DE1915947C3 - Axiallagen-MeBeinrichtung für Wellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Axiallagen-Mpßeinrichtung für Wellen insbesondere von Turbomaschinen.

Bei Turbomaschinen, seien es Turbinen oder Arbeitsmaschinen, wie Kompressoren oder Pumpen, ist es besonders wichtig, die richtige Lage des Läufers gegenüber dem Gehäuse in Achsrichtung sicherzustellen, weil enge Spiele in axialer Ricntung eingehalten werden müssen. Die Welle ist deshalb durch ein besonderes Axial- oder Drucklager gehalten. Es können jedoch Abnutzungen oder Beschädigungen des Lagers auftreten, durch die sich die Axiallage des Läufers verändert. Zur Aufrechterhaltung der Betriebssicherheit muß deshalb die Axiallage angezeigt werden, damit solche Veränderungen rechtzeitig erkannt werden können.

Es sind verschiedene Axiallagen-Meßeinrichtungen bekannt. Am einfachsten sind mechanische Einrichtungen. Diese haben jedoch den Nachteil, daß sie entweder nur im Stillstand zur Messung der Lage des Läufers eingerückt werden können, oder daß sie, wenn sie während des Laufes der Maschine in Betrieb sind, einer Abnutzung unterworfen sind, die das Anzeigeergebnis beeinflußt. Ferner sind elektrische Einrichtungen anwendbar, die auf induktivem oder kapazitivem Wege ohne mechanische Verbindung zwischen dem umlaufenden Wellenteil und dem Gehäuse wirksam sind. Diese setzen jedoch komplizierte elektrische Einrichtungen voraus und sind entsprechend empfindlich in der Anwendung. Es sind auch hydraulische Einrichtungen bekannt, bei denen durch eine Verschiebung der Welle in axialer Richtung der Ausfluß eines ölstrahles mehr oder weniger gedrosselt wird, so daß eine Druckanzeige für die Axiallagenmessung benutzt werden kann.

Bei einer derartigen Axiallagenmeßeinrichtung ist auf der Welle eine Scheibe mit gegenüberliegenden achssenkrechten Planflächen angeordnet, denen je ein druckmittelbeaufschlagter Abstandsfühler zugeordnet ist. Dieser Abstandsfühler arbeitet nach dem Prinzip der Drosselung des ausströmenden Strahles durch Annäherung an die Planfläche der Scheibe und umgekehrt, vgl. deutsche Patentschrift I 160 652, F i g. 2. Diese bekannte Einrichtung hat jedoch den Nachteil, daß ständig eine gewisse Druckmittelmenge verbraucht wird; auch dann, wenn noch keine Verschiebung des Läufers aus der optimalen Betriebsstellung erfolgt ist.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, für eine AxiaUagen-Meßeinrichtung. bei der druckmittelbeaufschlagte Abstandsfeder gegenüberliegenden achssenkrechten Planflächen einer auf der Welle angeordneten Scheibe zugeordnet¹ sind und die erzeugte Druckdifferenz zur Messung der Axiallage ausgewertet wird, Abstandsfühler zu schaffen, die diesen Nachteil nicht besit-

Sie löst diese Aufgabe dadurch, daß als Abstandsfüh-

ler~ je ein am Lagergehäuse fest angebrachtes mit Drucköl beaufschlagtes Kugelventil verwendet wird, dessen Kugel durch eine Feder in Richtung auf die Planflächen der Scheibe in Schlußstellung gedrückt wird und aus dem Gehäuse des Ventils so weit hervorsteht, daß sie bei Axialverschiebung der Welle nach Überschreiten eines eingestellten Spaltes an einer Plan-P.äche der Scheibe anläuft.

Ais Druckmittel wird bevorzugt Ol angewendet, wie es auch für die Schmierung der Maschine verwendet

ao wird. Die Schaltung der beiden Kugelventile wird vorteilhaft so vorgenommen, daß ihre Druckräume miteinander und über eine Drossel mit einer Druckölleitung verbunden sind und daß eine zweite Verbindungsleitung der beiden Druckräume an ein Differenzdruckmaas nometer angeschlossen ist, dessen Gegenseite mit der Druckölleitung verbunden ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Axiallage durch das Differenzdruckmano-ιηεΓεΓ anzuzeigen. Es ist jedoch nicht ersichtlich, in welcher Richtung sich die Lage geändert hat.

Es genügt auch, die Druckräume der Kugelventile, die über eine Drossel mit der Druckölleitung verbunden sind, durch eine zweite Verbindungsleitung gemeinsam nur an ein Manometer anzuschließen, wenn der Druck in der Druckolleitung genügend konstant ist.

Besonders vorteilhaft ist eine Schaltung, bei der die Druckräume der beiden Kugelventile miteinander und über eine Drossel mit der Druckolleitung verbunden sind, wobei aber die Druckräume der Kugelventile über je eine Leitung getrennt mit einem der beiden An-Schlüsse eines Differenzdruckmanometers verbunden sind. In diesem Fall zeigt das Differenzdruckmanometer nicht nur die Größe der Abweichung von der Mittenlage sondern auch die Richtung an, nach der diese Abweichung eingetreten ist.

