DE1014555B - Wellendrehvorrichtung fuer Dampfturbinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wellendrehvorrichtung für Dampfturbinen, bei der die Kupplung zwischen der Turbinenwelle und dem Untersetzungsgetriebe des Drehmotors mittels handgesteuerten Servomotors betätigt wird.

Die Kupplung darf, wenn sie. nicht einen Freilauf hat, nicht bei laufender Turbine eingerückt werden. Dies will die Erfindung sicherstellen. Sie tut es nach Wahl auf dreierlei Art mittels dreier verschiedener Vorrichtungen.

Die erste Vorrichtung ist mechanisch und besteht darin, daß am Gestänge des die Servomotorsteuerung betätigenden Handgriffs ein Bolzen angelenkt ist und vom Gestänge zu Beginn der Einkuppelbewegung elastisch radial gegen die Welle angedrückt wird und, wenn die Welle umläuft, von ihr durch Reibung etwas seitwärts bewegt wird und dadurch die weitere Bewegung des Gestänges und damit die Einschaltung des Servomotors sperrt, aber, wenn die Welle ruht und es daher nicht seitwärts bewegt wird, die weitere Einkuppelbewegung des Handgriffs ungehemmt läßt.

Die zweite Vorrichtung ist hydraulisch und besteht darin, daß der Servomotor hydraulisch ist und daß das Gestänge des die Servomotorsteuerung betätigenden Handgriffes durch die Einkuppelbewegung den Stößel einer Pumpe in Berührung mit einer Nockenscheibe der Welle bringt, wodurch die Pumpe, wenn die Welle umläuft, Druckflüssigkeit in einen Zylinder fördert, so daß dessen Kolben das Ventil, welches dem Servomotor die Druckflüssigkeit zuführt, schließt.

Die dritte Vorrichtung ist elektrisch und besteht darin, daß das Gestänge des den Servomotor betätigenden Handgriffs durch die beginnende Einkuppelbewegung einen Schalter in Berührung mit einer Nockenscheibe der Welle bringt, so daß der Schalter, wenn die Welle umläuft, mit Unterbrechungen einen Stromkreis schließt, der mittels eines Verzögerungsrelais eine den Servomotor betätigende Spule erst dann, wenn die Unterbrechungen aufgehört haben, also die Welle steht, einschaltet.

Bei allen diesen Drehvorrichtungen wird also, ehe sie eingekuppelt werden, die Welle gewissermaßen abgefühlt, ob sie umläuft oder stillsteht; alle diese drei Drehvorrichtungen besitzen also eine Art Fühlvorrichtung.

Mit jeder dieser Drehvorrichtung kann zur Sicherheit eine Verriegelungsvorrichtung verbunden sein, die den Servomotor durch eine Verriegelungsvorrichtung, welche den Servomotor in derjenigen Stellung, in der die Wellendrehvorrichtung ausgekuppelt ist, festhält und ihn erst freigibt, wenn der Handgriff weit genug bewegt ist, den Servomotor einzuschalten.

Ferner kann mit jeder jener drei Drehvorrichtungen eine weitere Verriegelungsvorrichtung verbunden Wellendrehvorrichtung
für Dampfturbinen

Anmelder:

Metropolitan - Vickers
Electrical Company Limited, London

Vertreter: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Patentanwalt,
München 9, Schweigerstr. 2

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien, vom 28. Mai 1952

Edward Louis Neville Towle,

Cheadle Heath, Stockport (Großbritannien),

ist als Erfinder genannt worden

sein, die verhindert, der Turbine Dampf zuzuführen, wenn die Drehvorrichtung eingekuppelt ist.

Der Servomotor kann auch bei jener mechanischen und bei jener elektrischen Wellendreh Vorrichtungssteuerung hydraulich sein. Dann wird erfindungsgemäß sein Steuerventil elektrisch durch eine Spule betätigt, die, wenn von Strom durchflossen, den Servomotor einkuppeln, aber dann, wenn stromlos, auskuppeln macht. Dann kann fernerhin der Stromkreis für die Spule des Steuerventils durch einen am Gestänge der Steuerung angelenkten Schalter eingeschaltet, und zwar dann eingeschaltet werden, wenn das Gestänge, vom Bolzen ungehemmt, nahezu in die Endlage gekommen ist.

