DE1157925B

DE1157925B - Overspeed switch for steam, gas or water turbines

Info

Publication number: DE1157925B
Application number: DEV14426A
Authority: DE
Inventors: Karl Speicher
Original assignee: BERGMANN BORSIG VEB
Current assignee: BERGMANN BORSIG VEB
Priority date: 1958-05-21
Filing date: 1958-05-21
Publication date: 1963-11-21

Description

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.Overspeed switch for steam, gas or water turbines The invention relates to an overspeed switch for steam, gas or water turbines with a ring-shaped force body which, when a nominal speed is exceeded, releases the flow of a liquid systeresis, which thereby closes one or more quick-action valves.

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.Machines of the type mentioned are usually in continuous operation for a long time without the overspeed switch being activated; so he remains unchanged in his position. By the action of temperature resinification occurs in part of the oil between the sliding and Führungsffächen the appealing parts and there is a risk that if the maximum speed of the overspeed switch only after a delay or not at all occurs in function. Since such a failure of the overspeed switch has already caused damage several times, a move has been made to equip steam turbines with two overspeed switches each. The use of double overspeed switches also results in a doubling of the pulse-transmitting elements, which affects the length of the turbine, among other things.

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.There are also known hydraulic overspeed switches. With them there is a force ring when the rated speed is exceeded with one Flat surface free the drain opening of a nozzle, which is arranged next to the turbine shaft is, With this overspeed switch there is the disadvantage that the ring in a Groove in the shaft that forms the friction and guide surfaces to which the ring adhere can.

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.There are also devices for speed monitoring for prime movers known, in which a frictionless movable mass has the cross-section of a to Fluid system of a quick-acting valve belonging nozzle controls. This mass consists of a rod-shaped one arranged in a recess in the machine shaft Bending spring, which is firmly connected at one end to the shaft and in the Rest position with its free end arranged outside the shaft in front of its end face Covered nozzle opening. Such facilities can only be used if free shaft ends are available. They are therefore of limited use.

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.Uni now to create an overspeed switch that can be accommodated in a tightly confined space on the torque transmission serving shaft train of the machine, it is proposed according to the invention that the ring is the outlet opening of a turbine within the shaft train or a machine part driven by it , e.g. 13. covers the pump shaft, arranged pressure medium line and is held smoothly only by one or more springs, in particular bar springs.

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.In the newer hydraulic control technology, efforts are made to achieve the to train overspeed switch so that Per not only the turbine against exceeding a certain maximum speed, but also triggers the quick-closing valve, if the turbine% ufer shows inadmissibly high displacements in the axial direction.

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.In order to create a safeguard against excessive axial displacement of the rotor in the simplest way by the pressure medium line when using an overdrive speed switch designed according to the features mentioned of the invention, it is proposed according to a further feature that the pressure medium line, whose drain opening is covered by the ring designed according to the invention is also to be provided with a drain opening arranged in front of the coupling part of the subsequent shaft train, which is exposed in a manner known per se in the event of impermissible axial displacement of the shaft be stored, which is kept constantly in contact with the turbine shaft by the pressure of a spring and releases an outlet of the pressure medium line in the event of impermissible axial movements of the same in any direction. The drawing illustrates a Ausführurigsbeispiel, the subject of the invention. It shows Fig. 1 a longitudinal section and Fig. 2 shows a detail of the hydraulischenregiers, In the centrifugal pump housing 1 is a radfale bore 2 is provided with an oil supply pipe 3 is connected. The bore 2 opens into an annular - turning 4 of the, circle # lp * umpengehäuses. The pump shaft 5 has where 4 - the recess 4 is, a radial bore 6, which in a. axial bore 7 'opens. This bore 7 is open to the coupling part 8 of the turbine shaft 9. Normally, however, the drainage opening 15 of the drill pipe 7 is covered by the coupling part 8 of the turbine shaft 9 . Outside the pump housing, the pump shaft is provided with a radial bore 10 which ends in the axial bore 7. The opening 11 of the bore 10 can optionally also be provided with a nozzle. Above this opening 11 there is a centrifugal ring 12 which is normally pressed against the opening 11 by the spring 13. Two axially arranged springs 14 hold and guide the ring 12 smoothly.

