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überdrehzahlschalter für Dampf-, Gas-oder Wasserturbinen Die Erfindung
betrifft einen überdrehzahlschalter für Dampf-, Gas- oder Wasserturbmon mit einem
als Ring ausgebildeten Flichkraftkörper, der beim überschreiten einer Nenndrehzahl
den Ablauf eines Flüssigkeitssysteras freigibt, das dadurch das Schließen
eines oder mehrerer Schnellschlußventile bewirkt.
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Maschinen der genannten Art sind meist längere Zeit ununterbrochen
in Betrieb, ohne daß der Überdrehzahlschalter in Tätigkeit tritt; er bleibt also
in seiner Stellung unverändert. Durch Temperatureinwirkung tritt zum Teil eine Verharzung
des Öles zwischen den Gleit- und Führungsffächen der ansprechenden Teile ein und
es besteht die Gefahr, daß bei überschreitung der zulässigen Drehzahl der
Überdrehzahlschalter nur verzögert bzw. überhaupt nicht in Funktion tritt. Da durch
ein derartiges Versagen des überdrehzahlschalters schon mehrfach Schaden entstanden
ist, ist man dazu übergegangen, Dampfturbinen mit jeweils zwei überdrehzahlschaltern
zu versehen. Die Verwendung doppelter überdrehzahlschalter bedingt auch eine Verdoppelung
der impulsübertragenden Elemente, was sich unter anderem auf die Baulänge der Turbine
auswirkt.
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Es sind ferner hydraulisch arbeitende überdrehzahlschalter bekannt.
Bei ihnen gibt ein Flichkraftring beim überschreiten der Nenndrehzahl mit der einen
Planfläche die Ablauföffnung einer Düse frei, die neben der Turbinenwelle angeordnet
ist, Bei diesem überdrehzahlschalter besteht der Nachteil, daß der Ring in einer
Nut der Welle liegt, die Reib- und Führungsflächen bildet, an denen der Ring haftenbleiben
kann.
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Es sind auch schon Einrichtungen zur Drehzahlüberwachung für Kraftmaschinen
bekannt, bei denen eine reibungsfreie bewegliche Masse den Querschnitt einer zum
Flüssigkeitssystem eines Schnellschlußventils gehörenden Düse steuert. Diese Masse
besteht dabei aus einer in einer Ausnehmung der Maschinenwelle angeordneten, stabförmigen
Biegungsfeder, die an ihrem einen Ende fest mit der Welle verbunden ist und in der
Ruhelage mit ihrem freien Ende die außerhalb der Welle vor deren Stirnseite angeordnete
Düsenöffnung überdeckt. Solche Einrichtungen können nur dann angewendet werden,
wenn freie Wellenenden vorhanden sind. Sie sind daher nur beschränkt brauchbar.
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Uni nun einen Überdrehzahlschalter zu schaffen, der bei reibungsfreier
Arbeitsweise auf eng begrenztem Raum auf dem der Drehmomentenübertragung dienenden
Wellenstrang der Maschine untergebracht werden kann, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen,
daß der Ring die Ablauföffnung einer innerhalb des Wellenstranges der Turbine oder
eines von ihr angetriebenen Maschinenteiles, z. 13. der pumpenwelle, angeordneten
Druckmittelleitung abdeckt und reibungslos lediglich durch eine oder mehrere, Federn,
insbesondere Stabfedern, gehalten wird.
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In der neueren hydraulischen Regelungstechnik ist man bemüht, den
überdrehzahlschalter so auszubilden, daß Per nicht nur die Turbine gegen Überschreitung
einer bestimmten Höchstdrehzahl sichert, sondern auch das Schnellschlußventil auslöst,
wenn der Turbinen%ufer unzulässig hohe Verschiebungen in axialer Richtung aufweist.
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Um nun bei Verwendung eines gemäß den genannten Merkmalen der Erfindung
ausgebildeten übordrebzahlschalters eine Sicherung gegen zu große Axialverschiebung
des Läufers in der einfachsten Weise durch die, Druckmittelleitung zu schaffen,
wird gemäß einem weiteren Merkmal vorgeschlagen, die Druckmittelleitung, deren Ablauföffnung
durch den erfindungsgemäß ausgebildeten Ring abgedeckt wird, außerdem mit einer
vor dem Kupplungsteil des anschließenden Wellenstranges angeordneten Ablauföffnung
zu versehen, die bei unzulässiger Axialverschiebung der Welle in an sich bekannter
Weise freigelegt wird, Bei doppelflutigen Turbinen kann gemäß einem weiteren Merkmal
der Erfindung in der Ablauf öff nung der Druckmittelleitung eine Büchse verschiebbar
gelagert sein, die durch den Druck einer Feder ständig gegen die Turbinenwelle in
Anlage gehalten wird und bei in jeder Richtung erfolgenden unzulässigen Axialbewegungen
derselben einen Ablauf der Druckmittelleitung freigibt.
Die Zeichnung
stellt ein Ausführurigsbeispiel, des Gegenstandes der Erfindung dar. Es zeigt Fig.
