DE1938596C3

DE1938596C3 - Vorrichtung zur Druckölversorgung einer rotierenden Maschine mit hydraulisch betätigten Stellgliedern

Info

Publication number: DE1938596C3
Application number: DE1938596A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl.-Ing. 2000 Hamburg Lachnit
Original assignee: Deutsche Babcock and Wilcox AG
Current assignee: Deutsche Babcock and Wilcox AG
Priority date: 1969-07-30
Filing date: 1969-07-30
Publication date: 1974-02-07
Also published as: DK134614C; DE1938596A1; US3664762A; FR2054656A1; FR2054656B1; JPS4836477B1; SE359622B; DE1938596B2; DK134614B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung tür Druckölversorgung einer mit hydraulisch betätigten Stellgliedern versehenen rotierenden Maschine Über zwei oder mehr mit einer Pumpe über Ventile verbundene Steuerkanäle, bei der sich ein feststehender und ein rotierender Teil berühren und die Steuerkanäle im Bereich der gemeinsamen Berührungsfläche miteinander in Verbindung stehen.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art sind in einem nicht rotierenden Welbnzapfcn Ringnuten vorgesehen, die mit der ölpumpe über Ventile in Verbindung stehen. Stcuerkanalbohrungen im Inneren des Wellenzapfens münden jeweils in Höhe einer Rinjinut, so daß jede Ringnut mit jeweils einem Stcu-ι-ν ih,iiLluiiii sieht. Die Abdichtung ..k; ne-I₁.■■ -ji ^ικΙοιΓ Riimnuten erfolgt inr.·.^{1 1}ImIb ., :, .! .Sί ι_ί·-·rins·-· Piit Dichtringen au> ,xi-

V'i ', U ,1 ;'■! .p-JuiH ! iö3 i 5CJ und eier is.» .,sii 1- :: ' :«O 5IMi bekannt.

p_lUi. ,,,. :....!._■ AiieiiUiiiiJerreinen der ΓΚ . ra-„u,,^ :=' -, ^u iiiii ucn jeweils dazugeln' -;·'η [j'_K-'vi.':i ■■■ ■ "ι¹! SiCh. insbesondere bei /v\ci der ••ichr ^s '· ^:; ■'■· '^J]]- '^JH:C unerwünscht groik ' :u_i:i,i'!_L- -. i,,\..-._t!.: sind die flexiblen Dichtringe nur I-,,'.; .ji-:,-.·.. iJü-LUn, L. B- von ή bis !'..' :ü, l-.rai:ci;r--!, K ..:.:■ uiiierliegen solche Lippendici-.-ri_i; .,, ..)!.■·!■. ;:."^s>len Vc "schleiß dadurch, dali ier \V ^n-':-■:'.·:■. λι::.:ι mehrerer parallellaufende· _:-'.λ-ruih"!!¹'^;.. ':, .Jiiiciii Inneren einen relaüv er '.α Durchni'.'s'-. .;i!i\\eist und die Dichtung \\\v.■■■ ug lu>he I'."■ " ■■ ■■--■•ciivvindickeiieii ertragen muß. : \.-s • . :_. t!:i!i die mitrotierende» hydrauüsc -.ri ;,, '; ,,; ;r,i; spezifisch niedrigen Drücken ;r-Iviteii k. .ι;κί und daher viel größer und aufwv Ji-,'cr als v-:!i-.t u-'I^ii ausgeführt werden müssen, ii·-. ■■_- bonden.·. Ajiii hohe Verstellkräfte, wie z.B. -ir KrattvNc;^;-.-.V\:j!gehiäsc, zur Verstellung der Schaufeln üd* iviJ:'! .vcide:i.

