DE941670C - Safety device for displaying the relative displacement between the stationary and the rotating part of a rotary machine - Google Patents

Safety device for displaying the relative displacement between the stationary and the rotating part of a rotary machine

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DE941670C
DE941670C DEA16583A DEA0016583A DE941670C DE 941670 C DE941670 C DE 941670C DE A16583 A DEA16583 A DE A16583A DE A0016583 A DEA0016583 A DE A0016583A DE 941670 C DE941670 C DE 941670C
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    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
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    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
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Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung zur Anzeige der relativen Verschiebung zwischen dem feststehenden und dem umlaufenden Teil einer Kreiselmaschine, insbesondere einer mit hohen Treibmitteltemperaturen arbeitenden Dampfoder Gasturbine.The invention relates to a safety device for displaying the relative displacement between the stationary and the rotating part of a gyroscope, in particular one with steam or gas turbine operating at high propellant temperatures.

Bei Kreiselmaschinen, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind, z. B. Dampf- und Gasturbinen, können sich ihre Teile, namentlich wenn solche Maschinen aus dem kalten Zustand rasch anzufahren oder zu belasten sind, verschieden stark ausdehnen. Teile, die kleinere Wanddicken aufweisen, werden in der Regel schneller warm als dickwandige Teile. Die Wärmezufuhr hängt auch davon ab, wie weit ein Teil bei der Strömung bespült wird. So kann sich z. B. die im Innern der Maschine gelegene Turbinenwelle mehr ausdehnen als das Gehäuse, so daß zwischen der sich drehenden Welle und dem festen Gehäuse relative Verschiebungen auftreten. Nehmen solche Verschiebungen ein größeres Maß an, so können sie leicht zu einem Streifen der von der Welle getragenen Laufräder an den Leiträdern oder am Gehäuse führen, was zur Ursache schwerer Beschädigungen werden kann.For gyroscopes that are exposed to high temperatures, e.g. B. steam and gas turbines, their parts, especially if such machines start up quickly from a cold state or to be loaded, expand to different degrees. Parts that have smaller wall thicknesses, usually heat up faster than thick-walled parts. The heat supply also depends depends on how far a part is washed by the current. So can z. B. the inside of the Machine located turbine shaft expand more than the housing, so that between the rotating Shaft and the fixed housing relative displacements occur. Take such shifts a greater degree of it, so they can easily become a strip of the carried by the shaft Guide the impellers on the idlers or on the housing, which causes severe damage can be.

Aus Gründen der Betriebssicherheit und auch mit Rücksicht auf die Erhaltung eines guten Wirkungsgrades ist es daher wichtig, daß man sich einFor reasons of operational safety and also with a view to maintaining a good level of efficiency It is therefore important that you get one

Bild über die gegenseitige Lage gewisser Maschinenelemente machen kann. Zu diesem Zwecke ist schon vorgeschlagen worden, z. B. die gegenseitige Lage zwischen dem Rotor und dem Stator einer Dampf- oder Gasturbine mittels eines Fühlers zu ermitteln. Das bedingt das Vorsehen einer besonderen Stopfbüchse, damit die Bewegungen des Fühlers im Innern des Gehäuses nach außen übertragen werden können, -und zudem besteht die Gefahr falscher Messungen, weil sich das Tastelement z. B. abgenutzt oder verbogen hat. Ferner ist schon versucht worden, auf elektrischem Wege mittels kapazitiver oder induktiver Elemente die gegenseitige Lage von Rotor und Stator festzustellen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß solche Vorrichtungen, die zum Teil hohen Temperaturen auszusetzen sind, äußerst schwierig zu bauen sind und zudem das Vorsehen vieler Hilf sapparate erfordern. Ferner stellt das Anbringen von Elementen der erwähnten Art in der Nähe eines Turbinenrotors immer eine gewisse Gefahrenquelle dar.Can make a picture of the mutual position of certain machine elements. To this Purposes have already been suggested, e.g. B. the mutual position between the rotor and the To determine the stator of a steam or gas turbine using a sensor. That requires providence a special stuffing box so that the movements of the sensor inside the housing are traced can be transmitted externally, and there is also the risk of incorrect measurements, because the Probe element z. B. has worn or bent. Attempts have also been made on electric Paths by means of capacitive or inductive elements the mutual position of rotor and stator ascertain. However, it has been shown that such devices, in part, high temperatures are exposed, are extremely difficult to build and also require the provision of many auxiliary equipment. Furthermore, the attachment of elements of the type mentioned in the vicinity of a turbine rotor always represent a certain source of danger.

