CS215224B1 - Hydraulická spojka s plynulou změnou záběrového momentu - Google Patents

Abstract

Vynalez se týká natáěecího zařízení parních turbin a řeší problém zejména rázového namáháni činných ozubení, rázových sil do ložisek turbin. Vynález řeší tyto problémy tím, že k rotoru turbiny připojuje hydraulický rotor s působností hydraulické spojky s proměnným záběrovým momentem a na stojan turbiny připojuje externí poháněči soustavu.

Description

Vynález se týká hydraulické spojky s plynulou změnou záběrového momentu, které je zvláší vhodná pro natáčení parních turbin.

V současné technické praxi je pro přenos rotačního pohybu na soustavy se značným áíproměnným záběrovým momentem použito několika řešení, která lze rozlišit podle použitého principu na natáčedla mechanická, elektrická a hydraulická. Nejstaršim a dosud nejvíce rozšířeným typem natáčedel jsou natáčedla mechanická s výkyvnou nebo výsuvnou kulisou, na jejímž konci je poháněči pastorek, který při zasunutí do ozubení na rotoru turbiny přenáší hnací moment z externí poháněči soustavy. Za jeden z příkladů elektrických natáčedel lze považovat budič generátoru, ve kterém je vhodnou úpravou vytvořeno dostatečně silné rotační elektromagnetické pole s požadovanou úhlovou protáčeci rychlostí.

Hydraulická natáčedla je možno rozlišit na systémy hydrostatické a hydrodynamické. Jedním z příkladů hydrostatických zařízení je řešení s brzděným rotačním servomotorem, kte¹rý sestává z korunového ozubeného kola pevně spojeného s rotorem turbiny, po kterém se odvaluje řada pastorků otočně uložených v kleci servomotoru. Rotačního pohybu je v tomto případě dosaženo působením tlaku externě dodávané hydraulické kapaliny na plochy zubů. Používané hydrodynamická řešení natáčedel většinou pracují na principu impulsních turbin.

Všechna tato řešení mají některé nedostatky. U mechanických soustav s kulisou a pastorkem lze jen velmi těžko úplně odstranit rázové namáhání ozubení pastorku a korunového kola při zasouvání za klidu i za pohybu rotoru. Dalším nedostatkem tohoto řešení je vyvozeni značné radiální síly de ložisek turbiny. U elektrických a hydrodynamických natáčedel lze za hlavní nedostatek považovat nárůst složitosti zařízení spolu s vysokou pořizovycí cenou a u systémů s rotačním servomotorem lze očekávat poškození ozubení nečistotami v hydraulické kapalině, které se objeví v souvislosti s činností čelistové brzdy.

Uváděné nedostatky podstatně omezuje hydraulická spojka s plynulou změnou záběrového momentu podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že k rotoru turbiny je připojen hydraulický rotor, působící jako hydraulická spojka s proměnným záběrovým momentem. Přitom je se stojanem turbiny spojena externí poháněči soustava.

Jeden z příkladů praktického provedení hydraulické spojky s plynulou změnou záběrového momentu ve funkci natáčedla rotoru parní turbiny je znázorněn na připojeném výkresu. V něm uvedený obr. 1 zobrafcuje podélný řez touto hydraulickou spojkou a obr. 2 zobrazuje příčný řez touto hydraulickou spojkou.

Jak je patrno z obr. 1, sestává zařízení podle vynélezu ze dvou základních částí, a to z hydraulického rotoru 2, jehož ozubené kolo 21 je pevně spojeno s rotorem 1 turbiny a z pohonné části která je součástí nezekresleného stojanu parní turbiny. Hydraulický rotor 2 sestává z klece 25. které je pevně spojena s ozubeným věncem 24 a se synchronizačním nákružkem 38. přičemž v této kleci je rotačně uložena řada pastorků 22. které dosedají na ozubené kolo 21 a dělí vybrání v tělese klece 25 na nátokové komory 27. spojené axiálními nátokovými kanály 290 s dělícím pastorkem 29 a na odpadní komory 28, které jsou propojeny radiálními odpadními kynély 26 s obvodovým kanálem 200 v tělese pohonné části 2· Obvodový kanál .200 je přepouštěcími otvory 201 propojen se sběrným potrubím 41. ve kterém je připojen regulační ventil 4. Z něho vycházející spojovací potrubí 42 ústí vstupním kanálem 39 v pravé boční partii 299 tělesa pohonné části 2 do dělicího prostoru 29. Okraje pravé boční partie 299 a levé boční partie 298 nesou.uložené elementy drážkovaného hřídele 32. Pohonná! část J sestává z drážkovaného hřídele 32, na kterém je suvně uložen hnací pastorek 21» jehož zadní část je opřena o levý píst 371. a najehož čelo dosedá levá pružina 24» která zároveň druhým koncem dosedá na čelo synchronizačního kroužku 22» suvně uloženého na drážkovém hřídeli 32. Pravá pružina 25» která dosedá na zadní část synchronizačního kroužku 22 je dále opřena o odtlačovací kroužek 36. který je suvně uložen rovhěž na hřídeli 32. a na nějž dosedá pravý plst 372.