wl-n.iti:,·. ist aus der USA.-Patentschrift 2 420 bid eine Vorrichtung bekannt, bei der ebenfalls zylindrische Uichtflächen (feststehende Hülse 51, rotierende Hülse 54) \orgesehen sind. Bei dieser Dichtun« bestehen die sich gegeneinander bewegenden Teile aus Metall. Derartige Dichtungen sind jedoch bei mit hohen Drücken (120 bis 300 atü) betriebenen Einrichtungen nicht brauchbar, da die bei der Anwendung "der Hochdruckhydraulik erforderlichen Dichtspalte einige μ nicht überschreiten dürfen, wobei allein schon die Oberflächenrauhigkeit der Teile im μ-Bereich liegt. Bei zylindrischen Dichtflächen, von denen eine rotiert, ist es deshalb nahezu unmöglich, derartig kleine Dichtspalfe weg-a des notwendigen Laufspiels und Verschleißspiels (das Spiel eines Kugellagers ist bereits wesentlich größer als der erforderliche Dichtspalt) zu erreichen und für längere Zeit beizubehalten, zumal zylindrische Dichtflächen aus Metall nicht gegcneinandergepreßt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei schnell rotierenden Arbeitsmaschinen mit hydraulisch verstellbaren Elementen eine hydraulische Betätigung mit den im allgemeinen Maschinenbau üblichen Drücken von 120 bis 300 atü zu ermöglichen, woiiei gleichzeitig die hohe Lebensdauer und Betriebssicherheit für Großanlagcn vorausgesetzt werden muß.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die gemeinsame Berührungsfläche in einer Ebene senkrecht zur Drehachse liegt, daß die Steucrkanälc im Bereich der gemeinsamen Berührungsfläche in an sich bekannter Weise als konzentrisch zur Drehachse liegende Riiigkanäle ausgebildet sind und daß der feststehende Teil von einer Druckeinrichtung an den rotierenden Teil angepreßt ist.

Die Baulänge einer derart ausgebildeten Vorrichtung ist nicht mehr abhängig von der Anzahl der Steuerkanäle und kann äußerst kurz gehalten werden. Außerdem können die Steuerkanäle bei entsprechendem Anpreßdruck mit den üblichen Drücken von 120 bis 300 atü beaufschlagt werden, so daß auch die hydraulischen Stellglieder an den rotieren-

ilen Maschinen dem neuesten Stund der Technik lu>- ration für optimales Dichten in einem bestimm,,

gegenseitigen Großenverhältnis ausgelegt. Die R. ehenoperation berücksichtigt den jeweils ideale Diehiiall mit linearem Druckdifferenzabfall ιμκ über die momentanen Dichtflächen derart, daü Ii alle Beaufschlagungsiäilc- die Gesamtanpreßkraft J.. Einrichtung arbeilsdruckproportiorial koiiM.i, bleibt.

_r. , π _r ·-- -"· Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der t

..u.e vor.M.nafte Weiierbüdung der Erfindung be- 10 fiudunii soll an Hand der F i ζ. 1 und 2 erläutert uci :'.^C!!L^"ⁿl^Uii.^{ß dcr A}'.lPreßdruck arbcitsdn.ckpro- den. "

In der in Fig. 1 mit 1 bezeichneten, um die Dar achse 2 rotierenden Maschine sind zwei Zylinder und 4 mit jeweils einem K'nlben 5 (hyrauiisch-meeh:

>p.uehung und damit eine hohe Lebensdauer. Daruncr hinaus e.moghcht diese Konstruktion ohn- besonderen Auiwar.d eine fast beliebige axiale Abnüt-/.ungsnohc fur LangHestverschL-iß ohne Nacharbeit

portional

., . . ■--- .jw.i'.ckpro

. regelbar ist. Dadurch wird erreicht, daS >ie s ein gleich hoher Dichtdruck herrscht, so daß se wohl im Leerlauf als auch in allen Betriebszustände

soen

unter optimalen Bedingungen bezüglich Schmierung, 15 nischer Verriegelungskolben) -ind 6 (Normalkollv, Verschien} u. dgl. gearbeitet werden kann.

