PL173135B1 - Przetwornik hydrauliczny prędkości obrotowej - Google Patents

Abstract

1 . Przetwornik hydrauliczny predkosci obroto- wej, z czopem osadzonym slizgowo w stalej obudowie i zaopatrzonym w otwór osiowy, biegnacy od konca czopa wzdluz osi obrotów, przy czym w obudowie znajduje sie, otaczajacy czop, rowek przeplywowy, polaczony poprzez co najmniej jeden otwór po- przeczny w czopie z otworem osiowym czopa, zas pomiedzy zbiornikiem o cisnieniu pierwotnym z jed- nej strony i bezcisnieniowym odbieralnikiem z drugiej strony znajduje sie droga przeplywu cieczy, która przechodzi przez rowek przeplywowy, otwór poprze- czny, otwór osiowy czopa oraz element dlawiacy, z której pomiedzy otworem poprzecznym i elementem dlawiacym, jest wyprowadzony przewód pomiarowy, znamienny tym, ze element dlawiacy stanowi s z c z e - l i na (11) pomiedzy elementem konstrukcyjnym, polaczonym sztywno z obudowa (5), a czopem (2). Fig. 1 PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest przetwornik hydrauliczny prędkości obrotowej. Przetworniki takie, znane również pod nazwą impeller, są stosowane zwłaszcza do regulacji prędkości obrotowej silnika, w szczególności turbiny parowej. Dostarczają one, na podstawie ciśnienia pomiarowego, sygnały hydrauliczne, będące miarą prędkości obrotowej. W tym

173 135 celu obrotowy czop jest połączony z wałem napędzanym silnika, a wytworzone w przewodzie pomiarowym, zależne od prędkości obrotowej, ciśnienie pomiarowe służy do sterowania urządzeniem, za pomocą którego można zmieniać prędkość obrotową. W przypadku, gdy silnikiem lAet tiwKrna nairiwił wpwP7ae cWadz ciau q ryr^zlrład z i^lnprrA InK Ir iUm «łoudrAtv pM-l V/ »» ,»</», V*. 5 W* » * W U1V1 W-UH ι,Ίγ Λ.ΛΚΛ £/*. lUlWU ŁZ J WI1V £ W X V» V/ 1Y1.LI\.U LU.»Y U1U VV dławiących wraz z odpowiednim urządzeniem nastawczym. Ponieważ przetwornik dostarcza bezpośrednio sygnał hydrauliczny, nadaje się on zatem szczególnie dobrze do zastosowania w hydraulicznym urządzeniu regulacyjnym, wykorzystywanym często w turbinach parowych.

Przetworniki tego typu, współpracujące z turbinami parowymi, są opisane w książce Steam and Gas Turbines, B.G.A. Skrotzki i W.A. Vopat, Mc. Graw-Hill Comp., Inc., New York, 1950 - rozdział 7, strony 229 i następne, zwłaszcza strona 240, fig. 7-18, i strona 246, fig. 7-28. Każda z figur ukazuje przetwornik opisanego rodzaju. W każdym z przedstawionych przetworników do pierścieniowego rowka w otworze łożyskowym obudowy, w którym wiruje czop połączony z wałem napędzanym, przez drugi przewód, w którym znajduje się element dławiący w postaci przesłony, doprowadzanajest ciecz ze zbiornika, którym jest zwłaszcza układ przewodów, zasilany przez główną pompę olejową, w dużym stopniu stałym, ciśnieniem piwwuw^uui w AtutjmuwĄj&M^pKfwau^atiduum^uięumpk^mi^uw^u zależnego od prędkości obrotowej czopa, jest wyprowadzony z rowka. Zasada działania przetwornika polega na tym, że pomiędzy zbiornikiem i przewodem pomiarowym wytwarza się równowagę płynną, zależną od prędkości obrotowej czopa. W tym celu czop ma otwór, biegnący wzdłuż osi obrotu, do którego uchodzą otwory poprzeczne, w przybliżeniu prostopadłe do osi obrotu. Te otwory poprzeczne łączą rowek z otworem osiowym czopa. Zależnie od prędkości obrotowej czopa większa lub mniejsza ilość cieczy płynie przez otwory poprzeczne do otworu odpływowego, skąd odprowadza się ją do bezciśnieniowego odbieralnika, to znaczy do zbiornika cieczy. Odpływ cieczy przez otwory poprzeczne jest utrudniony przez siły odśrodkowe w tym większym stopniu, im szybciej obraca się czop. Wskutek tego ustalająca się równowaga płynna powoduje wytworzenie w rowku ciśnienia, które jest zależne od prędkości obrotowej czopa i które jako żądane ciśnienie pomiarowe wchodzi do przewodu pomiarowego. Chociaż w książce są ukazane przetworniki, których czopy stanowią bezpośrednie przedłużenie wałów napędzanych w turbinach parowych, to jednak takie przetworniki w praktyce nie okazały się skuteczne, gdyż zwłaszcza lekkie mimośrodowe przesunięcia czopa, będące wynikiem stale istniejącego luzu wału napędzanego, silnie pogarszają funkcjonowanie przetwornika. Dalsze wady, zwłaszcza w przypadku turbin parowych, polegają na dużych prędkościach obrotowych wałów napędzanych, które znacznie utrudniają dobór wymiarów przetwornika. Z uwagi na to przetworniki nie były w praktyce umieszczane bezpośrednio na wałach napędzanych, lecz na oddzielnych, specjalnych wałach, obracających się stosunkowo wolno i napędzanych przez wały napędzane za pomocą odpowiednich przekładni.

