NO761316L - - Google Patents

Description

Flertrinns .se.ntr.ifug.al.pumpe

Oppfinnelsen angår pumper og særlig pumpe-systemer for brennstoffkontroller for gassturbinmaskiner.

Drift av en sentrifugalpumpe med høye ned-skruingsforhold - (turn down ratios) ("off design" lavgjennom-strømnings-tilstander) resulterer i økede tap og oppvarming av det fluidum som pumpes. Tidligere kjente løsninger på

dette problem har omfattet.forandring av skovlhjul-geometrien ved lave gjennomstrømningshastigheter og variasjon av kollék-tor-innløpsomirådet.

Oppfinnelsen tilveiebringer en pumpe med to skovlhjulelementer som kan være anordnet for enten serie-

eller paralle.llgjénnomstrømning. For å • forbedre pumpeeffek-tivitet og redusere brennstoffoppvarming når bare én pumpe kreves for å frembringe det nødvendige trykk, er en friksjonskopling anordnet for å innkople og utkople ett av skovlhjul-elementene. En kopling eller clutch ifølge oppfinnelsen til-later ikke bare innkopling og utkopling ved høye hastigheter, men utøver også en liten resultantkraft på skovlhjulet, slik at det bare kreves et lite trykklager.

I overénsstemmelse med oppfinnelsen blir begge skovlhjulelementer drevet av en felles drivaksel når koplingen eller clutchen er innkoplet, mens bare ett av elementene drives av akselen når koplingen er utkoplet.

Det er således et hovedformål med oppfinnelsen

å tilveiebringe en pumpe med to drivmessig sammenkoplede skovlhjulelementer av hvilke det ene kan frakoples fra drivanordningen.

Et annet formål er å tilveiebringe en inntaks-pumpe for en gassturbinmaskinkontroll som er tilpasset for effektiv drift ved høye . nedskiuingsforhold.

Disse og. andre formål og fordeler med oppfinnelsen vil fremgå klarere av den etterfølgende nærmere beskrivelse under henvisning til tegningen som viser ét skjematisk bilde av en foretrukket utførelse av en pumpe ifølge oppfinnelsen.

Den på tegningen viste, foretrukne utførelse representerer inntakstrinnet i ett pumpe- og målesystem som er tilpasset for tilførsel av brennstoff til brennerne og for-sterkeren (augmentor) 1 en gassturbinmotor (ikke vist). Det vil imidlertid innses at en pumpe ifølge oppfinnelsen ikke er begrenset til én sådan anvendelse, da det er tilfeller hvor det er ønskelig å anordne to skovlhjul- eller sentrifugal-pumper for seriegjennomstrømning.

Den viste pumpe omfatter et hus 2 med et innløp 4 og to utløp f.6 og 8 som tilfører brennstoff under trykk til henholdsvis en gassgeneratorpumpe (ikke vist) og en forsterker-pumpe (ikke vist). Gassgeneratorpumpen og forsterkerpumpen kan være enten målepumper med regulerbar hastighet eller for-' trengning eller pumper.med fast fortrengning, av hvilke hver er forbundet rned en målekontroll.

En drivaksel 10 med rifiede partier'12 og 1.4

er montert for rotasjon i et hulrom 16 i huset 2. Drivakselen 10, som har fast aksial beliggenhet, er koplet til gassturbinmotorens tannhjulsutveksling eller gearkasse via passende an-ordninger for å drives av denne.

En første lavgjennomstrømnings-sentrifugalpumpe som generelt vist ved 18, omfatter et løpehjul- eller skovlhjulelement 20 som er montert for rotasjon i et hulrom 22 om en akse som er sammenfallende med akselens 10 akse. Skovlhjulelementet omfatter en nav- og spiss-va.nge som fortrinnsvis bærer en uskjermet aksial beveger eller.medbringer og et blan-dingsstrøm-skovlhjulblad, slik som skjematisk vist ved 24. Navets indre overflate er forsynt med et antall spor eller riller 26 som er i inngrep med den rifiede del 12 av akselen 10.

