DE1961272A1

DE1961272A1 - Procedure for automatic axial thrust compensation in double-entry centrifugal machines

Info

Publication number: DE1961272A1
Application number: DE19691961272
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl-Ing Hanagarth
Original assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Current assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Priority date: 1969-12-06
Filing date: 1969-12-06
Publication date: 1971-06-16

Description

Klein, Schanzlin & Becker AktiengesellschaftKlein, Schanzlin & Becker Aktiengesellschaft

Verfahren zum selbsttätigen Axialschubausgleich bei doppelflutigen KreiselmaschinenProcedure for automatic axial thrust compensation for double-flow gyroscopes

Doppelflutige Kreiselmaschinen haben nach der Lehrmeinung keinen Axialschub. Trotzdem zeigt die Praxis, daß erhebliche Axialschübe auftreten können, die vorwiegend aus unterschiedlichen Drücken in den beiden Radseitenräumen resultieren, sei es, daß die Winkelgeschwindigkeit der Seitenraumwirbel durch unterschiedliche Radseitenraumgestaltung oder Oberflächenrauhigkeiten der Gehäuse bzw* der Laufradwände verschieden sind, oder die DichtspaliB unterschiedliche Spaltmengen bewirken, oder des weiteren die Spaltdrücke am Laufrad-Außendurohmesser bei beiden Laufradhälften differieren. Ebenfalls kann der Axialsohubverlauf auch stark abhängig sein von der Läufersteilung, und dieses oft in so kleinen Grenzen, daß diese montagemäßig nicht oder nur sehr schwer festzulegen sind.Double-flow gyroscopes have according to the doctrine no axial thrust. Nevertheless, practice shows that considerable axial thrusts can occur, mainly from different Pressures result in the two wheel side spaces, be it that the angular velocity of the side space vortices by different wheel side space design or surface roughness of the housing or the impeller walls are different, or the sealing clearances have different gap quantities effect, or furthermore the gap pressures on the impeller outer diameter differ in both halves of the impeller. The course of the axial stroke can also be heavily dependent on the rotor pitch, and this often within such small limits that these are not or only with great difficulty to fix in terms of assembly.

Aus den genannten Gründen kann der Axialschub doppelflutiger Kreise!maschinen über dem Lastbereioh stellenweise Spitzenwerte erreichen, (welche durch herkömmliche Maßnahmen wohl örtlich gemildert werden können, oft jedoch nur zu anderen Lastpunkten verlegt werden), was den Fahrbereich und die Betriebssicherheit beeinträchtigt. Solche beachtlichen Axialschübe aufzunehmen ist ein Axiallager aufwendiger Bauart nötig, welches oft schon auf Verdacht eingeplant und aus Unkenntnis der tatsächlichen Achsschubgröße evtl. stark über-For the reasons mentioned, the axial thrust can be double-flow Circles! Machines above the load range in places peak values achieve, (which can be alleviated locally by conventional measures, but often only to others Load points are relocated), which affects the driving range and operational safety. Such considerable axial thrusts an axial bearing of a complex design is necessary, which is often planned in on suspicion and out of ignorance the actual axial thrust size may be greatly exceeded

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dimmensioniert werden muß. Außer dem konstruktiven und kostenmäßigen Aufwand, den ein solches Lager mit sich bringt, bedeutet dies auch !zusätzlichen Leistungsaufwand, der den Gesamtwirkungsgrad einer solchen Kreiselmaschine sinken läßt·must be dimensioned. Except for the constructive and cost-related This also means the effort involved in such a bearing! such a gyro machine sink

