DE1233674B

DE1233674B - Device for controlling the brake pressure of a friction brake acting on the brake shoes

Info

Publication number: DE1233674B
Application number: DEA40519A
Authority: DE
Inventors: Olle Rudqvist; Henning Schioett
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1961-06-30
Filing date: 1962-06-23
Publication date: 1967-02-02

Description

Vorrichtung zum Steuern des auf die Bremsbacken wirkenden Bremsdrucks einer Reibungsbremse Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Steuern des auf die Bremsbacken wirkenden Bremsdrucks einer Reibungsbremse zum schnellen Stillsetzen rotierender Maschinen, z. B. der Rotoren großer Generatoren, die von Wassertarbinen angetrieben werden. Zu diesem Zweck ist es bekannt, an den Rotoren eine Bremsfläche auszubilden und zum Bremsen Bremsbacken mit einem bestimmten Druck an die genannten Bremsflächen anzulegen.Device for controlling the brake pressure acting on the brake shoes a friction brake The invention relates to a device for controlling the brake pressure of a friction brake acting on the brake shoes for rapid Shutting down rotating machines, e.g. B. the rotors of large generators, which from Aquatic tuberosity are propelled. For this purpose it is known on the rotors Form a braking surface and brake shoes with a certain pressure for braking to apply to the mentioned braking surfaces.

Bei der Abbremsung großer Rotoren innerhalb kurzer Zeit muß das verhältnismäßig große Arbeitsvermögen der Rotoren vernichtet, d. h. in Wärme umgesetzt werden. Um die Abmessungen der Bremsbacken und der Bremsfläche klein zu halten, ist es üblich, die Bremsbacken erst anzulegen, nachdem die Drehzahl des Rotors etwa auf die Hälfte des Anfangswertes gefallen ist. Die Bremsbacken werden mit einem konstanten Druck angelegt, der so bemessen ist, daß die Bremsleistung der Bremse gerade bei der Hälfte der Rotordrehzahl ausgenutzt ist, bei weiterem Abfall der Drehzahl nimmt die Bremsleistung ab, die bekanntlich dem Produkt aus Anpreßdruck und Drehzahl des Rotors entspricht. Man könnte die Bremsbacken mit der Hälfte des genannten Drucks bei voller Drehzahl des Rotors anlegen, aber man gewinnt hinsichtlich der Bremszeit nichts. Es wäre denkbar, die Bremsbacken größer auszuführen und eine künstliche Kühlung derselben vorzusehen, so daß sie eine größere Bremsleistung in dem hohen Geschwindigkeitsbereich ausüben können, aber dies ist keine günstige Lösung des Problems, denn die Bremse würde hierdurch untragbar groß werden.When braking large rotors within a short time, the relatively large working capacity of the rotors must be destroyed, i. H. be converted into heat. In order to keep the dimensions of the brake shoes and the braking surface small, it is customary to apply the brake shoes only after the speed of the rotor has fallen to about half of the initial value. The brake shoes are applied with a constant pressure, which is measured in such a way that the braking power of the brake is used at half the rotor speed. You could apply the brake shoes with half the pressure mentioned at full speed of the rotor, but you gain nothing in terms of braking time. It would be conceivable to make the brake shoes larger and to provide artificial cooling of the same so that they can exert greater braking power in the high speed range, but this is not a favorable solution to the problem, as this would make the brake prohibitively large.

Die Erfindung bezweckt, eine wesentliche Verkürzung der Bremszeit ohne Vergrößerung der Ab- messungen der Reibungsbremse durch Steuerung des Anpreßdrucks der Bremsbacken zu erreichen. Die Erfindung bezieht sich demnach auf eine Vorrichtung zum Steuern des auf die Bremsbacken wirkenden Bremsdrucks einer Reibungsbremse, insbesondere einer Reibungsbremse für große Generatoren und ist gekennzeichnet durch die Anwendung eines an sich bekannten Steuergeräts, z. B. eines Tachometergenerators, dessen von der Drehzahl der abzubremsenden Maschine abhängige Steuergröße einen Bremsdruckregler derart beeinflußt, daß sich der Bremsdruck annähernd proportional dem Reziprokwert der Drehzahl der abzubremsenden Maschine einstellt. Mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung arbeitet die Reibungsbremse von Anfang an mit gleichbleibender oder zumindest annähernd gleichbleibender Bremsleistung, so daß sie voll ausgenutzt und die Bremszeit etwa auf die Hälfte der bisherigen verkürzt werden kann.The invention aims at a substantial reduction of the braking time without increasing the exhaust measurements of the friction brake by controlling to reach the contact pressure of the brake shoes. The invention therefore relates to a device for controlling the brake pressure acting on the brake shoes of a friction brake, in particular a friction brake for large generators, and is characterized by the use of a control device known per se, e.g. B. a tachometer generator, the dependent on the speed of the machine to be braked control variable influences a brake pressure regulator in such a way that the brake pressure is set approximately proportionally to the reciprocal of the speed of the machine to be braked. With a device according to the invention, the friction brake works from the start with constant or at least approximately constant braking power, so that it can be fully utilized and the braking time can be reduced to about half of the previous one.

Gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung können die Bremsbacken am Anfang des Bremsvorgangs mit einem größeren Druck angelegt werden als dem, der der konstanten Bremsleistung entspricht. Man erhält so eine weitere Verkürzung der Bremszeit. Dies ist unter Ausnutzung der Wärmekapazität der Bremse möglich, denn bis die Bremse die höchste zulässige Arbeitstemperatur erreicht hat, kann von ihr eine größere Wärmemenge aufgenommen werden als die, die maximal von ihr abgegeben werden kann. Sobald die Bremse die Arbeitstemperatur erreicht hat, wird der Druck auf die Bremsbacken so weit reduziert, daß die gewünschte Bremsleistung erreicht wird.According to a further development of the invention, the brake shoes at the beginning of the braking process must be applied with a greater pressure than the corresponds to the constant braking power. This gives a further shortening of the Braking time. This is possible by utilizing the thermal capacity of the brake, because until the brake has reached the highest permissible working temperature, it can a larger amount of heat can be absorbed than that which is maximally given off by it can be. As soon as the brake has reached working temperature, the pressure is increased reduced on the brake shoes so far that the desired braking power is achieved will.

Eine vorteilhafte Ausbildung der Steuervorrichtung besteht aus einem ersten Teil, der eine Steuergröße S erzeugt, die von der Winkelgeschwindigkeit abhängt, so daß ist, wobei k, a und b Konstante sind und Diese Steuergröße wird einem zweiten Teil der Vorrichtung zugeführt, der den Druck P auf die Bremsbacken derart regelt, daß P = c- dS ist, wobei c und d Konstante sind, so daß der Bremsdruck P linear vom Wert c gegen 0 mit wachsender Steuergröße S abnimmt.An advantageous embodiment of the control device consists of a first part which generates a control variable S which depends on the angular velocity, so that is, where k, a and b are constants and This control variable is fed to a second part of the device which regulates the pressure P on the brake shoes in such a way that P = c- dS, where c and d are constants, so that the brake pressure P increases linearly from value c to 0 with increasing control variable S decreases.

Mit Hilfe dieser beiden Teile und entsprechend gewählter Konstanten a, b, c, d und k kann man erreichen, daß der Bremsdruck auf die Bremsbacken multipliziert mit der Winkelgeschwindigkeit annähernd konstant wird, was bedeutet, daß die Bremsleistung annähernd konstant gehalten wird. Die Vorrichtung selbst ist einfach und billig.With the help of these two parts and appropriately selected constants a, b, c, d and k , it can be achieved that the brake pressure on the brake shoes multiplied by the angular velocity is approximately constant, which means that the braking power is kept approximately constant. The device itself is simple and cheap.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben, in der F i g. 1 das nach der Erfindung gewünschte Verhältnis zwischen Bremsdruck und Geschwindigkeit zeigt, F i g. 2 und 3 die Wirkungsweise beider Teile der Vorrichtung, die zusammen eine konstante Bremsleistung ergeben, und F i 9- 4 ein Ausführungsbeispiel einer besonders geeigneten Steuervorrichtung.The invention is described below with reference to the drawing in which FIG. 1 shows the desired relationship between brake pressure and speed according to the invention, FIG . 2 and 3 the mode of operation of both parts of the device, which together give a constant braking power, and F i 9-4 an embodiment of a particularly suitable control device.

In F i g. 1 ist a), die normale Winkelgeschwindigkeit der Maschine. Wenn man die Maschine anhalten will, werden die Bremsen bei dieser Geschwindigkeit mit einem gewünschten Bremsdruck P, angezogen. Wenn die Geschwindigkeit a) gemäß der Kurve in F i g. 1 abnimmt, wird der Bremsdruck allmählich auf P2 erhöht, d. h., die Bremsleistung wird die ganze Zeit irn wesentlichen konstant gehalten. Die rotierenden Teile der Maschine werden so in der kürzestmöglichen Zeit gebremst.In Fig. 1 is a), the machine's normal angular velocity. If you want to stop the machine, the brakes are applied at this speed with a desired brake pressure P i. If the speed a) according to the curve in FIG. 1 decreases, the brake pressure is gradually increased to P2, i.e. that is, the braking power is kept substantially constant all the time. The rotating parts of the machine are braked in the shortest possible time.

