DE1124360B

DE1124360B - Electric servomotor for the transmission of hydraulic pumps, turbines or switchable pump-turbines with power supply via slip rings and brushes

Info

Publication number: DE1124360B
Application number: DEE19477A
Authority: DE
Inventors: Paul Deriaz
Original assignee: English Electric Co Ltd
Current assignee: English Electric Co Ltd
Priority date: 1959-09-25
Filing date: 1960-06-15
Publication date: 1962-02-22

Description

Elektrischer Stellmotor für das Getriebe von hydraulischen Pumpen, Turbinen oder umschaltbaren Pumpen-Turbinen mit Stromzuführung über Schleifringe und Bürsten Die Erfindung betrifft einen elektrischen Stellmotor für das Getriebe von hydraulischen Pumpen, Turbinen oder umschaltbaren Pumpen-Turbinen mit gemischter radialer-axialer Strömung, bei dem der Strom über Schleifringe, die auf der Pumpen- oder Turbinenwelle angeordnet sind, durch Bürsten zugeführt wird, die schwenkbar an einem feststehenden Gehäuse angebracht sind.Electric servomotor for the transmission of hydraulic pumps, Turbines or switchable pump-turbines with power supply via slip rings and brushes The invention relates to an electric servomotor for the transmission of hydraulic pumps, turbines or switchable pump-turbines with mixed radial-axial flow, in which the flow passes through slip rings on the pump or turbine shaft are arranged, fed by brushes, which are pivotable are attached to a fixed housing.

Gemäß der Erfindung sind diese Bürsten normalerweise durch Federspannung von den Schleifringen abgehoben und sind automatisch mit denselben durch die Einwirkung einer Magnetspule unmittelbar vor einem Steuerungsvorgang der Laufschaufeln durch den Stellmotor in Kontakt bringbar.According to the invention, these brushes are normally spring loaded lifted off the slip rings and are automatically with the same by the action a solenoid immediately before a control process of the blades the servomotor can be brought into contact.

Bei der erfindungsgemäßen Anlage sind während der weit längeren Zeiträume zwischen den Steuerbewegungen die Bürsten von den Schleifringen abgehoben, und die Anlage ist frei von Strom. Erst unmittelbar vor einem Steuervorgang werden automatisch durch Magnete die Bürsten mit den Schleifringen in Kontakt gebracht und bleiben in diesem nur während der kurzzeitigen Steuerbewegung.In the system according to the invention are during the much longer periods of time between the control movements the brushes are lifted off the slip rings, and the Plant is free of electricity. Only immediately before a control process are automatic The brushes are brought into contact with the slip rings by magnets and remain in contact in this only during the brief tax movement.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise veranschaulicht: Fig. 1 ist ein Längsschnitt; Fig. 2 ist ein Querschnitt längs der Linie II-II der Fig. 1 des Läufers einer Umlaufpumpe; Fig.3 ist ein schematischer Aufriß, teilweise im Schnitt, des Endes einer Hauptwelle mit erfindungsgemäßer Anordnung der Schleifringe und Bürsten; Fig.4 ist eine schematische Draufsicht einschließlich eines Schaltschemas.In the drawing, the subject matter of the invention is illustrated, for example: Fig. 1 is a longitudinal section; Fig. 2 is a cross section taken along line II-II of FIG Fig. 1 of the rotor of a circulation pump; Figure 3 is a schematic elevation, in part in section, the end of a main shaft with the inventive arrangement of the slip rings and brushes; Fig. 4 is a schematic plan view including a circuit diagram.

Zum Verständnis der Erfindung ist es zweckmäßig, zunächst den mechanischen Teil des Stellgetriebes zu erläutern. Die Laufschaufeln 102 sind in dem Läuferkörper 105 in Lagern 106 und 107 drehbar gelagert. Auf ihren Lagerzapfen 108 festgekeilte Hebel 110 weisen gegabelte Enden 109 auf, die je mit einem Gleitblock 111 im Eingriff stehen, der auf einem Stift 112 drehbar gelagert ist. Dieser Stift 112 ist an einem Körper 113 befestigt, der starr mit einem Stellring 115 verbunden ist, an welchem ein Kegelradzahnkranz 117 starr angebracht ist. Dieser Stellring 115 ist in dem Körper 105 vermittels eines großen Gleitlagers 103 gelagert. Kegelräder 118, die auf Treibwellen 119 angeordnet sind, welche in dem Deckel 116 des Läuferkörpers 105 gelagert sind, kämen mit dem Zahnkranz 117. An den anderen Enden der Treibwellen 119 sind Stirnräder 120 befestigt, die mit Stimradritzeln 121 kämmen. Diese Ritzel sind ihrerseits durch Treibwellen 122, die in dem Deckel 116 des Läuferkörpers 105 gelagert sind, mit Schneckenrädern 123 starr verbunden, die durch eine Schnecke 124 auf dem inneren Ende einer Mittelwelle 125 angetrieben werden, wobei diese Welle koaxial zu der Pumpenwelle 114 angeordnet ist und ihrerseits vermittels eines Schneckengetriebes 126 durch einen kleinen umschaltbaren Elektro-Stellmotor 127 angetrieben wird, der auf dem oberen Ende der Welle 114, d. h. über dem Synchronmotor (nicht gezeigt), der die Pumpe antreibt, angeordnet ist.To understand the invention, it is useful to first explain the mechanical part of the actuating gear. The rotor blades 102 are rotatably supported in the rotor body 105 in bearings 106 and 107. Levers 110 wedged tightly on their bearing journals 108 have forked ends 109 which each engage with a sliding block 111 which is rotatably mounted on a pin 112. This pin 112 is attached to a body 113 which is rigidly connected to an adjusting ring 115 on which a bevel gear ring 117 is rigidly attached. This adjusting ring 115 is mounted in the body 105 by means of a large sliding bearing 103. Bevel gears 118, which are arranged on drive shafts 119, which are mounted in the cover 116 of the rotor body 105, would come with the ring gear 117. These pinions are in turn rigidly connected by drive shafts 122, which are mounted in the cover 116 of the rotor body 105, to worm gears 123, which are driven by a worm 124 on the inner end of a central shaft 125, this shaft being arranged coaxially with the pump shaft 114 and in turn is driven by means of a worm gear 126 by a small reversible electric servomotor 127 which is arranged on the upper end of the shaft 114, ie above the synchronous motor (not shown) which drives the pump.