Aufgabe der Erfindung ist. es, die genannten'Nachteile zu vermeiden, was ermöglicht wird durch ein Verfahren zum Axialschubausgleich bei doppelflutigen Kreiselmaschinen, gekennzeichnet durch eine hydraulische, z.B. von der Läuferstellung abhängige Beeinflussung der Winkelgeschwindigkeit der beiden Seitenraumwirbel durch Beschleunigen oder Abbremsen, indem eine an einer Stelle höheren Druckes als in den Rad Seitenräumen herrschend, z.B. am Druckstutzen abgezapfte Steuermenge, über ein von der Lauferstellung der Welle beeinflusstes Steuerventil je nach Richtung und Größe des Axialschubes in die beiden Radseitenräume in geregeltem Mengenverhältnis eingespeist wird durch achsparallele im jeweiligen Radseitenraum symmetrisch und mindestens zu zweien gegenüberliegend angeordnete Bohrungen oder Düsen, die entgegen der Zirkulation bei Abbremsung oder in Richtung der Zirkulation der Radseitenraumwirbel bei Beschleunigung angestellt sind.The object of the invention is. it, the said 'disadvantages too Avoid what is made possible by a method for axial thrust compensation in double-entry centrifugal machines, characterized by a hydraulic influence on the angular velocity, e.g. depending on the rotor position of the two side space vortices by accelerating or decelerating by applying a pressure higher than that at one point prevailing in the wheel side spaces, e.g. tapped at the pressure port Tax amount, about one of the run creation of the Shaft-influenced control valve depending on the direction and size of the axial thrust in the two wheel side spaces in regulated Quantity ratio is fed in through paraxial in the respective Wheel side space symmetrically and at least two oppositely arranged bores or nozzles that oppose the circulation when braking or in the direction of the circulation of the wheel side space vortices when accelerating are.

Bei der so erzielten symmetrischen Beschleunigung bzw. Abbremsung der Seitenraumwirbel ist die Größe der entstehenden Axialschubausgleichskomponente des normalen Seitenraumwirbels bei gleichem Besohleunigungs- bzw.Abbremsbetrag insofern unter-With the symmetrical acceleration or deceleration of the side space vortices achieved in this way, the size of the resulting Axial thrust compensation component of the normal lateral vortex with the same amount of acceleration or braking

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schiedlich., als bei Beschleunigung die Axialschubkomponente ein mehrfaches derjenigen bei Abbremsung beträgt und somit wirkungsvoller ist. Beides ist im Prinzip möglich, doch bietet die Beschleunigung des Radseitenraumwirbels noch den zusätzlichen Vorteil der Absenkung der Radseitenleistung, da die Differenzgeschwindigkeit des Laufrades und des Radseitenraumwirbels sinkt, was einen besseren Wirkungsgrad der Kreiselmaschine bewirkt.different. than the axial thrust component during acceleration is a multiple of that during braking and thus is more effective. Both are possible in principle, but the acceleration of the wheel side vortex still offers the additional benefit of lowering the lateral performance of the wheel, because the difference in speed between the impeller and the impeller side space vortex decreases, which causes a better efficiency of the centrifugal machine.

Die Abbildungen zeigen die Wirkungsweise des Verfahrens nach der Erfindung und den Aufbau der Einrichtung zur Durchführung desselben. Fig.1 zeigt, daß bei Abbremsung des Seitenraumwirbels A eine Axialschubkomponente in Richtung a entsteht und sinngemäß bei Abbremsung des Seitenraumwirbels B eine Axialschubkomponente in Richtung b. J3ei Beschleunigung des Seitenraumwirbels A wird eine Axialschubkomponente in Richtung b und eine solche in Richtung a bei Beschleunigung des Wirbels B bewirkt.The figures show how the process works of the invention and the structure of the device for carrying out the same. Fig.1 shows that when braking the side space vortex A an axial thrust component arises in direction a and, analogously, when the lateral vortex B is braked, an axial thrust component arises towards b. J3 When the lateral vortex accelerates A becomes an axial thrust component in direction b and one in direction a when vortex B accelerates causes.

Die Fig. 2 und 3 zeigen Ausführungsbeispiele für die Einrieb-" tung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung* Eine von einer Stelle höheren Druckes 1 als er in den Radseitenräumen herrscht, z.B. am Druckstutzen abgezapfte Steuermenge wird über ein von der Lauferstellung der Welle 12 beeinflusstes Steuerventil 2 je nach Richtung und Größe des Axialschubes in die beiden Radseitenräume 13 in geregeltem Mengenverhältnis eingespeist durch entsprechend einer Abbremsung oder Beschleunigung der Wirbel angestellte Bohrungen bzw. Düsen 3i die im jeweiligenFigs. 2 and 3 show embodiments for the drive " device for carrying out the method according to the invention * One of a point higher pressure 1 than he in the wheel side spaces prevails, e.g. the amount of control drawn off at the pressure port is influenced by the setting of the shaft 12 Control valve 2, depending on the direction and size of the axial thrust, is fed into the two wheel side spaces 13 in a controlled quantity ratio by corresponding to a deceleration or acceleration of the vortex made holes or nozzles 3i in the respective

