich begrenzt wirksam wird, mit einer Schmiermittelzuführleitung, durch die bei Normalbetrieb Schmiermittel unter Druck einem Notvorratsbehälter zuführbar ist, einer an den Notvorratsbehälter angeschlossenen Auslaßleitung, die stromabwärts in einer auf die Schmierstelle gerichteten Düse endet, einer Druckluftleitung, deren stromabwärtiges Ende auf die Schmierstelle gerichtet ist und derart mit der Düse der schmiermittelzuführenden Auslaßleitung kombiniert ist, daß von der ausströmenden Druckluft eine Saugwirkung auf das in der Auslaßleitung befindliche Schmiermittel ausgeübt wird.

Bei einer Vorrichtung der angegebenen Art, wie sie sich in der US-PS 37 79 345 findet, wird bei dem Normalbetrieb permanent Schmiermittel und Druckluft innig miteinander vermischt, so daß eine aufwendige Entgasungseinrichtung für das aus dem Lagersumpf abgezogene Schmiermittel erforderlich ist Hierdurch wird ein kontinuierliches Abziehen von Kompressorluft erforderlich, was den Wirkungsgrad der Gasturbinenanlage negativ beeinflußt. Der durch das Vermischen von Schmiermittel und Druckluft ausgebildete Ölnebel muß bei diesem Stand der Technik kontinuierlich aus der Lageranordnung entfernt werden, was einen zusätzlichen Aufwand erforderlich macht

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die mit dem abgehandelten Stand der Technik verbundenen Nachteile auszuräumen und insbesondere eine Notschmiereinrichtung zu schaffen, die bei Anwendung in Flugzeugen über eine ausreichende Zeitspanne hin ein Fressen der Lager vermeidet, dergestalt, daß eine Notladung ermöglicht wird, sowie weiterhin einfach in ihrem Aufbau ist und unter Normalbedingungen des Gasturbinenbetriebs keine zusätzlichen Aufwendungen erforderlich macht.

Diese Aufgabe wird nun erfindungsgemäß in kennzeichnender Weise dadurch gelöst, daß ein auf den Druck in der Schmiermittelzuführleitung ansprechendes Steuerventil vorgesehen ist, das bei einem Abfall dieses Drucks unter einen vorherbestimmten Wert die Druckluftleitung und eine Belüftungsleitung für den Notvorratsbehälter öffnet.

Die insbesondere erfindungsgemäß erzielten Vorteile sind darin zu sehen, daß die Notschmiereinrichtung in ihrem Aufbau besonders einfach ist, so daß dieselbe wenig störanfällig ist und über einen längeren Zeitraum hin eine einwandfreie Schmierung der Gasturbinenlager ermöglicht.

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

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Notschmiereinrichtung, wenn das Hauptschmiersystem voll funktionsfähig ist;

F i g. 2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Notschmiereinrichtung, wenn das Hauptschmiersystem voll funktionsfähig ist, wie nach der

Fi g. 3 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Notschmiereinrichtung, wenn das Hauptschmiersystem außer Funktion gesetzt ist und die Notschmiereinrichtung voll funktionsfähig ist;

Fi g. 4 eine schematische Darstellung des Steuerventils während das Notschmier-Zuführungssystem funktionsfähig ist, wie nach der F i g. 3.

Unter Bezugnahme auf die F i g. 1 und 2 arbeitet die erfindungsgemäße Notschmiereinrichtung 10 unter Zuführen von Schmiermittel zu einem Lager 12, das die Welle 14 z. B. einer Gasturbinenanlage eines Flugzeuges trägt

Der Notschmiereinrichtung 10 wird öl vermittels einer Pumpe durch die Leitung 20 zugeführt, die sich zu einer Luftansaugdüse 22 erstreckt Die letztere befindet sich benachbart zu dem Lager 12 zwecks Zuführen eines ölstroms 26 zu dem Lager 12. Die Luftansaugdüse 22 ist allgemein röhrenförmig und weist zwei längliche Kanäle 28 und 30 auf, die zu einem vergrößerten Auslaß 32 führen. Die Leitung 20 ist mit dem Kanal 28 verbunden, und während des normalen Betriebs der Notschmiereinrichtung 10 wird unter Druck stehendes öl durch die Leitung 20, sodann durch die Leitung 28, die Düse 22 und anschließend auf das Lager 12 geführt.