W książce jest także objaśnione zainstalowanie przetwornika hydraulicznego prędkości obrotowej w urządzeniu do regulacji turbiny parowej, przy czym szczegółowo opisane tu zostały zwłaszcza hydrauliczne urządzenia regulacyjne. Zaleta hydraulicznych urządzeń regulacyjnych wynika zwłaszcza stąd, że w typowym silniku zawsze jest do dyspozycji ciecz, nadająca się do celów hydraulicznych, mianowicie olej smarowy ze źródła o wystarczająco dużym ciśnieniu pierwotnym, które można wykorzystać w pracy hydraulicznego urządzenia regulacyjnego.

Z niemieckiego opisu zgłoszeniowego nr DE 17 98 268 Al znany jest również tego typu przetwornik. W przetworniku tym otwór osiowy czopa jest rozszerzony w postaci komory, z której ciecz napływająca przez otwory poprzeczne w czopie odpływa częściowo przez element dławiący do odbieralnika, a częściowo jest doprowadzana przez odpowiednie przewody do hydraulicznych urządzeń pomiarowych. Czop obraca się w specjalnej obudowie i jest rozszerzony do postaci cylindrycznej puszki; całą wewnętrzną przestrzeń obudowy na zewnątrz czopa należy w tym układzie traktować jako pierwszy rowek. Z boku puszkowego -rozszerzenia czopa i pierwszego rowka w obudowie znajduje się, otaczający pierścieniowo czop, rowek dodatkowy, który poprzez otwory poprzeczne i jeden otwór wzdłużny jest połączony z, również silnie rozszerzonym, właściwym otworem osiowym czopa i z którego prowadzi przewód pomiarowy do hydraulicznego urządzenia nastawczego.

W oparciu o stan techniki zadaniem wynalazku jest zaproponowanie przetwornika, w którym wyeliminowane zostaną wyżej opisane wady, w którym obrotowy czop może być połączony bezpośrednio z obracającym się z dużą prędkością wałem napędzanym silnika i w którym nie występują żadne zakłócenia wskutek ewentualnego mimośrodowego usytuowania czopa względnie wahań temperatury. Przetwornik powinien mieć także jak najprostszą konstrukcję i nadawać się do produkcji seryjnej.

Przetwornik hydrauliczny prędkości obrotowej, według wynalazku, z czopem osadzonym ślizgowo w stałej obudowie i zaopatrzonym w otwór osiowy, biegnący od końca czopa wzdłuż osi obrotów, przy czym w obudowie znajduje się, otaczający czop, rowek przepływowy, który poprzez co najmniej jeden otwór poprzeczny w czopie jest połączony z otworem osiowym czopa, zaś pomiędzy zbiornikiem o ciśnieniu pierwotnym z jednej strony i bezciśnieniowym odbieralnikiem z drugiej strony znajduje się droga przepływu cieczy, która przechodzi przez rowek przepływowy, otwór poprzeczny, otwór osiowy czopa oraz element dławiący, z której pomiędzy otworem poprzecznym i elementem dławiącym jest wyprowadzony przewód pomiarowy, wyróżnia się tym, że element dławiący stanowi szczelina pomiędzy elementem konstrukcyjnym, połączonym sztywno z obudową, i czopem.