1 einen Längsschnitt und Fig. 2 ein Detail des hydraulischenregiers, In dem
Kreiselpumpengehäuse 1 ist eine radfale Bohrung 2 vorgesehen, mit der ein
ölzuführungsrohr 3
verbunden ist. Die Bohrung 2 mündet in eine ringförmige
- Äusdrehung 4 des, Kreis#lp*umpengehäuses. Die Pumpenwelle 5 hat
dort, wo 4--sich die Ausdrehung 4 befindet, eine radiale Bohrung 6, die in
eine. axiale Bohrung7'mündet. Diese Bohrung7 ist zum Kupplungsteil 8 der
Turbinenwelle 9 offen. Normalerweise wird aber die Ablauföffnung
15 der Bohrang 7 von dem Kupplungsteil 8 der Turbinenwelle
9
abgedeckt. Außerhalb des Pumpengehäuses ist die Pumpenwelle mit einer radialen
Bohrung 10 versehen, die, in der axialen Bohrung 7 endet. Die Öffnung
11
der Bohrung 10 kann auch gegebenenfalls mit einer Düse versehen
sein. Über dieser Öffnung 11 befindet sich ein Fliehkraftring 12, der normalerweise
durch die Feder 13 gegen die Öffilung 11 gedrückt wird. Zwei axial
angeordnete Federn 14 halten und führen den Ring 12 reibungslos.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist wie folgt: Die
in den Bohrungen 2, 6, 7, 10 befindliche Flüssigkeit, vorzugsweise
Öl, steht bei ordnungsgemäßem Lauf der Maschine unter einem Druck, bei dem
die auf das Schnellschlußventfl einwirkenden, -nicht gezeigten Steuerelemente- in
einer der Offenstehung des Schnellschlußventils entsprechenden Lage gehalten werden.
Beim überschreiten der für die Turbine zulässigen Drehzahl. überwindet der Ring
12 -auf Grund der auf ihn einwirkenden Fliehkraft die Spannung der Federn
13 und 14 und gibt die Ölablauföffnung 11 frei. Hierdurch fiießt das
Öl ab und der Druck in der ölleitung sinkt. Dies hat zur Folge, daß die Steuerelemente
aus ihrer normalen Lage gelangen und dadurch das SchneUschlußventil sofort geschlossen
wird.
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Bei unzulässiger axialer Verschiebung des Turbinenläufers
9 infolge Auslaufens des nicht gezeigten Axial-.drucklagers gibt der Kupplungsteil
8 die Ablauföffnung 15 der Bohrung 7 frei, der Druck in der
ölleitung 7 sinkt und das SchneRschlußventil schließt sich.
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Bei doppelflutigen Maschinen besteht die Möglichkeit einer unzulässigen
Axialverschiebung des Läufers nach zwei Richtungen. Um auch hierbei ein Auslösen
des Schnellschlusses zu bewirken, ist gemäß Fig. 2 in der Bohrung 7 eine
Büchse 16 verschiebbar angeordnet, die an ihrem von der Pumpe, abgewandten
Ende einen pilzförmigen Bund 17 aufweist. Die Büchse 16
wird durch
eine Feder 18, die sich zwischen der PumpenweRenstimfiäche 19 und
dem pilzförmigen. Bund 17 befindet, ständig gegen die StimMehe 20 der mit
der Welle, 5 durch eine nicht dargestellte Kupplung verbundenen Turbinenwelle
9 in Stellung gehalten. In der Pumpenwelle 5 ist nahe ihrem Ende eine
Ausdrehung 21 vorhanden, die durch Löcher 22 mit dem Freien in Verbindung steht.
Die Büchse 16
ist mit radialen Bohrungen 23 versehen, die in die Axialbohrung
24 der Büchse 16 münden. Der Abstand zwischen der Ausdrdhung 21 und der Stimfläche
19
der Welle, 5 ist so groß, daß normalerweise die Bohrungen
23 abgedeckt sind.
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' Bei unzulässiger axialer Verschiebung des Turbinenläufers,
ganz gleich nach welcher Richtung, wird durch ihn die Büchse 16 verschoben
und die Ablauföffnung der Bohrung 23 freigegeben, wodurch der Druck in der
ölleitung sinkt und das Schnehschlußventil geschlossen wird.
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Um auch bei einem Verharzen des zwischen den Gleitflächen der Büchse
16 und der Bohrung 7 befindlichen Öles ein Verschieben der Büchse
16 und damit eine Freigabe der Ablauföffnung 23 auch bei axialer Verschiebung
des Turbinenläufers in Richtung von der Pumpe weg zu erzwingen, sind an der Stim-'s--ite
der TurbinenweRe 9 eine oder mehrere über den pilzförmigen Bund
17 greifende Klauen 25 angebracht.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Aus-,führungsforinen
beschränkt. So kann z. B. der Ring 12 entweder nur durch Stabfedern 14 oder nur
durch eine Schraubenfeder 13, die vorzugsweise mit toten, d. h. keine
Bewegung ausführenden Federgängen, in einer Ausnehmung des Ringes 12 liegt, gehalten
und geführt werden.