Wenn der Drehmotor der Wellendrehvorrichtung ein Elektromotor ist, dann empfiehlt es sich, daß durch einen am Gestänge des Servomotors angelenkten Anlaßschalter der Motor, kurz bevor die Kupplung eingreift, auf langsame Drehzahl und, wenn die Kupplung eingerückt ist, auf volle Leistung geschaltet wird. Die Erfindung wird an Hand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen erläutert.

Fig. 1 zeigt die allgemeine Anordnung, und zwar für die mechanische Bauart der Steuerung; sie gilt, von den Teilen 9 und 11 abgesehen, auch für die hydraulische und die elektrische Bauart;
Fig. 2 zeigt die mechanische,

Fig. 3 die hydraulische und
Fig. 4 die elektrische Bauart.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist als Antriebsmittel für die Drehvorrichtung ein Elektromotor mit Untersetzungsgetriebe ver-

TO 659/12Φ

wendet. Das letzte Radi des Untersetzungsgetriebes besitzt eine Keilnabe, in der-eine -Keilwelle 2 gleitend ' angeordnet ist; die Keilwelle 2 trägt an einem Ende ein mit Innenverzahnung versehenes Kupplungsstück 3. Eine axiale Bewegung der Keilwelle bewirkt, daß das innenyerzahnte Kupplungsstück 3 mit einem eine entsprechende Außenverzahnung tragenden Kuppluhgsstück 4 in Eingriff gebracht wird; dieses Kupplungsstück 4 sitzt auf der Turbinenwelle oder auf der Ritzelwelle des normalerweise unmittelbar mit der Turbine gekuppelten Untersetzungsgetriebes.

Das Einrücken und· Ausrücken der Kupplung wird fait Hilfe eines Servomotors 5 bewirkt, der einen doppelt wirkenden Kolben (nicht dargestellt) um-.,.. faßt; dieser Kolben kann durch Druckluft oder durch ein unter Druck stehendes hydraulisches Medium betätigt sein. Mit dem Kolben ist eine Kolbenstange 5 a verbunden, die die Kupplung unter Vermittlung durch einen drehbar gelagerten Hebel 6 und einen zur Übertragung von Axialkräften dienenden Bund 6 a be- tätigt. Zur Steuerung der Zuführung des Arbeits- Z mediums zu den Seiten des Servomotorkolbens dient ein Ventil 8. Dieses wird bei der mechanischen und der ,'.-.elektrischen Bauart der Drehvorrichtungssteuerung elektrisch betätigt, und zwar derart, daß das Arbeitsmedium dann, wenn dem Ventil 8 Strom zu- er. geführt wird, so zu dem Kolben geleitet wird, daß die Kupplung eingerückt wird, und dann, wenn das Ventil 8 stromlos .ist, zur anderen Seite des Kolbens geleitet wird, so daß die Kupplung ausgerückt wird. Zur Steuerung des elektrisch betätigten Ventils 8 -..· dient ein Schalter 9, der mit Hilfe eines auf dem Manövrierstand angeordneten Handhebels 10 oder eines -ähnlichen beweglichen Bauteils betätigt wird. Der Handhebel 10 ist durch Stangen 10 a und Winkelhebel 10 & mit einer Fühlvorrichtung 11 verbunden. ■-.· Bei der mechanischen Bauart der Steuerung verhindert die Fühlvorrichtung eine vollständige Bewegung des Handhebels 10 innerhalb seiner Kulisse, solange die Turbine umläuft, wie im folgenden an Hand von Fig. 2 beschrieben wird. Die Stangen und Winkelhebel betätigen eine mit der Kolbenstange 5 α des Servomotors verbundene Verriegelungsvorrichtung 12, die aus einem durch die Stangen 10 a mit dem Handhebel 10 mechanisch gekuppelten Bolzen besteht, der in eine entsprechende Vertiefung in der Kolbenstange 5 α eingreifen kann; diese Verriegelungsvorrichtung hält den Servomotor in derjenigen Stellung, in der die Wellendrehvorrichtung ausgekuppelt ist, fest und gibt ihn erst frei, wenn der Handhebel weit genug bewegt ist, den Servomotor einzuschalten.

Ferner ist mit den Stangen 10 a eine aus Sperrklinke und Sperrad bestehende Verriegelungsvorrichtung 13 verbunden, die dann, wenn der Handhebel 10 ein kurzes Stück bewegt wird, verhindert, daß die -»Voraus«- und »Rückwärts «-Manövrierventile in Richtung auf ein Öffnen dieser Ventile bewegt werden. Die mechanische Vorrichtung 13 behindert jedoch die Schließbewegung der Ventile nicht.

