DE1153214B

DE1153214B - Sicherheitseinrichtung gegen UEberdrehzahl von Gasturbinen

Info

Publication number: DE1153214B
Application number: DER27940A
Authority: DE
Inventors: Frederick William Walto Morley
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1957-04-08
Filing date: 1960-05-11
Publication date: 1963-08-22
Also published as: DE1131948B

Description

Sicherheitseinrichtung gegen Überdrehzahl von Gasturbinen Zusatz zum Patent 1131948 Bei Gasturbinen muß dafür Sorge getragen werden, daß bei Eintritt eines Bruches der Turbinenwelle oder der von dieser getriebenen Verdichter- bzw. Nutzleistungswelle die Brennstoffzufuhr unterbrochen wird, um eine überdrehzahl zu verhindern. Zu diesem Zweck schlägt das Hauptpatent eine Sicherheitseinrichtung gegen überdrehzahl vor, welche die Brennstoffzufuhr absperrt, wenn sich die treibende Turbinenwelle zur getriebenen Verdichter- bzw. Nutzleistungswelle bei deren Bruch relativ verdreht, wobei die Absperrung durch ein die beiden Wellen verbindendes Glied betätigt wird, das sich bei deren Relativdrehung axial verschiebt.
Die Erfindung schlägt nun eine besonders zweckmäßige und einfache Ausbildung des Absperrventils vor, welche darin besteht, daß der Körper des Brennstoffabsperrventils mit einer an dessen Gehäuse eingespannten, das Ventil gegen die Kraft einer Feder offenhaltenden Ringmembran verbunden ist, welche beim Ansprechen der Sicherheitseinrichtung durch axiale Verschiebung des Ventilkörpers in Kraftrichtung der Feder abgeschert wird.
Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar in Anwendung auf ein Gasturbinentriebwerk, bei dem, wie üblich, die Versorgungsleitung der Vordüsen und die Versorgungsleitung der Hauptdüsen Ringleitungen sind, welche das Triebwerk umgeben. Das Ventil ist an dem Maschinengehäuse 9 nächst diesen Ringleitungen befestigt. Das Ventil umfaßt ein Ventilgehäuse 10 mit einer zentralen Bohrung 11 und ein Paar Zuflußöffnungen 12, 13, die mit der zentralen Bohrung 11 in Verbindung stehen. Die zentrale Bohrung 11 hat gegenüber den Zuflußöffnungen 12, 13 ein Paar örtlich begrenzter Ausnehmungen 14, 15. Die Ausnehmung 14 steht mit einem Kanal 16 in Verbindung, der nach der Vordüsensammelleitung 17 führt, und die Ausnehmung 15 steht mit einer halbkugelförmigen Kammer 18 in Verbindung, welche über einen Kanal 19 mit der Hauptdüsensammelleitung 20 verbunden ist.
Ein Anschlußstück 21 ist auf dem Ventilgehäuse angebracht. Es umfaßt einen Kanal 22, welcher von der Versorgungsleitung der Vordüsen herkommend nach der Zuflußöffnung 12 führt, und einen Kanal 23, welcher von der Versorgungsleitung der Hauptdüsen her nach der Zuflußöffnung 13 führt.
An dem Ventilgehäuse 10 ist ein Federgehäuse befestigt. Dieses Federgehäuse umfaßt einen Zylinder 24 mit einer Zylinderbohrung 25, deren Durchmesser größer ist als derjenige der Ventilbohrung 11. Eine Abschlußplatte 26 des Federgehäuses weist eine zentrale Öffnung auf, die sich mit dem Ende der Ventilbohrung 11 deckt.
Die Ventilbohrung 11 und die Zylinderbohrung 25 nehmen einen beweglichen Ventilkörper auf; dieser besteht aus einem inneren Bolzen 31 und einem in der Bohrung 11 gleitenden Schieber 27 sowie einer Hülse 28, die in der Zylinderbohrung 25 gleitend verschiebbar ist und eine Schraubenfeder 29 aufnimmt. Das eine Ende der Feder 29 stützt sich gegen die innere Bodenfläche der Hülse 28 und das andere Ende gegen einen Flansch 30 am äußeren Zylinderende 24, d. h. demjenigen Ende, welches von der Abschlußplatte 26 abgelegen ist. Auf den Bolzen 31 ist eine Scheibe 33 aufgeschraubt, welche einen geringen Abstand 34 in axialer Richtung von dem dem Federgehäuse abgelegenen Ende des Schiebers 27 hat. Dieses Ende des Schiebers und der Scheibe trägt den Dichtungsring 35. Der bewegliche Ventilkörper wird, wie aus der Zeichnung ersichtlich, durch die Feder 29 nach unten gedrückt; die normale Stellung des Ventilkörpers ist jedoch diejenige, in der er gegen die Last der Feder 29 durch die Ringmembran 36 gehalten wird; der äußere Rand dieser Ringmembran 36 ist zwischen der Abschlußplatte 26 des Federgehäuses und dem Ventilkörper 10 eingespannt; der innere Rand der durchbrochenen Membran ist zwischen einem Ansatz 37 der Hülse 28 und dem Schieber 27 eingespannt; das untere Ende des Bolzens 31 ist mit einem Kabel 38 gekuppelt.
