SE470218B - Förfarande och anordning för reglering av skoveltoppspel hos en roterande maskin - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 Under de icke stationära förloppen minskas skoveltoppspelet och kan helt elimineras om det i kallt eller i uppvärmt tillstànd väljs för litet. Detta leder till kontakt och iskärning vilket är oacceptabelt. För undvikande av kontakt mellan roterande och statiska delar väljs ett spel mellan skoveltopparna och turbinhuset som är tillräckligt stort för att skoveltoppkontakt vid start, stopp och laständringar ska undvikas och som är tillräckligt litet vid kontinuerlig drift för att inte verkningsgraden ska bli oacceptabelt làg.

Spelet mellan skoveltoppar och statorhus mäste således väljas utifrân det drifttillstànd som ger minsta tillåtna spel med hänsyn tagen till den ojämna temperaturfördel- ningen, förlängning av skovlarna pà grund av centrifugal- kraft m m.

Ett sätt att minska skoveltoppspelet vid kontinuerlig drift är att utforma turbinen sà att förlängning och deformation på grund av temperatur kan styras genom att fördela massan i turbinen så att rörelser och deformationer bemästras eller omfördelas.

Ett annat sätt är att införa driftrestriktioner för undvikande av de svåraste drifttillstánden vilka är dimensionerande för spelet mellan skoveltopparna och statorhuset.

Problemet ligger således i att dimensionera spelet mellan skoveltopparna och statorhuset så att bästa möjliga pre- standa och verkningsgrad erhålls utan att risk för skovel- toppkontakt med statorhuset föreligger, särskilt vid start, stopp och laständringar och utan att spelet blir onödigt stort. 1/ np\ 10 15 20 25 30 35 3 479 218 UPPFINNINGEN, FÖRDELAR Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma ett förfarande och en anordning för reglering av skoveltoppspel, dvs reg- lering av spelet mellan en turbins skoveltoppar och ett tur- binstatorhus vid en roterande maskin. Reglering sker så att spelet vid start, stopp och laständringar är större än under kontinuerlig drift för erhållande av bättre prestanda och en högre verkningsgrad utan risk för skoveltoppskontakt vid start, stopp och laständringar.

Maskinen enligt uppfinningen innefattar en turbindel och en kompressordel där turbindelen innefattar ett statorhus, en i statorhuset roterbart lagrad rotoraxel med minst en turbin- skiva med skovlar, där rotoraxeln är fast förbunden med en av kompressordelen innefattad rotoraxel så att en gemensam rotoraxel erhålls. Den gemensamma rotoraxeln är axiellt lagrad i kompressordelen.

Turbinskivorna är vid sin yttre del försedda med löpskovlar, vilka löpskovlar vid sin yttre del är vinklade med en vinkel som överensstämmer med statorhusets konvinkel. Statorhusets koniska del benämns i fortsättningen statorkona.

Uppfinningen utgörs av ett förfarande och en anordning för att vid start, stopp och laständringar föra ut turbin- skivan/turbinskivorna ur statorkonan så att spelet mellan skoveltopparna och statorhuset ökas. Detta spel benämns i fortsättningen skoveltoppspel.

Vinklingen hos skoveltopparna och hos statorkonan gör att spelet mellan skovlarna och turbinhuset kan pâverkas vid axiell förskjutning av rotoraxeln. För att åstadkomma denna axiella förskjutning mellan rotoraxeln och statorhuset kan följande lösning användas.

Kompressordelen uppställs så att det kan förskjutas i axiell led medan turbinhuset är fast förbundet i ett fundament. Den 10 15 20 25 30 35 axiella förskjutningen av tubinskivorna med skovlarna åstad- koms genom att kompressordelen förskjuts i axiell riktning varvid de sammankopplade rotorernas axialfixering i komp- ressordelen medför att turbinskivan med skovlarna förskjuts i samma axiella riktning som kompressordelen.

Vid exempelvis en lastökning förskjuts kompressordelen i axiell riktning varigenom även rotoraxeln förskjuts axiellt så att skoveltoppspelet ökas. När maskinen blivit genomvarm förskjuts kompressordelen så att ett minimiskoveltoppspel erhålls. Vid förnyad laständring förstoras ånyo skoveltopp- spelet för att vid senare kontinuerlig drift åter ställas in på minimispelet.