Zur Beeinflussung, Steuerung und Überwachung von Fabrikationsvorgängen, Arbeitsprozessen, Sicherungsmaßnahmen technischer und technologischer Art, z. B. für die Sicherungstechnik von Eisenbahnen und ihrer Betriebseinrichtungen, ist schon vorgeschlagen worden, als Sender und gleichzeitig als Energiequelle für die Abgabe von Befehlen oder Beeinflussungsimpulsen radioaktive Elemente, z. B. radioaktive Isotope oder Radium, zu verwenden und für Befehlsempfang, Rückmeldung oder zur Auslösung der durch den Sender eingeleiteten Maßnahmen Ionisationskammern oder Geigergeräte zu verwenden. Es wurde hierbei eine ortsfeste oder bewegliche Anordnung der Sender bzw. der Empfänger vorgesehen.For influencing, controlling and monitoring manufacturing processes, work processes, Security measures of a technical and technological nature, e.g. B. for the security technology of Railways, and their operating equipment, has already been proposed as a transmitter and at the same time radioactive as an energy source for issuing commands or influencing pulses Elements, e.g. B. radioactive isotopes or radium, to use and for receiving commands, feedback or to trigger the measures initiated by the transmitter ionization chambers or To use violin instruments. A fixed or movable arrangement of the transmitters was used here or the recipient provided.

Die von solchen radioaktiven Substanzen ausgehenden Strahlungen haben nun die Eigenschaft, daß sie auch Metallteile durchdringen können. Sie sind also in der Lage, ein Signal von einem im Innern eines Turbinengehäuses sich abspielenden Vorgang durch das Gehäuse hindurch nach außen zu übertragen.The radiations emanating from such radioactive substances now have the property that they can penetrate metal parts. So you are able to pick up a signal from an im Inside a turbine housing process taking place through the housing to the outside transferred to.

Bei einer Sicherheitsvorrichtung zur Anzeige der relativen Verschiebung zwischen dem feststehenden und dem umlaufenden Teil einer Kreiselmaschine, insbesondere einer mit hohen Treibmitteltemperaturen arbeitenden Dampf- oder Gasturbine, werden nun erfindungsgemäß dieden bekannten für diese Zwecke vorgesehenen Sicherheitsvorrichtungen anhaftenden Nachteile dadurch vermieden, daß auf einem dieser Teile eine radioaktive Substanz angebracht ist und daß am anderen dieser Teile Mittel vorgesehen sind, welche die Intensität der von der radioaktiven Substanz zu einem Strahlenzähler gelangenden Strahlung in Abhängigkeit von der relativen Verschiebung verändern.In the case of a safety device to display the relative displacement between the fixed and the rotating part of a centrifugal machine, especially one with high propellant temperatures working steam or gas turbine, according to the invention are now known for Adhering to the disadvantages associated with safety devices provided for this purpose, the fact that a radioactive substance is attached to one of these parts and that to the other of these parts Means are provided which measure the intensity of the radioactive substance to a radiation counter incoming radiation depending on the relative displacement.

In der Zeichnung sind beispielsweise Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Anordnungen veranschaulicht, und zwar zeigtThe drawing shows, for example, embodiments of arrangements according to the invention illustrates, namely shows

Fig. ι einen axialen Längsschnitt durch einen Teil einer axial durchströmten Turbine, bei der die erfindungsgemäße Anordnung angebracht ist, Fig. 2 bis 4 drei weitere Abbildungen von Abschirmkörpern. Fig. Ι an axial longitudinal section through part of an axially flowed turbine, in which the Arrangement according to the invention is attached, FIGS. 2 to 4 three further illustrations of shielding bodies.