Ausführungsbeispielc der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt, wobei F i g. 1 die Anordnung der Kugelventile an der Welle bzw. dem Lagerbock darstellt und F i g. 2 sowie F i g. 3 die wesentlichen möglichen Schaltungsanordnungen zeigen.

In F i g. 1 ist 1 die Welle einer Turbomaschine, die in dem Lager 2 sowohl in radialer wie in axialer Richtung gehalten ist. Auf der Welle befindet sich eine Scheibe 3 mit gegenüberliegenden achssenkrechten Planflächen, denen gegenüber die beiden Kugelventile 4 und 5 mit einem Abstand s zwischen der Scheibenoberfläche und der Kugel angeordnet sind. Die Kugeln 6 der Kugelventile werden durch eine Feder 7 in Richtung auf die Wellenscheibe gedrückt. Ihre Bohrung im Gehäuse 9 der Kugelventile ist so ausgeführt, daß sie aus dem Gehäuse so weit hervorstehen, daß bei einer Bewegung der Welle in Axialrichtung die Wellenscheibe an einer der Kugeln anläuft ohne das Gehäuse zu berühren und auch noch einen gewissen Weg ausführen kann, ohne daß Reibung zwischen der Scheibe und einem feststehenden Teil eintritt. Das Gehäuse 9 des Kugelventils ist an dem Lagerbock 8 der Maschine so befestigt, daß der Spalt s entsprechend eingestellt werden kann. 10 sind die Druckölzuleitungen für die Kugelventile.

F i g. 2 zeigt eine Schaltung der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung, die es gestattet an einem Differenzdruckmanometer die Axiallage abzules-ίΠ. Dabei sind 4 und S die schematisch dargestellten Kugelventile, 11 ist eine Druckölleitung, von der aus die Ventile über die Drossel 12 und die Leitung 13 mit Drucköl versorgt werden. Die Druckölräume der Kugelventile sind ferner über die Leitungen 14 und 15 sowie 16 gemeinsam an die eint Seite des Differenzdruckmanometers 18 angeschlossen, das andererseits über die Leitung 17 mit der Druckölquelle 11 verbunden ist. Das Manometer 18 zeigt also die Druckdifferenz zwischen den Druckräumen der beiden Kugelventile und der Druckölleitung an. Wenn die Wellenscheibe 3 an einem der Kugelventile anläuft und dieses öffnet, entsteht in dessen Druckraum infolge des gleichzeitigen Einflusses der Drossel 12 ein Druckabfall gegenüber dem konstanten Öldruck in der Leitung 11. Diese Druckdifferenz wird durch das Manometer 18 angezeigt. Man kann aus dieser Anzeige bei entsprechender Eichung des Manometers den Weg ao der Welle aus der Mittellage ablesen; jedoch nicht die Richtung, da beide Kugelventile miteinander verbunden sind. Man kann natürlich an dem Anzeigegerät Grenzmarken anbringen, die die größte zulässige Verschiebung anzeigen und diese ferner, wenn sie erreicht wird, durch ein Warnsignal anzeigen lassen.

In F i g. 3 ist eine Schaltung gezeigt, bei der auch die Richtung des Weges der Wellenscheibe angezeigt wird. Die Druckräume der beiden Kugelventile 4 und 5 erhalten hierbei auch aus der Druckölleitung 11 über die Drossel 12 und Leitung 13 den Öldruck. Der Druckraum des einen Ventils 4 ist über die Leitung 14 mit der einen Seite des Differenzdruckmanometers 18 verbunden: der Druckraum des anderen Kugelventils 5 dagegen mit der anderen Seite des Differenzdruckmanometers über die Leitung 15. Dadurch wird jetzt angezeigt, nach welcher Richtung die Abweichung der Welle von der Normallage geht.

Der Vorteil der Axiallagen-Meßeinrichtung nach der Erfindung besteht darin, daß sie unter Benutzung der an der Maschine sowieso vorhandenen Druckölanlage mit verhältnismäßig sehr einfachen, gegebenenfalls serienmäßig hergestellten Kugelventilen arbeitet. Dabei wird in der zeitlich am meisten gefahrenen Mittellage dem Ölkreislauf kein Öl entzogen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   AxiaHagen-MeBeinrichtung für Wellen, insbesondere yon Turbomaschinen, mit auf der Welle angeordneter Scheibe mit gegenüberliegenden achssenkrechten Planflächen, denen je ein druckmittelbeaufschlagter Abstandsfeder zugeordnet ist, wobei die Druckdifferenz zwischen den Druckräumen der beiden Abstandsfühler zur Messung der Axiallage der Welle ausgewertet wird, dadurch gekenn ζ e ic h η eι, daß als Abstandsfühler je ein am Lagergehäuse (8) fest angebrachtes mit Drucköl beaufschlagtes Kugelventil (4, 5) verwendet wird, dessen Kugel (6) durch eine Feder (7) in Richtung auf die Planflächen der Scheibe (3) in Schlußstellung gedrückt wird und aus dem Gehäuse des Ventils so weit hervorsteht, daß sie bei Axialverschiebung der Welle nach Überschreiten eines eingestellten Spaltes (s) an einer Planfläche der Scheibe (3) anläuft.