Fördelen med uppfinningen är således att skoveltoppspelet pà ett enkelt sätt under drift kan regleras varvid problemet med för stora och för små spel löses.

RITNINGSFIGURER Figur l visar schematiskt ett partiellt axiellt snitt genom en turbindel och en kompressordel där uppfinningen tillämp- âS.

Figur 2 visar i olika vyer schematiskt en anordning för skjutning av kompressordelen mot och från turbindelen. Figur 2b visar ett snitt enligt b-b i figur 2a, figur 2c visar ett snitt enligt c-c i figur 2a och figur 2d visar ett snitt d-d enligt figur 2c.

Figur 3 visar i ett axiellt snitt spelet mellan en stator-~ kona och en skoveltopp. ,'} 10 15 20 25 30 35 UTFÖRINGSEXEMPEL Ur figur 1 framgär en roterande maskin med en turbindel 1 i vilken är anordnad en turbinskiva 2. Turbinskivan 2 är via en rotoraxel fast förbunden med en fràn turbindelen frista- ende kompressordels 4 rotoraxel bildande en gemensam rotor- axel 3 vilken är axiellt lagrad i kompressordelen 4. Turbin- skivan 2 är vid sin yttre del försedd med löpskovlar 5. Kom- pressordelen 4 är uppställd pà ett, icke visat, pendlande stöd i fram- och bakände sä att den kan skjutas i axiell riktning. Maskinen är delad mellan turbindelens 1 utloppshus 7 och kompressordelens 4 inloppshus 8.

Ett eller flera, företrädesvis tvá diametralt placerade, axiella stag 6, är anordnade att förbinda kompressordelen 4 och turbindelen 1. Stagen 6 är fästa i utloppshuset 7 och i inloppshuset 8.

Ur figur 2 framgär ett exempel pä hur en anordning för för- flyttning av kompressordelen 4 i axiell riktning fran och mot turbindelen 1 kan utformas.

Vid kompressordelens 4 inloppshus 8 är anordnat en kolv 9 av konventionell typ. Kolven är anordnad att påverka en regler- arm 10. Reglerarmen 10 är via en pinne 12 fast förbunden med en excenterbult ll. Excenterbulten 11 är i sin tur vridbart infäst i en konsol 13 fäst i inloppshuset 8. staget 6 är via en cylindrisk axel 14 lagrad i excenterbulten. Axeln 14 har sitt vridcentrum förskjutet i förhållande till excenter- bultens 11 vridcentrum.

När kolven 9 förkortas vrids reglerarmen 10 kring axelns 14 centrum. Vid vridningen flyttas excenterbulten ll pà grund av sin excentricitet fràn axelns 14 centrum. Dä reglerarmen 10 via staget 6, som ocksa är lagrat kring axeln 14, är fast lagrat i turbindelens 1 utloppshus 7 medan konsolen 13 är är fäst i den axiellt förskjutbara kompressordelen 4 skjuts kompressordelen 4 i axiell riktning frän turbindelen 1. 470 218 470 218 10 15 20 25 30 35 Ur figur 1 framgàr även hur turbindelens 1 statorhus 15 vid den del som omger turbinskivan 2 är koniskt utformat med största kondiametern vänd mot utloppshuset 7. Denna koniska del av statorhuset 15 benämns statorkona 16. Skovlarnas 5 toppvinkel överensstämmer i huvudsak med statorhusets 15 konvinkel. Då turbinskivan 2 bringas att förflyttas i rikt- ning mot turbindelens 1 utloppshus 7 kommer spelet mellan ledskovlarnas 5 toppar och statorkonan 16 att öka, se figur 3. Med turbinskivan i detta läge är det lämpligt att starta och stanna maskinen och att genomföra laständringar.

När maskinen blivit uppvärmd efter start eller efter en lastökning pâverkas kolven 9 att förlängas varvid kompres- sordelen 4 med rotoraxeln 3 och turbinskivan 2 förs inát i statorkonan 16 och spelet minskas.

