DE60308574T2

DE60308574T2 - Luft/Öl-Abscheider

Info

Publication number: DE60308574T2
Application number: DE60308574T
Authority: DE
Inventors: Ian Colin Littleover Deuchar; Colin Arthur Burnaston Foord; Alison Jane Uttoexeter McMillan; Michael John Long Eaton Mountney
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 2002-03-16
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2007-01-04
Anticipated expiration: 2023-03-01
Also published as: EP1344559B1; US20040098956A1; GB0206243D0; DE60308574D1; EP1344559A1; US6893478B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Luft/Öl-Abscheider. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Luft/Öl-Abscheider für ein Gasturbinentriebwerk.
Ein bekannter Luft/Öl-Abscheider weist einen Rotor mit einem Einlass an einem ersten axialen Ende auf, um ein aus Luft und Öl bestehendes Gemisch in den Luft/Öl-Abscheider einzuführen, und der Rotor besitzt einen Auslass an einem zweiten axialen Ende, um das gereinigte Medium aus dem Luft/Öl-Abscheider abzuführen. Der Rotor trägt einen ringförmigen, porösen Körper. Das aus Luft und Öl bestehende Gemisch strömt axial durch den porösen Körper und das Öl wird radial nach außen vom porösen Körper zentrifugiert, während die Luft radial nach innen strömt, um danach axial aus dem Luft/Öl-Abscheider auszutreten. Diese Anordnung ist in unserem britischen Patent GB 1508212 beschrieben.
Ein weiterer bekannter Luft/Öl-Abscheider ist ähnlich wie der vorstehend erwähnte Abscheider aufgebaut, aber hier ist auch der Luftauslass am ersten axialen Ende des Luft/Öl-Abscheiders vorgesehen. Das aus Luft und Öl bestehende Gemisch durchströmt den porösen Körper und das Öl wird zentrifugiert und radial nach außen aus dem porösen Körper geschleudert und die Luft fließt nach innen radial ab, um schließlich axial aus dem Luft/Öl-Abscheider auszutreten. Diese Ausbildung ist in der US-A5716423 und der US-A-6033450 beschrieben.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass immer noch eine gewisse Ölmenge zusammen mit der Luft aus dem Luft/Öl-Abscheider ausgegeben wird. Dies führt zu einer unerwünschten Emission von Öl aus dem Gasturbinentriebwerk, und das Öl haftet an der äußeren Oberfläche des Fangehäuses, und es wird so der Ölverbrauch des Gasturbinentriebwerks erhöht.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen Luft/Öl-Abscheider zu schaffen, der die vorgenannten Probleme löst oder wenigstens teilweise löst.
Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Luft/Öl-Abscheider mit einem Rotor und einem den Rotor umschließenden Gehäuse, wobei das Gehäuse einen Einlass an einer ersten axialen Stelle (A) zur Zuführung eines Luft/Öl-Gemischs in den Luft/Öl-Abscheider aufweist, und der Rotor einen Auslass zur Abgabe gereinigter Luft aus dem Luft/Öl-Abscheider aufweist und der Rotor wenigstens einen porösen Körper trägt und der poröse Körper einen Einlass an einer zweiten axialen Stelle (B) und einen Auslass an einer dritten axialen Stelle (C) hat, und wobei Mittel vorgesehen sind, um einen ersten Kanal für die Strömung des Luft/Öl-Gemischs in axialer Richtung vom Einlass des Gehäuses nach dem Einlass nach dem wenigstens einen porösen Körper zu definieren, und wobei Mittel vorgesehen sind, um einen zweiten Kanal für die Strömung der gereinigten Luft von dem wenigstens einen porösen Körper nach dem Auslass des Rotors zu definieren, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte axiale Stelle (C) axial zwischen der ersten axialen Stelle (A) und der zweiten axialen Stelle (B) liegt und dass Umlenkmittel vorgesehen sind, um die Strömung des Luft/Öl-Gemischs über einen axialen Winkel von etwa 180° umzulenken, bevor die Strömung in den wenigstens einen porösen Körper eintritt, so dass im Betrieb das durch den wenigstens einen porösen Körper strömende Luft/Öl-Gemisch in Gegenrichtung zu dem Luft/Öl-Gemisch strömt, das durch den ersten Kanal strömt.