činnost zařízeni podle vynálezu lze demonstrovat ve dvou typických režimech, které jsou požadovány u natáčedla parní turbiny. Prvním režimem je uvedení rotoru turbiny z nulových otáček na otáčky protáčecí, včetně tzv. odtržení rotoru několikanásobně zvýšeným záběrovým momentem, potřebným pro překonám! coulombovského tření v kluzných ložiskách parní turbiny a generátoru. Na obr. 1 je zobrazeno zařízení ve stavu s avolněným hydraulickým rotorem 2 což je stav, odpovídající nulovým nebo jmenovitým otáčkám turbiny. Tohoto stavu je dosaženo plným otevřením regulačního ventilu 4 ^a odpojením levého tlakového prostoru 301 i pravého tlakového prostoru 302 od zdroje ovládací hydraulické kapaliny, tím je vzájemná poloha hnacího pastorku 31 a synchronizačního kroužku 33 vůči ozubenému věnci 24 a synchronizačnímu nákružku 38 fixována v krajních polohách předpětí levé pružiny 34 a pravé pružiny 35.

V počátku sekvenčního režimu uváděni rotoru 1 na protáčeeí otáčky je ke zdroji elektrické energie připojen nezakreslený poháněči elektromotor, který přímo nebo přes nezakreslenou převodovku začne otáčet drážkovaným hřídelem 32. V dalším sekvenčním kroku je připojen pravý tlakový prostor 302 k externímu zdroji ovládací hydraulické tekutiny a síla, vyvozená hydraulickou tekutinou, začne posouvat pravý píst 372 a odtlačovací kroužek 36 po drážkovém hřídeli 22. Stlačováním pravé pružiny 35 a levé pružiny 24 vyvodí silovou výslednici které začne posouvat synchronizační kroužek 33 na synchronizační nákružek 38 je posunem pravého pístu 372 a odtlačovaciho kroužku 36 stlačována pouze pravá pružina 35 a vlivem narůstajícího tření mezi oběma - synchronizačním kroužkem 33 a synchronizačním nákružkem 38 začne synchronitační kroužek 33 přenosem momentu roztáčet pomocí synchronizačního nákružku 2S uvolněný hydraulický rotor 2. Z tohoto synchronizačního kroku natáčecí sekvence není možno přejit do dalšího kroku ani předčasným připojením levého tlakového prostoru 302 ke zdroji hydraulické tekutiny, jestliže čelo oravého pístu 372 nepřekrývá vyústění blokovacího kanálu 310. který blokovacím DOtrubím 320 spojuje levý tlakový prostor 301 s vnitřním prostorem pohonné soustavy 2· Poloha blokovacího kanálu 310 je pak zvolena tak, aby posunutí pravého pistu 372. potřebné k úplnému uzavření blokovacího kanálu 3lb. vyvodilo stlačením pravé pružiny 35 sílu, potřebnou k vyrovnání obvodových rychlostí na osách zubů hnacího pastorku 31 a ozubeného věnce 24. Zasouvání hnacího pastorku 31 do ozubeného věnce 24, které je druhým krokem natáčecí sekvence, je vyvozeno po připojení levého tlakového prostoru 22i ^ke zdroji hydraulické tekutiny. Silovou výslednicí pak pohybuje současně levým pístem 371 a hnacím pastorkem 31 směrem k ozubenému věnci 24 a zároveň stlačuje levou pružinu 24» opřenou o synchronizační kroužek 33.

Bezrázové zasunutí ozubení hnacího pastorku 31 do ozubeiíí ozubeného věnce 24 umožněné popsaným synchronizačním mechanizmem pak pokračuje posouváním hnacího pastorku 31 až do kon215224 cové' polohy za současného uvolňování třecího spojení synchronizačního kroužku 33 a synchronizačního nékrUžku 38 tak, aby po úplném překrytí obou ozubení byl synchronizační mechanismus zcela uvolněn.