Brennstoff kommer inn i den første pumpe 18 gjennom et innløp

26 og tømmes ut eller fjernes, via en kollektor 28. Innløpet

26 og kollektoren 28 står i forbindelse med henholdsvis husets innløp 4 og utløpet 6 ved hjelp av kanaler 30 og 32.

En andre høygj.ennomstrømnings-sentrifugalpumpe som er generelt vist ved 34, omfatter et skovlhjulelement 36

som er montert for rotasjon i et hulrom 38 om en akse som er sammenfallende med akselens 10 akse. Skovlhjulelementet 36 omfatter et nav 40 og en sp.issvange 4 2 som fortrinnsvis bærer en uskjermet aksial medbringer og. et blandingsstrøm-skovlhjul-blad, slik som skjematisk vist ved 44. En sylindrisk forlengelse 46 av navet 40- bærer et .antall indre riller 48.

Brennstoff ankommer til pumpen 34 via et innløp

50 og tømmes ut til en kollektor 52. Innløpe't 50 og kollektoren 52 står i forbindelse med henholdsvis husets innløp 4

og husets utløp 8 via kanaler 34 og 56. En fjærbelastet taller-, ken-tilbakeslagsventil 57 er innsatt i kanalen 56. Ventilen 57 er normalt lukket og åpner når pumpen 34 genererer tilstrekkelig trykk.

En friksjonskopling som er generelt vist ved

60, tjener tii å overføre vridningsmoment fra drivakselen 10

til skovlhjulelementet 36. Koplingen eller clutchen 60 har et sylindrisk nav ,62 montert for rotasjon og aksialt glidende bevegelse på en akseltapp 64 som også understøtter skovlhjulelementet 36. Den venstre ende av koplingens nav 62 er ut-styrt med et antall indre spor eller riller 64 som er i re-gister med mellomrommene som er begrenset mellom rillene på

den rifiede del 14 av akselen 10. Rillene 64 er i kontinuerlig inngrep med den rifiede del 14, slik.at akselen alltid driver navet uansett om koplingen er innkoplet. Navet 62 omfatter også en integrert drivskive 66 med ringformet utforming til

. hvilken det er festet en friksjonsflate 66a. En annen drivskive 68, som er forsynt med ringformede friksjonsflater 68a og 68b på hver side, er i rilleinngrep med utvendige riller

70 som er anordnet på koplingens nav 62. En drevet skive 72, hvis ytre omkrets er i inngrep med innvendige riller på skovl-hjulelementets 36 forlengelse 46, er anordnet mellom friksjons- flatene 66a og 68a. I anlegg mot den høyre ringformede ende-flate av koplingens nav 62 ligger en pakning eller brikke 74 som er fjærbelastet mot navet ved hjelp av et antall langs omkretsen fordelte trykkfjærer 76 som er montert i hulrom eller fordypninger 4oa i navet 40. Brikken 74 er fast-

kilt til navet 40 og roterer derfor sammen med dette. Fjærbe-lastningen av koplingens nav virker slik at skiven 66 presses mot.venstre. Adskillende trykkfjærer 78 (som kan være spiral-, eller bølgefjærer), som presser skivene 66 og 68 bort fra hverandre, virker til å lette utkopling.:;av koplingen..

Under.det viste snittplan A-A er de elementer

som utgjør koplingen 60, vist i de respektive stillinger som de inntar når koplingen er utkoplet, og over planet A-A er elementene vist i de respektive stillinger som de inntar når koplingen er innkoplet. Det vil innses at koplingens nav 62 beveges mot venstre under koplings-utkopling og mot høyre under koplings-innkopling.

Når tilstrekkelig, fluidumtrykk tilføres mot venstre side av skiven 66 (ved hjelp av midler som skal be<-skrives senere) , forskyves koplingens nav 62- fra sin utkoplede stilling til høyre mot forspenningen av fjæren 76. Når koplingsnavet 62 inntar den.innkoplede stilling, foreligger.friksjons-inngrep mellom skivene 66 og 72 og mellom skivene 72 og 68.

