DE69605014T2 - Zentrifugalölabscheider für ein Schmierungsgehäuse - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft einen Zentrifugalölabscheiderotor für ein Schmierungsgehäuse.
• Manche Turbotriebwerkslager, die zwischen einem Rotor und einem Stator sitzen, werden durch einen Ölkreis geschmiert, der in einem Gehäuse geschützt ist, das das Lager enthält und dessen Zugang durch Labyrinthdichtungen eingeschränkt ist, die an der Verbindung zwischen den feststehenden und den drehenden Teilen des Gehäuses angeordnet sind. Die Labyrinthdichtungen haben die Funktion, dem Auslaufen des Öls aus dem Gehäuse entgegenzuwirken, indem sie Ihm eine gewundene Bahn aufzwingen, und sie werden praktisch ergänzt durch einen Luftstrom, der sie zu dem Gehäuse hin durchströmt.
• Diese Luft muß sodann abgelassen werden, doch da sie beim Durchströmen des Gehäuses Gelegenheit hatte, sich mit einem Ölnebel zu befrachten, könnte sie dann die Umgebung verschmutzen, in die sie ausgestoßen wird, oder sogar Brände verursachen, indem sie auf heiße Teile der Maschine trifft. Zudem würde das Öl in dem Gehäuse immer weniger und damit wäre die Schmierung gefährdet. Aus diesen Gründen muß ein Ölabscheider am Ausgang des Gehäuses angebracht werden, dessen Aufgabe es ist, die abgelassene Luft zu entfeuchten, indem er sie von dem Öl scheidet, das sie aufgenommen hat und mit sich fährt, und das aufgefangene Öl wieder ins Innere des Gehäuses zurückleitet.
• Ein Ölabscheider ist im allgemeinen ein Rotor, der aus einem sich drehenden Kranz besteht, der um Austrittsöffnungen des Gehäuses herum angeordnet ist, die zu einem Bereich mit niedrigem Druck führen: Die mit Öl befrachtete Luft wird dazu gebracht, in einem Zentripetalfluß durch den Kranz zu strömen und aus diesem und, dann aus dem Gehäuse auszutreten und dabei das in ihr enthaltene Öl abzugeben, das sich an dem Einsatz des Kranzes ablagert, bevor es durch die Zentrifugalkräfte, die durch die Drehbewegung des Kranzes erzeugt werden, ausgestoßen wird.
• In dem französischen Patent Nr. 2 696 655 besteht der Rotor aus einem mit Kugeln gefüllten Gehäuse; in dem GB-Patent Nr. 1 508 212 werden poröse Flocken als Ölablagerungseinsatz verwendet.
• Die Hauptaufgabe dieser Erfindung besteht darin, einen Rotoraufbau mit hoher Vakuumstufe zu verwenden, der außerdem kostengünstig und leicht ist, wobei ein wabentörmiger Aufbau verwendet wird, der in diesem Bereich der Technik bereits für andere Anwendungen häufig verwendet wird, insbesondere als Element aus Verbundstoffen oder als (leicht erodierter) Verschleißeinsatz von Dichtungen.
• Im folgenden wird die Erfindung anhand der folgenden Figuren näher beschrieben, die zu Darstellungszwecken beigefügt und nicht einschränkend sind:
• Fig. 1 zeigt eine allgemeine Ansicht eines Lagers, in dem die Erfindung zur Anwendung kommt,
• Fig. 2 zeigt eine Ansicht eines isolierten, erfindungsgemäßen Ölabscheiderotors, und Fig. 3 zeigt eine weitere Ansicht dieses Rotors.
• Bei dieser Art von Turbotriebwerken existieren heute zwei Ölabscheider: sie befinden sich an den Enden der Übertragungswelle, der eine vorne bei dem Wälzlager des Gebläses, der andere hinten bei dem Wälzlager der Turbine. In Fig. 1 ist dieser letztere Teil dargestellt; die Übertragungswelle ist mit der Bezugszahl 1 bezeichnet; es ist zu bemerken, daß sie hohl ist und einen Kreis von Öffnungen 2 durch ihre Wand aufweist, und daß sie an ihrem hinteren Ende 3 offen ist, wobei dieses mit einer Kammer 4 zum Unter-atmosphärischen-Druck-Setzen in Verbindung steht; und schließlich trägt die Welle 1 den erfindungsgemäßen Ölabscheiderotor 5 und vor diesem eine Halterung 6 für den Innenring eines zu schmierenden Wälzlagers 7 und versetzt sie in Drehung.