Korzystnie czop ma kształt cylindryczny i jest osadzony w cylindrycznym otworze łożyskowym obudowy, w którym znajduje się rowek przepływowy.

Korzystnie w otworze łożyskowym znajduje się, umieszczony względem rowka przepływowego w odstępie wzdłuż osi obrotów, rowek dodatkowy, przy czym element dławiący stanowi szczelina pomiędzy czopem i otworem łożyskowym, łącząca rowek dodatkowy z rowkiem przepływowym, zaś przewód pomiarowy jest wyprowadzony z rowka przepływowego.

Korzystnie rowek dodatkowy otacza pierścieniowo oś obrotów.

Korzystnie rowek przepływowy znajduje się pomiędzy rowkiem dodatkowym i końcem czopa.

Korzystnie czop jest osadzony w łożysku ślizgowym, którego szczelina jest mniejsza niż szczelina w przetworniku.

Korzystnie otwór osiowy czopa jest osiowo-symetryczny względem osi obrotów, zwłaszcza stożkowy.

Korzystnie otwór osiowy czopa w pobliżu jego końcajest osiowo-symetryczny względem osi obrotów, przy czym w otwór osiowy czopa wchodzi połączony sztywno z obudową korek, a element dławiący stanowi szczelina, znajdująca się pomiędzy korkiem i czopem, zaś przewód pomiarowy jest wyprowadzony przez korek z otworu osiowego czopa.

Korzystnie rowek przepływowy otacza pierścieniowo oś obrotów.

Korzystnie czop ma wiele otworów poprzecznych, zwłaszcza co najmniej cztery otwory poprzeczne.

Korzystnie czop znajduje się na, obrotowym wokół osi obrotów, wale napędzanym silnika, zwłaszcza turbiny parowej.

Ważną cechą przetwornika według wynalazku jest włączenie elementu dławiącego w osadzenie czopa w obudowie, gdyż dzięki temu ewentualna zmiana dopływu cieczy do czopa, wynikająca z jego mimośrodowego usytuowania, jest rekompensowana tym, że zmiana kształtu obejmuje także element dławiący, w związku z czym opór, jaki stawia on przepływającej cieczy, dopasowuje się do lekko zmienionej geometrii czopa. W ten sposób wytwarza się ciśnienie pomiarowe, które w dużym stopniu jest niezależne od mimośrodowego osadzenia czopa w obudowie. Ponadto okazało się, że geometria przetwornika powoduje, iż ciśnienie pomiarowe jedynie w bardzo niewielkim stopniu zależy od temperatury cieczy. Również ten fakt wynika stąd, że ewentualne wycieki cieczy z rowka przepływowego są kompensowane przez jednoczesne zmiany przepływu cieczy przez szczelinę, która stanowi element dławiący. Ogólnie należy zatem stwierdzić, że przetwornik według wynalazku, umożliwia szczególnie dokładne i podlegające co najwyżej niewielkim zakłóceniom w wyniku ewentualnego mimośrodowego usytuowania czopa i/lub wahań temperatury, wyznaczanie prędkości obrotowej na podstawie ciśnienia pomiarowego. Niezawodne otrzymywanie sygnału hydraulicznego, a więc ciśnienia pomiarowego, jest również możliwe w przypadku bardzo dużych prędkości obrotowych, jakie często występują w przemysłowych turbinach parowych. W danym przypadku można zrezygnować z,

H 135 dotychczas często stosowanych, przekładni wstępnych do eksploatacji znanych przetworników. Zastosowanie przetwornika według wynalazku, pozwala na istotne uproszczenie hydraulicznych układów regulacyjnych. Ponadto przetwornik odznacza się szczególną prostotą wytwarzania, gdyż zbędne staje się wykonanie oddzielnego elementu dławiącego ponieważ element dłnwiąc_y stanowi szczelina między dwoma, już istniejącymi, częściami przetwornika. Z uwagi na to przetwornik nadaje się szczególnie dobrze do taniej produkcji seryjnej.