V obou krocích popsané sekvence byl hydraulický rotor 2 úplně uvolněn a jeho rotaci v provedeni, které je zobrazeno na obr. 1 a 2 je hydraulická-kapalina, kterou je naplněn dělící prostor 29. hydraulický rotor 2, sběrné potrubí 41 a spojovací potrubí 42. volně přečerpávána zubovými mezerami odvalmjících se pastorků 22 a stojícího ozubeného kola 21. Třetím a hlavní krokem sekvence je uvedení rotoru .1 parní turbiny uzavíraáním regulačního vehtilu na protéčecí otáčky. V takto koncipované soustavě lze po vyvození několika násobného záběrového momentu využít dynamického působení rotujících hmot hydraulického rotoru 2 a pohonné soustavy jl. Náhlým uzavřením regulačního ventilu £ dojde k prudkému nárůstu tlaků ve sběrném potrubí 41, přepouštěcích otvorech 201 a obvodovém kanálu 200. který je přenesen radiálními odpadními kanály 26 do odpadních komor 28. Takto vyvozený nárůst síly na boky zubů pastorků 22 a ozubeného kola 21 prudce zvýši záběrový moment na ozubené kolo 21. spojené s rotorem 1, z hnacího pastorku 31 a setrvačným momentem v tomto okamžiku rotujících hmot je umožněno tzv. utržení rotoru bez jinak nevyhnutelného vysokého proudo„vého přetížení elektromotoru natáčedla při rozběhu z nulových otáček. Dosažením protáčecích otáček, jejichž úroveňje možno volit změnou průtočného průřezu regulačního ventilu je řízená sekvence ukončena. Při zvýšení otáček rotoru 1 parní turbiny otevřením jejich regulačních ventilů, například při najížděni na jmenovité otáčky, se změní smysl otáčení pastorků 22 a ozubeného kola 21 a soustava pastorků 22 a ozubeného kola 21 začne z odpadních komor 28 hydraulickou kapalinou v limitním případě odčerpávat. Tím dojde k uvolnění spojky i v případě, že by se regulační ventil 4 neotevřel. Opačnou sekvencí k sekvenci již uvedené jě za plné synchronizace vzájemných rychlosti vysunuto ozubení hnacího pastorku 31 z ozubeného věnce 24 a synchronizační kroužek 33 je posunut do klidové polohy. Při podstatně'vyššich než protáčecích otáčkách je regulační ventil 4 otevřen a hydraulický rotor 2 rotuje shodnou uhlovou rychlostí jako rotor _1 parní turbiny.

Druhým typickým režimem provozu natáčedla je jeho činnost při zachycení rotoru 1 parní turbiny po výpadku. U zařízení podle vynálezu je opět možno identickou sekvencí zapojení elektromotoru natáčedla, synchronizací rotujících částí pohonné části J a hydraulického rotoru 2, -Zasunutím pohonného pastorku 31 do ozubeného věnce 24 a navazující změnou průtočného průřezu regulačního ventilu 4 zachytit rotor ve volitelných protáčecích otáčkách.

Claims (1)

1. Hydraulická spojka s plynulou změnou záběrového momentu sestávající ze soustavy hydraulického rotoru a z pohonné části vyznačené tím, že jeho hydraulický rotor(2) je vytvořen z klece (25), která je pevně spojena s ozubeným věncem (24) a se synchronizačním nékružkem (38), přičemž v této kleci (25) je rotačně uložena řafla pastorků (22), které dosedají na ozubené kolo (21) a při tom obvodový kanál (200) je přepouštěcími otvory (201) spojen se sběrným potrubím (41), ke kterému je připojen regulační ventil (4), a že z něho vycházející spojovací potrubí (42) ústí vstupním kanálem (39), vytvořeným v pravé boční partii (299) tělesa pohonné části (3) do dělícího prostoru (29) přičemž okraje pravé boční partie (299) a levé boční partie (298) obsahují uložená elementy drážkovaného hřídele (32), a dále že jeho pohonné část (3) je vytvořena tak, že její drážkovaný hřídel (32), na kterém je suvně uložen hnací pastorek (31), jehož zadní část je opřena o levý píst (37D, a na jehož čelo dosedá levé pružina (34), která zároveň druhým koncem dosedá na čelo synchronizačního kroužku (33), suvně uloženého na tomto drážkovaném hřídeli (32) a pravé pružina (35), která dosedá na zadní část synchronizačního kroužku (33) je dále opřena o odtlačovací kroužek (36), který je suvně uložen rovněž na drážkovaném hřídeli (32) a na nějž dosedá pravý píst (372).