DE7435922U - Turbine engine - Google Patents

Description

Vorrichtung zur Kühlung der Lager eines Turbinentri ebwerke sDevice for cooling the bearings of a Turbinentri ebwerke s

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung der Lager eines Turbinentriebwerkes nach dem Abschalten.The invention relates to a device for cooling the bearings of a turbine engine after it has been switched off.

Bei Turbinentriebwerken, insbesondere Gasturbinentriebwerken in Mehrwellenausführung, wie sie in Fahrzeuge eingebaut werden, ergibt sich nach dem Abschalten infolge der hohen Wärmekapazität von Laufrädern und Gehäusewandungen und infolge des Ausbleibens des kühlenden Schmiermittelstromes ein Temperaturanstieg in den Turbinenlagern, der die zulässigen, beim Betrieb der Turbine auftretenden Werte übersteigt und somit Veränderungen im Material hervorrufen kann, die die Gefahr vorzeitiger bzw. Zerstörung mit sich bringt.In the case of turbine engines, in particular gas turbine engines in multi-shaft design, such as those installed in vehicles, occurs after switching off as a result of the high thermal capacity of the impellers and housing walls and as a result of the failure of the cooling lubricant flow a temperature rise in the Turbine bearings that exceed the permissible values occurring during operation of the turbine and thus changes in the material can cause, which brings with it the risk of premature or destruction.

Diesem Mangel könnte man nun dadurch abhelfen, daß man nach dem Abschalten des Triebwerks mit Hilfe von Zusatzpumpen den Schmiermittelkreislauf so lange aufrecht erhält, bis dem TriebThis deficiency could now be remedied by using additional pumps after the engine has been switched off Lubricant circuit is maintained until the drive

T-443T-443

7435922 23.10.757435922 10/23/75

t ♦ · *t ♦ · *

werk über den Schmiermittelstrom genügend Wärme abgeführt ist um eine solche Temperaturerhöhung in den Lagern zu vermeiden. Das aber hätte den Nachteil, zusätzlichen Energieverbrauches nach dem Abstellen des Haupttriebwerkes, wozu z.B. entsprechend große Batterien für Elektropumpen im Fahrzeug vorgesehen werden müßten. Sowohl dadurch, als auch durch die zusätzlich zu installierenden Elektropumpen selbst würde sich das an sich infolge des Einbaues von Gasturbinentriebwerken günstige Leistungsgewicht solcher Kraftfahrzeuge sehr verschlechtern.In the factory, sufficient heat is dissipated via the lubricant flow to avoid such a temperature increase in the bearings. This would have the disadvantage, however, of additional energy consumption after the main engine has been switched off, for which purpose, for example, correspondingly large batteries for electric pumps would have to be provided in the vehicle. Both because of this and because of the additional electric pumps to be installed themselves, the power-to-weight ratio of such motor vehicles, which is favorable per se as a result of the installation of gas turbine engines, would deteriorate considerably.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung zu schaffen, die einerseits eine wirksame Kühlung der Triebwerkslager nach dem Abschalten des Triebwerks bewirkt, andererseits aber-nur geringstes zusätzliches Baugewicht erfordert. Darüber hinaus soll eine solche Vorrichtung einfach aufgebaut sein um die Betriebssicherheit des Fahrzeugs nicht nachteilig zu beeinflussen und die Herstellkosten nur geringfügig erhöhen.The object of the present invention is therefore to provide a device to create, on the one hand, an effective cooling of the engine bearings after the engine has been switched off, on the other hand, however, requires only the slightest additional structural weight. In addition, a device of this type should be of simple construction in order not to ensure the operational safety of the vehicle adversely affect and increase the manufacturing costs only slightly.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, daß Speicherdruckbehälter an den Schmierölkreislauf des Turbinentriebwerks angeschlossen sind, von denen eine abschaltbare Versorgungsleitung zu den Lagern führt.To solve this problem, according to the present invention suggested that storage pressure vessel to the lubricating oil circuit of the turbine engine are connected, of which a disconnectable supply line leads to the bearings.

Der Hauptvorteil der erfindungsgemäßen Lösung des vorliegenden Problems besteht darin, daß die Verwendung von Speicherdruck-The main advantage of the inventive solution to the problem at hand is that the use of storage pressure

25.1o.1974 - 3 -January 25, 1974 - 3 -

7435922 23.10.757435922 10/23/75

"behältern zur Aufrechterhaltung des Schmierölkreislaufes nach dem Abschalten des Triebwerks, das Baugewicht nur minimal erhöhen, da solche Behälter als dünnwandige Behälter ausgeführt sind, deren Gewicht im Vergleich etwa' zu dem einer Elektropumpe und der dazu erforderlichen Regelanlage nur einen Bruchteil ausmacht. Als einziges notwendiges Regelgerät wird lediglich ein schaltbares Ventil in der zu den Lagern führenden Versorgungsleitung gebraucht, um während des Triebwerkslaufes die Schmiermittelzufuhr aus den Speicherdruckbehältern zu unterbinden und damit eine Auffüllung dieser Behälter zu ermöglichen."containers to maintain the lubricating oil cycle When the engine is switched off, the structural weight only increases minimally, since such containers are designed as thin-walled containers whose weight is only a fraction compared to that of an electric pump and the control system required for it. The only necessary control device is a Switchable valve in the supply line leading to the bearings is used to supply lubricant while the engine is running to prevent from the storage pressure tanks and thus to allow filling of these tanks.