• Diesen drehenden Teilen gegenüber befindet sich eine Verkleidung 8, die fest mit dem Stator des Turbotriebwerks verbunden ist und den Ölabscheiderotor 5 und das Wälzlager 7 umgibt, so daß sie sie in einem Raum 9 einschließt, den sie mit der Welle 1 und der Halterung 6 bildet. Die Verkleidung 8 trägt eine konische Rippe 10, die an einer Halterung 11 des Außenrings des Lagers 7 endet; diese Rippe 10 ist durchbrochen, damit sie den Raum 9 nicht teilt; an ihren Enden trägt die Verkleidung 8 ferner zwei zylindrische, umgebogene Ränder 12 und 13, die sich an einen zylindrischen Rand 14 der drehenden Halterung 6 bzw. an einen Abschnitt der Welle 1 anlegen; die an diesen Verbindungen gebildeten Spiele werden zum Teil durch die Labyrinthdichtungen 15 und 16 abgedichtet. Ferner ist die Verkleidung 8 von einer Außenver kleidung 17 umgeben, und unter hohem Druck stehende Luft, die aus anderen Bereichen der Maschine stammt, wird in den Zwischenraum 18 zwischen den Verkleidungen 8 und 17 eingeblasen, bevor sie durch die Labyrinthdichtungen 15 und 16 in den Raum 9 eindringt.
• Das über die Wände des vorderen Teils des Raums 9 laufende Öl gelangt durch eine Bohrung 19, die durch den untersten Abschnitt der Rippe 10 führt, und mündet vor einem Ölauffang 20. Das von dem vorderen Teil des Raums 9 kommende Öl und das von dem hinteren Teil und hauptsächlich vom Ölabscheider kommende Öl sammelt sich in dem Ölauffang 20, wo es durch die Rückführungspumpe zurückgeführt wird.
• Die Ölversorgung des Raums 9 erfolgt mittels einer Öleinspritzdüse 22, die sich in dem Raum 9 an der Welle 1 und bei der Rückseite, nicht weit von dem Ölabscheiderotor 5 entfernt befindet. Durch die Drehbewegung der Welle 1 und der darauf sitzenden Teile wird die Luft im Raum 9 verwirbelt und begünstigt das Emulgieren des Öls. Eine Abluftmenge strömt zu der Kammer mit atmosphärischem Druck 4, wobei sie den Ölabscheiderotor 5 und dann die Öffnungen 2 der Welle 1 durchquert. Die Luft und das emulgierte Öl trennen sich jedoch und folgen entgegengesetzten Wegen zum Austritt des Ölabscheiderotors 5, die eine in einem Zentripetalfluß und das zweite in einem Zentrifugalstrom. Das Öl läuft aus Gründen, die im folgenden ausgeführt werden, in den Raum 9 und in den Behälter 20 zurück.
• In Fig. 2 ist der Ölabscheiderotor 5 isoliert dargestellt. Sein Hauptbestandteil ist eine Kartusche 25, die an einer Vordernabe 26 und einem Deckel 27 durch axiale Schrauben 28 gehalten wird. Die Kartusche 25 hat die Form eines Kranzes, der aus einem wabenförmigem Aufbau besteht, d. h. aus Lamellen besteht, die geradlinige, allgemein hexagonale oder polygonale Waben umgrenzen. Die Dicke dieser Kartusche 25 ist ausreichend, damit die axial angeordneten Waben Kanäle 29 bilden, die im Verhältnis zu den Abmessungen ihres Querschnitts sehr lang sind.
• Die Vordernabe 26 besteht aus einem zylinderförmigen Element, das strahlenförmig verlaufende Kanäle 2 aufweist, durch die die von dem Öl gereinigte Luft in die Mitte des Entlüftungsrohrs gelangt. Sie weist auch einen flachen, kreisförmigen und massiven vorderen Flansch 36 auf; der Bohrungen 31, 35 enthält, die auf dem zylindrischen Teil 40 der Welle 1 zentriert sind (siehe Fig. 1).
• Die Gesamtanordnung ist zwischen einem Absatz 42 und einer Mutter 41 eingespannt.
• Der Deckel 27 weist einen Flansch 32 auf; der hier kreisförmig dargestellt ist und mit großen Durchlässen 33 versehen ist, durch die die mit Öl befrachtete Luft in die Kanäle 29 gelangt. Der Deckel 27 hat auch einen zylindrischen Teil 43 mit durchgehenden Öffnungen 44, durch die das Öl austritt. Dieser Deckel überdeckt die Vordernabe 26.