Die Notschmiereinrichtung 10 weist einen Notvorratsbehälter 40 auf, der in Reihe zu der Leitung 20 angeordnet ist Während eines normalen Betriebes der Notschmiereinrichtung wird in gleicher Weise das durch die Leitung 20 zugeführte, unter Druck stehende Schmiermittel durch den Notvorratsbehälter 40 und sodann zu dem Kanal 28 der Luftansaugdüse 22 geführt und als ein Strom 26 auf das Lager 12 gesprüht. Somit wird das in dem Notvorratsbehälter 40 vorliegende Schmiermittel konstant aufgefüllt und entleert, wodurch eine Stagnation des Schmiermittels in dem Vorratsbehälter 40 bedingt durch die in der Turbine entwickelte Wärme ausgeschlossen wird. Vorzugsweise befindet sich der Notvorratsbehälter 40 benachbart zu dem Lager 12 und weist eine derartige Größe auf, daß derselbe eine Menge von etwa 100 cm³ Öl enthält, wodurch der Notbehälter 40 ausreichend klein ist, um leicht im Inneren des Turbinengehäuses angeordnet zu werden. Das Notschmiersystem weist ein Steuernotventil 50, siehe die F i g. 1 und 2, auf, wobei es sich um ein Kolbenventil handeln kann. Das Kolbenventil 50 kann ein Druckgleichgewichtsventil sein und besitzt ein äußeres zylinderförmiges Gehäuse 52, in dem der Kolben 54 gleitbar beweglich ist. Ein Ende 56 des zylinderförmigen Gehäuses 52 weist eine Öffnung 58

auf, die über die Leitung 21 mit der Quelle des unter Druck stehenden Öls ausgehend von dem Hauptzuführungs-Vorratsbehälter in Verbindung steht Die öffnung 58 führt in die innere Kammer des Zylinders und liegt gegen das linke Ende 60 des Kolbens 54 an. Das gegenüberliegende Ende des Kolbens 54 weist eine Verlängerung 62 mit einer einzigen durchgehenden öffnung 64 auf. das zylinderförmige Teil 52 des Kolbenventils weist zwei durchgehende Kanäle 70 und 72 sowie eine öffnung 53 auf, die den Kanal 70 mit der Kammer an dem rechten Ende des Kolbens 54 verbindet

Während des normalen Betriebes der Notschmiereinrichtung 10 liegt der unter Druck stehende ölfluß ausgehend von der Haupfzuführungsquelle gegen das Ende 60 des Kolbens dergestalt an, daß der Kolben in der in der Fig.2 gezeigten Weise aufliegt, und die Kolbenverlängerung 62 schließt in wirksamer Weise die Kanäle 70 und 72. Zu diesem Zeitpunkt ist die Kraft des unter Druck stehenden Öls gegen das Ende 60 des Kolbens 54 größer als die Kraft der auf das rechte Ende des Kolbens 54 durch die öffnung 58 zu beaufschlagenden Druckluft. Das obere Ende 7OA des Kanals ⁷O ist mit einer Druckluftquelle über die Zuführungsleitung 84 verbunden, während das untere Teil 7OB des Kanals 70 über eine Leitung 86 mit dem Kanal 30 in der Luftansaugdüse 22 verbunden ist. Das obere Teil 72Λ des Kanals 72 ist über eine Leitung 80 mit der Außenluft verbunden, während das untere Teil 725 über die Leitung 82 mit dem Notvorratsbehälter 40 verbunden ist

Wie weiter oben angegeben, liegt während eines normalen Betriebs der Notschmiereinrichtung 10 die Verlängerung 62 des Kolbens 54 in der in der F i g. 2 gezeigten Lage vor, so daß die Kanäle 70 und 72 blockiert werden, wodurch ein Ablaß aus dem Notvorratsbehälter an die Außenluft über die Leitungen 80 und 82 verhindert wird, sowie ebenfalls verhindert wird, daß Druckluft aus aCr Leitung 84 der Luftansaugdüse 22 zugeführt wird.

In einem Notfall, wie einer Leckbildung oder dgl. wird der Druck und der ölfluß in der Leitung 20 schnell abnehmen. Eine derartige Leckbildung stellt ein besonderes Problem bei Einsätzen von Militärflugzeugen dar, bei denen die allgemein außerhalb des Turbinengehäuses angeordneten Ölzuführungsbestandteile gegenüber einer Beschädigung durch feindliches Feuer verletzbarer sind. Ohne Schmierung würde die mit hoher Geschwindigkeit umlaufende Welle 14 sehr schnell fressen oder das Lager 12 wird beschädigt, wodurch sich möglicherweise ein totaler Ausfall der Gasturbinenanlage ergibt. Die erfindungsgemäße Notschmiereinrichtung ist vorgesehen, um über eine begrenzte Zeitspanne hin dem Lager 12 eine Notsprühung mit hoher Geschwindigkeit des unter hohem Druck stehenden Schmiermittels zuzuführen, sowie weiterhin einen Druckluftfluß auszubilden, der in der Lage ist, das Lager 12 während einer begrenzten Zeitspanne za kühlen.