In Fig. ι bezeichnet 1 Leitschaufeln und 2 eine Laufschaufel- einer Dampfturbine, die mit hohen Temperaturen arbeitet, weshalb sich deren Gehäuse aus drei Teilen aufbaut, nämlich einem Innenteil 3 aus Stahl, einer wärmeisolierenden Schicht 4 und einem Außenmantel 5 aus Blech. In der Nähe der Laufschaufel 2 ist im Innenteil 3 eine Bohrung 51, und ferner ist am Außenumfang der Schaufel 2 eine radioaktive Substanz 6 angebracht. 71 bezeichnet ein außerhalb des Gehäuses 3, 4, S, also außerhalb des Bereiches hoher Temperaturen angebrachtes Zählrohr zum Empfangen der von der radioaktiven Substanz 6 kommenden Strahlen. Das Gehäuse 3, 4, 5 übt in bezug auf diese Strahlen eine abschirmende Wirkung aus. Änderungen in der Stärke der Strahlen, die zum Zählrohr 71 gelangen, lassen sich mittels des letzteren feststellen. Die Bohrung S1 stellt eine Vorkehrung dar, welche die Stärke der zum Zählrohr 71 gelangenden Strahlen zu beeinflussen gestattet. Je mehr Strahlen nämlich durch diese Bohrung 51 gehen, um. so stärker ist das Strahlenbündel, das zum Zählrohr 71 gelangt. Die Anzahl Strahlen, die von der Substanz 6 aus durch die Bohrung 51 geht, hängt von der Lage ab, welche die Schaufel 2 in bezug auf diese Bohrung einnimmt, so daß sich über sie mit Hilfe des Zählrohres 71 Anhaltspunkte über die relative Lage zwischen Rotor und Stator (Teile 1, 3, 4, 5) der Turbine ermitteln lassen. Die Anordnung läßt sich z. B. so gestalten, daß, wenn die Entfernung α zwischen der Laufschaufel 2 und der rechts davon gelegenen Leitschaufelung 1 auf ein gefährliches Minimum sinkt, ein Maximum von Strahlen durch die Bohrung 51 geht, so daß dann die Stärke der von der radioaktiven Substanz 6 zum Zählrohr 71 gelangenden Strahlen so groß ist, daß sie entweder direkt oder z. B. durch Verstärker ein Licht-, Laut- oder ähnliches Signal in Tätigkeit setzen können.In Fig. 1 1 denotes guide vanes and 2 a rotor blade of a steam turbine that operates at high temperatures, which is why its housing is made up of three parts, namely an inner part 3 made of steel, a heat-insulating layer 4 and an outer jacket 5 made of sheet metal. In the vicinity of the rotor blade 2 there is a bore 5 1 in the inner part 3, and a radioactive substance 6 is also attached to the outer circumference of the blade 2. 7 1 denotes a counter tube attached outside the housing 3, 4, S, that is to say outside the range of high temperatures, for receiving the rays coming from the radioactive substance 6. The housing 3, 4, 5 has a shielding effect with respect to these rays. Changes in the strength of the rays that reach the counter tube 7 1 can be determined by means of the latter. The bore S 1 represents a precaution which allows the strength of the rays reaching the counter tube 7 1 to be influenced. Namely, the more rays go through this bore 5 1 to. the bundle of rays that reaches the counter tube 7 1 is that much stronger. The number of rays that goes from the substance 6 through the bore 5 1 depends on the position which the blade 2 occupies in relation to this bore, so that it can be used with the help of the counter tube 7 1 to provide clues about the relative position between rotor and stator (parts 1, 3, 4, 5) of the turbine. The arrangement can be z. B. design so that when the distance α between the blade 2 and the guide vane 1 located to the right drops to a dangerous minimum, a maximum of rays goes through the bore 5 1 , so that then the strength of the radioactive substance 6 to the counter tube 7 1 reaching rays is so large that they either directly or z. B. can set a light, sound or similar signal in action through an amplifier.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform wird die Stärke der Strahlen, die von einer radioaktiven Substanz 7 herkommen und zu einem nicht gezeichneten Zählrohr gelangen, durch die abschirmende Wirkung eines Flansche 8 aufweisenden Gehäuses 9 verändert. Je mehr der Strahlen, welche zum Zählrohr gelangen, durch die Flansche 8 gehen, um so schwächer' ist die Stärke der Strahlen:In the embodiment shown in Fig. 2, the strength of the rays emitted by a radioactive Substance 7 come from and get to a counter tube, not shown, through the shielding Effect of a housing 9 having flanges 8 changed. The more of the rays which get to the counter tube, go through the flanges 8, the weaker the strength of rays:

Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 3 und 4 trifft dasselbe zu, sobald mehr der Strahlen durch zusätzliche Abschirmkörper 10 bzw. 11 gehen.In the embodiments according to FIGS. 3 and 4, the same applies as soon as more of the beams by additional shielding bodies 10 or 11 walk.

Da das empfindliche Zählrohr 71 außerhalb des Maschinengehäuses, also außerhalb des Bereiches hoher Temperaturen aufgestellt ist und da ferner für die Ermittlung der gewünschten relativen Lage der in Frage kommenden Teile der Kreiselmaschine keine Hilfsmittel zwecks mechanischer oder elektrischer Bewegungsübertragung durch das Maschinengehäuse hindurch zu führen sind, so ist die beschriebene Anordnung betriebssicher undSince the sensitive counter tube 7 1 is set up outside the machine housing, i.e. outside the area of high temperatures, and furthermore, since no aids for the purpose of mechanical or electrical movement transmission need to be passed through the machine housing to determine the desired relative position of the parts of the gyro machine in question, so the arrangement described is operationally safe and

zuverlässig in ihren Angaben. Dabei läßt sich mit einer sehr kleinen Menge radioaktiver Substanz auskommen.reliable in their information. This can be done with a very small amount of radioactive substance get along.

Die radioaktive Substanz läßt sich auch an irgendeiner Stelle eines stillstehenden Teiles einer Kreiselmaschine in der Nähe eines ihrer sich drehenden Teile anbringen. So kann diese Substanz z. B. an einer Stelle einer feststehenden Leitradscheibe so angebracht sein, daß sich bei einerThe radioactive substance can also be found at any point in a stationary part of a Install the gyro near one of its rotating parts. So can this substance z. B. be attached at one point of a stationary idler disk that at a

ίο relativen Bewegung zwischen dieser Scheibe und einem benachbarten Laufrad, also zwischen Stator und Rotor der Kreiselmaschine, ein am betreffenden Laufrad vorgesehener Ansatz oder ein am Außenumfang dieses Laufrades seitlich vorspringendes Deckband od. dgl. mehr oder weniger stark in das Strahlenbündel, das von der an der Leitscheibe angebrachten radioaktiven Substanz nach dem außerhalb des Turbinengehäuses aufgestellten Zählrohr gelangt, einschiebt, so daß dann das Zählrohr gegen einen mehr oder weniger großen Betrag dieser Strahlen von dem erwähnten, an einem Laufrad vorgesehenen Teil abgeschirmt wird.ίο relative movement between this disc and an adjacent impeller, that is, between the stator and rotor of the gyroscope, one on the relevant Impeller provided approach or one on the outer circumference of this impeller protruding laterally Cover band or the like more or less strongly in the bundle of rays, which is from the on the guide disk attached radioactive substance after that placed outside the turbine housing Counter tube arrives, pushes in, so that then the counter tube against a more or less large amount this radiation is shielded by the mentioned part provided on an impeller.

Die Anordnung läßt sich sinngemäß auch anwenden, wenn die Lage von Teilen zu ermitteln ist, die sich relativ zueinander auch in radialer Richtung verschieben.The arrangement can also be used accordingly if the position of parts is to be determined, which move relative to each other also in the radial direction.

