DE2904960C2 - Schmiersystem für die Turbinenwelle tragenden Lager einer Gasturbinenanlage - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet, daß das Oberströmventil (13) in Schließrichtung durch den anstehenden Druck betätigbar ist.

2. Schmiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberströmventil (13) so eingestellt ist, daß es bei etwa 70% der maximalen Turbinendrehzahl seinen maximalen Durchfluß erreicht.

Die Erfindung betrifft ein Schmiersystem für die die Turbinenwelle tragenden Lager einer Gasturbinenanlage mit einem ölsumpf, einer von der Turbmenwelle angetriebenen positiven Verdrängungspumpe, einer mit einem in Öffnungsrichtung federbelasteten, umgekehrt proportional zur Turbinendrehzah! schließbaren Überströmventil versehenen, Druck und Saugseite der Verdrängungspumpe verbindenden Rückströmleitung, einer die Druckseite der Verdrängungspumpe mit den Lagern verbindenden Druckleitung, in der ein in Schließrichtung federbelastetes, durch den anstehenden Druck zu öffnendes Sperrventil vorgesehen ist, und einer Rücklaufleitung von den Lagern zum Ölsumpf.

Bei einem einschlägigen Schmiersystem nach diesem Stand der Technik entsprechend der CAPS 7 02 551 ist eine Blende vorgesehen, die dazu dient bei bestimmten Betriebsbedingungen den Gegendruck am Sperrventil zu senken. Hierbei wird die Überlaufrnenge des Öls jedoch im wesentlichen durch das Überströmventil bestimmt. Als Folge hiervon ist zur Betätigung der Ventile ein zusätzlicher Steuerdruck erforderlich.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Schmiersystem der eingangs angegebenen Art so weiter zu bilden, daß ein zusätzlicher Steuerdruck nicht erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in kennzeichnender Weise dadurch gelöst, daß das Überströmventil in Schließrichtung durch den anstehenden Druck betätigbar ist.

Es erweist sich hierbei als zweckmäßig, das Überströmventil so einzustellen, daß es bei etwa 70% der maximalen Turbinendrehzahl seinen maximalen Durchfluß erreicht.

Der erfindungsgemäß erzielbare Vorteil besteht darin, daß dieses Schmiersystem sich durch einen besonders einfachen und somit wenig störanfälligen Aufbau auszeichnet und eine vergleichsweise einfache Funktionsweise besitzt

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein vereinfachtes schematisches Diagramm des erfindungsgemäßen Ölverteilungssystems;

Fig.2 eine schematische Ansicht eines typischen ίο erfindungsgemäßen TurbinenÖ'zuführungssystems;

F i g. 3 eine Schnittansicht eines Ventils, das bei dem erfindungsgemäßen Ölzuführungssystem angewandt wird.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 ist dort ein vereinfachtes Schmiersystem gezeigt, das dazu dient Öl dem Lager 1 für die Welle einer Gasturbine zuzuführen. Das öl wird in dem System durch eine Verdrängungspumpe 3 umgewälzt, die durch eine Gasturbinenwelle angetrieben wird.

Es ergibt sich jedoch ein Problem wenn die Turbine unter Leerlaufbedingungen arbeitet oder wenn dieselbe außer Funktion gesetzt wird, da während dieser Zeitspannen nur wenig oder keine Hochdruckluft vorliegt. Da der Ölfluß also immer noch relativ groß ist, neigt das Öl dazu, sich in den Lagern anzusammeln, da es nicht möglich ist, dasselbe mit der erforderlichen Geschwindigkeit abzuziehen. Dies führt zu einem Lecken des Öls durch die Wellendichtungen und verursacht Turbinenrauch.

Um dieses Problem zu vermeiden, wird wie in der F i g. 1 gezeigt, in dem Schmiersystem eine Rückströmleitung 11 vorgesehen, so daß für den von der Verdrängungspumpe 3 kommenden ölfluß eine Rückführungsleitung zu dem ölsumpf 12 gegeben ist. Die Rückströmleitung 11 wird durch ein Überströmventil 13 gesteuert, das so aufgebaut ist, daß dasselbe bei Öldrücken offen ist, die bei Leerlaufbedingungen oder darunter vorliegen. Die Öffnung des Ventils ist so vorgesehen, daß ein ausreichender Ölfluß zurückgeführt werden kann, der die geringe Ölentfernung des ölverteilungssystems unter Leerlaufbedingungen kompensiert und bei höheren Geschwindigkeiten den vollen ölfluß sicherstellt.

Um eine Anhäufung des Öls in den Lagern während sich allmählich verringernder Geschwindigkeiten der Turbine zu verhindern, ist ein Sperrventil 14 hinter der Verdrängungspumpe 3 in der Druckleitung 15 an einer Stelle stromab von dem Überströmventil 13 angeordnet. Das Sperrventil 14 ist so ausgelegt, daß dasselbe bei einem Druck geschlossen wird, der anzeigt, daß die Turbine mit einer niedrigen KompressorRotorGeschwindigkeit arbeitet. Das von der Verdrängungspumpe 3 kommende Öl, das während der späteren Stufen der Turbinenverlangsamung fließt, wird durch die Rückströmleitung 11 zurückgeführt und es wird eine ölansammlung in dem Lagergehäuse vermieden.