Hach einem weiteren Merkmal der Erfindung sollen die Speicherdruckbehälter an sich bekannte Membranbehälter mit einem Druckgaspolster sein. Die Anwenc-ng solcher Membranbehälter hat den Vorteil, daß bekannte, auf dem Markt befindliche, Bauteile eingesetzt werden, die sowohl im Hinblick auf Betriebssicherheit als auch im Hinblick auf die Bauteilkosten selbst, anderen Lösungen f überlegen sind.According to a further feature of the invention, the storage pressure vessels are intended to be known membrane vessels with a pressurized gas cushion. The Anwenc-ng such membrane container has the advantage that known on the market, components are used, the f and in terms of component cost itself, other solutions both in terms of operational reliability are superior.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sollen bei einem Turbinentriebwerk, in dem für die Leitschaufelverstellung während des Betriebes Speicherdruckbehälter angeordnet sind, diese zur Nachkühlung der Lager eingesetzt werden. Die Verwendung der in einem Triebwerk angeordneten Speicherdruckbehälter einmal während des Betriebs zur Leitschaufelver-According to a further feature of the invention, in a turbine engine, in which for the guide vane adjustment Storage pressure vessels are arranged during operation and are used to cool the bearings afterwards. The usage the storage pressure vessel arranged in an engine once during operation for the guide vane

3
25.1o.1974- - 4 -3
25.1o.1974- - 4 -

7435922 23.10.757435922 10/23/75

-Λ-Λ

stellung, zum anderen nach, dem Abschalten der (Triebwerks zur Lagerkühlung spart in besonderer Weise Baugewicht und Baukosten. position, on the other hand after switching off the (engine for Storage cooling saves construction weight and construction costs in a special way.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung soll die Versorgungsleitung zwischen den Speicherdruckbehältern und den Lagern ein Drosselventil aufweisen, womit der Druck in der Versorgungsleitung gesenkt wird um den Schmiermittelfluß entsprechend klein halten zu können. Der Einsatz eines solchen Drosselventils ist deshalb angezeigt, weil die Austrittsdüsen der Versorgungsleitungen an den Lagerstellen eine bestimmte Mindestgröße nicht unterschreiten dürfen, da sonst die Gefahr der Verkokung bzw. des Zusetzens bei hohen Temperaturen gegeben wäre.According to a further embodiment of the invention
Device, the supply line between the accumulator pressure vessels and the bearings should have a throttle valve, with which the pressure in the supply line is lowered in order to be able to keep the lubricant flow correspondingly small. The use of such a throttle valve is indicated because the outlet nozzles of the supply lines at the bearing points must not fall below a certain minimum size, since otherwise there would be the risk of coking or clogging at high temperatures.

.Anhand der beigefügten Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Die Zeichnung zrigt ein vereinfachtes Schmierstoffschema eines Zweiwellengasturbinenöriebwerks. An exemplary embodiment is based on the accompanying drawing the invention explained. The drawing shows a simplified lubricant scheme for a twin-shaft gas turbine engine.

In der Zeichnung ist auf einer ersten Turbinenwelle 1 ein Verdichterrad 2 und ein Verdichterturbinenrad 3 angeordnet. Sem Verdichterturbinenrad J nachgeschaltet liegt ein Arbeitsturbinenrad 4, das auf einer zweiten Turbinenwelle 5 sitzt.In the drawing, a compressor wheel 2 and a compressor turbine wheel 3 are arranged on a first turbine shaft 1. Downstream of the compressor turbine wheel J is a power turbine wheel 4, which sits on a second turbine shaft 5.