Każdy z przykładów wykonania przetwornika odznacza się dużą dokładnością zależności ciśnienia pomiarowego od prędkości obrotowej i nadaje się szczególnie do bezpośredniego połączenia z wałem napędzanym silnika w rodzaju turbiny parowej dla celów przemysłowych. Zastosowanie przetwornika wymaga jedynie niewielkich nakładów aparaturowych. Zapewnia ono dużą niezawodność eksploatacji, zwłaszcza w połączeniu z regulacją liczby obrotów silnika.

Nadanie czopowi przetwornika cylindrycznego kształtu i osadzenie go w, również cylindrycznym, otworze łożyskowym w obudowie, w której znajduje się rowek przepływowy, pozwala na obniżenie kosztów produkcji przetwornika i jego części składowych.

Jeżeli w pewnej odległości od rowka przepływowego w kierunku wzdłuż osi obrotów i TTUłilziarn

Zj i wr χνχν'χχχ ZjV£/xy w U vv y xn λΙιττΛ»· r iziet anτ u, rł/iJomAtW

Uivwi iuły oku w y jc-ot Z«uvrptilx£joxxy νν ιυόνη. ιχκ/ιχιχ-ιχλΛ/vr j , pwxtfvzjVxxj za pomocą, pełniącej rolę elementu dławiącego, szczeliny między czopem i otworem łożyskowym, zaś przewód pomiarowy jest wyprowadzony z rowka przepływowego, wówczas ciecz, która przez otwory poprzeczne w czopie dostaje się do otworu osiowego czopa, musi odpływać od odbieralnika. Istotna dla tworzenia ciśnienia pomiarowego równowaga przepływu w przetworniku powstaje więc w znacznej części wewnątrz szczeliny między czopem i otworem łożyskowym; dzięki temu przetwornik jest mało wrażliwy na mimośrodowe osadzenie czopa w otworze łożyskowym, gdyż spowodowana tym mimośrodowym usytuowaniem, ewentualna zmiana szczeliny, stanowiącej element dławiący, jest rekompensowana działaniem zmienianych równocześnie, sąsiednich szczelin, przez które spływają strumienie wyciekające z rowka przepływowego lub dodatkowego. Konfiguracja ta jest także w niewielkim stopniu wrażliwa na zmiany temperatury cieczy, co zwłaszcza w turbinach parowych ma duże znaczenie dla zapewnienia prawidłowego przebiegu procesu rozruchu, podczas którego ciecz musi oczywiście ulec znacznemu nagrzaniu.

Dzięki temu, że rowek dodatkowy otacza pierścieniowo oś obrotu, w związku z czym szczelina pomiędzy rowkiem przepływowym i rowkiem dodatkowym otacza całkowicie czop, wszelkie strumienie wyciekowe są bardzo niewielkie.

Dalszą zaletę stanowi to, że rowek przepływowy, z którego w jednym z przykładów wykonania jest wyprowadzony przewód pomiarowy, leży między rowkiem dodatkowym i końcem czopa, gdyż to również ma znaczenie dla unikania większych strumieni wyciekowych. Strumienie wyciekowe, wypływające z rowka dodatkowego, mają tutaj podrzędne znaczenie; z rowka przepływowego strumienie wyciekowe mogą odpływać tylko w kierunku końca czopa, gdzie istnieje jedynie mały spadek ciśnienia, a mianowicie różnica między ciśnieniem pomiarowym i ciśnieniem w odbieralniku.

W celu dalszego zwiększenia dokładności ciśnienia pomiarowego, jakie można otrzymać za pomocą tego przetwornika, sąsiaduje on bezpośrednio z przyporządkowanym czopowi łożyskiem ślizgowym, którego szczelina jest mniejsza od szczeliny w przetworniku, pełniącej rolę, jak wspomniano wyżej, elementu dławiącego. W ten sposób drgania czopa, które mogłyby wpływać ujemnie na przetwornik, są w dużym stopniu tłumione, a mimośrodowe usytuowanie czopa jest ograniczone do wartości, która nie stanowi problemu.

