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Dokumentenidentifikation DE102006023580A1 22.11.2007
Titel Schmiermittelsystem
Anmelder MTU Aero Engines GmbH, 80995 München, DE
Erfinder Flouros, Michael, Dr., 80686 München, DE
DE-Anmeldedatum 19.05.2006
DE-Aktenzeichen 102006023580
Offenlegungstag 22.11.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.11.2007
IPC-Hauptklasse F02C 7/06(2006.01)A, F, I, 20070514, B, H, DE
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Schmiermittelsystem zur Schmiermittelversorgung mehrerer Verbraucher (11, 12, 13, 14) einer Gasturbine, insbesondere von Verbrauchern eines Gasturbinenflugtriebwerks, mit einem Schmiermitteltank (15) zur Bereithaltung eines Schmiermittels, mit einer Schmiermittelvorlaufpumpe (16) zur Entnahme des Schmiermittels aus dem Schmiermitteltank (15) sowie zur Förderung des Schmiermittels als Schmiermittelvorlaufstrom in Richtung auf die Verbraucher (11, 12, 13, 14) und mit jeweils einer Schmiermittelrückführeinrichtung (22) je Verbraucher (11, 12, 13, 14) zur Rückführung des Schmiermittels von dem jeweiligen Verbraucher in den Schmiermitteltank (15). Erfindungsgemäß ist mindestens eine, vorzugsweise jede, Schmiermittelrückführeinrichtung (22) als Ejektor-Einrichtung ausgebildet, wobei der Ejektor-Einrichtung ein Teil des aus dem Schmiermitteltank (15) entnommenen Schmiermittelvorlaufstroms derart zuführbar ist, dass in der Ejektor-Einrichtung ein Unterdruck zur Rückführung des Schmiermittels von dem jeweiligen Verbraucher (11, 12, 13, 14) in den Schmiermitteltank (15) entsteht.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Schmiermittelsystem einer Gasturbine, insbesondere eines Gasturbinenflugtriebwerks, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der Praxis bekannte Schmiermittelsysteme zur Schmiermittelversorgung von Verbrauchern, insbesondere von Lagerkammern, einer Gasturbine umfassen neben einem Schmiermitteltank eine Schmiermittelvorlaufpumpe zur Entnahme des Schmiermittels aus dem Schmiermitteltank sowie zur Förderung des Schmiermittels in Richtung auf die Verbraucher, und weiterhin mehrere Schmiermittelrücklaufpumpen zur Rückführung des Schmiermittels von den Verbrauchern in den Schmiermitteltank. Im Schmiermitteltank ist üblicherweise ein statischer Schmiermittelabscheider integriert, um aus dem in den Schmiermitteltank zurückgeförderten Gemisch aus Schmiermittel und Luft die Luft vom Schmiermittel zu trennen und aus dem Schmiermitteltank abzuleiten. Das aus dem Schmiermitteltank und den Lagerkammern abzuführende Öl-/Luftgemisch wird üblicherweise einem rotierenden Schmiermittelabscheider zugeführt, wobei die hierbei separierte Luft vom rotierenden Schmiermittelabscheider über eine sogenannte Überbord-Entlüftungsleitung aus dem Schmiermittelsystem abgeleitet wird. Neben dem Schmiermitteltank, den Schmiermittelpumpen sowie den Schmiermittelabscheidern umfassen aus der Praxis bekannte Schmiermittelsysteme zur Schmiermittelversorgung eines Verbrauchers weiterhin Schmiermittelfilter sowie Schmiermittelkühler, die zwischen den Schmiermitteltank und den oder jeden Verbraucher geschaltet sind.

Bei aus der Praxis bekannten Schmiermittelsystemen von Gasturbinen wird, wie oben ausgeführt, ein Schmiermittelrücklauf von den Verbrauchern in Richtung auf den Öltank dadurch bereitgestellt, dass jedem Verbraucher eine Schmiermittelrücklaufpumpe zugeordnet ist, die stromabwärts des Verbrauchers sowie stromaufwärts des Schmiermitteltanks angeordnet ist. Diese Schmiermittelrücklaufpumpen werden auch als Scavenge-Pumpen bezeichnet, wobei zum Antrieb der Scavenge-Pumpen mindestens ein Getriebe erforderlich ist. Die Scavenge-Pumpen sowie das oder die entsprechenden Getriebe sind relativ schwer, wodurch ein hohes Gesamtgewicht einer Gasturbine verursacht wird.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, ein neuartiges Schmiermittelsystem zu schaffen. Dieses Problem wird durch ein Schmiermittelsystem gemäß Anspruch 1 gelöst.

