DE1957005B2

DE1957005B2 - Antriebsvorrichtung fuer zusatzaggregate, insbesondere fuer ein gasturbinentriebwerk

Info

Publication number: DE1957005B2
Application number: DE19691957005
Authority: DE
Inventors: Frederick William South Glastonbury Zaimor jun Stanley Hart ford Conn Brunkhardt (V St A )
Original assignee: United Aircraft Corp
Current assignee: RTX Corp
Priority date: 1968-11-19
Filing date: 1969-11-13
Publication date: 1973-08-23
Also published as: FR2023588A1; GB1250040A; CA921324A; JPS4812003B1; US3520632A; DE1957005C3; DE1957005A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für Zusatzaggregate, insbesondere für ein Gasturbir. ;n-T riebwerk, mit einer in ein Gehäuse ragenden Antriebswelle, die zum Antrieb der Zusatzaggregate mit einem Antriebsteil in Eingriff ist, wobei das Gchäuse eine Einlaßöffnung für ein Öl-Luft-Gemisch aufweist, welches innerhalb des Gehäuses durch an der Antriebswelle befestigte Mittel zur Trennung der beiden Gemischkomponenten in Drehbewegung versetzt wird, und mit getrennten Auslaßöffnungen für das öl und die Luft.

Eine derartige Antriebsvorrichtung i«t durch die deutsche Auslegeschrift 1 175 491 bekannt. Dort wird Frischöl durch eine Förderpumpe in die Lager der Turbinenläufer eingespritzt. Das aus dem Lager austretende Öl gelangt in einen Rücklaufkanal, und wird in einem Pumpenraum gesammelt. Von dort wird das Öl-Luft-Gemisch zu einem Abscheider gepumpt. In dem Rücklaufkanal sind Düsen vorgesehen, um eine Vorseparation zu bewirken.

Es ist dort zwar angegeben, daß der Abscheider möglichst kleine Dimensionen erhalten soll, jedoch ist dieser wegen der beschriebenen Konstruktion grundsätzlich notwendig. Nachteilig ist es hierbei somit, daß zwei getrennte Ölförderpumpen von der Triebwerkswelle angetrieben wer 'en müssen. Außerdem ist ein separater Öl-Luft-Abscheider erforderlieh, der wiederum einen separaten Antrieb benötigt.

Eine ähnliche Antriebsvorrichtung ist durch die USA.-Patentschrift 2 610 788 bekanntgeworden. Auch dort wird eine separat angeordnete ölabsaugpumpe verwendet, die über eine zweite Antriebswelle angetrieben wird. Diese bekannte Vorrichtung erfordert daher ebenfalls einen beträchtlichen Raumaufwand, der insbesondere bei Gasturbinentriebwerken für Flu^cugantrieb nicht zur Verfügung steht.

Durch die USA.-Patentschrift 3 269 118 ist die Lagerung einer Antriebswelle für Zusatzaggregate bekannt.

Durch die USA.-Patentschrift 2 306 301 ist eine Kraftstoff-Förderpumpe mit Mitteln bekannt, um mitgeführte Gase vor dem Eintritt des Kraftstoffs in eine Kraftstoffzufuhrleitung abzuscheiden.

Ausgehend von einer Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, mit der Antriebsvorrichtung für die Zusatzaggregate nicht nur den Öl-Luft-Abscheider, sondem auch noch die ölförderpumpe konstruktiv zu vereinigen, so daß keine separaten Pumpen und Abscheider erforderlich sind.

Dies gelingt gemäß der Erfindung dadurch, daß die Antriebswelle mit radialem Abstand zur Bildung eines inneren Ringkanals in ein als hohlzylindrisches Zwischenstück ausgebildetes Antriebsteil hineinragt und mit demselben in Eingriff ist, welches seinerseits mit dem Abtriebsteil in Eingriff ist, daß an der An-

iriebswelle im wesentlichen radial nach außen in den inneren Ringkanal weisende Ansätze angeordnet sind, die zum Antrieb des Zwischenstücks mit demselben in Eingriff sind, und daß der innere Ringkanal zugleich als Zufuhrleitung einer am Ende der Antriebsweile angeordneten Ölabsaugpumpe ausgebildet ist.

Das Öl-Luft-Gemisch wird somit innerhalb des inneren Ringkanals in Drehbewegung versetzt, wobei die beiden Komponenten getrennt werden. Das Öl gelangt schließlich zur Pumpe, die in der Antriebs- \orricntung liegt. Die Pumpe ist unmittelbar an der Antriebswelle ausgebildet.