Osiowo-symetryczne usytuowanie otworu osiowego czopa przetwornika względem osi sprawia, że ewentualne liczne otwory poprzeczne wykazują w zasadzie jednakowe parametry pod względem przepływu cieczy, a jednocześnie zapobiega się powstawaniu fal ciśnienia w cieczy. W ten sposób osiąga się równomierny strumień cieczy płynącej do otworu osiowego czopa i w samym otworze osiowym, co jest konieczne z uwagi na dokładność zależności pomiędzy ciśnieniem pomiarowym i prędkością obrotową. Stożkowe rozszerzenie otworu osiowego w kierunku końca czopa wspomaga odprowadzanie cieczy przez siły odśrodkowe, co z kolei jest niezbędne do wytworzenia określonego ciśnienia w otworze osiowym czopa.

173 135

Zwłaszcza zaś istnieje możliwość wytworzenia pewnego ciśnienia w cieczy dopływającej do odbieralnika, które wspomaga odprowadzanie cieczy z przetwornika.

Wariant rozwiązania według wynalazku, w którym otwór osiowy czopa jest osiowo-symetryczny względem osi obrotów, zaś połączony sztywno z obudową korek wchodzi w otwór osiowy czopa, przy czym szczelina pomiędzy korkiem a czopem stanowi element dławiący, a przewód pomiarowy jest wyprowadzony z otworu osiowego czopa, pozwala praktycznie zapobiec strumieniom wyciekowym z otworu osiowego czopa, w którym ustala się żądane ciśnienie pomiarowe, gdyż poza przewodem pomiarowym ciecz ma tylko jedną możliwość wypływu z otworu osiowego czopa, mianowicie przez szczelinę działającąjako element dławiący. Ponieważ strumienie wyciekowe z rowka przepływowego, który w ramach tego przykładu wykonania jest zasilany ciśnieniem pierwotnym, przechodzą bezpośrednio do odbieralnika i w związku z tym nie grają żadnej roli w wytwarzaniu ciśnienia pomiarowego, zatem ciśnienie pomiarowe jest w dużym stopniu niezależne od strumieni wyciekowych. Także konstrukcja tego przetwornika jest wyjątkowo prosta, gdyż w otworze łożyskowym potrzebny jest tylko jeden rowek, a element dławiący powstaje samoczynnie podczas montażu przetwornika. Przetwornik o takiej konstrukcji jest także umieszczony bezpośrednio obok przyporządkowanego czopowi łożyska, aby w opisany wyżej sposób zapobiec występowaniu drgań i mimośrodowemu usytuowaniu czopa.

W każdym z wariantów przetwornika korzystne jest to, że rowek przepływowy otacza pierścieniowo oś obrotów, zapewniając tym samymjak najbardziej osiowo-symetryczne ukształtowanie części istotnych dla funkcjonowania przetwornika i zapobiegając wahaniom ciśnienia w cieczy.

Istotną zaletą jest duża ilość otworów poprzecznych w czopie, zwłaszcza co najmniej czterech otworów poprzecznych. Również ta cecha zapewnia możliwie najbardziej osiowo-symetryczne ukształtowanie drogi przepływu cieczy w przetworniku i jest korzystna dla równomiernego przepływu cieczy. W zasadzie każdy z wariantów przetwornika nadaje się bardzo dobrze do umieszczenia go bezpośrednio na wale napędzanym silnika, bez potrzeby stosowania przekładni. Przetwornik umożliwia więc, przy małych nakładach konstrukcyjnych, otrzymywanie wysokiej jakości sygnału hydraulicznego do wyznaczania prędkości obrotowej wału napędzanego.

Każdy z wariantów przetwornika znajduje zastosowanie przede wszystkim przy użyciu oleju, zwłaszcza oleju smarowego lub oleju hydraulicznego, jako cieczy, w której ma być wytwarzane żądane ciśnienie pomiarowe.

W celu dostarczenia cieczy o ciśnieniu pomiarowym, odpowiadającym prędkości obrotowej, przetwornik pracuje z prędkością obrotową z przedziału od około 6000 obrotów/min do około 20000 obrotów/min, zwłaszcza od 9000 obrotów/min do 16000 obrotów/min. Dzięki temu można go stosować łącznie z turbiną parową.