Vorzugsweise befindet sich der Auslass vom Rotor an einer vierten axialen Stelle und die zweite axiale Stelle ist axial zwischen der dritten axialen Stelle und der vierten axialen Stelle angeordnet, wodurch im Betrieb die gereinigte Luft, die durch den Auslass vom Rotor strömt, in die Gegenrichtung zum Luft/Öl-Gemisch strömt, das durch den wenigstens einen porösen Körper fließt.
Vorzugsweise weisen die Mittel, die den ersten Kanal definieren und die Mittel, die den zweiten Kanal definieren, einen Körper auf, der den wenigstens einen porösen Körper umschließt und vom Gehäuse distanziert ist, wobei der Körper sich axial von der zweiten axialen Stelle nach der dritten axialen Stelle und radial innerhalb und axial von der dritten axialen Stelle nach der ersten axialen Stelle erstreckt.
Stattdessen weisen die Mittel zur Definition des ersten Kanals einen Körper auf, der den wenigstens einen porösen Körper umschließt und vom Gehäuse distanziert ist, wobei der Körper sich axial von der zweiten axialen Stelle nach der ersten axialen Stelle erstreckt.
Vorzugsweise besteht der Körper aus einem kegelstumpfförmigen Abschnitt und einem zylindrischen Abschnitt.
Vorzugsweise ist der Einlass so angeordnet, dass das Luft/Öl-Gemisch tangential in den Luft/Öl-Abscheider eingeführt wird.
Vorzugsweise weist der Einlass Mittel auf, um das Luft/Öl-Gemisch zu verwirbeln, bevor das Luft/Öl-Gemisch in den Luft/Öl-Abscheider eintritt.
Vorzugsweise bestehen die Mittel zur Verwirbelung des Luft/Öl-Gemischs aus einem Rohr, das eine erste Biegung und eine zweite Biegung aufweist.
Vorzugsweise besitzt das Gehäuse eine innere Oberfläche und die innere Oberfläche weist eine Schicht aus einem porösen Material auf.
Vorzugsweise ist das poröse Material eine poröse Metallmatrix.
Vorzugsweise besteht der wenigstens eine poröse Körper aus mehreren porösen Körpern, die in Strömungsrichtung hintereinander liegen.
Vorzugsweise besitzen die porösen Körper unterschiedliche Porositäten.
Vorzugsweise liegt der poröse Körper mit der feinsten Porosität am Einlass des wenigstens einen porösen Körpers und der poröse Körper mit der gröbsten Porosität liegt am Auslass des wenigstens einen porösen Körpers.
Vorzugsweise ist der wenigstens eine poröse Körper eine poröse Metallmatrix.
Vorzugsweise sind der wenigstens eine poröse Körper und der erste Kanal und der zweite Kanal ringförmig ausgebildet.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
1 zeigt ein Turbofan-Gasturbinentriebwerk mit einem Luft/Öl-Abscheider gemäß der Erfindung;
2 ist eine schematische Ansicht des Schmiersystems des Turbofan-Gasturbinentriebwerks gemäß 1;
3 ist in größerem Maßstab gezeichnet ein Längsschnitt durch den Luft/Öl-Abscheider gemäß 1;
4 ist in größerem Maßstab gezeichnet eine Ansicht des Einlassrohres für den Luft/Öl-Abscheider gemäß 1;
5 ist in größerem Maßstab gezeichnet eine Schnittansicht eines abgewandelten Luft/Öl-Abscheiders gemäß 1;
6 ist ein Schnitt nach der Linie X-X gemäß 5;
7 ist ein Schnitt nach der Linie Y-Y gemäß 5.
Ein Turbofan-Gasturbinentriebwerk 10, wie dieses in 1 dargestellt ist, umfasst einen Einlass 12, einen Fanabschnitt 14, einen Kompressorabschnitt 16, einen Verbrennungsabschnitt 18, einen Turbinenabschnitt 20 und einen Auslass 22. Der Fanabschnitt 14 weist einen Fanrotor 24 auf, der mehrere in Umfangsrichtung beabstandete radial nach außen vorstehende Fanschaufeln 26 trägt. Die Fanschaufeln 26 sind von einem Fangehäuse 28 umschlossen. Das Fangehäuse 28 definiert partiell einen Fankanal oder einen Nebenstromkanal 30, und das Fangehäuse 28 wird von einem Kerngehäuse 32 durch mehrere in Umfangsrichtung beabstandete radial verlaufende Fan-Auslassleitschaufeln 34 getragen. Die Arbeitsweise des Gasturbinentriebwerks 10 ist konventionell und wird daher nicht im Einzelnen beschrieben.