I tillegg fremkalles sådant koplingsinngrep mellom skiven 68

og den venstre overflate 40b av navet 40. Når koplingen er innkoplet, vil således de tre skiver og skovlhjulelementet 36 rotere i fellesskap. Vridningsmoment blir da overført til navet 40 på to steder, nemlig ved rillene 48 og flaten 40b.

Når det fluidumtrykk som påvirker koplingen 60 avlastes (slik som senere beskrevet), presser fjæren 76 skiven 66 mot venstre i retning mot dennes utkoplede stilling. Fjæren

78 bistår ved denne bevegelse inntil at friksjonsflaten 68b fjerner seg fra flaten 40b. Adskillélse mellom flaten 68b og flaten 40b finner sted når en ringklemme 80, som er fastgjort til rillene 70, bringes i kontakt med den indre omkrets av skiven 68 under vandring mot venstre av koplingens nav 62. Under ytterligere vandring mot venstre av koplingens nav 32 og etter at navet .62 har nådd sin utkoplede stilling, • fortsetter selv-sagt fjæren 78 å.virke slik at skivene 66 og 68 holdes adskilt.

For å lette koplings-utkopling, og enda viktigere, å hindre selvinnkopling av koplingen ved fravær av fluidumtrykk på skiven 66, er det vesentlig å anordnecet antall porter 40c i navet 40 hvilke porter danner væskeforbindelse mellom volumet mellom koplingsnavet 62 og et fluidumtrykk i skovlhjulet som ligger noe over innløpstrykket. Sådanne porter vil hindre at.

en høy akselhastighet frembringer en trykkubalanse som forårsaker innkopling av koplingen.

Friksjonsflåtene i skivene er fortrinnsvis frem-stilt av støpt blybronse, sintret bronse, støpt asbest eller støpt papirfiber. Et lavkarbon-stål er et passende materiale for skivene. Sådanne materialer er å foretrekke med henblikk på kompatibilitet med gassturbinmotorens brennstoffer. Det

vil innses at selv om den skjematiske tegning viser bare to drivende skiver og en drevet skive (for enkelhetens skyld),

vil det normalt kreves en tredje drivende skive og en andre drevet skive for overføring av vridningsmoment. Det antall skiver som kreves, foreskrives åpenbart av den spesielle anvendelse.

En fjærbelastet velgerventil 82 er montert i huset 2' for å styre innkopling og utkopling av koplingen.

Den øvre overflate av en øvre krage 82a er referert til inn-løpstrykket via en kanal 84, mens den nedre overflate av kragen 82a er utsatt for et signaltrykk som ledes gjennom en signaltrykkanal 86. Undersiden av ventilkragen 82b er utsatt for pumpens 18 uttømmings- eller avløpstrykk som over-føres gjennom en kanal 88. Den øvre overflate av kragen 82b er utsatt for innløpstrykket via.en grenkanal 90. Når et trykksignal ledes gjennom kanalen 86, forskyves ventilen 82

til den stilling som er vist med strektegnede linjer, og etablerer dermed fluidumforbindelse.mellom kanalen 88 og en

• kanal 92. Kanalen 92 leder da sentrifugalpumpens 18 avløps-trykk til den venstre overflate av skiven 66 slik at koplingen 60 bringes til innkopling. Det vil bemerkes at akselens 10 venstre ende og koplingens 60 ytre omkrets er referert til innløpstrykket via kanalen 84 og en grenkanal 94 som står i. forbindelse med denne. Det vil imidlertid innses at en sylindrisk forlengelse 66b som rager mot venstre, og den venstre ytre omkrets av kopiingsnavet 6 2 har en tett løpende pasning med huset, for derved å aytette det høye trykk som tilføres til skiven 66.

