DE3220314C2

DE3220314C2 - Zahnradpumpe

Info

Publication number: DE3220314C2
Application number: DE3220314A
Authority: DE
Inventors: Stanley Wotton-under-Edge Cloucestershire Smith
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1981-05-30
Filing date: 1982-05-28
Publication date: 1986-09-25
Also published as: IT8221543A0; DE3220314A1; JPS57203889A; FR2506860B1; FR2506860A1; IT1152206B; US4480970A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe, die mit einer auf der Druckseite der Pumpe im Förderschattenbereich der Zahnräder im Pumpengehäuse ausmündenden Entlüfteleitung zur Entlüftung von im Förderstrom eingeschlossenen Gasen versehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Derartige Zahnradpumpen sind beispielsweise aus der PCT-Schrift WO 82/00 689 oder aus der DE-OS 26 27 377 bekannt. Dabei betrifft die PCT-Schift WO 82/00 689 eine Zahnradpumpe, bei welcher jedem Pumpenzahnrad eine eigene Entlüfteöffnung in Form einer im Auslaßbereich des betreffenden Zahnrads im Zahnfußkreisbereich angeordneten Schlitzöffnung zugeordnet ist, während die DE-OS 26 27 377 eine Drehkolbenpumpe mit einer gemeinsamen Entlüfteöffnung nahe dem druckseitigem Schnittpunkt der Kopfkreise der beiden Pumpenzahnräder zum Gegenstand hat.

In manchen Anwendungsfällen können Zahnradpumpen unbeabsichtigt Luft bzw. Gas zusammen mit der zu fördernden Flüssigkeit ansaugen. In anderen Anwendungsfällen dienen Zahnradpumpen zum Fördern luft- oder gasdurchsetzter Flüssigkeiten. Dabei hat sich gezeigt, daß in derartigen Anwendungsfällen die Förderflüssigkeit durch die Zentrifugalwirkung am Umfang der Zahnräder konzentriert wird, während die Gasphase in einem an der Pumpendruckseile im Förderschatten der miteinander in Eingriff stehenden Pumpenzahnräder befindlichen Raum eingeschlossen wird. Dieses eingeschlossene Gas wird stark verdichtet und durch die miteinander in Eingriff stehenden Pumpenzahnräder mit extrem hohen Geschwindigkeiten zur Saugseite der Pumpe zurückgefördert. Dadurch behindert das hochverdichtete Gas den Flüssigkeitseintritt in die Pumpe, und unter Umständen kann sogar eine so starke Rezirkulation der eingeschlossenen Gase stattfinden, daß die Flüssigkeitsförderung durch die Pumpe völlig versagt. Die Pumpe muß dann zunächst entlüftet und wieder mit Förderflüssigkeit gefüllt werden, bevor sie den Pumpbetrieb wieder aufnehmen kann.

Es läßt sich zeigen, daß bei jeder zum Fördern von Gas enthaltenden Flüssigkeiten ausgelegten Zahnradpumpe sich infolge Gasaiisammlung eine Flüssigkeitsentleerung einstellt, wenn die Pumpe gegen einen hohen Gegendruck arbeiten muß, und daß die Pumpe sich nicht mehr selbst füllt, es sei denn, daß die Drücke auf der Auslaßseite und der Einlaßseitc der Pumpe nahezu ausgeglichen werden. Dies wird bei den obenerwähnten bekannten Zahnradpumpen mit Hilfe der auf der Druckseite angeordneten Entlüftung erreicht.

