DE2338265C3

DE2338265C3 - Flywheel with burst protection to protect against overspeed

Info

Publication number: DE2338265C3
Application number: DE19732338265
Authority: DE
Inventors: Max Dipl.-Ing. Dr.techn. Dr. 6074 Dietzenbach Hintergräber
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Filing date: 1973-07-27
Publication date: 1976-01-29

Description

Pumpenantriebe sind in vielen Fällen mit Schwungrädern ausgerüstet. Insbesondere in Kernreaktoranlafen muß dabei für den Fall eines Unfalles sichergestellt ■ein, daß das Schwungrad auch bei höheren Drehzahlen als den im Betrieb vorkommenden nicht bersten und damit Zerstörungen in der Umgebung verursachen kann.In many cases, pump drives are equipped with flywheels. Especially in nuclear reactor start-ups In the event of an accident, it must be ensured that the flywheel can also operate at higher speeds than the one that occurs during operation and therefore does not cause damage to the environment can.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schwungrad mit einer Berstsicherung anzugeben, das bei Überdrehzahlen der Welle selbst nicht zerstört wird und so auch in der Umgebung keine Zerstörungen verursacht.The object of the present invention is to provide a flywheel with a burst safety device that in the event of overspeed, the shaft itself is not destroyed and so there is no destruction in the vicinity either caused.

Für den Fall, daß bei einem auftretenden Unfall Sicherungseinrichtungen gegen das Auftreten von Überdrehzahlen eines mit einem Schwungrad versehenen Maschinensatzes ausfallen oder erst zu spät wirksam werden, wird das Schwungrad durch die auftretenden Fliehkräfte zuerst zerstört werden. Bedingt durch die große Schwungradmasse kann dies in der Umgt-In the event that, in the event of an accident, safety devices against the occurrence of Overspeed of a machine set equipped with a flywheel fail or take effect too late the flywheel will be destroyed first by the centrifugal forces that occur. Due the large flywheel mass can do this in the surrounding

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Die Erfindung betrifft ein derartiges Schwungrad. das mit einer Berstsicherung zum Schutz gegen Überdrehzahlen der Welle ausgerüstet ist und auf einem kegeistumpfförmigen Wellenteil aufsitzt. Das Neue besteht dabei darin, daß das Schwungrad auf den kegeistumpfförmigen Wellenteil aufgeschrumpft ist, daß auf das Schwungrad eine Kraft in Richtung auf die Stirnseite des kegeistumpfförmigen Wellenieils mit dem kleineren Durchmesser wirkt und daß in dieser Richtung neben dem Schwungrad eine Fang- und/oder Zentriervorrichtung für d?.s Schwungrad vorgesehen ist.The invention relates to such a flywheel. which is equipped with a burst protection to protect against overspeeding of the shaft and on a frustoconical Shaft part sits on. The novelty is that the flywheel on the frustoconical Shaft part is shrunk on, that on the flywheel a force in the direction of the end face of the frustoconical corrugated part with the smaller diameter acts and that in this direction In addition to the flywheel, a catching and / or centering device for the flywheel is provided.

Aus der britischen Patentschrift 1 64 747 ist eine Kolbenmaschine mit Schwungrad bekannt. Das Schwungrad wird von einer Gewindemuüer in axialer Richtung auf ein kegelstumpfförmiges Wellenende gepreßt und auf diese Weise zentriert. Eine Berstsicherung ist nicht vors: jselien.British Patent 1 64 747 discloses a piston engine known with flywheel. The flywheel is supported by a threaded nut in the axial direction pressed onto a frustoconical shaft end and centered in this way. A burst protection is not vors: jselien.

Ein Ausführungsbeispiel ist als Prinzipskizze in Fig. 1 dargestellt. F i g. 2 zeigt einen Ausschnitt aus, der Skizze nach Fig. 1, der das Schwungrad enthalt. Besondere vorteilhafte Ausführungsformen für die Zentriervorrichtung sind in den F i g. 3 und 4 dargestellt.An exemplary embodiment is shown as a schematic diagram in FIG. 1. F i g. 2 shows an excerpt from the sketch of Fig. 1, which contains the flywheel. Particularly advantageous embodiments for the centering device are shown in FIGS. 3 and 4 shown.

In den F i g. 1 bzw. 2 ist auf der Welle 1 eines MotorsIn the F i g. 1 or 2 is on shaft 1 of a motor

2 ein Schwungrad 3 aufgeschrumpft. Das Schu ungrad 3 sitzt dabei auf einem kegeistumpfförmigen Wellenteil 4. Das Schwungrad ist von einer topfförmigen Zentriervorrichtung 5 umgeben, die ihrerseits über Lager 6 und 7 auf der Welle 1 gelagert ist. Die Welle 1 ist senkrecht angeordnet und unterhalb des Schwungrads 3 mit den rotierenden Antriebsteilen einer Pumpe 8 verbunden.2 a flywheel 3 is shrunk on. The Schu ungrad 3 sits on a frustoconical shaft part 4. The flywheel is of a cup-shaped centering device 5, which in turn is mounted on the shaft 1 via bearings 6 and 7. The shaft 1 is vertical arranged and connected to the rotating drive parts of a pump 8 below the flywheel 3.