Das Kabel 38 wird nach unten gezogen, wenn die Welle des Gasturbinentriebwerkes zu Bruch gehen sollte, gemäß den Fig. 2 und 3 des Hauptpatents.
Die Ringmembran 36 ist beispielsweise aus Aluminium und ist in ihrer Scherfestigkeit so bemessen, daß sie der durch die Feder 29 ausgeübten Belastung und auch noch zusätzlich der durch eine Kabelspannfeder 38 ausgeübten Belastung standhält, daß sie aber abgeschert wird, wenn das Kabel 38 durch die Sicherheitsvorrichtungen des Gasturbinentriebwerks angezogen wird. Der bewegliche Ventilkörper wird dann frei und bewegt sich unter dem Druck der Kompressionsschraubenfeder 29 nach unten.
Der Schieber 27 trägt zwei Umfangsnuten 39, 40, welche die Zuflußöffnung 12 mit der Ausnehmung 14 und die Zuflußöffnung 13 mit der Ausnehmung 15 verbinden.
Wenn der Ventilkörper seine normale, aus der Figur ersichtliche Stellung einnimmt, strömt der für die Vordüsen bestimmte Brennstoff von der Zuflußöffnung 12 um die Nut 39 herum nach der Ausnehmung 24 und weiter nach der Vordüsensammelleitung 17, und der für die Hauptdüsen bestimmte Brennstoff fließt von der Zuflußleitung 13 um die Nut 40 herum nach der Ausnehmung 15 und von dieser nach der Hauptdüsenversorgungsleitung 20.
Wenn der bewegliche Ventilkörper die gezeichnete Stellung einnimmt und Brennstoff längs des Schiebers 27 nach der Scheibe 33 hin gelangt, so sammelt sich dieser in dem Spalt 34 und fließt dann in einem Spalt zwischen dem Bolzen 31 und dem Schieber 27 sowie durch Löcher 41 in die Bohrung 25 und von dieser durch Löcher 42 in die Hülse 28. Der sich auf solche Weise ansammelnde Brennstoff kann durch eine öffnung 43 überfließen. Im Falle eines Bruches der Antriebswelle übt das Kabel 38 eine plötzliche Belastung auf den Ventilkörper aus, so daß die Membran 36 zu Bruch geht und der Ventilkörper sich in eine Stellung verschieben kann, in welcher die Nuten 39, 40 außerhalb des Bereichs der Zuflußöffnungen 12,13 sich befinden und der Brennstoffzufluß nach den Sammelleitungen 17, 20 daher unterbrochen ist.
Diese Bewegung des Ventilkörpers wird durch die Feder 29 noch unterstützt, deren weitere Aufgabe es ist, den Ventilkörper in der unteren, d. h. geschlossenen Stellung zu halten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Sicherheitseinrichtung gegen Überdrehzahl von Gasturbinen, welche die Brennstoffzufuhr absperrt, wenn sich die treibende Turbinenwelle zur getriebenen Verdichter- bzw. Nutzleistungswelle bei deren Bruch relativ verdreht, wobei die Absperrung durch ein die beiden Wellen verbindendes und bei deren Relativverdrehung axial verschiebendes Glied betätigt wird, nach Patent 1131948, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (27) des Brennstoffabsperrventils mit einer an dessen Gehäuse eingespannten, das Ventil gegen die Kraft einer Feder (29) offenhaltenden Ringmembran (36) verbunden ist, welche beim Ansprechen der Sicherheitseinrichtung durch axiale Verschiebung des Ventilkörpers (27) in Kraftrichtung der Feder (29) abgeschert wird.
2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus einem Ventilgehäuseteil (10) und einem mit diesem verbundenen Federgehäuseteil (30) besteht, daß die beiden Gehäuseteile durch sich deckende Durchbrechurigen miteinander in Verbindung stehen, welche von dem Ventilkörper (27) bzw. einem mit diesem Ventilkörper verbundenen Federwiderlager (37) durchsetzt werden, und daß die Ringmembran (36) mit ihrem Außenrand zwischen Ventilgehäuseteil (10) und Federgehäuseteil (30) und mit ihrem Innenrand zwischen Ventilkörper (27) und Federwiderlager (37) eingespannt ist.