Die Fig.2 zeigt eine typische Turbinenlageranordnung mit zugeordnetem Schmiersystem. In diesem Fall liegen sechs Wellenlager 17 bis 22 vor, die an verschiedenen Stellen über die Länge der Turbinenwelle angeordnet sind. Die Lager 18, 19 und 21, 22 liegen paarweise vor und jedes Paar ist in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Die Verdrängungspumpe 23 führt ausgehend von dem Ölsumpf 24 zu dem Umlaufen des Öls durch die Leitung 25 und den Filtern 26. Die Leitung 25 beschickt eine Druckleitung 27, die das Sperrventil 28 enthält, sowie die Rückströmleitung 29 und ein Steuerventil 30. Die Hauptleitung beschickt die

Gehäuse der Lager 17 und des Lagerpaars 21 und 22. Das aus den Lagern 21 und 22 entfernte Öl wird direkt dem Getriebegehäuse 31 zugeführt, von wo dasselbe vermittels der Pumpe 32 durch die Kühleinheit 36 dem ölsumpf 24 zugeführt wird Der für jedes Lager erforderliche ÖlfluB schwankt in Abhängigkeit von der Stelle und der spezifischen Lagerkonfiguration. Dies erfordert gelgentlich zusätzliche Pumpen, wie die Pumpen 33 und 34, um den gewünschten Ölfluß aufrechtzuerhalten. Die Pumpe 34 überführt Öl von dem Lager 17 zu dem Getriebegehäuse 31. Die Druckleitung 27 beschickt ebenfalls das Lager 20 über die zusätzliche Pumpe 33, und das aus dem Lager 20 entfernte Öl wird direkt an das Getriebegehäuse 31 abgegeben. Der aus der Druckleitung 27 kommende Ölfluß wird dem Untersetzungsgetriebegehäuse 35 zugeführt, von wo dasselbe vermittels der Pumpe 37 durch den Kühler 36 dem Ölsumpf 24 zugeführt wird.

Aufgrund hydraulischer Probleme, die dem Lagerpaar 18 und 19 eigen sind, werden dieselben direkt durch die Pumpe 23 stromauf von der Rückströmleitung 29 beschickt, um so einen maximalen Öldruck aufrechtzuerHaiten.'

Das Überströmventil 13 ist insbesondere in der F i g. 3 wiedergegeben. Dieses Ventil ist so aufgebaut, daß eine veränderliche Öffnung 44 für die Rückströmleitung 29 vorliegt, die sich allmählich anpaßt und einen Ölfluß in der Rückströmleitung 29 gemäß der Kurve 10 nach F i g. 2 ermöglicht aufgrund des in dem Schmiersystem vorliegenden Drucks. Insbesondere ist das Überströmventil 13 so ausgelegt, daß der bei Lt-erlaufBedingungen und darunter vorliegende überschüssige Ölfluß im Rückstrom geführt wird. Oberhalb der Leerlaufbedinungen schließt sich das Überströmventil 13 allmählich unter Ausbilden eines vollen Ölflusses zu der Turbine bei hohen Geschwindigkeiten.

Das Ventil 13 besteht aus einem Ventilkörper 41 mit einer Innenkammer 42, die einen Einlaß 43 und einen Auslaß 44 besitzt Der Ventilschaft 45 ist gleitbar in der Kammer 42 angeordnet zwecks Steuern der Größe der Auslaßöffnung 44. Der Ventilschaft 45 wird durch die Feder 46 in die offene Lage gedrückt. Der von dem Einlaß 43 und dem Sekundäreinlaß 49 kommende Öldruck übt eine Kraft auf den Flansch 50 des Ventilschaftes 45 aus unter überwinden der durch die Feder 46 ausgeübten Kraft. Die Gleitdichtung 47 trennt das Gebiet hohen Öldrucks von dem Federteil der Kammer 42, dieüber den Auslaß 48 mit der Außenluft in Verbindung steht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 Patentansprüche:

1. Schmiersystem für die die Turbmenwelle tragenden Lager einer Gasturbinenanlage, mit

a) einem ölsumpf.

b) einer von der Turbinenwelle angetriebenen positiven Verdrängungspumpe,

c) einer mit einem in Öffnungsrichtung federbelasteten, umgekehrt proportional zur Turbineridrehzahl schließbaren Überströmventil versehenen, Druck und Saugseite der Verdrängungspumpe verbindenden Rückströmleitung,

d) einer die Druckseite der Verdrängungspumpe mit den Lagern verbindenden Druckleitung, in der ein in Schließrichtung federbelastetes, durch den anstehenden Druck zu öffnendes Sperrventil vorgesehen ist, und

e) einer Rücklaufleitung von den Lagern zum Ölsumpf