DE1130379B - Brake to prevent fluttering of the rotating guide vanes of flow machines - Google Patents

Description

Bremse zum Verhindern des Flatterns der drehbaren Leitschaufeln von Strömungsmaschinen Die Erfindung betrifft eine Bremse zum Verhindern des Flattems der drehbaren Leitschaufeln von Strömungsmaschinen, insbesondere von Wasserturbinen, Pumpen oder Pumpturbinen. Es ist bekannt, daß solche Leitschaufeln im Betrieb durch hydraulisch bedingte Kräfte starken Erschütterungen ausgesetzt sind. Um diese Erschütterungen und das hierdurch verursachte Flattern der Leitschaufeln und das Ausschlagen der Zapfenlager zu verhindern, ist bereits vorgeschlagen worden, die Leitschaufeln mit einer auf die Leitschaufeln oder deren Drehzapfen wirkenden Bremseinrichtung zu versehen. Die Betätigungsvorrichtung für die Bremsbacken ist dabei so ausgebildet, daß die Bremse während der durch den Regelring bewirkten Verstellung der Leitschaufeln gelöst und nach der vollzogenen Neueinstellung der Leitschaufeln wieder angezogen wird.Brake to prevent the rotating guide vanes from fluttering Fluid flow machines The invention relates to a brake for preventing flutter the rotating guide vanes of turbomachines, especially of water turbines, Pumps or pump turbines. It is known that such vanes in operation by hydraulic forces are exposed to strong vibrations. To these tremors and the resulting fluttering of the guide vanes and the deflection of the To prevent journal bearings, it has already been proposed to use the guide vanes a braking device acting on the guide vanes or their pivot pins Mistake. The actuation device for the brake shoes is designed so that the brake during the adjustment of the guide vanes caused by the control ring released and tightened again after the guide vanes have been readjusted will.

Nach einem weiteren Vorschlag werden die Leitschaufeln durch mechanische oder hydraulische Mittel in axialer Richtung mit einer Stirnfläche gegen das Gehäuse gedrückt.According to a further proposal, the guide vanes are mechanically or hydraulic means in the axial direction with an end face against the housing pressed.

Die Erfindung bezweckt eine besonders wirksame und zweckmäßige Ausbildung einer Leitschaufelbremse, deren mechanisch oder hydraulisch betätigte Bremsbacke einer Leitschaufel deren Schaufeldrehzapfen unter Keilwirkung radial gegen dessen Lager drückt. Gemäß der Erfindung weisen die Bremsbacke und der Schaufelzapfen aufeinander gleitbare Längskeilflächen auf, so daß der Schaufelzapfen bei Betätigung der Bremse unter Keilwirkung gegen seinen zylindrischen Sitz gepreßt wird. Die Längskeilfläche des Drehzapfens ist an dessen äußerem Ende und die Gegenkeilfläche am Ende einer verdrehbaren und längsverschiebbaren, gleichachsig zu den Schaufelzapfen angeordneten bolzenförmigen Bremsbacke angeordnet. Dabei ist es besonders vorteilhaft, die bolzenförmige Bremsbacke in ihrem Durchmesser gleich dem Durchmesser des Schaufelzapfens zu machen und sie in einer Verlängerung der Zapfenlager zu führen.The invention aims at a particularly effective and expedient design a guide vane brake, its mechanically or hydraulically operated brake shoe a guide vane whose vane trunnions under wedge action radially against it Bearing presses. According to the invention, the brake shoe and the shovel pin point to one another slidable longitudinal wedge surfaces so that the shovel pin when the brake is actuated is pressed under wedge action against its cylindrical seat. The longitudinal wedge surface of the pivot is at its outer end and the mating wedge surface at the end of a rotatable and longitudinally displaceable, coaxially arranged to the shovel pin bolt-shaped brake shoe arranged. It is particularly advantageous to use the bolt-shaped Make brake shoe equal in diameter to the diameter of the shovel pin and to guide them in an extension of the journal bearing.