Es wird bevorzugt, wenn ein äußerer Ringkanal. in dem die Lager des Zwischenstücks angeordnet sind, zwischen dem Zwischenstück und dem Gehäuse vorgesehen ist. wobei der äußere Ringkanal vom Einlaß des inneren Ringl.anals ausgeht und in einen Sammelraum mündet, der über eine Öffnung mit der Ölabsaugpumpe in Verbindung steht. In diesem Sam- meiraum kann sich das abgeschiedene Öl ansammeln.

Zur Unterstützung der Förderwirkung der Pumpe können am Ende des Zwischenstücks schräg verlaufende Nuten vorgesehen sein, welche zu der Ölahfnhröffnung führen.

Die innere Oberfläche des hohlzylindrischen Zwischenstücks kann in der Nähe der Einlaßöffnung zu dem inneren Ringkanal einen die Strömung fördernden, sich nach außen radial erweiternden, kegelstumpfförmigen Bereich umfassen.

Zur Begrenzung einer Axialverschiebung der Antriebswel'e wird es bevorzugt, wenn in dem Zwischenstück Ansätze einer zweiten Reihe in eine in der inneren Oberfläche des Zwischenstücks ausgebildete Umfangsput hineinragen.

Zum Antrieb des Zwischenstücks können die Ansätze der ersten Reihe unterhalb der Ansätze der zweiten Reihe liegen und zum Antrieb des Zwischenstücks an den radial äußeren Spitzen eine Verzahnung auf veisen, die mit einer Verzahnung in der inneren Oberfläche des Zwischenstücks in Eingriff steht.

Zur Abführung der Luft zwischen den Ansätzen der ersten Reihe und dem Läufer der Ölabsaugpumpe könnten den Ringkanal mit der hohl ausgebildeten Antriebswelle verbindende öffnungen angeordnet sein.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung der wesentlichen Teile einer Antriebsvorrichtung für die Zusatzaggregate nach der Erfindung, welche in den Mantel eines Mantelstrom!! iebwerks eingebaut ist,

Fig. 2 eine Schnittansicht dieser Antriebsvor-ichtung, woraus gleichfalls eine Ölabsaugpumpe und ein Abscheider ersichtlich sind,

F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 nach Fig. 2,

F i g. 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 nach Fig. 2.

Die Erfindung wird in Zusammenhang mit einem Mantelstromtriebwerk beschrieben, welches einen äußeren Mantel 2 für einen Ringkanal 4 hat, durch welchen die Umgehungsluft strömt. Ein Zwischenmantel 6 ist zwischen einem Kompressor eines Triebwerks und einem Umgehungskanal vorgesehen. Ein innerer Mantc! 8 begrenzt einen Gasströmungskanal 10 für das aus dem Kompressor strömende Gas. Der Kompressormantel ist ringförmig und hat an seinem Innendurchmesser Statorschaufeln 12, die mit Blattern 14 an dem Kompressorrotor 16 abwechseln. Der Kompressorrotor 16 wird durch Lager (nicht dargestellt) getragen und dient als Antrieb für eine AiiLriebsvorrichtung der Zusatzaggregate, die später ausführlicher beschrieben wird.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, ist ein Gehäuse 20 der Antriebsvorrichtung im Innern des Mantels 4 vorgesehen. Eine Antriebswelle 22 erstreckt sich aus

ίο dem Gehäuse 20 zu der Kompressorrotorwelle 16. Die Antriebswelle 22 wird durch übliche Lager gelragen und durch ein Zahnradgetriebe 24 angetrieben. Das Zahnradgetriebe 24 hat ein auf der Rotorwelle 16 befestigtes Kegelrad 26 sowie ein weiteres Kegelrad 28. das an einem Ende der Antriebswelle 22 sitzt. Die eigentliche Antriebsvorrichtung wird nun unter Bezugnahme auf F i g. 2 beschrieben. Das Gehäuse 20 hat einen Inr.enrauin 30. in den sich das andere Ende 32 der Antriebswelle 22 erstreckt. An dem Ende 32 der Antriebswelle 22 sind A.nsälze 34 sowie Ansätze 36 in r3^^:alem Abstand von den Ansätzen 34 angebracht. L'es weiteren eine Ölabsaugpumpe 38 in radialem Abstand zu den Ansätzen 36 an der Welle 22 befestigt. Jedes dieser drei an der

«ρ Welle 22 befestigten Teils Iieⁿt in dem Innenrsum 30 Dort befindet sich des weiteren ein Zwischenstück 40. das die Antriebswelle 22 unter Bildung eines Abstands umgibt. Bei der gezeigten Ausführungsform wird das Zwischenstück 40 über die Ansätze 36 an getrieben. Wenn der Kompressorrotor 16 die An triebswelle 22 über das Getriebe 24 in Drehung versetzt, treibt die Antriebswelle 22 das Zwischenstück 40 über die Ansätze 36 an. Das Zwischenstück 40 hat eine Umfangsnut 42, in welcher die Ansätze 34 drehen. Durch diese Ausführung wird eine Aufwärtsbewegung der Antriebswelle 22 begrenzt.