Erfindungsgemäß ist mindestens eine, vorzugsweise jede, Schmiermittelrückführeinrichtung als eine Ejektor-Einrichtungen ausgebildet, wobei der Ejektor-Einrichtung ein Teil des aus dem Schmiermitteltank entnommenen Schmiermittelvorlaufstroms derart zuführbar ist, dass in der Ejektor-Einrichtung ein Unterdruck zur Rückführung des Schmiermittels von dem jeweiligen Verbraucher in den Schmiermitteltank entsteht.

Das erfindungsgemäße Schmiermittelsystem kommt gänzlich ohne Scavenge-Pumpen aus. Vielmehr sind die Schmiermittelrückführeinrichtungen, die der Rückführung des Schmiermittels von den Verbrauchern in Richtung auf den Kraftstofftank dienen, als Ejektor-Einrichtungen ausgebildet. Die Ejektor-Einrichtungen weisen ein geringeres Gewicht als Scavenge-Pumpen auf. Da weiterhin keine Getriebe für die Ejektor-Einrichtungen erforderlich sind, kann mit dem erfindungsgemäßen Schmiermittelsystem das Gesamtgewicht von Gasturbinen reduziert werden.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Ejektor-Einrichtungen in den Schmiermitteltank integriert.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

1 eine schematisierte Darstellung eines erfindungsgemäßen Schmiermittelsystems.

1 zeigt eine schematisierte Darstellung eines erfindungsgemäßen Schmiermittelsystems 10 eines Gasturbinenflugtriebwerks zur Schmiermittelversorgung von mehreren Verbrauchern 11, 12, 13 und 14, wobei es sich bei den in 1 dargestellten Verbrauchern 11, 12 und 13 um Lagerkammern des Gasturbinenflugtriebwerks und bei dem Verbraucher 14 um eine sogenannte Gear-Box handelt.

Das Schmiermittelsystem 10 umfasst einen Schmiermitteltank 15, in welchem Schmiermittel bereitgehalten wird. Das im Schmiermitteltank 15 bereitgehaltene Schmiermittel wird den Verbrauchern 11 bis 14 über einen sogenannten Schmiermittelvorlaufstrom zugeführt, wobei eine Schmiermittelvorlaufpumpe 16 das Schmiermittel aus dem Schmiermitteltank 15 entnimmt und über einen Schmiermittelfilter 17 sowie zwei Schmiermittelkühler 18 und 19 in Richtung auf die Verbraucher 11 bis 14 fördert.

Im Bereich des ersten Schmiermittelkühlers 18 kann das Schmiermittel des Schmiermittelvorlaufstroms über einen Luftstrom 20 und im Bereich des zweiten Schmiermittelkühlers 19 über einen Kraftstoffstrom 21 gekühlt werden.

Jedem Verbraucher 11 bis 14 des Schmiermittelsystems 10 ist eine Schmiermittelrückführeinrichtung 22 zugeordnet, wobei mit Hilfe jeder Schmiermittelrückführeinrichtung 22 Schmiermittel von einem Verbraucher 11 bis 14 in Richtung auf den Schmiermitteltank 15 gefördert werden kann. Dabei wird ein Gemisch aus Schmiermittel und Luft von den Verbrauchern 11 bis 14 in Richtung auf den Schmiermitteltank 15 gefördert, wobei im Bereich eines in den Schmiermitteltank 15 integrierten, statischen Schmiermittelabscheiders 23 von dem in den Schmiermitteltank 15 zurückgeführten Schmiermittel Luft getrennt und aus dem Schmiermitteltank 15 abgeleitet wird.

Die aus dem Schmiermitteltank 15 abgeleitete Luft wird einem rotierenden Schmiermittelabscheider 24 zugeführt, in welchem aus der aus dem Schmiermitteltank 15 abgeleiteten Luft Schmiermittel abgeschieden wird. Dieses im rotierenden Schmiermittelabscheider 24 abgeschiedene Schmiermittel wird über eine weitere Schmiermittelrückführeinrichtung 25 in den Schmiermitteltank 15 zurückgeführt. Die vom Schmiermittel im Bereich des rotierenden Schmiermittelabscheiders 24 separierte Luft wird hingegen aus dem Schmiermittelsystem 10 abgeleitet.

Wie 1 entnommen werden kann, sind die Schmiermittelrückführeinrichtungen 22 bzw. 25 den Verbrauchern 11 bis 14 bzw. dem rotierenden Schmiermittelabscheider 24 nachgeordnet, wobei gemäß 1 stromabwärts der Verbraucher 11 bis 14 sowie stromaufwärts der Schmiermittelrückführeinrichtungen 22 Einrichtungen 26 angeordnet sind, um metallische Partikel im Schmiermittelrücklauf der jeweiligen Verbraucher 11 bis 14 zu detektieren und diese metallischen Partikel aus dem Schmiermittelrücklauf herauszufiltern.

Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, mindestens eine der Schmiermittelrückführeinrichtungen 22, 25, vorzugsweise alle Schmiermittelrückführeinrichtungen 22 und 25, als Ejektor-Einrichtungen auszuführen.

Gemäß 1 wird den Ejektro-Einrichtungen 22, 25 ein Teil des aus dem Schmiermitteltank 15 entnommenen, hochdruckseitigen Schmiermittelvorlaufstroms zugeführt und über eine Düse 27 der Ejektor-Einrichtung in die entsprechende Ejektor-Einrichtung eingespritzt.

Hierbei entsteht in der jeweiligen Ejektor-Einrichtung 22, 25 ein Unterdruck, der Schmiermittel und Luft von den Verbrauchern 11 bis 14 ansaugt und dem Schmiermitteltank 15 zuführt.

Die als Ejektor-Einrichtungen ausgebildeten Schmiermittelrückführeinrichtungen 22 und 25 sind dabei vorzugsweise in den Schmiermitteltank 15 integriert. Sie könnten aber auch in einem zusätzlichen Ejektortank angeordnet sein.

Im Bereich der Verbraucher 11 bis 14 wird vorzugsweise Schmiermittel von Luft im Sinne der DE 36 05 619 C2 zentrifugal getrennt, so dass auf Verbindungsleitungen zwischen den Verbrauchern 11 bis 14 und dem rotierenden Schmiermittelabscheider 24 verzichtet werden kann. Falls die Verbraucher 11 bis 14 Dichtungselemente mit niedrigem Luftverbrauch, z. B. Gleitringdichtungen, aufweisen, ist eine Trennung im Sinne der DE 36 05 619 C2 vermutlich nicht erforderlich. Auch in diesem Fall kann auf die genannten Verbindungsleitungen verzichtet werden.

10
Schmiermittelsystem
11
Verbraucher
12
Verbraucher
13
Verbraucher
14
Verbraucher
15
Schmiermitteltank
16
Schmiermittelvorlaufpumpe
17
Schmiermittelfilter
18
Schmiermittelkühler
19
Schmiermittelkühler
20
Luftstrom
21
Kraftstoffstrom
22
Schmiermittelrückführeinrichtung
23
statischer Schmiermittelabscheider
24
rotierender Schmiermittelabscheider
25
Schmiermittelrückführeinrichtung
26
Einrichtung


Anspruch[de]
Schmiermittelsystem zur Schmiermittelversorgung mehrerer Verbraucher (11, 12, 13, 14) einer Gasturbine, insbesondere von Verbrauchern eines Gasturbinenflugtriebwerks, mit einem Schmiermitteltank (15) zur Bereithaltung eines Schmiermittels, mit einer Schmiermittelvorlaufpumpe (16) zur Entnahme des Schmiermittels aus dem Schmiermitteltank (15) sowie zur Förderung des Schmiermittels als Schmiermittelvorlaufstrom in Richtung auf die Verbraucher (11, 12, 13, 14), und mit jeweils einer Schmiermittelrückführeinrichtung (22) je Verbraucher (11, 12, 13, 14) zur Rückführung des Schmiermittels von dem jeweiligen Verbraucher in den Schmiermitteltank (15), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine, vorzugsweise jede, Schmiermittelrückführeinrichtung (22) als Ejektor-Einrichtungen ausgebildet ist, wobei der Ejektor-Einrichtung ein Teil des aus dem Schmiermitteltank (15) entnommenen Schmiermittelvorlaufstroms derart zuführbar ist, dass in der Ejektor-Einrichtung ein Unterdruck zur Rückführung des Schmiermittels von dem jeweiligen Verbraucher (11, 12, 13, 14) in den Schmiermitteltank (15) entsteht. Schmiermittelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts jedes Verbrauchers (11, 12, 13, 14) eine Ejektor-Einrichtung angeordnet ist. Schmiermittelsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Schmiermitteltank (15) ein statischer Schmiermittelabscheider (23) integriert ist, um von dem in den Schmiermitteltank zurückgeförderten Schmiermittel Luft zu trennen und aus dem Schmiermitteltank (15) abzuleiten, wobei die aus dem Schmiermitteltank abgeleitete Luft einem rotierenden Schmiermittelabscheider (24) zuführbar ist, stromabwärts desselben eine als Ejektor-Einrichtung ausgebildete Schmiermittelrückführeinrichtung (25) angeordnet ist. Schmiermittelsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ejektor-Einrichtungen (22, 25) in den Schmiermitteltank (15) oder einen zusätzlichen Ejektortank integriert sind.






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