Claims (8)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: ι. Sicherheitsvorrichtung zur Anzeige der relativen Verschiebung zwischen dem feststehenden und dem umlaufenden Teil einer Kreiselmaschine, insbesondere einer mit hohen Treibmitteltemperaturen arbeitenden Dampfoder Gasturbine, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem dieser Teile eine radioaktive Substanz angebracht ist und daß am anderen dieser Teile Teile vorgesehen sind, welche einen Strahlenzähler gegen die Strahlung der radioaktiven Substanz in Abhängigkeit von der relativen Verschiebung mehr oder weniger abschirmen. ι. Safety device to indicate the relative displacement between the fixed and the rotating part of a centrifugal machine, in particular a steam operating with high propellant temperatures or Gas turbine, characterized in that a radioactive substance is placed on one of these parts is attached and that on the other of these parts parts are provided which one Radiation counter against the radiation of the radioactive substance depending on the relative Shield displacement more or less. 2. Anordnung nach Anspruch 1 an axial durchströmten Turbinen, dadurch gekennzeichnet, daß die radioaktive Substanz an einer Laufschaufel angebracht und das Zählrohr außerhalb des Turbinengehäuses an diesem befestigt sowie das Gehäuse im Bereiche der axialen Verschiebungen jener Schaufel so ausgestaltet ist, daß es je nach der relativen axialen Lage der die Substanz tragenden Laufschaufel zu dem Gehäuse mehr oder weniger das Zählrohr gegen die Strahlen der radioaktiven Substanz abschirmt.2. Arrangement according to claim 1 on axially flowed turbines, characterized in that that the radioactive substance is attached to a rotor blade and the counter tube is attached to the turbine housing outside of the latter and the housing is designed in this way in the area of the axial displacements of that blade is that it depends on the relative axial position of the blade carrying the substance to the housing more or less the counter tube against the rays of the radioactive substance shields. 3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse im Bereich der zu ermittelnden axialen Verschiebungen eine Bohrung aufweist.3. Arrangement according to claims 1 and 2, characterized in that the housing in the Has a bore in the area of the axial displacements to be determined. 4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse im Bereiche der zu ermittelnden axialen Verschiebungen Flansche aufweist.4. Arrangement according to claims 1 and 2, characterized in that the housing in the Areas of the axial displacements to be determined has flanges. 5.. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse im Bereiche der zu ermittelnden axialen Verschiebungen mit einem zusätzlichen Abschirmkörper versehen ist.5 .. Arrangement according to claims 1 and 2, characterized in that the housing in Areas of the axial displacements to be determined with an additional shielding body is provided. 6. Anordnung nach Anspruch 1 an axial durchströmten Turbinen mit feststehenden Leitradscheiben und Laufrädern, dadurch gekennzeichnet, daß die radioaktive Substanz an einer Leitradscheibe angebracht ist und an einem benachbarten Laufrad Teile vorgesehen sind, die sich bei einer relativen Bewegung von Stator und Rotor mehr oder weniger in das Strahlenbündel einschieben, das von jener Substanz zum Zählrohr gelangt.6. Arrangement according to claim 1 of axially flowed turbines with fixed stator disks and impellers, characterized in that the radioactive substance is attached to one idler disk and to an adjacent one Impeller parts are provided which are more or less in the beam during a relative movement of the stator and rotor any substance that reaches the counter tube. 7. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der am Laufrad vorgesehene Teil in einem seitlichen Ansatz besteht.7. Arrangement according to claims 1 and 6, characterized in that the on the impeller intended part consists in a lateral approach. 8. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der am Laufrad vorgesehene Teil in einem seitlich vorspringenden Deckband besteht.8. Arrangement according to claims 1 and 6, characterized in that the on the impeller provided part consists in a laterally protruding shroud. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 1 509 690 4.561 509 690 4.56
DEA16583A 1951-10-25 1952-09-25 Safety device for displaying the relative displacement between the stationary and the rotating part of a rotary machine Expired DE941670C (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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