Zur Steuerung des Antriebsmotors der Durchdrehvorrichtung dient ein automatischer Anlasser (nicht dargestellt), der so ausgeführt ist, daß der Motor beim anfänglichen Schließen des Stromkreises ein niedriges Drehmoment erzeugt; die Betätigung des Anlassers erfolgt durch einen Schalter 14, der am Gestange des Servomotors angelenkt ist; der Anlasser wird so eingestellt, daß der Motor kurz, ehe die Kupplung eingreift, auf langsame Drehzahl und, wenn die Kupplung eingerückt ist, auf volle Leistung geschaltet wird.

Die beschriebene Einrichtung arbeitet wie folgt: Um die Wellendrehvorrichtung in Betrieb zu setzen, wird der Handhebel 10 in Richtung des Pfeiles D in Fig. 1 bewegt. Durch die anfängliche Bewegung dieses Handhebels wird die Fühlvorrichtung 11 auf die in Fig. 1 durch die Bezugsziffer 27 angedeutete Turbinenwelle oder die langsam laufende Welle der ersten Untersetzungsstufe abgesenkt. Wenn sich die Welle dreht, kann der Handhebel 10 nur etwa ein Drittel der vorgesehenen Gesamtbewegungsstrecke zurücklegen, und es ist nicht möglich, die Verriegelungsvorrichtung 12 vollständig zurückzuziehen oder den Schalter 9 zu schließen. Die Bewegung des Hand- - hebeis 10 über das erste Drittel seines Weges reicht aus, um auch die Verriegelungsvorrichtung 13 zur Wirkung zu bringen, die eine Betätigung des Manövrierventils oder der Manövrierventile verhindern soll. Wenn die Welle stillsteht, kann der Handhebel 10 über die ganze vorgesehene Strecke hinweg bewegt werden, bis die Einrückstellung erreicht wird_; wodurch die Verriegelungsvorrichtung 12 zuräekgezogen wird; unmittelbar darauf wird der Schalter 9 für das Ventil 8 geschlossen. Dies bewirkt, daß das Ventil 8 in Tätigkeit tritt und daß der Servomotor 5 die Kupplung einrückt. Unmittelbar vor dem Einrücken der Kupplung setzt der Schalter 14 den automatischen Anlasser für den Motor der Durchdrehvorrichtung so unter Strom, daß das Rad mit niedriger Drehzahl umläuft, um ein Einrücken der Kupplung zu ermöglichen.

Zum Ausrücken der Kupplung wird der soeben Beschriebene Vorgang umgekehrt durchgeführt. Def Handhebel 10 wird zum entgegengesetzten Ende der Kulisse bewegt, wobei der Schalter 9 für das Ventil 8 geöffnet wird; hierdurch wird bewirkt, daß der Servomotor die Kupplung ausrückt und den Motor durch öffnen des Schalters 14 stillsetzt. Gleichzeitig wird das Manövrierventil bzw. die Manövrierventile durch die Verriegelungsvorrichtung 13 freigegeben, so daß sie geöffnet werden können. Es ist ersichtlich, daß es bei einer Störung in der Versorgung des Servomotors mit dem Betätigungsmittel unmöglich ist, die Manövrierventile freizugeben; denn die Verriegelung 12 kann in diesem Falle nicht in die zugehörige Vertiefung in der Kolbenstange 5 α des Servomotors eintreten.

Wenn sich der Handhebel 10 in der Stellung befindet, die dem Ausrücken der Kupplung entspricht, greift der Bolzen der Verriegelung 12 in die zugehörige Vertiefung in der Kolbenstange des Servomotors ein. In diesem Falle kann der Servomotor nicht versehentlich betätigt werden, um die Kupplung einzurücken, wie es anderenfalls vorkommen könnte, wenn an den Steuereinrichtungen des Servomotors 5 eine Störung auftritt. Ferner verhindert die Verriegelungsvorrichtung 12, daß der Handhebel 10 vollständig in die der ausgerückten Kupplung entsprechende Stellung bewegt wird, solange der Servomotor die Kupplung noch nicht zurückgezogen hat; hierdurch wird gewährleistet, daß die Dampfventile für die Turbine erst dann freigegeben werden, wenn die Kupplung ausgerückt ist.

