Автомат безопасности турбомашины Советский патент 1982 года по МПК F01D21/02 

(54) АВТОМАТ БЕЗОПАСНОСТИ ГУРБОМАШИН

12

Изобретение относится к области турбокомпрессоростроения и в частности к системам защиты турбомашины от нревышения допустимой частоты вращения вала.

Такие системы защиты получили название автоматов безопасности.

Известны автоматы безопасности бойкового типа, содержащие боек, имеющий возможность перемещения под действием центробежных сил в направляющей втулке, установленной в радиальном сверлении вала турбомашины 1.

Недостатком этого автомата безопасности является ослабление вала турбомащины в месте установки автомата, а также динамическая неуравновешенность вала в момент срабатывания и выхода бойка из направляющей втулки.

Известны также автоматы безопасности, содержащие тарельчатую пружину, закрепленную на валу турбомащины, механизм управления стопорным клапаном с управляющей полостью и сопло 2.

Однако применение в таком автомате безопасности маслосистемы снижает надежность его работы, так как в случае выхода из строя маслонасоса произойдет остановка турбомащины, а кроме того создается повыщенная пожароопасность.

Цель изобретения - повышение надежности автомата и ножароопасности.

Цель достигается тем, что автомат дополнительно содержит эжектор, причем эжектор и сопло связаны с управляющей полостью стопорного клапана. С целью повышения быстродействия, автомат дополнительно содержит два регулируемых дрос10селя, остановленных в линиях связи эжектора и сопла с управляющей полостью клапана.

На чертеже показана принципиальная схема автомата безопасности.

15

Тарельчатая пружина 1 с грузами 2 закреплена при помощи гайки 3 на втулке 4, навинчиваемой на вал турбины 5. Паровой или газовый эжектор 6, рабочее тело в который поступает через сопло 7, соединен

20 через дроссель 8 магистралями 9, 10 с механизмом управления стопорным клапаном. В частности он соединен с полостью 1 мембраны 12, связанной через щток 13 с защелкой 14 клапана 15, прикрывающего

25 сопло 16, соединенное через вентиль 17 с линией 18 управления стопорным клапаном (на чертеже не показан). Магистраль 10 через дроссель 19 и линию 20 соединена с неподвижным соплом 21. Между соплом 16

30 и клапаном 15, а также в полости 11 расположены пружины возврата 22 и 23, а полость 24 мембраны 12 соединена с атмосферой.

Автомат безопасности работает следующим образом.

При нормальной работе турбины тарельчатая пружина 1 выгнута вправо, сопло 21 открыто. В магистралях 9, 10., 20 за счет отсоса воздуха паровым эжектором 6 создается разряжение, величина которого зависит от открытия 21., через которое подсасывается воздух из атмосферы. Когда тарельчатая пружина 1 находится в правом положении, соило 21 открыто на максимальную величину, вследствие чего разряжение в полости 11 будет минимальным, сила пружины 23, действующая на мембрану 12, будет больше силы, возникающей от перепада давлений на мембране и действующей на нее вверх. При этом защелка 14 находится в зацеплении с клапаном 15 и не дает ему переместиться вправо под действием пружины 22 и открыть сопло 16.

При увеличении частоты вращения турбины выше допустимой тарельчатая пружина 1 под действием момента от грузов 2 резко перещелкивается влево (см. пунктир) и покрывает сопло 21, не касаясь его. Вследствие этого разряжение в полости 11 резко возрастает и мембрана 12 под действием. перепада давлений, преодолевая силу пружииы 23, резко перемещается вверх. При этом защелка 14 расцепляется с клапаном 15 и он под действием пружины 23 neper ieщается вправо и открывает слив из линии управления стопорным клапаном, что приводит к его закрытию и остановке турбины.

После снижения скорости вращения турбины на определенную величину, тарельчатая пружина 1 снова перещелкивается вправо, что приводит к открытию сопла 21 и уменьшению разряжения в полости 11 до величины, при которой сила пружины 23 становится больше силы от перепада давлений, действующей на мембрану 12 вверх. После

этого при перемещении клапана 15 влево защелка 14 снова войдет с ним в зацепление, сопло 16 прикроется, а стопорный клапан откроется, что дает возможность турбине нормально работать. Определение работоспособности автомата безопасности без остановки турбины производятся путем увеличения ее скорости вращения до момента срабатывания автомата при закрытом вентиле 17.

Применение автомата безопасности такой конструкции повышает надежность и точность работы системы защиты и значительно снижает пожароопасность агрегата.

Кроме того, применение в качестве устройства, формирующего пневматический импульс, эжектора снижает трудоемкость изготовления автомата безопасности.

Формула изобретения

1.Автомат безопасности турбомашины, содержащий тарельчатую пружину, закрепленную на валу турбомашины, механизм

управления стопорным клапаном с управляющей полостью и сопло, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности автомата и снижения пожароопасности, автомат дополнительно содержит эжектор, причем эжектор и сопло связаны с управляющей полостью стопорного клапана.

2.Автомат по п. 1, отличающийс я тем, что, с целью повышения быстродействия, автомат дополнительно содержит два регулируемых дросселя, установленных в линиях связи эжектора и сопла с управляющей полостью клапана.

Источники информации, принятые во

внимание при экспертизе:

1. «Турбо- и компрессоростроение. Под

ред. В. А. Елисеева, Л., «Машиностроение,

1970, с. 329, рис. 6, поз. 26-28. 2. Патент США № 2973771, кл. 137-57,

1964.