In manchen Anwendungsfiillcn, beispielsweise im Schmierölsystem eines Gasturbincn-Fltigtriebwcrks, ist es bei Änderungen der Fluglage auch möglich, daß zeilweise nur oder fast nur noch Luft in die Förderleitung und damit in den Pumpeneinlaß eintritt. Jedoch ist gerade in solchen Anwendungsfäller. eine Unterbrechung der Schmierölversorgung wichtiger Maschinenteile mit der Gefahr katastrophaler Folgen verbunden, wesh:ilb auch der Möglichkeit eines nur kurzfristigen Verlustes der Ölversorgung entgegengewirkt werden muß. Hierbei ist vor allem zu berücksichtigen, daß eine Wiederauffüllung der Pumpe nach einer einmal stattgefundcnen Entleerung schwierig ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Zahnradpumpe so zu verbessern, daß die Flüssigkeitsförderung auch dann aufrechterhalten wird, wenn durch Gasausscheidung aus der Flüssigkeit und Rückströmung des Gases zum Einlaß dort normalerweise keine Flüssigkeit mehr nachströmen kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebene Anordnung gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe wird also stets eine ausreichende Füllung der Pumpenkammer mit öl sichergestellt, so daß die Pumpe auch bei hohen Druckverhältnissen von über 100 : 1 sicher betrieben werden kann.

Bei einem Schmierölsystem für Wellenlager von Gasturbinentriebwerken kann die erfindungsgemäße Zahnradpumpe als Rücklaufpumpe eingesetzt und mit ihrem Fördermittelhilfseinlaß unter Umgehung der Schmicrstelle direkt mit der Druckseite einer das Schmieröl zur Schmierstelle fördernden Förderpumpe verbunden sein. Damit bleibt der Schmierölkreislauf auch bei Fluglageänderungen oder Fliehkrafteinwirkungen beim Kurvenflug stets im funktionsfähigem Zustand.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnung mehr im einzelnen beschrieben, die schematisch einen Teil eines Schmierölsystems eines Gasturbinen-Flugtriebwerks mit einer Zahnradpumpe nach der Erfindung zeigt.

■to In der Zeichnung ist ein druckbeaufschlagbares Schmierölsystem dargestellt, das einen Ölbehälter 10 und ein Getriebe 11 umfaßt, welch letzteres von einer Welle des Gasturbinentriebwerks in an sich bekannter Weise angetrieben wird. Das Getriebe 11 dient zum Antrieb verschiedener Triebwerkshilfsaggregate, wozu auch die dargestellten Zahnradpumpen 12, 13, 14, 15 und der Zentrifugalentschäumer 9 gehören, welch letzterer gemäß derGB-PS 15 08 212 aufgebaut ist.

Die Zahnradpumpe 12 fördert Öl aus dem Sumpf des Getriebes 11 und leitet es unter Druck in den Ölbehälter 10 zurück. Die Zahnradpumpe 13 fördert Öl aus dem ölbehälter und leitet es unter Druck zu den verschiedenen zu schmierenden Triebwerksteilen. In der Zeichnung ist eines der zu schmierenden Triebwerksteile dargestellt, nämlich ein Lager 8, das eine Welle 16 des Triebwerks relativ zur feststehenden Konstruktion 17 drehbar lagert. Das druckbeaufschlagte Öl wird dem Lager 8 durch entsprechend angeordnete Ölkanälc 18 zugeleitet, und das in der Lagerkammer 19 befindliche Öl wird zusammen mit durch die Labyrinthdichtungen 20 in diese Lagerkammer einleckender Luft durch die Zahnradpumpe 14 in die Ölbehälter zurückbeförderi. Weitere Zahnradpumpen 15 fördern Öl aus anderen Triebwerksteile!! über einen Ölfiller 7 und einen Ölkiih-

ir'j ler 6 in den Ölbehälter 10 bzw. in das Getriebe 11 zurück.

Der Klarhei halber ist nur eine Zahnradpumpe 14 im einzelnen dargestellt, wobei die übrigen Zahnradpiim-

pen entsprechend ausgebildet sein können.

Gemäß der Darstellung weist die Zahnradpumpe 14 ein Pumpengehäuse 21 auf, dessen Einlaß 22 mit dem Ablauf der Lagerkammer 19 und dessen Auslaß 23 mit dem Ölbehälter 10 verbunden ist. Das Puinpengehäuse 21 beherbergt zwei miteinander in Eingriff stehende Zahnräder 25. die übliche Zahnprofile haben und in Lagern gelagert sind sowie über eine Welle von dem Gelriebe 11 angetrieben werden.

