SE528115C2 - Axialflödesturbin med övervarvsskyddande anordning - Google Patents

Description

528 115 Föredragna utföringsformer av uppfinningen beskrivs nedan med hänvisning till bifogade ritningar.

Ritningsförteckning: Fig. 1 visar en delvy av en pneumatisk turbin försedd med en övervarvsskyddande anordning enligt uppfinningen.

Fig. 2 visar en perspektivvy av ett drivskovlarna täckande band enligt uppfinningen.

Fig. 3 visar ett diagram som illustrerar påkänningen i det drivskovlarna täckande bandet i förhållande till rotorhastigheten.

I Fig. 1 och 2 visas ett exempel som illustrerar uppfinningen. Ritningsfigurerna visar alltså en enstegs pneumatisk turbin som innefattar ett hus 10 med åtminstone ett tryckluftmunstycke 11, och en rotor 12 lagrad i huset 10 och innefattar en enkel periferiell rad av drivskovlar 13. Huset 10 är utformat med en inre ringformig yta 14 som omger rotorn 12 och drivskovlarna 13, och luftmunstycket 11 är anordnat att rikta ett i huvudsak axiellt flöde av tryckluft mot drivskovlarna 13 vid dessas inloppsände för drivning av rotorn 12. Tryckluften lämnar drivskovlarna 13 vid dessas utloppsände vid ett lägre tryck.

Turbinmotorn enligt uppfinningen är försedd med en icke visad varvtalsregulator av lämplig typ för att hålla rotorhastigheten vid en önskad nivå. Detta är väsentligt vid t.ex. slipmaskinstillämpningar där rotationshastigheten skall hållas vid en viss nivå för uppnående av effektivast möjliga sliparbete och längsta möjliga livslängd på slipverktyget. I sådana applikationer är det också mycket viktigt att rotorhastigheten säkert förhindras fràn att nä högre nivåer, eftersom det då uppstår en risk för sönderdelning eller explosion av slipverktyget. För att tillförsäkra att sådana höga hastighetsniväer inte nås, även om varvtalsregulatorn skulle sluta fungera, så måste turbinen alltså vara försedd med en oberoende arbetande 528 11.5 övervarvsskyddande anordning som träder i funktion endast vid varvtalsnivåer som överstiger den nivå som normalt tillförsäkras av varvtalsregulatorn.

På rotorns 12 periferi, dvs. på topparna av drivskovlarna finns monterat ett ändlöst band 16 vilket bildar ett väggelement runt drivskovlarna 13. Ett ändamål med detta band 16 är att åstadkomma ett fördelaktigt luftflöde genom drivskovlarna 13 för att förbättra turbinens verkningsgrad.

För att uppnå ett expanderande luftflöde genom drivskovlarna 13 är de senare utformade med en större radiell utsträckning vid sina utloppsändar, vilket innebär att tàckbandet 16 har en större innerdiameter vid drivskovlarnas 13 utloppsändar. På sin utsida är bandet 16 utformat med ett antal periferiella rillor 17 för reducering av läckaget runt rotorn 12.

Enligt uppfinningen år bandet 16 avsett att bilda en övervarvsskyddande anordning genom utformning i ett lämpligt material och uppvisande lämpliga dimensioner för att ge efter för centrifugalkrafterna vid rotorhastigheter överstigande den hastighet som normalt bestäms av varvtalsregulatorn. När en alltför hög hastighet uppnås kommer bandet 16 att ge efter och stràckas så att det tappar sin kontakt med drivskovlarnas 13 toppar. Därvid förskjuts bandet 16 av tryckfallet över drivskovlarna 13 i luftflödets riktning så att det klâms fast mellan den ringformiga ytan 14 i huset 10 och drivskovlarna 13. Bandet 16 kommer då att generera en bromskraft på rotorn 12 och förhindra att den senare när farligt höga hastighetsnivàer.

Såsom illustreras i Fig. 2 kan bandet 16 förses med försvagande spår 18 för att förstärka eftergivligheten hos bandet 16. I Fig. 2 år bara ett spår 18 synligt, men det finns minst ytterligare ett spår placerat för att ge en perfekt balans hos bandet 16. 528 1115 Kurvan i diagrammet i Fig. 3 illustrerar hur den päkänningsrelaterade sträckningen av bandet 16 stiger då rotationshastigheten hos rotorn 12 ökar, och vid en viss punkt Y överstigande 1000 rad/sek börjar bandet 16 plötsligt att ge efter, lämpligen i ett eller fler av spåren 18. Detta innebär att sträckningen av bandet 16 plötsligt börjar ta fart. Detta indikeras av en diskontinuitet hos kurvan som ganska påtaglig och gör det möjligt att med en god precision bestämma vid vilken hastighetsnivà som den övervarvsskyddande anordningen träder i funktion. Denna hastighetsnivà kan enkelt separeras från den hastighetsnivà som normalt bestäms av varvtalsregulatorn, vilket i detta exempel är under 1000 rad/sek.

Som ett resultat av att sträckpunkten Y för täckbandet 16 material passeras uppstår en sträckning eller ett brott hos bandet 16, vilket innebär att bandet 16 expanderar och separerar fràn drivskovlarna 13. Därvid förskjuts bandet 16 axiellt av tryckfallet över drivskovlarna 13 och kläms fast mellan drivskovlarna 13 och husets 10 yta 14. Istället för att nå farligt höga varvtalsnivàer kommer rotorn 12 att bromsas ned till en säker hastighetsnivà eller till och med stoppas.

I det illustrerade exemplet är bandet 16 tillverkat av en aluminiumlegering och är förankrat på drivskovlarna 13 genom ett krympningsförfarande. Bandet 16 kan även tillverkas av ett plastmaterial, och istället för att montera bandet 16 med ett krympningsförfarande kan det pressas fast pà drivskovlarna 13.

Claims (3)

528 115

1. Axialflödesturbinmotor, innefattande en rotor (12) med en periferiell rad av drivskovlar (13) och ett periferiellt bandformigt vâggelement (16) radiellt fastklämt mot topparna av drivskovlarna (13), and a stator (10) med minst ett inloppsmunstycke (11) för tryckmedium och en inre ringformig yta (14) omgivande rotorn (12), k ä n n e t e c k n a d av att nämnda väggelement (16) är anordnat att motstå centrifugalkrafter och upprätthålla sitt klämgrepp relativt drivskovlarna (13) upp till en förutbestämd varvtalsnivà hos rotorn (12) men att expandera och släppa sitt grepp relativt drivskovlarna (13) och istället komma till ingrepp med den ringformiga ytan (14) i huset (10) vid varvtalsnivàer överstigande nämnda förutbestämda varvtalsnivà för att därigenom hindra rotorn (12) från att nå farligt höga varvtalsnivàer.

2. Turbin enligt kravet 1, k à n n e t e c k n a d av att vâggelementet (16) innefattar ett eller flera försvagningspartier (18) som år avsedda att brista vid varvtalsnivåer överstigande nämnda förutbestämda varvtalsnivå för att därigenom få vâggelementet (16) att brista och störa rotorns (12) rotationsrörelse.

3. Turbin enligt kravet 1 eller 2, k à n n e t e c k n a d av att väggelementet (16) uppvisar ett parti med stor diameter och ett parti med reducerad diameter, och att minst en periferiell rilla (17) anordnad på partiet med den reducerade diametern och uppvisar samma ytterdiameter som partiet med den stora diametern.