Der Anpreßdruck wird vorzugsweise von einem Koiben bewirkt, der in einem mit Drucköl beaufschlaebaren Zylinder angeordnet ist. Diese Maßnahme ermöglicht eine weitere vorteilhafte Ausge-■■a.il'ung des Erfindungsgegenstandes, nämlicn, daß die Druckölversorgung für den Zylinder mit dem kolben von der gleichen Ölpumpe erfo'giii kann, mit :1er auch die Steuerkanäle bfhl d

angeordnet. Das Verschieben des Kolbens6 bewirk; eine Verstellung von an der rotierenden Maschine i vorgesehenen, nicht dargestellten Bauteilen (z. ü Schaufeln bei einem Axialgebläse). Die Zylinder suhen über jeweils zwei Leitungen 7 und 8 bzw. 9 um·.; 10 mit vier Ringkanälen 11 bis "4 in Verbindung, du· in einem an der rotierenden Maschine 1 befestigte! Teil 15 untergebracht sind. Die Ringkanäle 11 bis 14 liegen konzentrisch zur Drehachse 2.

Der rotierende Teil 15 berührt in einer auf der Drehachse2 senkrecht stehenden Ebene 16 einen feststehenden Teil 17, in dem ebenfalls vier Ringkanäle 18 bis 21 untergebracht sind, und zwar deran, daß sie mit den Ringkanälen 11 bis 14 deckungsgleich in Verbindung stehen. Zwischen dem feststehenden Teil 17 und dem rotierenden Teil 15 ist das Kugellager 22 vorgesehen. Die Kanäle 18 bis 21 sind außerdem noch vom Lcckkanal 2Γ umgeben.

Der feststehende Teil 17 wird von einer Druckein-

:1er auch die Steuerkanäle beaufschlagt werden.

Schließlich ist es vorteilhaft, wenn zur Erzeugung *₅ eines konstanten Mindestandruckes des Kolbens o_egen äußere Kraftwirkimgen (Unwucht, Schwerkraft) auf die Kupplungsteile im Zylinder eine Druckfeder angeordnet ist.

Herkömmlichen radial dichtenden Elementen 3<> mangcit es an der exakten arbeitsdruckabhäneie-n Regulierbarkeit der Anpreßkraft bzw. des spezifischen Anpreßdruckes. Die bekannten Gleitringdich-

tungen mit axialem Federandruck oder Membran- —. .- „ - .-..

Kraftaridruck verringern diesen Mangel nur unvoll- 35 richtung 23 an den rotierenden Teil 15 angepreßt, kommen. Federandruck läßt sich nur für stationäre Die Druckeinrichtung 23 besteht aus dem im Zylin-Y^ruckv"!?^ait.^nisse passend auslegen. Der flüssigkeits- der 24 angeordneten Kolben 25, der unter dem gedruckabhangige Andruck über Gummimembranen ringen Vorandruck der Feder 26 steht. Dieser Minan käuflichen Gleitringdichtungen ist im Sinne der destandruck verhindert das Lösen der Dichtflächen Zielsetzung der vorliegenden Erfindung weder aus- 4" bei Arbeitsdrücken nahe Null infolge des Gewichts [^CA^C r" ^e.^xakt _rnoch von der prinzipiellen Bauweise des Teiles 17 oder unter dem Einfluß von Querbe-

schleunigungskräften, z. B. einer Unwucht.

Die vier Ringkanäle 18 bis 21 sind über die Lei-

-C-O-— — _B Hingen 27 und 28 bzw. 29 und 3G mit den Ventilen

Dei Steuerkanälen mit schmalen Dichtflächen und 45 31 und 32 verbunden. Diese stehen außerdem über noch wesentlich sehmaleren Kanalweiten für hohe die Leitung 33 mit der vom Motor 34 betriebenen und höchste Drücke einen exakten proportional gere- Pumpe 35 und über die Leitung 37 mit dem Aufgelten Anpreßdruck, der durch Ausgleichsflächen er- faltbehälter 38 in Verbindung. In den Auffangbezeugt wird, die erheblich kleiner sind als die ohnehin hälter 38 mündet außerdem noch die Leckleitung 39. kleinen Dichtflächen, womit die bekannten Gleitring- 50 Der Zylinder 24 ist über die Leitung 40 direkt mit dichiungskonstruktionen rund um eine Welle herum der Pumpe 35 verbunden.