7435922 23.10.757435922 10/23/75

Eine Schinierölversorgungsleitung 6 ist so aufgezweigt, daß
ein Arm zu einem in unmittelbarer Nähe des Turbinenrades 3
im Bereich hoher Temperaturen angeordneten Wellenlager 1o
iührt, der andere Zweig zu einem Lager 15 in der Nähe des Turbinenrades 4-, Die SchmierölVersorgung für das Tu^binentriebverk erfolgt während des Betriebes aus einem öltank 7i aus dem
eine Druckpumpe 8 das Schmieröl durch eine Druckleitung 9 j über einen ölkühler 17 und einen ölfilter 18 zu einem Ver- i teilerblock 19 fördert, von wo es durch Zweigleitungen 2oa, } b, c verschiedenen Schmierstellen zugeführt wird. Eine weitere
Zweigleitung 21 führt von dem Verteilerblock 19 zu zwei parallel-' geschalteten Speicherdruckbehältern 12_t wobei in die Leitung 21 i ein Rückschlagventil 13 eingeschaltet ist, das ein Zurück- ■ strömen des Schmiermittels durch die Zweigleitung 21 in Richtung des Verteilerblockes 19 verhindert.A Schinierölversorgungsleitung 6 is branched so that
one arm to one in the immediate vicinity of the turbine wheel 3
Shaft bearings 1o arranged in the area of high temperatures
The other branch leads to a bearing 15 near the turbine wheel 4-, the lubricating oil supply for the Tu ^ binentriebverk takes place during operation from an oil tank 7i from the
a pressure pump 8, the lubricating oil j through a pressure line 9 via an oil cooler 17 and an oil filter 18 to a comparison i promotes divider block 19, from where it b through branch lines 2oa,}, c different lubrication points is fed. Another
Branch line 21 leads from the distributor block 19 to two storage pressure vessels 12 _t connected in parallel, a check valve 13 being switched on in the line 21 i, which prevents the lubricant from flowing back through the branch line 21 in the direction of the distributor block 19.

Von den Speicherdruckbehältern 12 führt eine Versorgungsleitung
16 zu nicht dargestellten Regelorganen für die Leitschaufelver- ; stellung während des Betriebs des Triebwerks. Von dieser Ver- i sorgungsleitung 16 zweigt die Versorgungsleitung 6 für dieA supply line leads from the storage pressure vessels 12
16 to regulating organs, not shown, for the Leitschaufelver-; position during operation of the engine. From this supply line 16, the supply line 6 branches off for the

Lager 1o und 15 ab, wobei in die Leitung 6 ein schaltbares Ma- ;Camp 1o and 15, with a switchable Ma- in line 6;

gnetventil 14 eingesetzt ist, mit dem die Versorgungsleitung 6 I während des Betriebs des Triebwerks abschaltbar ist. Schließlich fSolenoid valve 14 is used, with which the supply line 6 I can be switched off during operation of the engine. Finally f

ist in die Versorgungsleitung 6 noch ein Drosselventil 24 einge- _! setzt, das dazu dient, den Druck an den Lagerdüsen 25 und 26 $ a throttle valve 24 is also included in the supply line 6! set, which serves to reduce the pressure on the bearing nozzles 25 and 26 $

25.10.1974 - 6 -October 25, 1974 - 6 -

7435922 23.10.757435922 10/23/75

4 ■ · ■ II·)4 ■ · ■ II ·)

• I • I * t• I • I * t

niedrig zu halten, da diese Düsen einen relativ großen Öffnungsquerschnitt aufweisen müssen, um der Gefahr einer Verkokung bzw. eines Zusetzens zu begegnen.to keep low, since these nozzles must have a relatively large opening cross-section to avoid the risk of coking or to counter clogging.

7435922 23.10.757435922 10/23/75

Claims (1)

1. Turbinentriebwerk mit einer Vorrichtung zur Lagerkühlung nach seiner Abschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß Sp^icherdruckbehälter (12) an einen Schmierölkreislauf des Triebwerks angeschlossen sind, von denen abschaltbare Versorgungsleitungen (16) zu den Lagern (1o, 15) führen.1. Turbine engine with a device for bearing cooling after it has been switched off, characterized in that the storage pressure vessel (12) is connected to a lubricating oil circuit of the engine are connected, of which disconnectable supply lines (16) lead to the bearings (1o, 15). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherdrackbehäl^er (12) an sich bekannte Membranbehälter mit einem Druckgaspolster sind.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the Speicherdrackbehäl ^ he (12) known membrane container with a pressurized gas cushion. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherdruckbehälter (12) für die Lagerkühlung zugleich Speicherdruckbehälter für die Leitschaufelverstellung des Triebwerks sind.3. Apparatus according to claim 1 or claim 2, characterized in that that the storage pressure vessel (12) for the bearing cooling at the same time storage pressure vessel for the guide vane adjustment of the engine are. 7435922 23.10.757435922 10/23/75 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsleitung (16) zwischen den Speicherdruckbehältern (12) und den Lagern (1o, 15) ein Drosselventil (24) aufweist.4. Device according to claims 1 to 3> characterized in that the supply line (16) between the storage pressure vessels (12) and the bearings (1o, 15) Has throttle valve (24). 25.10.197*·25.10.197 * 7435922 23.10.757435922 10/23/75