Das Schwungrad besitzt eine an das kegelstumpiiormigc Wellenteil 4 angepaßte Öffnung, die so dimensioniert ist. daß es sich nach dem Aufschrumpfen bei einer Drehzahl der Welle 1 löst, die über der Nenndrehzahl, aber unterhalb der zulässigen Drehzahl für das Schwungrad liegt. Die Welle 1 ist senkrecht angeordnet. Die Stirnseite des kegelförmigen Weilenteiles 4 mit dem geringeren Durchmesser befindet sich unterhalb derjenigen mit dem größeren Duichrnesser. Es wirkt also eine Kraft in der Größe des Eigengewichtes des Schwungrads 3 adf das Schwungrad in Richtung zur Stirnseite des kegeistumpfförmigen Wellenteils 4 mit dem kleineren Durchmesser. Wenn die durch das Aufschrumpfen des Schwungrads auf das kegelstumpfförmige Wellenteil 4 wirkenden Preßkräfte bei hoher Drehzahl infolge der wirkenden Fliehkräfte annähernd den Wert Null erreicht haben, wird — infolge des Eigengewichts des Schwungrads 3 — dieses nach unten fallen und in der topfförmigen Zentriervorrichtung 5 gehalten werden. Das Schwungrad 3 liegt dann am Innenumfang der Zentriervorrichtung 5 an, so daß diese auf der Welle 1 gelagerte Zentriervorrichtung 5 durch Reibung an dem Schwungrad 3 beschleunigt wird und sich unabhängig von der Welle 1 mit dem SchwungradThe flywheel has an on the truncated cone Shaft part 4 adapted opening which is dimensioned. that after shrinking on a Speed of shaft 1 triggers that is above the rated speed, but below the permissible speed for the Flywheel lies. The shaft 1 is arranged vertically. The end face of the conical part 4 with the smaller diameter is below that with the larger Duichrnesser. It works So a force in the size of the dead weight of the flywheel 3 adf the flywheel in the direction of Front side of the frustoconical shaft part 4 with the smaller diameter. When the through shrinking of the flywheel on the frustoconical shaft part 4 acting compressive forces at high Speed as a result of the acting centrifugal forces have almost reached the value zero, will - as a result of the Dead weight of the flywheel 3 - this fall down and into the cup-shaped centering device 5 being held. The flywheel 3 is then on the inner circumference of the centering device 5, so that this on the shaft 1 mounted centering device 5 is accelerated by friction on the flywheel 3 and independently of the shaft 1 with the flywheel

3 so lange dreht, bis die im Schwungrad 3 gespeicherte kinetische Energie durch Reibungsverluste aufgezehrt ist und das Schwungrad 3 zum Stillstand kommt.3 rotates until the kinetic energy stored in the flywheel 3 is consumed by friction losses is and the flywheel 3 comes to a standstill.

Der Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels für die Fang- und Zentriervorrichtung ist in F i g. 3 dargestellt. Die Welle 1 ist in Lagern 9 und 10 gelagert. Mit dem Lager 9 ist ein Deckel 11 für einen Außentopf 12 verbunden. Der Außentopf 12 besitzt an seinem unteren Ende eine Führungsnut 13, in der eine GleitplatteThe cross section of a further exemplary embodiment for the catching and centering device is shown in FIG. 3 shown. The shaft 1 is supported in bearings 9 and 10. With the bearing 9 is a cover 11 for an outer pot 12 connected. The outer pot 12 has at its lower end a guide groove 13 in which a slide plate

14 geführt ist. Die Gleitplatte 14 stützt sich über Federn 13 am Boden des Außentopfes 12 ab, der seinerseits mit der Motorrahmenkonstruktion 17 verbunden ist. Auf der Gleitplatte 14 ist ein Zentriertopf JS angeordnet, dessen innere Wandfläche sich kege!^förmig nach unten verengt. Auch der Umfang des Schwungrads 3 ist kegelförmig ausgebildet und an die kegelförmige Auflagefläche des Zentriertopfes 18 angepaßt.14 is performed. The sliding plate 14 is supported by springs 13 on the bottom of the outer pot 12, which in turn is connected to the motor frame structure 17. On the sliding plate 14 a centering cup JS is arranged, the inner wall surface of which kege! ^f shaped manner narrowed down. The circumference of the flywheel 3 is also conical and adapted to the conical bearing surface of the centering cup 18.