Das Turbofan-Gasturbinentriebwerk 10 weist Zubehör 36, ein Getriebe 38 und einen Luft/Öl-Abscheider 40 auf, die im Fangehäuse 28 untergebracht sind, wie dies aus 1 hervorgeht. Das Getriebe 38 treibt das Zubehör 36 und den Luft/Öl-Abscheider 40 an. Der Luft/Öl-Abscheider 40 weist einen Belüftungsauslass 42 auf. Der Luft/Öl-Abscheider 40 bildet einen Teil eines Schmiersystems 43.
Das in 2 dargestellte Schmiersystem 43 umfasst einen Schmieröltank 44, Rohrleitungen 46 und 48, die das Schmiermittel nach Lagern 50 bzw. nach dem Getriebe 38 fördern und außerdem Rohrleitungen 52 und 54, um das Schmiermittel aus den Lagern 50 bzw. dem Getriebe 38 in den Schmieröltank 44 zurückzuführen. Außerdem sind Entlüftungsrohre 56 vorgesehen, um einen Überdruck in den Lagern 50, dem Getriebe 38 und dem Schmieröltank 44 zu vermeiden. Die Entlüftungsrohre 56 fördern die Luft und etwas Öl nach dem Luft/Öl-Abscheider 40. Der Luft/Öl-Abscheider 40 weist einen Zentrifugalabscheider auf, der das Schmiermittel von der Luft trennt, die aus dem Schmiersystem 43 abgeführt wurde. Der Luft/Öl-Abscheider 40 führt das abgeschiedene Schmiermittel über das Rohr 58 in den Schmieröltank 44 zurück und bläst die Luft vom Schmiersystem 43 über den Belüftungsauslass 42 aus. Weil der Luft/Öl-Abscheider 40 jedoch nicht 100%ig wirksam ist, verbleibt ein Rest Schmiermittel in der Luft und der Rest wird über den Belüftungsauslass 42 mit der Luft als ein Nebel aus Schmiermittel und Luft abgegeben.
Der Luft/Öl-Abscheider 40 ist deutlicher aus 3 ersichtlich. Der Luft/Öl-Abscheider 40 besteht aus einem Rotor 60 und einem den Rotor 60 umschließenden Gehäuse 62. Das Gehäuse 62 besitzt einen Einlass 64 an einer ersten axialen Stelle A zur Zuführung eines Luft/Öl-Gemischs in den Luft/Öl-Abscheider 40. Der Einlass 64 wird über das Entlüftungsrohr 56 mit einem Luft/Öl-Gemisch gespeist. Der Rotor 60 besitzt einen Auslass 66, um gereinigte Luft aus dem Luft/Öl-Abscheider 40 abzugeben. Der Rotor 60 trägt mehrere poröse Körper 68, 70 und 72. Die porösen Körper besitzen einen Einlass 74 an einer zweiten axialen Stelle B und einen Auslass 76 an einer dritten axialen Stelle C. Die dritte axiale Stelle C liegt axial zwischen der ersten axialen Stelle A und der zweiten axialen Stelle B. Der Auslass vom Rotor 60 befindet sich an einer vierten axialen Stelle D.
Der Rotor 60 weist einen Körper 78 auf, der sich axial von der vierten axialen Stelle D nach der dritten axialen Stelle C erstreckt und der sich axial von der dritten axialen Stelle C nach der zweiten axialen Stelle B erstreckt und der axial und radial nach innen von der dritten axialen Stelle C nach der ersten axialen Stelle A verläuft. Demgemäß besteht der Körper 78 aus einem inneren zylindrischen Abschnitt 80, einem radialen Abschnitt 82, einem äußeren zylindrischen Abschnitt 84 und einem kegelstumpfförmigen Abschnitt 86. Der äußere zylindrische Abschnitt 84 hat einen größeren Durchmesser als der innere zylindrische Abschnitt 80. Der äußere zylindrische Abschnitt 84 des Körpers 78 umschließt die porösen Körper 68, 70 und 72 und liegt im radialen Abstand vom Gehäuse 62. Der äußere zylindrische Abschnitt 84 des Körpers 78 besitzt mehrere Öffnungen 85, die sich radial hindurch erstrecken. Der radiale Abschnitt 82 besitzt mehrere Öffnungen 83, die axial hindurch verlaufen. Die porösen Körper 68, 70 und 72 liegen der Stirnfläche des radialen Abschnitts 92 an und umgeben den inneren zylindrischen Abschnitt 80.
