DE2048301A1

DE2048301A1 - Meß- und Spulolpumpe

Info

Publication number: DE2048301A1
Application number: DE19702048301
Authority: DE
Inventors: Carroll Wynn Long James Ira Cincinnati Ohio DeLisse (V.St.A.)
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1970-01-02
Filing date: 1970-10-01
Publication date: 1971-07-15
Also published as: IL35308A0; BE756886A; GB1305267A; IL35308A; FR2074886A5; DE2048301C2; US3618710A; CA943473A

Description

HEIN,:! LlNSEH ■ P A Γ Ε Ν Γ A N W A L T · PHYSIKER

6072 DHEIEICHENHAIN BERLINER RING 170 RUF (061 03) 8 1813

1589- 13 D - 5530

General Electric Company 1 River Road

Schenectady, IT.Y./USA M

Mess- und Hpülölpumpe

Ide Εν findum" bezieht sich auf einen Schmiermitte!kreis lauf und inübesondere auf eine verbesserte Hess- und Spülölpumpe, die be£;ond*-jrs für r!chmiorun,/:Jüy,.*f,eme in Gasturbinen geeignet ist. M

Bei Gasturbinen befinden wich dis) Lager der Rotorwelle im all-,^efa^inen innerhalb"" eines !Jumpfgefäßes und werden durch Öl oder andere ^eei^ne¹^; "Flünaigkeiten geschmiert und gekühlt, welche durch ^eei^rj'·:.· '->?" Uliren in den Hump f oingeopruiit, gereinigt und dann anderen .!ohmierrjyi.¹ lanuin zum Regenerieren zugeführt werden_t //ie ir;i.;piel.;'.vei;je En t,ß>±r,fir, t'ilt^r, '(/ärine tauscher oder ähn- Ii'·Αte Geräte, hovoT· eine d^T-artige FlüßBigkei t weiter umgeoump'j oder· dein :lumpfgeh^:iu«'j y.uf-.n'] ei tet wird. Bei derartigen AnoT-dnun^en i:-;t en normalerweise notwendig oder erwünscht, elf! ι u π zu lässige filaniiarnmlun;¹; i.n dem Sump ί>:«ΐΊ aus e zu verhindern, die ','ine Übe rhi l'/,ηη;', ά^ι· ^f'-'l;:, -;Ιπ^ Verunreinigung desselben

oder eine JOru^küborhöhung den kirnnf,";fifäßen ν,ην Folge haben kann. 1."

10 9829/0990 Tiad" original. _₂_

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Aus diesen Gründen ist es üblich, eine Sumpf- oder SpülÖlpumpe für die zwangsweise Rückführung des Schmiermittels.zum SchmiermitiSelkreislauf vorzusehen_β Dort,, wo jedoch ^±_e Spülölpumpe unabhängig von den Yersorgungspumpen des Schmierölkreislaufs arbeitet, wie "beispielsweise bei einem Doppelro.torturbinengebläse, bei dem die SpülÖlpumpe und. die Schniierölver sorgungspumpe durch verschiedene Rotoren angetrieben wird,, muss , die SpülÖlpumpe größer ausgelegt sein, um einen Überschuss des Spülölpumpenvolumens gegenüber dem Schmierölpumpenvolumen während des Betriebes der Maschine sicherzustellen. _;

Ein weiteres Problem tritt bei solchen Systemen auf,, bei denen das gereinigte Spülmittel durch eine der Maschinenrotorwellen geführt werden muss. ^J . . . . '

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,, eine Flüssigkeitspumpe mit einem vereinfachten und wirtschaftlichen Aufbau vorzuschlagen, die geeignet ist, einem Sumpf gehäuse; .. eine abgemessene Strömung zu- und abzuführen„ .

Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Zahnradpumpe vorzuschlagen, die dazu dient, ein abgemessenes Strö-r mungsmiUsl in ein Gefäß zu pumpen, sowie eine SpülÖlpumpe, welche mit Flügelblättern ausgerüstet ist und die dazu dient, ein Strömungsmittel aus demGefäß anzusaugen, wobei die erstere derartig ausgebildet ist, daß sie für die letztere als ein die Geschwindigkeit reduzierender Antrieb wirkt, ■;■ ;

Eine noch andere Aufgabe, die der Erfindung zugrundeliegt, besteht darin, daß eine kombinierte Mess- und.SpülÖlpumpe vqtgeschlagen wird, die geeignet ist, ein gereinigtes ü't-römungsmittel durch ihre Antriebswelle ausströmen zu lassen.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Verbesserung,eines Sehmiermittelkreisliiufs für ein- Larersumpfgefäß vorzuschlagen,, das Schmierölveraorgungs- und Spiilölpumpen aufweist,- welche von unabhängig voneinander drehbaren