• Die Drehbewegung des Ölabscheiderotors 5 bewirkt, daß die Öltröpfchen in den Kanälen 29 aufgrund Ihrer Trägheit eine schräge Bahn vollführen und sich an den Wänden absetzen. Damit ist die Trennung vollzogen. Andererseits besteht das Vordergehäuse 26 seinerseits aus einer zylindrischen Auflageplatte 34 mit einer Innenkante 35, die auf der Welle 1 aufliegt, und einer flachen, kreisförmigen Verkleidung 36, die diese umgibt, wobei diese Verkleidung 36 jedoch massiv ist. Außerdem sitzen Streben 37 um die Schrauben 28 herum und trennen sie damit von der Kartusche 25. Das hat zum Resultat, daß ein Ringkanal 39 zwischen der Verkleidung 36 und der Kartusche 25 gebildet wird; die nun entfeuchtete Luft vollendet ihre Zentripetalbahn, nachdem sie aus der Kartusche 25 ausgetreten ist, während das an den Wänden der Kartusche 25 abgesetzte Öl von der Luft, die durch die Kanäle 29 strömt, mitgenommen wird und durch die Zentrifugelkräfte am Austritt der Kartusche 25 zerstreut wird. Der Vorteil der Wabenform besteht darin, daß die Kanäle 29 sehr schmal sein können, wodurch Auffangen des in der Luft befindlichen Öls begünstigt wird, und daß sie sehr lang sein können, was die gleiche Wirkung hat, ohne daß große Druckverluste auftreten. Außerdem ist die Kartusche 25 leicht, kostengünstig und einfach herzustellen und ggf auszuwechseln.
• Die Kanten 31 und 35 der Gehäuse 26 und 27 können auf eine zylinderförmige Auflagefläche 40 der Welle 1 geschoben werden, wie in Fig. 1 zu sehen ist, und zwischen einer Mutter 41 und einem Absatz 42 dieser Auflagefläche 40 eingespannt werden. Der Ölabscheiderotor 5 ist damit einfach anzubringen. Die Auflageplatte 34 kann an der Halterung 6 gehalten werden, wodurch die Stabilität des Aufbaus verbessert wird, und die Öleinspritzdüse 22 kann zwischen der Welle 1 und der anderen Platte 31 münden, um nicht ein vorzeitiges Auslaufen des wieder in den Raum 9 eingespritzten Öls durch den Ölabscheiderotor 5 zu befördern, was passieren könnte, wenn sie direkt vor Ihm mündet.
• Und schließlich ist um die Kartusche herum ein Ring 43 vorgesehen, der sie schützt; sie erstreckt sich zwischen den Verkleidungen 32 und 36 und wird von einer der beiden gehalten, entweder mittels der Schrauben 28 (wie in Fig. 1 dargestellt) oder durch eine direkte Verbindung (wie in Fig. 2 dargestellt). Der Ring 43 ist selbstverständlich vor dem Ringkanal 39 mit Durchlässen 44 versehen.
• Die Erfindung könnte auch an anderen Bereichen der Maschine eingebaut werden, insbesondere in dem Gehäuse des Gebläselagers, das ebenfalls einen Ölabscheiderotor enthält, wie oben angedeutet wurde.

Claims (3)

1. Zentrifugalölabscheider für Öl, das sich in der Luft befindet, die in einem Zentripetalfluß durch den Rotor (5) strömt, wobei der Zentrifugalabscheider in der Form eines Kranzes ausgeführt ist, der einen Abscheidereinsatz (25) mit wabenförmigem Aufbau, der axiale Strömungsdurchlässe (29) für die Luft aufweist, und zwei ebene Platten (32, 36), zwischen denen sich der Einsatz (25) erstreckt, aufweist, wobei eine der Platten (32), die sich an der Lufteintrittseite des Einsatzes befindet, vor dem Einsatz durchbrochen (33) ist, und die andere Platte (36) massiv und von dem Einsatz abgetrennt ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Platten durch Schrauben (28) miteinander verbunden sind, die durch den Einsatz hindurch verlaufen, und daß Streben (37) zwischen dem Einsatz (25) und der Vollplatte (36) um die Schrauben (28) herum angeordnet sind.

2. Zentrifugalabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er zylindrische Seitenkanten (31, 35) aufweist, die auf einer drehenden Welle (1) sitzen.

3. Zentrifugalabscheider nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Schutzring (43) für den Einsatz (25) aufweist, der den Einsatz umgibt und dabei von einer der Platten gehalten wird und um die Streben (37) herum ausgespart ist.