Ein erster Ringkanal 88 für die Strömung des Luft/Öl-Gemischs axial vom Einlass 64 in das Gehäuse 62 nach dem Einlass 74 der porösen Körper 68, 70 und 72 wird zwischen einer inneren Oberfläche 90 des Gehäuses 62 und einer äußeren Oberfläche 92 des zylindrischen Abschnitts 84 des Körpers 78 definiert. Ein zweiter Kanal 94 für die Strömung der gereinigten Luft vom Auslass 76 der porösen Körper 68, 70 und 72 nach dem Auslass 66 im Rotor 60 wird teilweise durch eine innere Oberfläche 96 des Körpers 78 definiert.
Das radial innere Ende des kegelstumpfförmigen Abschnitts 86 des Körpers 78 ist an einer Welle 98 befestigt. Die Welle 98 weist einen ersten Abschnitt 100 auf, der drehbar im Gehäuse 62 durch axial beabstandete Lager 102 und 104 gelagert ist. Der erste Abschnitt 100 weist ein Sonnenrad 106 auf, das mit einem Zahnrad 108 kämmt und von diesem angetrieben wird. Die Welle 98 weist einen zylindrischen Teil 110 auf, der eine äußere Oberfläche 112 besitzt. Der zylindrische Teil 110 erstreckt sich axial innerhalb des Körpers 78 derart, dass die äußere Oberfläche teilweise den zweiten Kanal 94 definiert.
Der Einlass 64 ist so angeordnet, dass das Luft/Öl-Gemisch tangential in das Gehäuse 62 eingeleitet wird. Die innere Oberfläche 90 des Gehäuses 62 weist eine Schicht aus einem porösen Material 114 auf. Das poröse Material ist eine poröse Metallmatrix.
Die porösen Körper 68, 70 und 72 besitzen unterschiedliche Porositäten. Insbesondere befindet sich der poröse Körper 68 mit der geringsten Porosität am Einlass 74, und der poröse Körper 72 mit der größten Porosität befindet sich am Auslass 76. Der poröse Körper 72 besitzt mehr Poren pro Zentimeter als der poröse Körper 76, aber der poröse Körper 72 hat einen größeren Strömungswiderstand als der poröse Körper 76. Der poröse Körper 74 hat eine Porosität und einen Strömungswiderstand, die zwischen jenen der porösen Körper 72 und 76 liegen. Die porösen Körper 68, 70 und 72 bestehen aus einer porösen Metallmatrix, beispielsweise einer Matrix, wie sie unter der Marke Retimet von Dunlop Ltd. vertrieben wird.
Im Betrieb treibt das Zahnrad 108 den Rotor 60 des Luft/Öl-Abscheiders 40 an und ein Luft/Öl-Gemisch wird tangential in den Luft/Öl-Abscheider 40 eingeführt, um eine Verwirbelungsströmung in dem ersten Ringkanal 88 zu erzeugen. Das Luft/Öl-Gemisch strömt axial durch den ersten Ringkanal 88 vom Einlass 64 an der ersten axialen Stelle A nach dem Einlass 74 der porösen Körper 68, 70, 72 an der zweiten axialen Stelle B. Das Luft/Öl-Gemisch wird dann um etwa 180° umgelenkt, um durch den Einlass 74 der porösen Körper 68, 70 und 72 zu strömen. Das Luft/Öl-Gemisch durchströmt die porösen Körper 68, 70 und 72 und die gereinigte Luft strömt axial durch die Öffnungen 83. Die porösen Körper 68, 70 und 72 entfernen das Öl aus dem Luft/Öl-Gemisch und die gereinigte Luft strömt durch den Auslass 76 der porösen Körper 68, 70 und 72 in den zweiten Kanal 94 an der dritten axialen Stelle C. Die gereinigte Luftströmung wird um etwa 180° in den zweiten Kanal 94 abgelenkt, um nach dem Auslass 66 an der vierten axialen Stelle D zu strömen.
Daraus ist ersichtlich, dass das Luft/Öl-Gemisch durch die porösen Körper 68, 70 und 72 in Gegenrichtung zur Strömung des Luft/Öl-Gemischs den ersten Ringkanal 88 durchströmt. Die gereinigte Luft strömt durch den Auslass 66 aus dem Rotor 60 in Gegenrichtung zu der Strömung des Luft/Öl-Gemischs aus, das durch die porösen Körper 68, 70 und 72 strömt.