Bei dieser Einrichtung fangen die Federn 15 den Stoß durch das herabfallende Sehwungrad auf. Das Schwungrad 3 dreht sich mit dem Zentriertopf 18 auf der Gleitplatte 14. Der Zentriertopf 18 reibt außerdem an der Innenwand des Außentopfes 12, bis das Schwungrad 3 mit dem Zentriertopf 18 zum Stillstand kommt. Die Innenoberfläche des Zentriertopfes 18 kann mit Nuten 22 zur Luftabfuhr versehen sein.In this device, the springs 15 absorb the impact of the falling flywheel. The Flywheel 3 rotates with the centering cup 18 on the sliding plate 14. The centering cup 18 also rubs on the inner wall of the outer pot 12 until the flywheel 3 with the centering pot 18 comes to a standstill comes. The inner surface of the centering pot 18 can be provided with grooves 22 for air discharge.

Eine andere Möglichkeit der Zentrierung des Schwungrads nach dem Lösen vom kegelförmigen Wellenteil 4 ist in F i g. 4 dargestellt. Mit dem Schwungrad ist hier eine Zentriervorrichtung 19 verbunden, die über ein Lager 20 sich an der Welle 1 abstützt. Unterhalb der Zentriervorrichtung 19 und unterhalb des Schwungrads 3 ist eine Konsole 21 vorgesehen, auf die sich das Schwungrad 3 aufsejzi, wenn es sich von Her Welle 1 gelöst hat. Da die Konsole 21 feststeht, entstehen abhängig vom Schwungradgewicht Reibungskräfte zwischen der Zentriervorrichtung 19 und der Konsole 21. die das Schwungrad bis zum Stillstand abbremsen.Another way of centering the flywheel after loosening the conical one Shaft part 4 is shown in FIG. 4 shown. A centering device 19 is connected to the flywheel here, which is supported on the shaft 1 via a bearing 20. Below the centering device 19 and below of the flywheel 3, a bracket 21 is provided on which the flywheel 3 aufsejzi when it has broken away from Her wave 1. Since the console 21 is fixed, arise depending on the flywheel weight Frictional forces between the centering device 19 and the console 21. the flywheel to a standstill slow down.

Für den Fall, daß die Welle waagerecht ungeordnet ist, läßt sich das Schwungradgewicht nicht mehr ausnutzen, um eine Kraft auf das Schwungrad in Richtung zur Stirnseite des kegelstumpfförmigen Wellenteils 4 mit dem kleineren Durchmesser auszuüben. In diesem Fall müssen entsprechende Federunordnungen, Gewichte an Umlenkrollen od. dgl. vorgesehen werden, um im Falle der Überdrehzahl das Schwungrad in axialer Richtung zu bewegen und so die Verbindung zwischen dem kegelstumpfförmigen Wellenteil 4 und dem Schwungrad 3 zu lösen.In the event that the shaft is horizontally disordered, the flywheel weight can no longer be used, by a force on the flywheel in the direction of the end face of the frustoconical shaft part 4 exercise with the smaller diameter. In this case, appropriate spring disorder, weights Od on pulleys Direction to move and so the connection between the frustoconical shaft part 4 and the Flywheel 3 to loosen.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Flywheel with anti-burst device for protection against overspeed, which rests on a frustoconical shaft part, characterized in that, that the flywheel (3) is shrunk onto the frustoconical shaft part (4) is that on the flywheel a force in the direction of the end face of the frustoconical shaft part (4) acts with the smaller diameter and that in this direction next to the flywheel (3) a catching and / or centering device (5; 18, 14, 12; 19.21) is provided for the flywheel (3).

2. Flywheel according to claim 1, characterized in that the shaft (1) is arranged vertically and that the end face of the frustoconical shaft part (4) with the smaller diameter is below the one with the larger diameter is located, so that the dead weight of the flywheel (3) a force in the direction of the face of the frustoconical shaft part (4) with the smaller one Diameter exercises.

3i. Flywheel according to Claim 1 or 2, characterized in that the flywheel is from one Centering pot (18) is surrounded, which in turn is at the bottom of a flywheel (3) surrounding Outer pot (12) is supported.

4. flywheel according to claim 1, characterized in that that a catching and centering device (12,18; 5) is rotatably mounted around the shaft (1).

5. Flywheel according to claim 4, characterized in that the catching and centering device (5; 12, 18) rests on a resilient (15, 16) mounted sliding plate (14).

6. Flywheel according to claim 4 or 5, characterized in that the centering device (5; 12, 18) has conical contact surfaces for the flywheel (3), which are on the outside of the flywheel create when this is released from the shaft (1) and that grooves in the conical contact surfaces (22) are milled.

7. Flywheel according to claim 1 or 2, characterized in that a centering device (19) connected to the flywheel (3) and mounted on the shaft (1) and located near an in Direction of the force acting on the flywheel force arranged safety gear (console 21) is located.

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