Wie an sich bekannt, kann ein in Achsrichtung wirkender hydraulischer Stellmowr an der Stirnseite jedes Schaufelzapfens angeordnet sein, der nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung unmittelbar mit der bolzenförmigen Bremsbacke verbunden ist, indem etwa der Kolben des Stellmotors und der Bremsbolzen aus einem Stück hergestellt sind.As is known per se, a hydraulic system acting in the axial direction can be used Stellmowr be arranged on the end face of each shovel pin, which is after a Another proposal of the invention connected directly to the bolt-shaped brake shoe is made by about the piston of the servomotor and the brake bolt from one piece are.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung beträgt die Größe des Winkels zwischen der Richtung der Anpreßkraft und den Längskeilflächen zweckmäßig etwa 45 bis 75°, vorzugsweise 60°, so daß bei Betätigung der Bremse über die Bremsbacken zunächst das Axialspiel der Leitschaufeln aufgehoben und die Leitschaufeln mit einer Stirnseite an das Gehäuse angepreßt und dann erst über die Keilwirkung der Bremsbacken die zugeordneten Leitschaufelzapfen seitlich an ihren Sitz angepreßt und damit festgebremst werden. Im Einzelfall wird bei der Festlegung des Keilwinkels insbesondere auch auf die in Abhängigkeit von der Wahl des verwendeten Werkstoffes und der Wahl einer Schmierung der Keilflächen zu erwartenden Größe des Koeffizienten ,u für die Reibung zwischen den Keilflächen Rücksicht zu nehmen sein.According to a further proposal of the invention, the size of the The angle between the direction of the contact pressure and the longitudinal wedge surfaces is expedient about 45 to 75 °, preferably 60 °, so that when the brake is actuated over the brake shoes initially the axial play of the guide vanes was canceled and the guide vanes with a Front side pressed against the housing and only then via the wedge effect of the brake shoes the associated guide vane pin is pressed laterally against its seat and thus braked will. In individual cases, when determining the wedge angle, in particular on depending on the choice of material used and the choice of a Lubrication of the wedge surfaces expected size of the coefficient, u for the friction consideration must be given between the wedge surfaces.

Gegenüber den bekannten Einrichtungen hat die erfindungsgemäß ausgebildete Bremse den Vorteil, daß der beabsichtigte Zweck, nämlich das Flattern der drehbaren Leitschaufeln zu verhindern, mit sehr viel einfacheren Mitteln und in sehr viel besserem Maße erreicht wird. Insbesondere ist es durch die Verwendung von Längskeilflächen möglich, mit einer verhältnismäßig kleinen Kraft für die Betätigung der Bremseinrichtung hohe radiale Anpreßdrücke aufzubringen und damit ein absolut sicheres Festbremsen der Leitschaufeln bzw. völlig sicher ein Verhindern des Flatterns der Leitschaufeln zu erreichen. Bei Verwendung hydraulischer Servomotoren für die Betätigung der Bremseinrichtung ist es dadurch beispielsweise möglich, niedrige Drücke anzuwenden, so daß die Servomotoren klein und somit platzsparend und billig ausgeführt werden können. Schließlich läßt sich außer einem radialen Festbremsen der Leitschaufeln durch entsprechende Ausbildung der Keilflächen in einfacher Weise auch noch ein stirnseitiges Anpressen der Leitschaufeln gegen das Gehäuse und somit ohne einen besonderen Aufwand ein zusätzliches Festbremsen erreichen.Compared to the known devices, the inventively designed Brake has the advantage that the intended purpose, namely the flutter of the rotatable Prevent guide vanes by much simpler means and in a great deal better measure is achieved. In particular, it is through the use of longitudinal wedge surfaces possible with a relatively small force for actuating the braking device to apply high radial contact pressures and thus absolutely safe braking of the guide vanes or a completely certain prevention of the fluttering of the guide vanes to reach. When using hydraulic servomotors for actuating the braking device this makes it possible, for example, to use low pressures, so that the servomotors can be made small and thus space-saving and cheap. Finally lets apart from radial locking of the guide vanes through appropriate training the wedge surfaces also a frontal pressing of the guide vanes in a simple manner against the housing and thus without a special effort an additional one Achieve locking.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt, und zwar ist die Bremse an einer-einzigen Leitschaufel dargestellt.The invention is shown in the drawing in an exemplary embodiment, namely the brake is shown on a single guide vane.

Die Leitschaufel 1 ist "mit ihren Drehzapfen 2 und 3 in den Lagern 4 und 5 gelagert. Am oberen Leitschaufelzapfen 2, dem sogenannten Schaufelstiel, greift ein Lenker 6 an; dei'die -I;eitschäufel mit dem Regelring verbindet. Der untere Leitschaufelzapfen 3 ist an seiner Stirnseite abgesetzt. Zwischen den beiden Teilflächen 7 und 8 der Stirnfläche ist eine Längskeilfläche 9 angeordnet-.The guide vane 1 is ″ with its pivot pins 2 and 3 in the bearings 4 and 5 stored. On the upper guide vane pin 2, the so-called shovel handle, attacks a handlebar 6; dei'die -I; eitschäufel connects with the control ring. Of the lower guide vane pin 3 is offset on its end face. Between the two A longitudinal wedge surface 9 is arranged on partial surfaces 7 and 8 of the end surface.