Gemäß Fig. 2 besteht die mechanische Ausführungsform der Fühlvorrichtung aus einem Zylinder 15, in dem ein Kolben 16 gleitend angeordnet ist. Zur Hin- und Herbewegung des Kolbens dient ein Kolbenbolzen 17, der durch eine Kurbel 18 betätigt wird; die Kurbel 18 wird durch eine Spindel 19, die über die Stangen 10 α mit dem Handhebel 10 (Fig. 1) in Verbindung steht, gedreht. Der Kolben 16 besitzt ■

eine Ausnehmung 24 und trägt außerdem einen zweiten Kolbenbolzen 20, der einen T-förmigen Bolzen 21 unterstützt; im oberen Teil dieses Bolzens ist ein Schlitz 22 vorgesehen, durch den sich der zweite Kolbenbolzen 20 erstreckt. Der Bolzen 21 besitzt eine Schulter 23, die so ausgeführt ist, daß der Bolzen in die Ausnehmung 24 des Kolbens eintreten kann, wenn der Bolzen seine Mittellage einnimmt. Diese Mittellage wird normalerweise durch eine Schraubenfeder 25 aufrechterhalten. Der Bolzen 21 ist mit. einem Schuh 26 versehen, der normalerweise in einem Abstand von etwa 6 mm von der Welle 27 gehalten wird, deren Ruhe- bzw. Bewegungszustand festgestellt werden soll. Wenn die die Kurbel 18 tragende Spindel 19 durch Verschieben des Handhebels 10 gedreht wird, berührt der Schuh 26 des Bolzens die Welle 27; wenn sich die Welle 27 dreht, wird der Schuh gemäß der Darstellung in Fig. 2 nach rechts oder links bewegt, und bei einer weiteren Drehung der Spindel 19 greift die Kante des Kolbens an der Schulter 23 an, wodurch die Bewegung des Kolbens und damit auch die Bewegung des Handhebels zum Stillstand gebracht wird. Wenn die Welle 27 stillsteht, tritt die Schulter 23 in die Ausnehmung 24 ein und ermöglicht es so dem Kolben, sich weiterzubewegen, bis der zweite Kolbenbolzen 20 den Boden des Schlitzes 22 berührt; durch diese Bewegung wird ermöglicht, daß der Handhebel bis zu dem dem Einrücken der Kupplung entsprechenden Punkt bewegt wird.

Die hydraulische Ausführungsform (Fig. 3) der Anordnung zur Feststellung der Drehbewegung der Welle umfaßt einen mehrseitigen Nocken 28, der einen in einem Zylinder 30 angeordneten Kolben 29 betätigt; hierbei kann die aus dem Kolben und dem Zylinder bestehende Anordnung durch den Handhebel unter Vermittlung durch ein Verbindungsstück 31, das an einer der Stangen 10 α drehbar angelenkt ist, mit dem Nocken 28 in Berührung gebracht werden. Wenn der Kolben zusammen mit dem Zylinder in Richtung auf den Nocken 28 bewegt wird, legt sich ein Stößel 32 an den Nocken an; durch die Drehung des Nockens wird dann der Kolben 29 hin- und herbewegt, wodurch hydraulische Flüssigkeit durch ein Rückschlagventil 33 hindurch in einen Zylinder 34 gefördert wird, wo die Flüssigkeit auf einen Kolben 35 wirkt, der das Ventil 36, das die Zufuhr von hydraulischer Flüssigkeit zu dem Ventil 8 steuert, geschlossen hält. Ein Entlastungs- oder Sicherheitsventil 37 ermöglicht es, daß überschüssige Flüssigkeit in einen Behälter 38, der auch zur Versorgung des Zylinders 30 mit Flüssigkeit dient, entweicht. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind sämtlche Rohrleitungen biegsam ausgeführt, damit der Kolben zusammen mit dem Zylinder 30 bewegt werden kann, um den Stößel 32 mit dem Nocken 28 in Berührung zu bringen.