Ein Teil des Öls wird aus dem Luft/Öl-Gemisch infolge der Zentrifugalwirkung der verwirbelten Luft und des Öls entfernt, die in den ersten Ringkanal 88 einfließen, wobei die schwereren Öltropfen radial nach außen auf die innere Oberfläche 90 des Gehäuses 62 geschleudert werden. Ein Teil des Öls wird aus dem Luft/Öl-Gemisch entfernt, weil die verwirbelte Luft/Öl-Strömung um 180° vom ersten Ringkanal 88 nach dem Einlass 74 der porösen Körper 68, 70 und 72 abgelenkt wird, wodurch bewirkt wird, dass die schwereren Öltropfen radial nach außen und/oder axial auf die innere Oberfläche 90 des Gehäuses 62 geschleudert werden.
Das Öl wird aus dem Luft/Öl-Gemisch durch Zentrifugalkräfte, die auf das Luft/Öl-Gemisch in den porösen Körpern 68, 70 und 72 wirken, abgeführt. Die schwereren Tropfen von Öl werden radial nach außen auf die radial innere Oberfläche des zylindrischen Abschnitts 84 geschleudert. Die Öltropfen fließen durch die Öffnungen 85, und dann werden die Öltropfen auf das poröse Material 114 auf der inneren Oberfläche 90 des Gehäuses 62 gedrückt. Die Öltropfen werden in dem porösen Material 114 auf der inneren Oberfläche 90 des Gehäuses 62 gesammelt und fließen unter Schwerkraft und Luftdruck nach dem nicht dargestellten Ölablass. Das poröse Material 114 bildet eine Barriere derart, dass die Luftströmung die Öltropfen nicht von der inneren Oberfläche 90 des Gehäuses 62 in die Luftströmung zurückführen kann.
Alles Öl, das verbleibt, nachdem die Luft die porösen Körper 68, 70 und 72 durchströmt hat, wird aus der Luft infolge der verwirbelten Luft/Öl-Strömung entfernt, die um 180° von den porösen Körpern 68, 70 und 72 durch den zweiten Kanal 94 nach dem Auslass 66 gelangen. Diese Umkehr der Luft/Öl-Strömung bewirkt, dass die schwereren Öltropfen radial nach außen und/oder axial auf die innere Oberfläche 96 des kegelstumpfförmigen Abschnitts 90 des Körpers 78 gelangen. Dann strömt das Öl längs der inneren Oberfläche 96 und wird radial nach außen durch die Öffnungen 85 auf das poröse Material 114 auf der inneren Oberfläche 90 des Gehäuses 62 geschleudert.
Die porösen Körper 68, 70 und 72 schaffen die Möglichkeit, dass der Luft/Öl-Abscheider 40 auch kleinere Abmessungen von Öltropfen verarbeitet im Vergleich mit dem Stande der Technik, wobei jedoch der Arbeitsdruckabfall auf einem Minimum gehalten wird. Der Hauptteil der Trennung der Öltropfen aus dem Luft/Öl-Gemisch erfolgt am Einlass 74 der porösen Körper 68, 70 und 72. Dies bedeutet, dass der feinste poröse Körper 68 am Einlass 74 und der gröbste poröse Körper 72 am Auslass 76 anzuordnen ist. Ein Druckabfall am Einlass 74 nach den porösen Körpern 68, 70 und 72 vermindert die Geschwindigkeit des Öl/Luft-Gemischs und schafft dadurch die Möglichkeit, dass die Öltropfen leichter in den porösen Körpern 68, 70 und 72 zusammenwachsen.
Die Luft- und Öltrennung am Einlass des Luft/Öl-Abscheiders 40 wird dadurch verbessert, dass das verwirbelte Luft/Öl-Gemisch am Einlass des Luft/Öl-Abscheiders 40 verbeistreift, wie dies aus 4 ersichtlich ist. Dadurch können größere Öltropfen auf den Wänden des Einlassrohres 116 abgetrennt werden, und sie strömen längs der Wände des Einlassrohres 116 und treten in den Luft/Öl-Abscheider 40 ein. Das Rohr 116 weist eine erste Biegung 118 und eine zweite Biegung 120 auf, die über einen Abstand getrennt sind, der kleiner ist als sieben Rohrdurchmesser, gemessen in Richtung der Strömung. Die erste und zweite Biegung 118 und 120 stellen Biegungen von 60° oder mehr dar, und die ersten und zweiten Biegungen 118 und 120 sind unter 90° zueinander angestellt. Das langsam bewegte Fluid gelangt nach der Innenseite der ersten Biegung 118 und bewegt sich dann nach der Innenseite der zweiten Biegung 120 auf dem kürzesten Weg. Der Einlass 64 der Luft/Ölkammer 40 ist so angeordnet, dass er tangential zum Gehäuse 62 liegt, weil dies am besten ist.