Da die Schnecke 124 ein Paar Schneckenräder 123 antreibt, die ihrerseits über die Stirnräder 121, 120 ein Paar von Kegelrädern 118 antreiben, die mit dem Kegelradzahnkranz 117 kämmen, wird auf den Zahnkranz 117 lediglich ein Drehmoment ohne irgendwelche seitliche Belastungen übertragen. Da dieser Zahnkranz in einem großen Lager 103 gelagert ist, dessen innerer Kreis ausreichend sein muß, um die Endflächen der Kegelräder 118 einzuschließen, stellt das Nichtauftreten von seitlichen Belastungen einen beachtlichen Vorteil dieser Anordnung bezüglich der sonst auftretenden Reibung und des Verschleißes dar.Since the worm 124, a pair of worm gears 123 drives, in turn, via the spur gears 121, 120 drive a pair of bevel gears 118 which mesh with the Kegelradzahnkranz 117, is transmitted to the sprocket 117 merely a torque without any lateral loads. Since this ring gear is mounted in a large bearing 103, the inner circle of which must be sufficient to enclose the end faces of the bevel gears 118, the absence of lateral loads represents a considerable advantage of this arrangement with regard to the friction and wear that otherwise occur.

Ein solcher Antrieb der Laufschaufeln 102 ist angesichts der Schneckenradgetriebe 123, 124 und 126 selbsthemmend und läßt innerhalb des begrenzten Raumes des Läuferkörpers 105 ein sehr hohes Untersetzungsverhältnis zu. Auf Grund der selbsthemmenden Eigenschaft des Antriebes kann der Stellmotor 127 einfach abgeschaltet werden, nachdem derselbe die gewünschte Einstellung des Stellwinkels der Laufschaufeln 102 bewirkt hat; ohne daß die Gefahr besteht, daß diese Schaufeln unbeabsichtigt eine Drehung vollführen. Ein Anzeigegerät 128, das ein Winkehnesser sein kann und an dem oberen Ende der Mittelwelle 125 befestigt ist, zeigt die Lage der Schaufeln 102 an und kann automatisch den Motor 127 vermittels nicht gezeigter Endschalter abschalten, um zu verhindern, daß die Endlage der Schaufeln 102 überlaufen wird. Diese Einrichtung läßt sich ebenfalls bei Turbinen oder bei umschaltbaren Pumpen-Turbinen anwenden.Such a drive of the rotor blades 102 is self-locking in view of the worm gears 123, 124 and 126 and allows a very high reduction ratio within the limited space of the rotor body 105. Due to the self-locking property of the drive, the servomotor 127 can simply be switched off after it has effected the desired setting of the setting angle of the rotor blades 102; without the risk of these blades inadvertently rotating. A display device 128, which can be an angle meter and is attached to the upper end of the central shaft 125, indicates the position of the blades 102 and can automatically switch off the motor 127 by means of limit switches (not shown) to prevent the blades 102 from overflowing will. This device can also be used with turbines or with switchable pump-turbines.