Unter Notfallbedingungen nimmt der der öffnung 58 des Ventils 50 zugeführte Druckluftfluß schnell ab, ao daß der Kolben 54 nach links verschoben wird in die in der F i g. 4 gezeigte Lage, und zwar aufgrund des durch öffnung 53 erfolgenden Flusses. Wahlweise kann die

ίο Betätigung des Steuerventils 50 über eine Magnetspule erfolgen aufgrund eines schnellen Druckabfalls der Hauptölzufuhr oder vermittels eines Temperaturfühlers benachbart zu dem Lager 12, wodurch ein Auslösesignal einem geeigneten, magnetisch betätigten Ventil für das Betätigen des Ventils 54 und Überführen desselben in die Lage nach der F i g. 4 zugeführt werden kann. Zu diesem Zeitpunkt, siehe die Fig.3 und 4, ist die Notschmiereinrichtung 10 funktionsfähig und die Kanäle 70 und 72 werden geöffnet, wobei die öffnung 64 ausgerichtet zu dem Kanal 70 vorliegt Zu diesem Zeitpunkt wird aus dem Notvorratsbehälter 40 der Druck an die Außenluft über die BelQf^ingsleixungen 82 und 80 abgegeben, die sich durch dc-n Kanal 72 erstrecken. Weiterhin ergibt sich über die Druckleitung

84, durch den Kanal 70 zu der Öffnung 53 und ebenfalls zu der Leitung 86 zu dem Kanal 30 in der Luftansargdüse 22 ein Druckluftfluß. Die durch den Kanal 30 hindurchtretende Hochdruckluft tritt in den vergrößerten Auslaß 32 ein, wodurch ein Teilvakuum in der Düse 20 für das Ansaugen des Schmiermittels aus dem Notvorratsbehälter 40 über die Leitung 20 und den Kanal 28 ausgebildet wird. Die Tatsache, daß der Notvorratsbehälter 40 einen Druckablaß gegenüber der Außenluft erfährt, stellt sicher, daß der Abzug des Notöls aus dem Vorratsbehälter 40 mit einer gesteuerten Geschwindigkeit erfolgt, um so die Notschmierung des Lagers 12 ausreichend lange zu verlängern, so daß der Pilot des Flugzeuges die erforderlichen Notmanöver ausführen kann. Das Vermischen der Druckluft und

■•o des aus dem Notvorratsbehälter 40 angesaugtem Öls führt zu einem feinen Nebel aus kleinen Öltröpfchen, siehe F i g. 3, die dem Lager 12 zugeführt werden. Der Notsuimierhebel 90 fließt kontinuierlich automatisch weiter, und es erfolgt ein Auftreffen auf die in

■»5 Berührung stehenden Lagerflächen 12 mit einer langsamen, angemessenen Geschwindigkeit bis der Notvorratsbehälter 40 geleert ist. Bei einem Fassungsvermögen von etwa 100 cm³ Öl des Notvorratsbehälters 40 ist die Notschmiereinrichtung in der Lage etwa

ίο 1/2 Stunde zu arbeiten, während derer der dem Lager 12 zugeführte Drucknebel 90 zu einer ausreichenden Schmierung für einen fortgesetzten Betrieb des Lagers 12 ausreicht. Weiterhin wirkt die Druckluft dahin, daß ein Unterstützen der Küh'-jng des Lagers gegeben ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Notschmiereinrichtung für Gasturbinenanlagen, die nach Ausfall der Hauptschmiervorrichtung zeitlich begrenzt wirksam wird, mit einer Schmiermittelzuführleitung, durch die bei Normalbetrieb Schmiermittel unter Druck einem Notvorratsbehälter zuführbar ist, einer an den Notvorratsbehälter angeschlossenen Auslaßleitung, die stromabwärts in einer auf die Schmierstelle gerichteten Düse endet, einer Druckluftleitung, deren stromabwärtiges Ende auf die Schmierstelle gerichtet ist und derart mit der Düse der schmiermittelführenden Auslaßleitung kombiniert ist,, daß von der ausströmenden Druckluft eine Saugwirkung auf das in der Auslaßleitung befindliche Schmiermittel ausgeübt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf den Druck in der Schmiermittelzufuhrleitung (20) ansprechendes Steuerventil (50) vorgesehen ist, das bei einem Abfall dieses Dnscks unter einen vorherbestimmten Wert die Druckluftleitung (84) und eine Belüftungsleitung (80,82) für den Notvorratsbehälter (40) öffnet