En grenkanal 96 leder avløpstrykket fra den første, sentrifugalpumpe (når ventilen 82 er åpen) til den høyre side av den andre sentrifugalpumpes 34 vange 42. Hen-sikten med dette arrangement er å utsette skovlhjulelementet 36 for en venstrerettet balanseringskraft som. motvirker den høyrerettede kraft som- tilføres til dette ved flaten 40b av koplingsskivepakken. Ved å balansere kreftene på denne måte kan ét trykklager ved 98 (ikke vist) være av minimal størrelse, og videre reduseres friksjon.

Under drift arbeider lavgjennomstrømnings-sentrifugalpumpen 18 kontinuerlig, når akselen 10 roteres for å tilføre brennstoff til gassgeneratorpumpen (ikke vist). Når drivtrykkforsterkning ønskes, åpner et trykksignal ventilen 82 hvilket resulterer i sammenkopling av koplingen 60 med skovlhjulelementet 36 i høygjennomstrømnings-sentrifugalpumpen 34, slik at begge pumper arbeider i fellesskap. Strømmen fra høygjennomstrømningspumpen 34 krysser ventilen 57 og fortsetter til forsterkerbrennstoffpumpen. Fjerning av trykksignalet i kanalen 86 forårsaker at ventilen 82 går tilbake til den stilling som er vist med heltrukne linjer, hvorved innløpstrykket tilføres til den venstre side av skiven 66. Koplingen 60 frakoples fra høygjennomstrømnings-skovlhjulelementet 36 og bare lavgjennomstrømningspumpen 18 fortsetter å fungere.

Claims (6)

1- Pumpesystem, karakterisert ved at det omfatter en første sentrifugalpumpe med et innløp og et utløp., en andre sentrif ugalpumpe omed et innløp og et utløp, en anordning for å drive den første sentrifugalpumpe, en koplingsanordning for å kople drivanprdningen til den andre sentrifugalpumpe og å frakople drivanordningen fra den andre sentrifugalpumpe, og en anordning, for å innkople og utkople koplingsanordningén for henholdsvis å kople den andre sentrifugalpumpe til drivanordningen og frakople den andre sentrifugalpumpe fra drivanordningen.

2. Pumpesystem ifølge-* krav 1, karakterisert ved at den andre sentrifugalpumpe omfatter en husanordning, et skovlhjulelement med et nav som er montert for rotasjon i husanordningen,. og at drivanordningen omfatter en riflet drivaksel som er montert i husanordningen, og koplingsanordningén omfatter en trykkdrevet friksjonskopling som er i drivende forbindelse med den rifiede aksel og er tilpasset til å bringes i kontakt med en overflate av navet under koplingens innkopling.

3. Pumpesystem ifølge krav 2, karakte-. r i s e r t ved at navet omfatter et antall indre riller og at koplingen griper inn i de indre riller slik at vridningsmoment kan overføres til skovlhjulelementet på to steder under innkopling av koplingen.

4. Pumpesystem ifølge krav 2, karakterisert ved at den innkoplende og utkoplende anordning, omfatter en anordning for tilførsel av et første fluidumtrykk til koplingen for innkopling av denne, en anordning for til-, førsel av ét andre fludiumtrykk til koplingen som er høyere enn innløpstrykket for den andre sentrifugalpumpe, for å lette utkopling av koplingen og hindre selvinnkopling av koplingen ved fravær av anvendelse av det første fluidumtrykk og en fjær som er innsatt mellom.koplingen og navet for å presse koplingen til en utkoplet stilling.

5. Pumpesystem ifølge krav 4, karakterisert ved at deri første fluidumtrykkanvendende anordning omfatter en anordning for å tilføre avløpstrykk fra den første sentrifugalpumpe til koplingen.

6. Pumpesystem ifølge krav 5/ karakte-, r i s e r t ved at det omfatter/en anordning for å tilføre avløpstrykket fra den første sentrifugalpumpe til . skovlhjulelementet for delvis balansering av den kraft som utøves på dette av koplingen.