Wie schon erwähnt wurde, ist das Zwischenstück 40 in Abstand zu der Antriebswelle 22 angeordnet, so daß ein innerer Ringkanal ausgebildet wird. Außer dem ist ein äußerer Ringkanal 48 zwischen dem Zwischenstück 40 und der Wand 46 des Gehäuses 20 vorgesehen. Das Zwischenstück 40 wird in dem äußeren Ringkanal 48 durch eine Vorrichtung 50. welche in dieser Ausführungsform aus Lagern 52 und 53 besteht, getragen. Der äußere Ringkanal 48 steht mit dem inneren Ringkanal 44 in Verbindung, der seinerseits an eine Öffnung 49 im Gehäuse 20 anschließt. Demnach gelangt die durch die Öffnung 49 eintretende Flüssigkeit zuerst in den inneren Ring kanal 44 und in den äußeren Ringkanal 48; in dem äußeren Ringkanal 48 sind jedoch Mittel 54 vorgesehen, um die in diesen Kanal eintretende Strömung zu dosieren. Bei der beschriebenen Ausführungsform sind diese Mittel als eine Düse ausgebildet. Das Zwischenstück 40 trägt außerdem ein Abtriebsteil 60, das zu nicht dargestellten Triebwerkszusaizaggregaten führt.

In Betrieb gelangt das öl oder eine andere Flüssigkeit in das Gehäuse durch die Einlaßöffnung 49. Da- bei strömt die Flüssigkeit entlang eines Verteilerflanschs 62 und gelangt dadurch hauptsächlich in den inneren Ringkanal 44. Dort gelangt die Flüssigkeit zu einem kegelförmigen Bereich 64, der an einer Wand 6G des Zwischenstücks 40 vorgesehen ist.

Durch den kegelförmigen Bereich 64 wird die Flüssigkeit radial nach außen oder zu der Wand 65 geleitet und außerdem wird durch diesen kegelförmigen Bereich die Strömung erleichtert und die Flüssigkeit

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zu den Ansätzen 34 geführt. Die Ansätze 34 können Auslaß 82 aus einer Nut, die nur während eines Teils

von beliebiger Bauart sein; eine Ausführung mit drei einer Umdrehung des Läufers 78 wirksam ist. Der

Ansätzen wird jedoch bevorzugt. Jeder der drei An- Auslaß 82 kann auch aus einer vollständigen öffnung

sätze hat Keilnuten 66, um den Zusammenbau der bestehen und dabei während der ganzen Umdrehung

Antriebsvorrichtung zu erleichtern. Die Ansätze 34 5 des Läufers 78 wirksam sein,

üben bei der Berührung der Flüssigkeit eine Dreh- Das von der Flüssigkeit in der Nähe der Ansätze

bewegung auf dieselbe aus. Der Aufbau der Ansätze 34 getrennte Gas bleibt im wesentlichen in der Nähe

34, ist derart, daß die Flüssigkeit durch Nuten 68 der Antriebswelle 22 und wird durch eine öffnung 84

(F i g. 3) zwischen ihnen und dem Zwischenstück 40 in der Antriebswelle 22 abgeleitet. Das Gas kann

strömen kann. Die Ansätze 36, über welche das io dann zu jeder geeigneten Stelle geleitet werden, die

Zwischenstück 40 angetrieben wird, haben einen ahn- nicht dargestellt ist.

liehen Aufbau wie die Ansätze 34 mit der Ausnahme, Es ist ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung daß dort sechs Ansätze ausgebildet sind. Auch hier als Antriebsvorrichtung für Zusatzaggregate, als ölsind in den Ansätzen Keilnuten ah eine Verzahnung absaugpumpe und als Zentrifugalabscheider wirkt. 70 angearbeitet, welche mit einer Verzahnung 72 an ij Wie schon oben erwähnt, gelangt der größte Teil dem Zwischenstück 40 zusammenwirken, um dir Be- der eintretenden Flüssigkeit in den inneren Ringwegung zu übertragen. Es sind auch Nuten 74 kanal 44. Derjenige Teil, welcher nicht in diesen (F i g. 3) vorgesehen, welche eine Strömung der Ringkanal 44 gelangt, strömt durch die Dosierungs-Flüssigkeit erlauben. düse 54 in den äußeren Ringkanal 48. Die Dosie-

Wie schon oben beschrieben wurde, erteilen die ao rungsdUsc 54 regelt die aus dem inneren Ringkanal Ansätze 34 der eintretenden Flüssigkeit eine Dreh- eintretende Flüssigkeitsmenge. Von der Düse 54 ge-

bewegung, und die Zentrifugalwirkung bewirkt das langt die Flüssigkeit durch das Lager 52 und entlang