Die elektrische Ausführungsform von Mitteln zur Feststellung der Drehbewegung der Welle (Fig. 4) umfaßt einen Schalter 40, der durch einen auf der Welle 27 angeordneten Nocken 41 betätigt wird und mit Unterbrechungen einen Stromkreis 42 schließt, der über ein Verzögerungsrelais 43 die Spule 44 des Ventils 8 erst dann, wenn der Stromkreis 42 nicht mehr abwechselnd geschlossen und unterbrochen wird, einschaltet.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Wellendrehvorrichtung für Dampfturbinen, bei der die Kupplung zwischen der Turbinenwelle und dem Untersetzungsgetriebe des Drehmotors mittels handgesteuerten Servomotors betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß am Gestänge (10 a) sowie Kolben (16) des die Servomotorsteuerung betätigenden Handgriffs (10) ein Bolzen (21). angelenkt ist und vom Gestänge zu Beginn der Einkuppelbewegung elastisch (Feder 25)/radial gegen die Welle (27) angedrückt wird und, wenn die Welle umläuft, von ihr durch Reibung etwas seitwärts bewegt wird und dadurch.die weitere Bewegung des Gestänges und damit, die Einschaltung des Servomotors sperrt (Schulter23),. aber wenn die Welle ruht und es daher nicht seitwärts bewegt wird, die weitere Einkuppelbewegung des Handgriffs ungehemmt läßt (Fig. 1 und 2).

2. Wellendrehvorrichtung für Dampfturbinen, bei der die Kupplung zwischen der Turbinenwelle und dem Untersetzungsgetriebe des Drehmotors mittels handgesteuerten Servomotors betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Servomotor hydraulisch ist und daß das Gestänge (10 α) des die Servomotorsteuerung betätigenden Handgriffes (10) durch die Einkuppelbewegung den Stößel (32) einer Pumpe (Kolben 28, Zylinder 30) in Berührung mit einer Nockenscheibe (28) der Welle bringt, wodurch die Pumpe, wenn die Welle umläuft, Druckflüssigkeit in einen Zylinder (34) fördert, so daß dessen Kolben (35) das Ventil (8), welches dem Servomotor die Druckflüssigkeit zuführt, schließt (Fig. 1 und 3).

3. Wellendrehvorrichtung für Dampfturbinen, bei der die Kupplung zwischen der Turbinenwelle und dem Untersetzungsgetriebe des Drehmotors mittels handgesteuerten Servomotors betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestänge (10 a) des den Servomotor betätigenden Handgriffs durch die beginnende Einkuppelbewegung einen Schalter (40) in Berührung mit einer Nockenscheibe (41) der Welle bringt, so daß der Schalter, wenn die Welle umläuft, mit Unterbrechungen einen Stromkreis (42) schließt, der mittels eines Verzögerungsrelais (43) eine den Servomotor betätigende Spule (44) erst dann, wenn die Unterbrechungen aufgehört haben, also die Welle steht, einschaltet (Fig. 1 und 4).

4. Wellendrehvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Verriegelungsvorrichtung (12), welche den Servomotor (5) in derjenigen Stellung, in der die Wellendrehvorrichtung ausgekuppelt ist, festhält und ihn erst freigibt, wenn der Handgriff (10) weit genug bewegt ist, den Servomotor einzuschalten.

5. Wellendrehvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Verriegelungsvorrichtung (13), die, sobald das Gestänge (10 α) die Einkuppelbewegung begonnen hat und ehe es den Servomotor einschaltet, mittels einer Sperrklinke und eines Sperrades den Antrieb der Dampfzufuhrventile der Turbine so sperrt, daß die Ventile nur geschlossen, nicht geöffnet werden können.

6. Wellendrehvorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Servomotor hydraulisch ist und daß sein Steuerventil (8) elektrisch durch eine Spule betätigt wird, die, wenn von Strom durchflossen, den Servomotor einkuppeln, aber dann, wenn stromlos, auskuppeln macht.

7. Wellendrehvorrichtung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom-

kreis für die Spule des Steuerventils (8) durch einen am Gestänge (10 d) der Steuerung angelenkten Schalter (9) eingeschaltet, und zwar dann eingeschaltet wird, wenn das Gestänge, vom Bolzen (21) ungehemmt, nahezu in die Endlage gekommen ist.

8. Wellendrehvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit Elektromotor als Drehmotor, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen am Gestänge des Servomotors angelenkten Anlaßschalter (14) der Motor, kurz bevor die Kupplung eingreift, auf langsame Drehzahl und, wenn die Kupplung eingerückt ist, auf volle Leistung geschaltet wird. I

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 720 161;
schweizerische Patentschrift Nr. 221 392;
Buch »Maschinenkunde I, Leitfaden für die Marine-, schulen im Bereich der Schiffsmaschinen-Inspektion«,; ίο herausgegeben 1944 von der Schiffsmaschinen-Inspektion der ehemaligen deutschen Kriegsmarine, S. E 51.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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