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Wellen einer Gasturbine angetrieben werderic

Die Lösung dieser und der aus der Beschreibung des bevorzugten Ausfülirungsbeispiels hervorgehenden weiteren Aufgaben werden gemäß vorliegender Erfindung dadurch erreicht, daß ein Gehäuse vorgeschlagen wird, das Vorrichtungen für eine Spülölpuinpe und Vorrichtungen für einen die Geschwindigkeit reduzierenden Antrieb zur Verbindung der Spülölpumpe mit der Rotorwelle der Gasturbine "trägt. Die Vorrichtung für den die Geschwindigkeit reduzierenden Antrieb ist derartig ausgebildet, daß sie äLs eine Zahnradpumpe wirkt und das hindurchgehende Strömungsmittel messen kann* In Weiterbildung der Erfindung wird für eine Doppelwellengasturbine ein verbesserter Schmiermittelkreis lauf vorgeschlagen, der eine Schmierölversorgungspumpe aufweist, die durch eine Welle und eine Spülölpumpe, welche von der anderen Welle angetrieben wird, wobei die Ausgangsleitung der Schmierölversorgungspumpe zur Zahnradpumpe in Reihe liegt, so daß das in das Sumpfgefaß gelangende Schmiermittel als eine feste Punktion eines aus dem Sumpfgefäß gespülten Schmiermittels bemessen ist oder zu diesem in einem direkten Verhältnis steht, um hierdurch die Ansammlung eines Schmiermittels zu verhindern, ohne daß die Vorrichtungen der Spülölpumpe überdimensioniert werden müssen. Die Ausgangsleitung der Spülölpumpe wird vorzugsweise durch die Antriebswelle des Geschwindigkeitsreduzierantriebs geführt, so daß das gereinigte Schmiermittel innerhalb der Gasturbinenwelle geführt werden kann, welche die Spülölpumpe antreibt«

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, näher erläuterte

Hierbei zeigen:

Figur 1 einen schematischen Querschnitt eines Teiles des, Sumpfgefäßes eines Gasturbinenlagers mit einer Pumpe imd einem Schmiermittelkreislauf gemäß der Erfindung und -4-

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Figur 2 einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 nach Figur.; 1 .·

•In Figur 1 ist ein Lagersumpf ge faß für eine G.as turbine bekannter Art dargestellt, welche eine innere und eine äußere oder eine', konzentrisch verlaufende Nieder- und Kochdruckwelle;. 10 und., 1,2 aufweist, die unabhängig voneinander drehbar sind, wobei das Gefäß mit 14 bezeichnet ist und durch geeignete feststehende Maschinenbauelemente 16 und einer Wellendichtung 13 gebildet wird ο

Die Lager sind allgemein mit 20 bezeichnet und tragen die Wellen 10 und 12 und.werden ihrerseits von den MaBchinenbauelementen 16 in bekannter Weise getragen, . .

Um ein Schmiermittel in die Sumpfkammer 14 zur Schmierung und Kühlung der Lager 20 oder anderer Elemente,■die sich normalerweise innerhalb eines solchen Sumpfgefäßes befinden, zu befördern, ist eine Pumpe 22 vorgesehen., die antriebsmaßig mit der äußeren Welle 12 verbunden ist, um eine ochmiermittelströmung aus einer geeigneten, jedoch nicht näher dargestellten Quelle zu erhalten.

Eine Spülölpumpe, die in Figur 1 r.iit 24 bezeichnet ist und durch die innere Welle 10 angetrieben'wird, ist vorgesehen, um das Schmiermittel von dem Sumpfgefäß 14 durch eine Leitung 26 zu spülen, so daß eine übermäßige Ansammlung des Schmiermittels innerhalb des Sumpfgefäßes 14 verhindert wird, welche sich durch eine Überhitzung des Schmiermittels, durch einen hohen Verunreinigungsgrad und/oder durch einen Überdruck ergeben könnte, was eine Leckage aus dem Sumpfgefäß zur Folge haben kann.

Bei Schmiermittelkreisläufen, wie· denjenigen, welche in Figur 1 dargestellt sind, bei denen die Schmiermittelversorgungspumpe 22 und die Spülölpumpe 24 durch unabhängig voneinander drehbare Hoch- und Fiederdruckturbinenwellen 12 und 10 angetrieben werden, war es bisher üblich, die Spülölpumpe 24

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zu überdimensionieren, um sicherzustelleil, daß die Pumpkapazität der Gpülölpumpe während der meisten oder sogar der gef-'a;'iten Betriebszustand^ der Gasturbine gleich oder größer iö-t als die Pump kapazität der Schmierölversorgungspumpe 22, wobei berücksichtigt werden musste, daß die relative Drehgeschwindigkeit der iictoren 10 und 12 sich während der verschiedenen 3etriebszustände stark verändert.

Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung wird der zuvor "beschriebene ITachteil, die Schmier ölpumpe zu überdimensionieren, überwunden, indem ein Gehäuse 28 vorgesehen ist, das eine erste Kammer 30, eine zweite Kammer 3? und eine dritte Kammer 34 aufweist, wobei die erste Kammer strömungsmäßig mit der Leitung 26 über einen Einlass 36 verbunden ist_D Zwischen den ■Kammern 30 und 32 sind Pumpvorrichtungen 38 angeordnet, um ein Utrömun^snittel aus. dem ournpf »efäß 14 zu reinigen und ein derartiges otrönuiigsmittel unter Jruck der Kammer 32 und von dort in liiuhtum*: einer Versor.raingsq.uolle über einen geeigneten .-iUcl'ir.n zu fördern« Me Pumpvorrichtung 3B besteht Vorzugs-Λ-iise hub einer ];rehflügelpumpe und umfasst drehbare Flüge 1-' elemente 40, die eine ,/eile 41 aufweisen, welche zur Durchführung d^riT !Drehung innerhalb dos Gehäuses 28 bei 42 und 44 geeignet gelagert iut, wobei ein Ende 46 in die dritte Kammer 34 hineinreicht. Sr, fei jedoch bemerkt, daß auch andere geyif.;nete Zahnrad- oder Ochraubenpumpen in vorteilhafter Weise •/erwendet -'/erden können.

n für einen die Geschwindigkeit reduzierenden AnU'ieb, 'lie allgemein mit 48 bezeichnet sind, umfassen eine An trieb;·;/;· Ί1". 50, welche mit der inneren Welle 10 über einen splint (j'i'-jr· eine ithnliclie Verbindung 52 antriebsmäßig verbun ien ii-'t, um dir; Pump« 38 mit einer relativ zur Drehung der rif-ill-i 10 ver'ringurten Geschwindigkeit anzutreiben_β

Um iine bemeasene Jtröiriung in das und hub dem Dumpf gefäß 14 ZTi erreichen, un^eaohte I- dur Vatsaohe, daß die Üchmierölpumpe '-"2 f-iurcn, d±v unabhiu^ri,"· drehbftre Welle \2 angetrieben

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wird, wird der Ausgang der Pumpe_: 22 einem Eingangsanschluss 54 über eine geeignete Leitung. |€.zugeführt und von dort über einen Kanal 58, der in dem, Gehäuse 28 vorhanden ist, einer Seite der die Geschwindigkeit reduzierenden Antriebsvorrichtung 48 zugeleitet,. Die Vorrichtung .zur Reduzierung der Antriebsgeschwindigkeit umfasst vorzugsweise ein erstes Stirnzahnrad 60, das mit der Antriebswelle 50 fest verbunden ist und in das Antriebszahnrad 62 eingreift, welches seinerseits mit dein Ende 46 der Welle 41 fest verbunden 1st, wie der Figur 2 zu ,entnehmen ist» In dem Gehäuse 28 ist ein Ausgangsanschluss 64 vorhanden, der die andere Seite der Kammer 34 mit einer Sprühdüse 66 verbindet, durch die das Schmiermittel in das Sumpfge faß gelangt» Die Kammer 34 ist,im Zusammenwirken mit den Zahnrädern 60 und 62 derartig dimensioniert, dai3 die Vorrichtung 43 zur Reduzierung der Geschwindigkeit als eine Zahnradpumpe wirkt, welche das erforderliche Schmiermittel von dein "eingangsanscnIust 54 zur Düse 66 pumpt und dadurch misst, und zivar als eine feste Punktion oder allgemein in einem direkten Verhältnis zur Kapazität der Pumpe 38. Die Spülölpumpe kann in dieser Weise eine Kapazität erhalten, die größer ist als die erforderliche Menge an Schmiermittel während der meisten, wenn nicht sogar während der gesamten Betriebsbereiche der Gasturbine, unabhängig von den relativen Veränderungen der Geschwindigkeit der Rotoren 10 und 12. Hierdurchwird eine beträchtliche Verringerung des Gewichtes des Systems und seiner Komponenten sowie der Größe und eine Vereinfachung des Systems erreicht,