Ciecz o ciśnieniu pomiarowym doprowadza się do hydraulicznego regulatora prędkości obrotowej wału, którego częścią składową jest czop przetwornika. Regulator prędkości obrotowej jest przyporządkowany zwłaszcza silnikowi, na przykład turbinie parowej, przy czym wał, na którym jest osadzony przetwornik, stanowi wał napędzany silnika.

Przetwornik ma zazwyczaj tak dobrane wymiary i jest tak napędzany, że wytwarzane ciśnienie pomiarowe mieści się w przedziale pomiędzy 1 x 10⁵ Pa i 4 x 10⁵ Pa. Ciśnienie pierwotne, to znaczy ciśnienie doprowadzania cieczy do przetwornika, wynosi zazwyczaj 10⁶ Pa.

Zarówno konstrukcję przetwornika, jak też ciśnienie pierwotne i ciśnienie pomiarowe, dobiera się zazwyczaj tak, że ciśnienie pomiarowe wynosi od 10 do 60% ciśnienia pierwotnego, zwłaszcza od około 30 do około 50% ciśnienia pierwotnego. Takie wykonanie zapewnia dużą dokładność ustawienia ciśnienia pomiarowego w zależności od prędkości obrotowej, zwłaszcza zaś uzyskanie takiej zależności, która jest szczególnie korzystna dla zastosowania przetwornika do regulacji prędkości obrotowej turbiny parowej.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania, na którym fig. 1 przedstawia przetwornik w przekroju wzdłużnym wraz z fragmentem układu pomiarowego, fig. 2 - ten sam przykład wykonania przetwornika w innym przekroju wzdłużnym, zaś fig. 3 - inny przykład wykonania przetwornika w przekroju wzdłużnym.

Przetwornik, przedstawiony na fig. 1 i 2, ma czop 2, osadzony obrotowo wokół osi 1 obrotów i umieszczony w otworze łożyskowym 4 obudowy 5. W otworze łożyskowym 4 znajduje się rowek przepływowy 9, otaczający pierścieniowo oś 1 obrotów i połączony z przewodem pomiarowym 3, w którym ma być przygotowywana ciecz o ciśnieniu pomiarowym, przy czym ciśnienie pomiarowe jest zależne, w niniejszym przypadku zależne kwadratowo, od prędkości obrotowej, z którą czop 2 obraca się wokół osi 1 obrotów. W tym celu do rowka przepływowego 9 doprowadza się ze zbiornika 10 ciecz o zadanym ciśnieniu pierwotnym, przy czym ciecz ta dopływa do rowka przepływowego 9 przez element dławiący. Z rowka przepływowego 9 ciecz dostaje się przez otwory poprzeczne 12 do znajdującego się w czopie 2 otworu osiowego 7, wypływa z niego na końcu 6 czopa i jest doprowadzana do bezciśnieniowego odbieralnika 8. Gdy czop 2 obraca się, wówczas przepływ cieczy przez otwory poprzeczne 12 jest zakłócany przez występujące siły odśrodkowe, tak że powstające w rowku przepływowym 9 i w przewodzie pomiarowym 3 ciśnienie pomiarowe jest tym wyższe, im większa jest prędkość obrotowa czopa 2. Ważną cechą przetwornika jest rodzaj i sposób wykonania elementu dławiącego. Do doprowadzania cieczy służy mianowicie, położony obok rowka przepływowego 9, , do którego dostarczana jest ciecz pod ciśnieniem pierwotnym. Element

O 13 ✓k uuuatno dławiący stanowi, rozciągająca się między rowkiem przepływowym 9 i rowkiem dodatkowym 13, szczelina 11 między czopem 2 i obudową 5; płynna równowaga, decydująca o wytworzeniu ciśnienia pomiarowego, jest określona przez tę szczelinę 11 i przez otwory poprzeczne 12. Rowek przepływowy 9 znajduje się między rowkiem dodatkowym 13 i końcem 6 czopa; stąd wynika określony strumień przeciekowy w kierunku końca 6 czopa, który jest wyznaczony przez te same parametry geometryczne, co przepływ przez szczelinę 11, a więc może kompensować wahania przepływu wynikające ze zmian mimośrodowości czopa lub temperatury cieczy. Otwór osiowy 7 czopa 2 ma kształt stożkowy, aby do odprowadzania cieczy mogły być wykorzystywane siły odśrodkowe powstające w wyniku obrotu czopa 2.