Manövreringen av kolven 9, för reglering av skoveltoppspel- et, kan antingen ske manuellt eller automatiskt. Förlängning av kolven 9 kan t ex ske en viss tidsrymd efter start eller vid en viss uppnàdd effekt. Förkortning av kolven 9 kan exempelvis ske i samband med att en stoppimpuls ges till maskinen.

Det är självfallet möjligt att även utnyttja uppfinningen i turbiner 1 med flera turbinsteg. Statorhuset 15 är då kon- iskt utformat i hela området kring turbinskivorna 2, dvs fràn första till sista turbinsteget.

I utföringsexemplet har beskrivits en maskin som är delad mellan turbindelen 1 och kompressordelen 4. Uppfinningen är dock tillämpbar även på maskiner med sammanbyggd turbin- och kompressordel 1, 4 där rotoraxeln 3 är lagrad utanför turbinen 1 och kompressorn 4. Uppfinningen är självfallet även användbar i maskiner med statorkonan 16 vänd åt andra hållet jämfört med det beskrivna utföringsexemplet.

Claims (7)

10 15 20 25 30 35 4-70 218 PATENTKRAV

1. Förfarande för reglering av skoveltoppspel hos en roter- ande maskin, vilken maskin innefattar en turbindel (1) och en kompressordel (4), där turbindelen innefattar ett sta- torhus (15), en i statorhuset roterbart lagrad rotoraxel med minst en därpå fast anordnad turbinskiva (2) med skovlar (5), där rotoraxeln är fast förbunden med en av kompressor~ delen innefattad rotoraxel så att en gemensam rotoraxel (3) erhålls och där statorhuset är utformat med en statorkona (16), och där skoveltopparna har en vinkel som i huvudsak överensstämmer med statorkonans vinkel, och där rotoraxeln och statorhuset är förskjutbara i förhållande till varandra, kännetecknat av att rotoraxeln (3) är axiellt lagrad i kompressordelen och att kompressordelen, inklusive rotoraxeln och turbinskivan/turbinskivorna, förskjuts axiellt relativt statorhuset.

2. Förfarande enligt patentkrav l, kännetecknat av att kompressordelen vid laständringar förskjuts axiellt så att skovlarna förs ut ur statorkonan och skoveltoppspelet ökas och att kompressordelen vid kontinuerlig drift förskjuts axiellt så att turbinskivan förs in i statorkonan och skoveltoppspelet minskas.

3. Anordning för reglering av skoveltoppspel hos en roter- ande maskin, vilken maskin innefattar en turbindel (1) och en kompressordel (4), där turbindelen innefattar ett statorhus (15), en i statorhuset roterbart lagrad rotoraxel med minst en därpå fast anordnad turbinskiva (2) med skovlar (5), kompressordelen innefattad rotoraxel så att en gemensam där rotoraxeln är fast förbunden med en av rotoraxel (3) erhålls och där statorhuset är utformat med en 470 218 10 15 20 25 statorkona (16), och där skoveltopparna har en vinkel som i huvudsak överensstämmer med statorkonans vinkel, och där rotoraxeln och statorhuset är förskjutbara i förhållande till varandra, kännetecknad av att rotoraxeln är axiellt lagrad i kompressorhuset och att kompressordelen är pendlande upphängd så att förskjutning av denna, inklusive rotoraxeln och turbinskivan/turbinskivorna, i axiell riktning är möjlig.

4. Anordning enligt patentkrav 3, kânnetecknad av att minst ett axiellt stag (6) är anordnat att förbinda turbindelen och kompressordelen.

5. Anordning enligt patentkrav 3 eller 4, kännetecknad av att en kolv (9) är anordnad att i axiell riktning förskjuta kompressordelen mot och fràn turbindelen.

6. Anordning enligt patentkrav 3, 4 eller 5, kännetecknad av att en reglerarm (10) via en pinne (12) är fast förbunden med en excenterbult (ll) vilken är vridbart infäst i en konsol (13) och att reglerarmen, excenterbulten, konsolen och staget (6) är lagrade kring en axel (14).

7. Anordning enligt patentkrav 5 eller 6, kännetecknad av att kolven är anordnad att via excenterbulten (ll) påverka konsolen (13) att via staget (6) förskjuta kompressorhuset i axiell riktning. 4.)