Dort, wo es erwünscht ist, wie beispielsweise bei der Ausführungaform nach Figur 1, daß das gereinigte Strömungsmittel dem Inneren der Welle 10 zugeführt wird, kann die Antriebswelle 50 mit einem Axialkanal 68 versehen und die Kammer 32 00 angeordnet sein, daß sie mit einem derartigen Kanal in Verbindung steht, so daß zwischen der Kammer 32 und der Welle 10 eine Verbindung hergestellt wird, ohne daß es notwendig ist, die Anzahl der Drehriohtungen zu erhöhen«,

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Obgleich die Vorrichtung zur Verringerung der Antriebsgeschwindigkeit hier mit einem Stirnzahnrad versehen dargestellt ist, so können jedoch auch andere geeignete Zahnradarten verwendet werden ο Fernerhin kann, obwohl der Ausgang zur Kammer 32 einen Kanal 68 aufweist, der sich durch die Antriebswelle 50 erstreckt, ein derartiger Ausgang sich in einigen Fällen auch durch das Gehäuse 28 erstrecken_o Demzufolge sind im Rahmen dieser Erfindung, die hier nur als ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben ist, Abwandlungen mögliche

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Claims

Patentansprüche

Schmiermittelkreislauf für eine Gasturbine mit zwei unabhängig voneinander drehbaren Wellen, welcher eine Schmiermittelversorgungspumpe aufweist, die zur Zuführung .'dee Schmiermittels an ein Lagersumpfge.faß dient und die durch den einen Rotor angetrieben wird, ^owie eine Pumpe,, welche durch die zweite Rotorwelle angetrieben wird und, ,die dazu dient, das Schmiermittel aus dem La.rcer sumpf gefäß, zu spülen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse (28) mit einer ersten, zweiten und dritten Kammer (30, 32 und 3.4) versehen ist, ein Einlass (36) die erste Kammer (30) mit dem Sumpfgefäß (H) verbindet und ein 'Ausgang (68) aus der zweiten Kammer (32) vorhanden ist, um das gereinigte Schmiermittel ausströmen zu lassen, daß die Pumpe (38) ein drehbares Pumpenelement (40) aufweist, das zwischen der ersten und zweiten Kammer (30, 32) angeordnet ist und zum,Transport und zur Druckbeaufschlagung des.Strömungsmittels aus der ersten Kammer (30) zur zweiten Kammer (32) dient, daß Elemente (60. und 62) in der dritten Kammer (34) einschl₀ einer Antriebswelle (50) vorhanden sind, um mit dem Rotor (10) zum Antrieb der Pumpenelemente (40) bei einer verringerten Geschwindigkeit relativ zum Rotor (10) eine Verbindung herzustellen, daß das Gehäuse (28) mit einem Eingang,(54) zur dritten Kammer (34) versehen ist, wobei der Eingang (54) zur Versorgungspumpe (22) in Reihe liegt und die dritte Kammer (34) einen Ausgang (64) aufweist, der zum Sumpfgefäß (H) offen ist und daß die Elemente (60 und 62) zur Verringerung der Antriebsge3chwindigkeit und die dritte Kammer (34) derartig dimensioniert und ausgebildet ist, daß das in das Sumpfgefäß (14) gelangende Schmiermittel als Punktion der Geschwindigkeit des Kotors (10) bemessen wird und dadurch in einem feststehenden Verhältnis zum Volumen des Schmiermittels durch die Pumpvorrichtung (?4) gespült wird. .·.',. ___.

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c .,cnmiermi fcte!kreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die "Vorrichtung zur Reduzierung der Geschwindigkeit ein erstas Zahnrad (60) aufweist, das durch die Antriebswelle (50) getragen wird und ein zweites Zahnrad (62), das durch das Pumpenelement (40) getragen wird-und mit dem ersten Zahnrad (60) in Singriff steht.

% Schmiermittelsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite Zahnrad (60,62) als Gtirnzahnrad ausgebildet isto

Schmiermittelkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- ™ net, daß die Rotorwelle (10) hohl ausgebildet ist und daß der zweite Karanerauslass einen Axialkanal (68) aufweist, der sich durch die Antriebswelle (50) erstreckt, wobei das gereinigte Schmiermittel durch das Innere der zweiten Rotorwelle (10) strömte

5. rjchmiermittelsystem nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (50) sich in die zweite Kammer ('Yt') erstreckt und daß der Ausgang der zwei !;-m Kammer einen Axialkanal (68) aufweist, der sich durch di-i an triebswelly '(5C ) erstreckt, wobei das durch die Pumpe \2\) gei'ürdfjrte JahTniormittel dem Inneren der· Hchlrotors (10) g| zugeführt wird, der r.-dt dor ^ntriebuwelle (50) verbunden ist»

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