Ein weiterer Luft/Öl-Abscheider 140 gemäß der vorliegenden Erfindung ist in den 5, 6 und 7 dargestellt. Der Luft/Öl-Abscheider 140 ist ähnlich aufgebaut wie der Luft/Öl-Abscheider 40 gemäß 3.
Der Rotor 60 weist einen Körper 78 auf, der aus einem zylindrischen Abschnitt 80, einem radialen Abschnitt 82 und einem zylindrischen Abschnitt 84 besteht. Der zylindrische Abschnitt 84 hat einen größeren Durchmesser als der zylindrische Abschnitt 80. Der zylindrische Abschnitt 84 des Körpers 78 umschließt die porösen Körper 68, 70 und 72 und ist im radialen Abstand vom Gehäuse 62 angeordnet. Der zylindrische Abschnitt 84 des Körpers 78 besitzt mehrere Öffnungen 85, die sich radial hindurch erstrecken. Der radiale Abschnitt 82 hat keine axial durchgehenden Öffnungen und stattdessen hat der zylindrische Abschnitt 80 mehrere Öffnungen 83, die sich radial hindurch erstrecken. Die porösen Körper 68, 70 und 72 stoßen an der Stirnseite des radialen Abschnitts 82 an und umschließen den zylindrischen Abschnitt 80. Der zylindrische Abschnitt 80 bildet wenigstens einen Teil der Welle 98.
Ein erster Ringkanal 88 für die Axialströmung des Luft/Öl-Gemischs vom Einlass 64 in das Gehäuse 62 nach dem Einlass 74 der porösen Körper 68, 70 und 72 wird zwischen einer inneren Oberfläche 90 des Gehäuses 62 und einer äußeren Oberfläche 92 des zylindrischen Abschnitts 84 des Körpers 78 definiert. Ein zweiter Kanal 94 für die Strömung der gereinigten Luft vom Auslass 76 nach den porösen Körpern 68, 70 und 72 nach dem Auslass 66 im Rotor 60 wird teilweise durch eine innere Oberfläche 96 des Körpers 78 definiert.
Die Welle 98 ist drehbar im Gehäuse 62 über zwei Lager abgestützt, von denen nur ein Lager 102 dargestellt ist. Die Welle 98 weist ein Sonnenrad 106 auf, das mit einem Zahnrad 108 kämmt und von diesem angetrieben wird.
Im Betrieb treibt das Zahnrad 108 den Rotor 60 des Luft/Öl-Abscheiders 40 an und ein Luft/Öl-Gemisch wird tangential in den Luft/Öl-Abscheider eingeführt, um eine Verwirbelungsströmung in dem ersten Ringkanal 88 zu erzeugen. Das Luft/Öl-Gemisch strömt axial durch den ersten Kanal 88 vom Einlass 64 an der ersten axialen Stelle A nach dem Einlass 74 der porösen Körper 68, 70 und 72 an der zweiten axialen Stelle B. Das Luft/Öl-Gemisch wird dann um etwa 180° umgelenkt, um durch den Einlass 74 in die porösen Körper 68, 70 und 72 zu strömen. Das Luft/Öl-Gemisch strömt durch die porösen Körper 68, 70 und 72, und die gereinigte Luft strömt radial durch die Öffnungen 83. Die porösen Körper 68, 70 und 72 entfernen das Öl aus dem Luft/Öl-Gemisch, und die gereinigte Luft strömt durch den Auslass 76 der porösen Körper 68, 70 und 72 in den zweiten Kanal 94 an der dritten axialen Stelle C. Die gereinigte Luftströmung wird um etwa 180° in den zweiten Kanal 94 umgelenkt und strömt nach dem Auslass 66 an der vierten axialen Stelle D.
Es ist somit ersichtlich, dass das Luft/Öl-Gemisch durch die porösen Körper 68, 70 und 72 in Gegenrichtung zur Strömung des Luft/Öl-Gemischs durch den ersten Ringkanal 88 strömt. Die gereinigte Luft strömt durch den Auslass 66 vom Rotor 60 in der Gegenrichtung zur Strömung des Luft/Öl-Gemischs, das durch die porösen Körper 68, 70 und 72 strömt.