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Radseitenraum symmetrisch, und mindestens zu zweien gegenüberliegend angeordnet sind, um eine symmetrische'Beschleunigung bzw. Abbremsung der Seitenraumwirbel zu gewährleisten. Die radiale Lage der Einspeisebohrung 3 ist je nach Ausführung dabei optimal wählbar. Das Steuerventil 2 kann rotierend (Fig.3) oder nicht rotierend (Fig.2) ausgebildet sein. Im letzteren Falle wird das nicht rotierende Steuerventil von einem ein kleines Axiallager 5 (Wälz- oder Gleitlager) enthaltenden im Lagergehäuse 6 verschiebbaren Kolben 7 verstellt, der durch Paßfeder 8 gegen Verdrehen gesichert ist. In der Zuleitung 9 vor dem Druckstutzen zum Steuerventil 2 und in den Ableitungen 10 vom Steuerventil 2 zu den Seitenräumen 13 sind verstellbare Drosselefemente 11 vorgesehen zur Abstimmung der Axialschubregelung und zur Drosselung der Regelmengc, Diese Steuermenge bremst den jeweiligen Radseitenraumwirbel gerade auf diejenige Winkelgeschwindigkeit herab, die für den gesamten Axialschubausgleich nötig ist. Die Wirbelanfachung bzw. Beschleunigung erfolgt, indem die Steuermenge in Umfangsrichtung des Seitenraumwirbel s, die Abbremsung dagegen, indem die Steuermenge in axialer Richtung oder sogar entgegen der Umfangsrichtung des Seitenraumwirbels eingespeist wird.Wheel side space symmetrical, and at least two opposite each other are arranged to achieve a symmetrical acceleration or to ensure braking of the side vortices. The radial position of the feed hole 3 depends on the design optimally selectable. The control valve 2 can be designed to be rotating (FIG. 3) or non-rotating (FIG. 2). in the In the latter case, the non-rotating control valve is controlled by a small axial bearing 5 (roller or plain bearing) in the bearing housing 6 displaceable piston 7 is adjusted, which is secured by feather key 8 against rotation. In the supply line 9 in front of the pressure port to control valve 2 and in the discharge lines 10 from the control valve 2 to the side spaces 13 are adjustable Throttle elements 11 are provided to coordinate the axial thrust control and for throttling the control amount, this control amount brakes the respective wheel side space vortex to that Angular velocity down for the entire axial thrust compensation is necessary. The vortex fanning or acceleration takes place by increasing the control amount in the circumferential direction of the side space vortex s, the deceleration against it, by the control amount in the axial direction or even against the circumferential direction of the lateral vortex is fed.

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Claims

Patent claims

Γ 1 Λ Process for axial thrust compensation in double-flow gyroscopes, characterized by hydraulic, e.g. controlled by the rotor pitch, influencing the angular speed of the vortices occurring in the wheel side spaces by accelerating or braking by applying a higher pressure (i) than. prevailing in the wheel side spaces, z / B «a * J ^ Uöktiäfrieit tapped control amount via a control valve (2) influenced by the rotor pitch of the shaft (12) depending on the direction and size of the axial stroke in the two wheel side spaces 03) in a controlled manner The quantity ratio is fed in through axially parallel holes in the respective space symmetrically and at least two oppositely arranged bores of the nozzles (3}, which are set against the circulation during braking or in the direction of the circulation of the wheel side space vortices during acceleration.

j .j.

2. Device for performing the d & ß method according to claim 1, characterized by a control valve (2) which is dependent on the rotor pitch and optionally rotates with the pump shaft (12) and which on the one hand communicates with the interior of the pump pressure port via a line (9) and a throttle point (11) and on the other hand via lines (1O) and correspondingly adjustable throttle elements (11) with the wheel side spaces (13) of the pump housing in connection.

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