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.The operation of the device described is as follows: The liquid, preferably oil, located in the bores 2, 6, 7, 10 is, when the machine is running properly, under a pressure at which the control elements acting on the Schnellschlussventfl, not shown, are in a position corresponding to the open position of the quick-closing valve can be held. When exceeding the permissible speed for the turbine. The ring 12 overcomes the tension of the springs 13 and 14 due to the centrifugal force acting on it and releases the oil drain opening 11 . This causes the oil to flow off and the pressure in the oil line drops. This has the consequence that the control elements move out of their normal position and thereby the shut-off valve is closed immediately.

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.In the event of impermissible axial displacement of the turbine rotor 9 as a result of the axial thrust bearing running out, the coupling part 8 releases the outlet opening 15 of the bore 7 , the pressure in the oil line 7 drops and the shut-off valve closes.

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.With double-entry machines there is the possibility of impermissible axial displacement of the rotor in two directions. In order in this case to effect a quick release of the circuit, a bushing is shown in FIG. 2 in the bore 7 is arranged 16 displaceably, having at its from the pump end facing away from a mushroom-shaped collar 17. The sleeve 16 is supported by a spring 18, which is located between the pump shaft end 19 and the mushroom-shaped. Bund 17 is constantly held in position against the voice 20 of the turbine shaft 9 connected to the shaft 5 by a coupling (not shown). In the pump shaft 5 there is a recess 21 near its end, which is in communication with the outside through holes 22. The sleeve 16 is provided with radial bores 23 which open into the axial bore 24 of the sleeve 16. The distance between the extrusion 21 and the end face 19 of the shaft 5 is so great that the bores 23 are normally covered.

' 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. ' In the event of impermissible axial displacement of the turbine rotor, regardless of the direction, the sleeve 16 is displaced by it and the outlet opening of the bore 23 is released, whereby the pressure in the oil line drops and the bypass valve is closed.

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.In order to force a displacement of the sleeve 16 and thus a release of the drain opening 23 even when the oil located between the sliding surfaces of the sleeve 16 and the bore 7 gums, even when the turbine rotor is axially displaced in the direction away from the pump, On the side of the turbine weights 9, one or more claws 25 that grip over the mushroom-shaped collar 17 are attached.

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.The invention is not limited to the illustrated embodiments. So z. B. the ring 12 either only by bar springs 14 or only by a coil spring 13, which is preferably with dead, d. H. no movement executing spring movements, is located in a recess of the ring 12, are held and guided.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Overspeed switch for steam, gas or water turbines with a centrifugal body in the form of a ring which, when a nominal speed is exceeded, releases the flow of a fluid system, which thereby closes one or more quick-action valves, characterized in that the ring (12 ) covers the drain opening (11) of a pressure medium line (7) arranged within the shaft train of the turbine or a machine part driven by it and is only held smoothly by one or more springs (13, 14). 2. overspeed switch according spoke 1, characterized in that the pressure medium line (7) further overflow opening arranged in front of the coupling part (8) of the subsequent shafting waste, has (15) the exposed for unacceptable axial displacement of the shaft in a conventional manner will. 3. Overspeed switch according to spoke 2, characterized in that with double-flow turbines in the outlet opening (15) of the pressure medium line (7) a sleeve (16) is slidably mounted, which is kept constantly in contact with the pressure of a spring (18) Turbine shaft (9) and, in the event of impermissible axial movements of the same in each direction , releases an outlet (23) of the pressure medium line. Considered publications: German Patent Nos. 909 655, 918 791, 946 589; Swiss patents No. 244 151, 291601.