Außerdem ist das Pumpengehäuse 21 mit einer £ntlüftcleitung 26 versehen, die einen Durchmesser von etwa 1,0 mm bis 1,5 mm hat und in den Luftraum im Getriebekasten des Getriebes 11 führt. Das Eintrittsende der Entlüfteleitung 26 befindet sich im Pumpengehäuse auf der Druckseite der Pumpe nahe dem Eingriffsbereich der beiden Zahnräder. Das bedeutet, daß die Eingriffsöffnung der Entlüfteleitung im Förderschattenbereich der Zahnräder liegt, da das öl durch die Zentrifugalwirkung bei der Förderung durch die Zahnrader nach außen zur Gehäuseinnenwand geschleudert wird, während sich im Öl befindliche Luft oder Gase im Förderschattenbereich ansammeln.

Des weiteren ist das Pumpengehäuse 21 mit einem Hilfseinlaß 27 von etwa 2,0 mm Durchmesser ausgestattet, der cinlaßseitig in das Pumpengehäuse mündet. Dieser Hilfseinlaß 27 verläuft unter einem Winkel zu einem der Zahnräder 25 und zu der Eintriltsströmung durch den Hauptcinlaß 22 und leitet einen Hochdruckölstrahl von der I lochdruckzahnradpumpe 13 quer durch den Pumpencinlaß in den Spalt zwischen den Zahnspitzen des betreffenden Zahnrads 25 und der Gehäuseiniienwandung ein, um die Ölabdichtung zu verbessern und uueh um die Pumpe mit Flüssigkeit gefüllt zu halten.

Im Bcirieb der Zahnradpumpe 14 wird das Öl durch die Zentrifugalwirkung zur Pumpengehäusewand gedrängt, und etwa eingeschlossene Luft sammelt sich in der Zone P2 radial einwärts des durch den Pumpenaus-IaIi geförderten Öls, d. h. im Förderschattenbereich der Zahnräder 25. Diese sich ansammelnde Luft wird sofort durch die Entlüfteleitung 26 entlüftet, da der Luftraum im Getriebekasten des Getriebes 11 unter einem niedrigeren Druck steht als der Bereich P2 innerhalb der Pumpunkammer und mittels des Zentrifugalentschäumers 9, der ebenfalls durch das Getriebe U angetrieben wird, auf diesem niedrigeren Druck gehalten wird. Die Entlüfleleitung 26 entlüftet die Luft mit einer Entiüftungsleilung entsprechend einer Ölförderleitung von etwa 900 I pro.Stunde.

Die beiden Ölförderteilströme treffen auf der Druckseite der Pumpe zusammen und bewirken eine innige Vermischung von nicht in der Zone P2 eingeschlossener Luft mit dem Förderstrom, wodurch eine Emulsion entsteht, die zum Ölbehälter 10 zurückgeleitet nnd durch einen Luftabscheider hinduchpassiert wird. Um die Luftabscheidung im Ölbehälter zu erleichtern, können Führungsplattenkaskaden 28 im Auslaßbereich der Zahnradpumpe angeordnet sein. Diese Platten dienen der Umlenkung des zentrifugierten Öls und setzen damit dun Zusammenprall der beiden Teilforderströme auf ein Minimum herab. do

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Zahnradpumpe, deren Gehäuse zwei miteinander in Eingriff stehende Pumpenzahnt ader aufnimmt und einen Fördermitteleinlaß, einen Fördermittelauslaß und eine Entlüftungsöffnung aufweist, die auf der Druckseite der Pumpe angeordnet ist, g e kennzeichnet durch einen auf der Saugseite der Pumpe im Gehäuse (21) gebildeten, an eine Fördermitteldruckquelle (13) anzuschließenden Fördermittelhilfseinlaß (27), der unter einem solchen Winkel zum Fördermittelhaupteinlaß (22) vorläuft, daß ein Fördermittelstrahi quer durch den Haupteinlaß hindurch in den zwischen den Zahnspitzan eines der Pumpenzahnräder (25) und der Gehäuseinnenwandung gebildeten Spalt gerichtet wird.