Die Kurve in F i g. 2 zeigt eine Steuergröße S, die sich mit der Winkelgeschwindigkeit co nach der bereits genannten Beziehung ändert, d. h. Wenn diese in dem ersten Teil der Steuervorrichtun- erzeugte Steuergröße S dem zweiten Teil der Steuervorrichtung zugeführt wird, die den Druck P auf die Bremsbacken derart regelt, daß P = c-dS ist, wobei c und d Konstante sind, d. h. mit anderen Worten, daß der Bremsdruck P linear im Verhältnis zum steigenden Wert von S reduziert wird, kann durch entsprechende Justierung eine praktische Annäherung an das gemäß der Erfindung angestrebte Verhältnis erreicht werden, wonach das Produkt aus dem Bremsdruck P und der Winkelgeschwindigkeit oi konstant sein soll.The curve in FIG. 2 shows a control variable S which changes with the angular velocity co according to the relationship already mentioned, i.e. H. When this control variable S generated in the first part of the control device is fed to the second part of the control device which regulates the pressure P on the brake shoes in such a way that P = c-dS, where c and d are constants, i. H. In other words, that the brake pressure P is reduced linearly in relation to the increasing value of S , a practical approximation of the ratio sought according to the invention can be achieved by appropriate adjustment, according to which the product of the brake pressure P and the angular velocity oi should be constant .

Eine einfache Anordnung, um die gewünschten Steuergrößen zu erreichen, ist in F i g. 4 gezeigt. Die Figur zeigt einen Rotor 1 mit einer Bremsfläche 2 und Bremsbacken 3, die durch Betätigungszylinder 4 gegen die Bremsfläche 2 gepreßt werden können. Mit dem Generator ist ein Wechselstrom-Tachometergenerator 5 gekuppelt, der mit derselben Winkelgeschwindigkeit a) wie der Rotor 1 umläuft. An den Ausgangsklemmen des Tachometergenerators ist eine Induktanz 6 (L) angeschlossen und in Reihe mit dieser ein veränderlicher Widerstand 8 (r), so daß eine Steuergröße erhalten wird.A simple arrangement for achieving the desired control variables is shown in FIG. 4 shown. The figure shows a rotor 1 with a braking surface 2 and brake shoes 3 which can be pressed against the braking surface 2 by actuating cylinders 4. An alternating current tachometer generator 5 is coupled to the generator and rotates at the same angular speed a) as the rotor 1 . An inductance 6 (L) is connected to the output terminals of the tachometer generator and a variable resistor 8 (r) is connected in series with this, so that a control variable is obtained.

Diese Steuergröße, die aus einem Strom i besteht, durchfließt eine Wicklung 9 eines elektrohydraulisehen oder elektropneumatischen Druckreglers 10. Wenn dieser Regler für Gleichstromsteuerung vorgesehen ist, kann der durch die Induktanz 6, den Widerstand 8 und die Wicklung 9 fließende Strom i durch einen Gleichrichter 7 gleichgerichtet werden. Dem Druckregler 10 wird ein Druckmittel, z. B. öl unter Druck, von der Pumpe 11 durch die Rohrleitung 12 zugeführt. In dieser Rohrleitung 12 ist ein Absperrventil 13 angeordnet, mit dem die Steuervorrichtung außer Betrieb gesetzt werden kann. Der elektrohydraulische Regler 10 ist so ausgebildet, daß er einen linearen Zusammenhang zwischen dem Strom 1 und dem Druck P in den Druckzylindern in der Weise ergibt, daß P mit wachsendem i linear abnimmt (F i g. 3). überschußöl fließt durch die Rohrleitung 14 zurück zur Pumpe 11, während das Öl, das die Kolben in den Druckzylindem 4 unter Druck setzt, durch die Rohrleitung 15 zu diesen geleitet wird.This control variable, which consists of a current i, flows through a winding 9 of an electrohydraulic or electropneumatic pressure regulator 10. If this regulator is intended for direct current control, the current i flowing through the inductance 6, the resistor 8 and the winding 9 can be passed through a rectifier 7 be rectified. The pressure regulator 10 is a pressure medium, for. B. oil under pressure, supplied from the pump 11 through the pipe 12. In this pipeline 12, a shut-off valve 13 is arranged, with which the control device can be put out of operation. The electrohydraulic controller 10 is designed in such a way that it results in a linear relationship between the current 1 and the pressure P in the pressure cylinders in such a way that P decreases linearly with increasing i ( FIG. 3). Excess oil flows through the pipe 14 back to the pump 11, while the oil which pressurizes the pistons in the pressure cylinders 4 is passed through the pipe 15 to these.

Claims

1. A device for controlling the brake shoes acting on the brake pressure of a friction brake, in particular a friction brake for large generators, d urch in the application of a known control device, such. B. an alternating current tachometer generator whose control variable, which is dependent on the speed of the machine to be braked, influences a brake pressure regulator in such a way that the brake pressure is set approximately proportionally to the reciprocal of the speed of the machine to be braked.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the control unit allows a brake pressure from the beginning of the braking process until reaching the maximum permissible working temperature of the brake, which is above demienigen, which corresponds to the constant braking power of the brake.