Gemäß der Fig. 3 der Zeichnung nimmt der kleine elektrische Stellmotor 127 auf dem freien Ende der Hauptwelle 114; der im vorliegenden Fall mit einem senkrechten Wellenstumpf montiert ist, als Ganzes an der Drehung der Hauptwelle 114 teil und treibt über das zuvor beschriebene selbstsperrende Untersetzungsgetriebe 126 die Steuerwelle 125 an, die koaxial innerhalb der Hauptwelle 114 angeordnet ist und die einstellbaren Laufschaufeln 102 der Pumpe oder Turbine betätigt. Dieser Elektromotor 127 wird durch ein feststehendes Gehäuse 1 abgedeckt, an dem Bürsten 3 schwenkbar befestigt sind, die normalerweise durch die Federn 4 von den Schleifringen 2 des Elektromotors 127 abgedrückt werden.According to FIG. 3 of the drawing, the small electric servomotor takes 127 on the free end of the main shaft 114; in the present case with a vertical Stub shaft is mounted, part of the rotation of the main shaft 114 and as a whole drives the self-locking reduction gear 126 described above Control shaft 125 which is arranged coaxially within the main shaft 114 and actuates the adjustable blades 102 of the pump or turbine. This electric motor 127 is covered by a stationary housing 1 on which brushes 3 can be pivoted are attached, which are normally secured by the springs 4 of the slip rings 2 of the Electric motor 127 to be pressed.

Die Bürsten 3 sind jeweils mit einer Magnetspule 5 in Serie geschaltet, die bei Erregung die Spannung der zugehörigen Feder 4 überwindet und somit die Bürste in Berührung mit ihrem zugehörigen Schleifring 2 bringt. Diese Magnetspulen sind mittels eines umschaltbaren Steuerschalters 6 (in der Fig. 4 in der ausgeschalteten Lage gezeigt) in entgegengesetzten Bewegungsrichtungen entsprechend dem Doppelpfeil mit einer elektrischen Stromquelle 7 in Verbindung zu bringen. Die Bürsten 3 und die Magnetspulen 5 können durch Widerstände 8 miteinander verbunden sein, wie es schematisch in der Fig.4 gezeigt ist. Unabhängig von der Richtung, in der der Schalter 6 betätigt wird, werden die Magnetspulen 5 erregt und die Bürsten 3 hierdurch in Kontakt mit den Schleifringen 2 gebracht, so daß der elektrische Stellmotor mit Strom in der richtigen Richtung entsprechend der Lage des Schalters 6 versorgt wird. Unmittelbar nach dem Bewegen dieses Schalters in die Ausschaltlage werden die Magnetspulen 5 nicht mehr erregt und die Bürsten 3 von den Schleifringen 2 durch die Spannung der Federn 4 abgehoben, wodurch eine unnötige Abnutzung verhindert wird.The brushes 3 are each connected in series with a solenoid 5, which, when energized, overcomes the tension of the associated spring 4 and thus the brush brings into contact with its associated slip ring 2. These solenoids are by means of a switchable control switch 6 (in FIG. 4 in the switched off Position shown) in opposite directions of movement according to the double arrow to bring with an electrical power source 7 in connection. The brushes 3 and the solenoids 5 can be connected to each other through resistors 8, as is is shown schematically in Fig.4. Regardless of the direction in which the switch 6 is actuated, the solenoids 5 are excited and the brushes 3 thereby in Brought into contact with the slip rings 2, so that the electric servomotor with Current is supplied in the correct direction according to the position of the switch 6. Immediately after moving this switch to the switch-off position, the magnet coils 5 no longer energized and the brushes 3 from the slip rings 2 by the voltage the springs 4 lifted off, thereby preventing unnecessary wear.

Die erfindungsgemäße Anordnung weist den Vorteil auf, daß die Bürsten 3 normalerweise abgehoben von den Schleifringen 2 gehalten und dieselben unmittelbar vor einem Steuervorgang der Laufschaufeln 102 automatisch in Kontakt mit diesen gebracht werden. Unmittelbar nach dem Steuervorgang werden die Bürsten wieder abgehoben. Da mit den Laufschaufeln 102 lediglich von Zeit zu Zeit Steuerbewegungen durchgeführt werden und dieselben nur kurzzeitig sind, wird während der weit längeren Zeiträume zwischen derartigen Steuerbewegungen eine unnötige Abnutzung der Schleifringe und der mit denselben in Kontakt stehenden Bürsten durch die erfindungsgemäße Anordnung verhindert:The arrangement according to the invention has the advantage that the brushes 3 normally held lifted from the slip rings 2 and the same immediately automatically in contact therewith prior to a control operation of the blades 102 to be brought. The brushes are lifted off again immediately after the control process. Since control movements are only carried out with the rotor blades 102 from time to time and they are only temporary, will be during the much longer periods of time between such control movements an unnecessary wear of the slip rings and of the brushes in contact with the same by the arrangement according to the invention prevents:

Claims

PATENT CLAIM: Electric servomotor for the transmission of hydraulic Pumps, turbines or convertible pump-turbines with mixed radial-axial Flow in which the servomotor supplies its current via slip rings that are on the pump or Turbine shaft are arranged, received by brushing; which can be pivoted a fixed housing, characterized in that these brushes (3) Normally lifted off the slip rings (2) by spring tension and automatically with the same by the action of a magnetic coil (5) immediately before a control process the rotor blades (102) can be brought into contact by the servomotor (127). In Documents considered: German Patent No. 897 904; German interpretation document No: 1063 324.