Abscheiden der mitgeführten Gase aus der Flüssig- der Wand 46 zu dem Lager 53; diese Flüssigkeit

keit. Die Flüssigkeit strömt dann entlang beiden dient somit als Schmiermittel für die Lager 52 und

Reihen von Ansätzen 34 und 36 und gelangt schließ- as 54. Die durch den äußeren Ringkanal 48 strömende

lieh zu der Pumpe 38. Die Pumpe 38 besteht aus Flüssigker sammelt sich in einem Sammelraum 86.

einem an der Welle 22 befestigten Läufer 78, der Der Sammelraum 86 steht mit der ölabsaugpumpe

bewirkt, daß die Flüssigkeit durch Nuten 80 in das 38 über eine öffnung 88 in Verbindung. Wenn der

Zwischenstück 40 gepumpt wird. Die Nuten 80 stehen Flüssigkeitspegel in dem Sammelraum 86 ansteigt,

mit einem Auslaß 82 in Verbindung (F i g. 4). Es 30 dringt die Flüssigkeit durch die öffnung 88 und wird

wird hervorgehoben, daß die Nuten 80 winkelförmig insbesondere durch die Schöpfwirkung der öffnun-

von der Einlaßseite zu der Auslaßscite schräg durch gen 80 in dem Zwischenstück 40 auf einen Pegel

das Zwischenstück 40 verlaufen. angehoben, von welchem sie durch den Auslaß 82

In der vorliegenden Ausführungsform besteht der ausströmen kann. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Antriebsvorrichtung für Zusatzaggregate. insbesondere für ein Gasturbinentriebwerk, mit einer in ein Gehäuse ragenden Antriebswelle, die zum Antrieb der Zusatzaggregate mit einem Antriebsteil in Eingriff ist, wobei das Gehäuse eine Einlaßöffnung für ein Öl-Luft-Gemisch aufweist, welches innerhalb des Gehäuses durch an der Antriebswelle befestigte Mittel zur Trennung der beiden Gemischkomponenten in Drehbewegung versetzt wird, und mit getrennten Auslaßöffnungen für das Öl und die Luft, dadurch gekenn zeichnet, daß die Antriebswelle (22) mit radialem Abstand zur Bildung eines inneren Ringkanals (44) in ein als hohlzylindrisches Zwischenstück (40) ausgebildetes Antriebsteil hineinragt und mit demselben in Eingriff ist, welches seinerseits mL dem Abiriebsteil in Eingriff ist, daß an der Ar. triebswelle (22) im wesentlichen iadial nach außen in den inneren Ringkanal (44) weisende Ansätze (36) angeordnet sind, die zum Antrieb des Zwischenstücks (40) mit demselben in Eingriff sind, und daß der innere Ringkanal (44) zugleich als Zuführleitung einer am Ende der Antriebswelle angeordneten ölabsaugpumpe (38) ausgebildet ist.

2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein äußerer Ringkanal (48), in dem die Lager (50, 53) des Zwischen-Etücks (40) angeordnet sind, zwischen dem Zwischenstiick und dem Gehäuse (46) vorgesehen ist, und daß der äußere Ringkaual (48) vom Einlaß des inneren Ringkanals (44) ausgeht, und in einen Sammelraum (86) mündet, der über eine öffnung (88) mit der ölabsaugpumpe (38) in Verbindung ist.

3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende des Zwischenstücks (40) zur Unterstützung der Förder wirkung der Pumpe schräg verlaufende Nuten (80) vorgesehen sind, welche zu der ölabfuhröffnung führen.

4. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche des hohlzylindrischen Zwischenstücks (40) in der Nähe der Einlaßöffnung zu dem inneren Ringkanal (44) einen die Strömung fördernden, sich nach außen radial erweiternden, kegeistumpfförmigen Bereich (64) umfaßt.

5. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung einer Axialverschiebung der Antriebswelle in dem Zwischenstück (40) Ansätze (34) einer zweiten Reihe in eine in der inneren Oberfläche des Zwischenstücks ausgebildete Umfangsnut (42) hineinragen.

6. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansätze (36) der ersten Reihe zum Antrieb des Zwischenstücks (40) unterhalb der Ansätze (34) der zweiten Reihe liegen und zum Antrieb des Zwischenstücks (40) an den radial äußeren Spitzen eine Verzahnung (70) aufweisen, die mit einer Verzahnung (72) in der inneren Oberfläche des Zwischenstücks (40) im Eingriff steht.

7. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abführung der Luft zwischen den Ansätzen (36) der ersten Reihe und dem Läufer (78) der Ölabsaugpumpe (38) den Ringkanal (44) mit der hohl ausgebildeten Antriebswelle (22) verbindende Öffnungen (84) angeordnet sind.