Dalsze cechy, odnoszące się do zastosowania przetwornika wynikają z fig. 1. Czop 2 stanowi bezpośrednie przedłużenie wału napędzanego 14 silnika 15, mianowicie turbiny parowej 15. Wspomniano już, że przetwornik można stosować zwłaszcza przy bardzo dużej prędkości obrotowej czopa 2, jaka występuje nawale napędzanym typowej przemysłowej turbiny parowej. Bezpośrednio obok przetwornika umieszczone jest łożysko 16 dla czopa 2 względnie wału napędzanego 14. Łożysko 16 stanowi łożysko ślizgowe, w którym szczelina 17 pomiędzy czopem 2 i łożyskiem 16 jest znacznie mniejsza niż szczelina 11 w przetworniku. W ten sposób szczelina 17 ogranicza możliwe mimośrodowe usytuowanie czopa 2, co jest korzystne z uwagi na dokładność zależności ciśnienia pomiarowego od prędkości obrotowej. Zbiornik 10, z którego przetwornik jest zasilany cieczą o ciśnieniu pierwotnym, stanowi zwykle układ przewodów, który, jak pokazano przykładowo, jest zasilany cieczą za pomocą pompy 21 oraz ewentualnych urządzeń do regulacji ciśnienia pierwotnego. Na fig. 1 ukazany jest, reprezentujący taki układ przewodów, pojedynczy przewód dopływowy 22, prowadzący do rowka dodatkowego 13. W praktyce ciecz, którą jest zasilany przetwornik, jest prowadzona w obiegu zamkniętym. Ten obieg zamknięty jest zaznaczony w postaci przewodu odpływowego 23, przez który ciecz, wypływająca z otworu osiowego 7 na końcu 6 czopa 2, jest odprowadzana do odbieralnika 8, zwłaszcza zbiornika zapasowego. Z odbieralnika 8 ciecz przechodzi do pompy 21, za pomocą której jest ponownie doprowadzana do ciśnienia pierwotnego i kierowana do zbiornika 10. Oczywiste jest, że zarówno przewód odpływowy 23, jak i przewód dopływowy 22 należy traktować jako część większego układu przewodów, który obejmuje także na przykład przewody odpływowe dla cieczy, odprowadzanej ze zbiorników lub z innych istalacji hydraulicznych.

Zgodnie ze stosowaną praktyką przetwornik służy do regulowania prędkości obrotowej turbiny parowej 15. W tym celu przez przewód pomiarowy 3 zasilany jest ciśnieniem pomiarowym regulator 18 prędkości obrotowej, który w zależności od ciśnienia pomiarowego steruje odpowiednio zaworem 19 turbiny w przewodzie dopływowym 20, przez który zasilana jest turbina parowa 15. Zwykle regulator 18 prędkości obrotowej jest układem całkowicie hydraulicznym, który steruje, uruchamianym również hydraulicznie, zaworem 19 turbiny. Dla działania przetwornika nie jest istotne to, czy ciecz w przewodzie pomiarowym 3 stoi, czy płynie; należy to ewentualnie uwzględnić przy projektowaniu przetwornika, odpowiednio do wymagań przy8

173 135 rządów i urządzeń, które mają być połączone z przewodem pomiarowym ,3, na przykład regulatora 18 prędkości obrotowej.

Figura 3 ukazuje inny przykład wykonania przetwornika. W przetworniku tym czop obraca się również w obudowie 5 i jest otoczony pierścieniowo przez rowek przepływowy 9, zasilany przez przewód dopływowy 22 cieczą o ciśnieniu pierwotnym. U rowka przepływowego 9 ciecz przechodzi przez otwory poprzeczne 12 do otworu osiowego 7 czopa 2. Otwór osiowy 7 czopa jest zamknięty korkiem 24, który wchodzi w otwór osiowy 7, pozostawiając szczelinę 11, pełniącą funkcję niezbędnego elementu dławiącego. Ciecz płynąca przez szczelinę 11 jest odprowadzana przez przewód odpływowy 23. Przewód pomiarowy 3 wychodzi przez korek 24 z otworu osiowego 7 czopa. Korek 24 jest umieszczony na pokrywie 25, zamykającej obudowę 5.