In dem Lager 5, dessen axiale Länge größer ist als die Länge des Zapfens 3, sitzt außer dem Zapfen noch eine zylindrische bolzenförmige Bremsbacke 10, die an ihrem dem Zapfen 3 zugekehrten Ende in einer der Leitschaufelzapfenstimfläche entsprechenden Weise abgesetzt und mit einer Gegenlängskeilfläche 11 versehen ist. Die Bremsbacke 10 ist unmittelbar mit dem Kolben 12 eines hydraulischen Stellmotors verbunden, dessen Zylinder mit 13 bezeichnet ist.In the bearing 5, the axial length of which is greater than the length of the pin 3, in addition to the pin, there is also a cylindrical, bolt-shaped brake shoe 10, which at its end facing the pin 3 in one of the guide vane pin end face is discontinued in a corresponding manner and provided with a mating longitudinal wedge surface 11. The brake shoe 10 is directly connected to the piston 12 of a hydraulic servomotor connected, the cylinder of which is denoted by 13.

Die Wirkungsweise der Bremse ist folgende: Wenn die Leitschaufeln 1 verstellt werden sollen, wird das Drucköl aus dem Zylinder 13 des Stellmotors 12/13 abgelassen. Dann wird die Schaufelverstellung vorgenommen und anschließend wieder Drucköl unter den Kolben 12 gegeben und so die Leitschaufel 1 festgebremst, und zwar je nach der besonderen Ausbildung durch Anheben der Leitschaufel und Anpressen ihrer oberen Stirnfläche 16 gegen das Gehäuse 17 und anschließend durch seitliches Anpressen des Zapfens 3 an das Lager 5 oder ausschließlich durch Anpressen dieses Zapfens an seine Führung. In gleicher Weise wie die unteren Schaufelzapfen 3 oder zusätzlich zu diesen können auch die oberen Schaufelzapfen 2 mit einer Bremse versehen sein.The mode of operation of the brake is as follows: When the guide vanes 1 are to be adjusted, the pressure oil is drained from the cylinder 13 of the servomotor 12/13. The vane is then adjusted and then pressurized oil is again placed under the piston 12 and thus the guide vane 1 braked, depending on the particular design by lifting the guide vane and pressing its upper end face 16 against the housing 17 and then by pressing the pin 3 on the side to the bearing 5 or exclusively by pressing this pin against its guide. In the same way as the lower shovel pegs 3 or in addition to these, the upper shovel pegs 2 can also be provided with a brake.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Bremse zum Verhindern des Flatterns der drehbaren, Leitschaufeln von Strömungsmaschinen, insbesondere, von Wasserturbinen und pumpen, deren mechnisch oder hydraulisch betätigte Bremsbacke einer Leitschaufel deren Schaufeldrehzapfen unter Keilwirkung radial gegen dessen Lager drückt, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsbacke (10) und der Schaufeldrehzapfen (3) aufeinander gleitbare Längskeilflächen (9,11) aufweisen. z. Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längskeilfläche (9) des Drehzapfens (3) an dessen- äußerem Ende und die Gegenkeilfläche (11) am Ende einer verdrehbaren und längsverschiebbaren bolzenförmigen Bremsbacke (10) angeordnet ist. 3. Bremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bolzenförmige Bremsbacke (10) den gleichen Durchmesser hat wie der Schaufeldrehzapfen (3) und daß er in einer Verlängerung des Drehzapfenlagers (4, 5) geführt ist. 5. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsbacke (10) unmittelbar mit einem gleichachsigen hydraulischen Stellmotor (12, 13) verbunden ist. 5. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Winkels zwischen der Richtung der Anpreßkraft und den Längskeilflächen (9, 11) etwa 45 bis 75°, vorzugsweise 60°, beträgt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 694 466, 676 559, 710 346; USA.-Patentschrift Nr. 2 930 579.PATENT CLAIMS: 1. Brake to prevent fluttering of the rotatable, Guide vanes of turbomachines, in particular, of water turbines and pumps, whose mechanically or hydraulically operated brake shoe of a guide vane has its vane pivot presses radially against the bearing under wedge action, characterized in that the brake shoe (10) and the blade pivot (3) longitudinal wedge surfaces which can slide on one another (9,11). z. Brake according to Claim 1, characterized in that the longitudinal wedge surface (9) of the pivot (3) at its outer end and the mating wedge surface (11) at the Arranged at the end of a rotatable and longitudinally displaceable bolt-shaped brake shoe (10) is. 3. Brake according to claim 1 or 2, characterized in that the bolt-shaped Brake shoe (10) has the same diameter as the blade pivot pin (3) and that it is guided in an extension of the pivot bearing (4, 5). 5. Brake according to one of claims 1 to 4, characterized in that the brake shoe (10) directly connected to an equiaxed hydraulic servomotor (12, 13) is. 5. Brake according to one of claims 1 to 4, characterized in that the Size of the angle between the direction of the contact pressure and the longitudinal wedge surfaces (9, 11) is about 45 to 75 °, preferably 60 °. Considered publications: German Patent Nos. 694 466, 676 559, 710 346; U.S. Patent No. 2 930 579.