Ein Teil des Öls wird aus dem Luft/Öl-Gemisch infolge der Zentrifugalwirkung der verwirbelten Luft/Öl-Strömung im ersten Ringkanal 88 entfernt, wobei die schwereren Öltropfen radial nach außen auf die innere Oberfläche 90 des Gehäuses 62 geschleudert werden. Ein Teil des Öls wird aus dem Luft/Öl-Gemisch dadurch entfernt, dass die verwirbelte Luft/Öl-Strömung über 180° vom ersten Kanal 88 nach dem Einlass 74 nach den porösen Körpern 68, 70 und 72 abgelenkt wird, was bewirkt, dass die schwereren Öltropfen radial nach außen und/oder axial auf die innere Oberfläche 90 des Gehäuses 62 geschleudert werden. Das Öl wird nach dem Auslass 63 durch die verwirbelte Luftströmung und eine Schnecke 91 auf der inneren Oberfläche 90 des Gehäuses 62 gedrückt.
Das Öl wird aus dem Luft/Öl-Gemisch durch Zentrifugalwirkung entfernt, die auf das Luft/Öl-Gemisch in den porösen Körpern 68, 70 und 72 wirkt. Die schwereren Öltropfen werden radial nach außen geschleudert und sammeln sich auf der radial inneren Oberfläche des zylindrischen Abschnitts 84, und die Öltropfen strömen durch die Öffnungen 85, und dann werden die Öltropfen auf die innere Oberfläche 90 des Gehäuses 62 geschleudert. Das Öl tropft auf die innere Oberfläche 90 des Gehäuses 62 und strömt unter Schwerkraft und Luftdruck aus der verwirbelten Luft und wird durch die Schnecke 91 auf das Ölspül-Auslassrohr 63 geleitet.
Außerdem wird das durch die porösen Körper 68, 70 und 72 strömende Öl aus dem Luftgemisch dadurch entfernt, dass das verwirbelte Luft/Öl-Gemisch um 180° von den porösen Körpern 68, 70 und 72 über den zweiten Kanal 94 nach dem Auslass 66 abgelenkt wird, wodurch bewirkt wird, dass die schwereren Öltropfen radial nach außen und/oder axial auf die innere Oberfläche des zylindrischen Abschnitts 84 und den radialen Abschnitt 82 des Körpers 78 geschleudert werden.
Der Luft/Öl-Abscheider hat eine bessere Wirksamkeit als bekannte Ausbildungen, und dies führt zu einer Verminderung des Ölverbrauchs, zu einer Verminderung der Umweltverschmutzung und zu einer Verminderung der Verschmutzung der äußeren Oberfläche des Fangehäuses. Außerdem ist der Luft/Öl-Abscheider leichter und kräftiger als bestehende Konstruktionen, und der Luft/Öl-Abscheider ist innerhalb des Gehäuses des Getriebes 38 angeordnet.

Claims

Luft/Öl-Abscheider (40) mit einem Rotor (60) und einem den Rotor (60) umschließenden Gehäuse (62), wobei das Gehäuse einen Einlass (64) an einer ersten axialen Stelle (A) zur Zuführung eines Luft/Öl-Gemischs in den Luft/Öl-Abscheider (40) aufweist, und der Rotor (60) einen Auslass (66) zur Abgabe gereinigter Luft aus dem Luft/Öl-Abscheider (40) aufweist und der Rotor (60) wenigstens einen porösen Körper (68, 70, 72) trägt und der poröse Körper (68, 70, 72) einen Einlass (74) an einer zweiten axialen Stelle (B) und einen Auslass (76) an einer dritten axialen Stelle (C) hat, und wobei Mittel vorgesehen sind, um einen ersten Kanal (88) für die Strömung des Luft/Öl-Gemischs in axialer Richtung vom Einlass (64) des Gehäuses (62) nach dem Einlass (74) nach dem wenigstens einen porösen Körper (68, 70, 72) zu definieren, und wobei Mittel vorgesehen sind, um einen zweiten Kanal (94) für die Strömung der gereinigten Luft von dem wenigstens einen porösen Körper (68, 70, 72) nach dem Auslass (66) des Rotors (60) zu definieren, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte axiale Stelle (C) axial zwischen der ersten axialen Stelle (A) und der zweiten axialen Stelle (B) liegt und dass Umlenkmittel vorgesehen sind, um die Strömung des Luft/Öl-Gemischs über einen axialen Winkel von etwa 180° umzulenken, bevor die Strömung in den wenigstens einen porösen Körper (68, 70, 72) eintritt, so dass im Betrieb das durch den wenigstens einen porösen Körper strömende Luft/Öl-Gemisch in Gegenrichtung zu dem Luft/Öl-Gemisch strömt, das durch den ersten Kanal strömt.