W przetworniku ukazanym na fig. 3 ciśnienie pomiarowe stanowi jednostajnie malejącą funkcję prędkości obrotowej, zaś w przetworniku ukazanym na fig. 1 i 2 stanowi jednostajnie rosnącą funkcję prędkości obrotowej. W zasadzie nie czyni to żadnej różnicy pod względem możliwości zastosowania przetwornika do regulacji silnika.

Claims (12)

1. Przetwornik hydrauliczny prędkości obrotowej, z czopem osadzonym ślizgowo w stałej obudowie i zaopatrzonym w otwór osiowy, biegnący od końca czopa wzdłuż osi obrotów, przy czym w obudowie znajduje się, otaczający czop, rowek przepływowy, połączony poprzez co najmniej jeden otwór poprzeczny w czopie z otworem osiowym czopa, zaś pomiędzy zbiornikiem o ciśnieniu pierwotnym z jednej strony i bezciśnieniowym odbieralnikiem z drugiej strony znajduje się droga przepływu cieczy, która przechodzi przez rowek przepływowy, otwór poprzeczny, otwór osiowy czopa oraz element dławiący, z której pomiędzy otworem poprzecznym i elementem dławiącym, jest wyprowadzony przewód pomiarowy, znamienny tym, że element dławiący stanowi szczelina (11) pomiędzy elementem konstrukcyjnym, połączonym sztywno z obudową (5), a czopem (2).

2. Przetwornik według zastrz. 1, znamienny tym, że czop (2) ma kształt cylindryczny i jest osadzony w cylindrycznym otworze łożyskowym (4) obudowy (5), w którym znajduje się rowek przepływowy (9).

3. Przetwornik według zastrz. 2, znamienny tym, że w otworze łożyskowym (4) znajduje się, umieszczony względem rowka przepływowego (9) w odstępie wzdłuż osi (1) obrotów, rowek dodatkowy (13), przy czym element dławiący stanowi szczelina (11) pomiędzy czopem (2) i otworem łożyskowym (4), łącząca rowek dodatkowy (13) z rowkiem przepływowym (9), zaś przewód pomiarowy (3) jest wyprowadzony z rowka przepływowego (9).

4. Przetwornik według zastrz. 3, znamienny tym, że rowek dodatkowy (13) otacza pierścieniowo oś (1) obrotów.

5. Przetwornik według zastrz. 3 albo 4, znamienny tym, że rowek przepływowy (9) znajduje się pomiędzy rowkiem dodatkowym (13) i końcem (6) czopa.

6. Przetwornik według zastrz. 5, znamienny tym, że czop (2) jest osadzony w łożysku ślizgowym (16), którego szczelina (17) jest mniejsza niż szczelina (11) w przetworniku.

7. Przetwornik według zastrz. 1, znamienny tym, że otwór osiowy (7) czopa (2) jest osiowo-symetryczny względem osi (1) obrotów.

8. Przetwornik według zastrz. 7, znamienny tym, że otwór osiowy (7) czopa (2) jest stożkowy.

9. Przetwornik według zastrz. 1, znamienny tym, że otwór osiowy (7) czopa w pobliżu jego końca (6) jest osiowo-symetryczny względem osi (1) obrotów, przy czym w otwór osiowy (7) czopa wchodzi połączony sztywno z obudową (5) korek (24), a element dławiący stanowi szczelina (11), znajdująca się pomiędzy korkiem (24) i czopem (2), zaś przewód pomiarowy (3) jest wyprowadzony przez korek (24) z otworu osiowego (7) czopa.

10. Przetwornik według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że rowek przepływowy (9) otacza pierścieniowo oś (1) obrotów.

11. Przetwornik według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że czop (2) ma wiele otworów poprzecznych (12), zwłaszcza co najmniej cztery otwory poprzeczne (12).

12. Przetwornik według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że czop (2) znajduje się na, obrotowym wokół osi (1) obrotów, wale napędzanym (14) silnika (15), zwłaszcza turbiny parowej (15).