ebenfalls ausscheiden. Da ferner die Arbeitsdrücke T_n der Fig. 2 ist ein Querschnitt durch den nicht

durchweg 1:10 bis 1 : 50 schwanken, wird die Auf- rotierenden Teil 17 in etwa natürlicher Größe dargegabe befolgt, die Dichtdrücke möglichst genau die- stellt. Die vier konzentrischen Steuerkanäle 18 bis 21 scm Verhältnis anzupassen, um den Dichtflächenver- 55 können z. B. nach folgendem Sleueischcma mit

akt noch von der prinzipiellen Bauweise her für eine Hochdruckhydraulik brauchbar. Des weiteren fordert gedrängte, konzentrische Mehrfachanordnung für kleinste Umfangsgeschwindigkeiten

schleiß auf das äußerste Minimum zu reduzieren. Die erfindungsgemäße Vorrichtung erfüllt weiter die Bedingung, daß die Dichtflächenpressung bei allen Arbeitsdrücken auch dann genau an der Grenze der »Leck-Nullfördert'.ng« gehalten wird, wenn die Druckaufschlagung von einem zum anderen Kanalquerschnitt überwechselt, d. h. wenn Vor- und Rückläufe umgesteuert werden. Zu diesem Zweck sind sämtliche Dichtflächen untereinander und gegenüber

Druck beaufschlagt werden:

20 und 21. Lösung einer Arretierung

18 und 19: Arretieren

19 bis 21; Ausfahren
18 und 20: Einfahren

Die Flächeninhalte der Steuerquerschnitte und der dichtenden Ring |uerschnittc sind unter Berücksichtigung des idealen Dichtanpreßdruckes für alle Stcuer-

den Kanalquerschnitien auf Grund einer Rechcnope- 65 takte gleich günstig ausgelegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

I 93b

Patentansprüche:

I Vorriduung zur Druckiilversorgung frier mit hydraulisch betätigten Stellgliedern \ersehenen rotierenden Maschine über zwei oder mehr mit einer Pumpe über Ventile verbundene Steuerkanäle, bei der sich ein feststehender und ein ro tierender Teil berühren und die Steuerkaniüe im Bereich der gemeinsamen Berührungsfläche mit- ;o einander in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Berührungsfläche (16) in einer Ebene senkrecht zur Drehachse (2) des rotierenden Teiles (15) liegt, daß die Steuerkanäle im Bereich der gemeinsamen Berührungsfläche (16) in an sich bekannter Weise als konzentrisch zur Drehachse (2) liegende Ringkanäle (Il bis 14 bzw. 18 bis 21) ausgebildet sind und daß der feststehende Teil (57) von einer üruckeinrichtung (23) an den rotierenden Teil (15) angepreßt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anpreßdruck arbeitsdruckproportional regelbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Anpreßdruck \on einem Kolben (25) bewirkt wird, der in einem mit Drucköl beaufschlagbaren Zylinder (24) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines konstanten Mindestandrucks gegen äußere Kraftwirkungen auf die Kupplungsteile im Zylinder (24) eine Druckfeder (26) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckölversorgung für den Zylinder (24) mit dem Kolben (25) von der gleichen Pumpe (35) erfolgt, mit der auch die Steuerkanäle versorgt werden.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtflächen und Kanalquerschnitte in einem solchen gegenseitigen Größenverhältnis ausgelegt sind, daß für den idealen Dichtfall an der Grenze der »Leck-Nullförderung« mit linearem Druckdiffercnzabfall quer über die momentanen Dichtflächen die rechnerische Gesamtanpreßkraft für alle Beaufschlagungsfälle, auch bei Umsteuerung, arbeitsdruckproportional konstant bleibt.

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