Luft/Öl-Abscheider nach Anspruch 1, bei welchem der Auslass (66) vom Rotor (60) an einer vierten axialen Stelle (D) liegt und die zweite axiale Stelle (B) axial zwischen der dritten axialen Stelle (C) und der vierten axialen Stelle (D) angeordnet ist, wodurch im Betrieb die gereinigte Luft, die durch den Auslass (66) vom Rotor (60) strömt, in die Gegenrichtung zum Luft/Öl-Gemisch strömt, das durch den wenigstens einen porösen Körper (68, 70, 72) fließt.
Luft/Öl-Abscheider nach den Ansprüchen 1 oder 2, bei welchem die Mittel, die den ersten Kanal (88) definieren und die Mittel, die den zweiten Kanal (94) definieren, einen Körper (78) aufweisen, der den wenigstens einen porösen Körper (68, 70, 72) umschließt und vom Gehäuse (62) distanziert ist, wobei der Körper (78) sich axial von der zweiten axialen Stelle (B) nach der dritten axialen Stelle (C) und radial innerhalb und axial von der dritten axialen Stelle (C) nach der ersten axialen Stelle (A) erstreckt.
Luft/Öl-Abscheider nach den Ansprüchen 1 oder 2, bei welchem die Mittel zur Definition des ersten Kanals (88) einen Körper (78) aufweisen, der den wenigstens einen porösen Körper (68, 70, 72) umschließt und vom Gehäuse (62) distanziert ist, wobei der Körper (78) sich axial von der zweiten axialen Stelle nach. der ersten axialen Stelle erstreckt.
Luft/Öl-Abscheider nach Anspruch 3, bei welchem der Körper (78) aus einem kegelstumpfförmigen Abschnitt (86) und einem zylindrischen Abschnitt (84) besteht.
Luft/Öl-Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem der Einlass (64) so angeordnet ist, dass das Luft/Öl-Gemisch tangential in den Luft/Öl-Abscheider (40) eingeführt wird.
Luft/Öl-Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem der Einlass (64) Mittel aufweist, um das Luft/Öl-Gemisch zu verwirbeln, bevor das Luft/Öl-Gemisch in den Luft/Öl-Abscheider (40) eintritt.
Luft/Öl-Abscheider nach Anspruch 7, bei welchem die Mittel zur Verwirbelung des Luft/Öl-Gemischs aus einem Rohr (116) bestehen, das eine erste Biegung (118) und eine zweite Biegung (120) aufweist.
Luft/Öl-Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem das Gehäuse (60) eine innere Oberfläche (90) besitzt und die innere Oberfläche (90) eine Schicht aus einem porösen Material (114) aufweist.
Luft/Öl-Abscheider nach Anspruch 9, bei welchem das poröse Material (114) eine poröse Metallmatrix ist.
Luft/Öl-Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 10, welcher mehrere poröse Körper (68, 70, 72) aufweist, die in Strömungsrichtung hintereinander liegen.
Luft/Öl-Abscheider nach Anspruch 11, bei welchem die porösen Körper (68, 70, 72) unterschiedliche Porositäten besitzen.
Luft/Öl-Abscheider nach Anspruch 12, bei welchem der poröse Körper (68) mit der feinsten Porosität am Einlass (74) des wenigstens einen porösen Körpers (68, 70, 72) liegt und der poröse Körper (72) mit der gröbsten Porosität am Auslass (76) des wenigstens einen porösen Körpers (68, 70, 72) angeordnet ist.
Luft/Öl-Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei welchem der wenigstens eine poröse Körper (68, 70, 72) eine poröse Metallmatrix ist.
Luft/Öl-Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei welchem der wenigstens eine poröse Körper (68, 70, 72), der erste Kanal (88) und der zweite Kanal (94) ringförmig ausgebildet sind.
Gasturbinentriebwerk (10) mit einem Luft/Öl-Abscheider (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 15.