Гидравлическая передача мощности газовой турбины Советский патент 1950 года по МПК F16H41/22 

Известны передачи, в которых ведущий ротор гидромуфты вращается вместе с ведущим валом двигателя, а ведомый ротор гидромуфты передает вращение ведомому валу посредством зубчатой передачи.

Также известны системы управления гидромуфтами посредством золотников, приводимых в действие от центробежного регулятора с помощью сервомотора.

Отличительными особенностями предлагаемой гидравлической передачи мощности газовой турбины является то, что на валу турбины закреплены ведущие роторы нескольких гидромуфт, по одной для каждой ступени скорости, а ведомые роторы тех же гидромуфт передают вращение с помощью зубчатых передач рабочему валу. Между ведомыми роторами гидромуфт и рабочим валом применен механизм свободного хода. Фиксирование положения управляющих заполнением гидромуфт золотников производится упорами-ограничителями. Кроме того, в предлагаемой передаче осуществлена последовательная передача масла золотниками из камер низщих передач в камеры высщих передач.

На фиг. 1 изображена гидравлическая передача в разрезе; на фиг. 2.и 3 - центробежные регуляторы с упорами-ограничителями, в плане; на фиг. 4 - механизм свободного хода.

Гидравлическая передача мощности транспортной газовой турбины состоит из нескольких гидромуфт 1,2 и 3 (см. фиг. 1), причем каждая гидромуфта соответствует определенной ступени скорости. Ведущие роторы гидромуфт посажены жестко на турбинном (ведущем) валу 4, а ведомые роторы, связанные с зубчатыми передачами 5, б и 7, насажены свободно на ведущем валу 4. Каждая ступень скорости имеет определенное передаточное число.

Включение гидромуфт соответственно различным скоростям производится посредством связанных с турбинным валом центробежных регуляторов S и 9 (см. фиг. 2), которые при помощи подпружиненных

№ 83937 2 муфт 10 и // перемещают золотники 12 и 13, управляющие заполнением гидромуфт. Золотники в крайних положениях фиксируются посредством упоров-ограничителей 14 и 15 (см. фиг. 3).

С целью снижения потерь мощности и нагрева масла в неработающих гидромуфтах, между ведомым ротором каждой гидромуфты и рабочим валом установлены механизмы свободного хода (см. фиг. 4), состоящие из ведомой обоймы 16, шарика или ролика 17 и ведущей обоймы 18. Ведомая обойма связана жестко с рабочим валом 19, а ведущая обойма - с зубчатой передачей и ведомыми роторами гидромуфты.

Ведущие роторы гидромуфт вращаются вместе с турбинным валом. При заполнении маслом одной из гидромуфт происходит сцепление ведущих и ведомых роторов. Ведомые роторы передают вращение рабочему валу через пару щестерен с различным от каждого ротора передаточным числом и механизм свободного хода. Шестерни находятся в постоянном зацеплении.

Включение и выключение необходимых гидромуфт осуществляется путем заполнения и опорожнения их маслом.

Центробежный регулятор 5 управляет первой и второй скоростями передач, а второй регулятор 9 - второй и третьей скоростями передач.

Центробежные регуляторы перемещают муфты, которые через рычажную передачу перемещают каретки золотников 12 и 13. Однако передача от рычага к каретке такова, что вилка рычага, не будучи жестко связана с кареткой, может перемещаться между выступами этой каретки. Таким образом, вилка в известном диапазоне оборотов турбинного вала может перемещаться относительно каретки, двигаясь в пространстве между се выступами. Каретки, шарнирно соединенные с осными золотниками, запираются в своих предельных положениях (два положения) щариковыми фиксаторами обычного типа с неустойчивым средним положением; таким образом, каретки сами стремятся занять какое-либо одно из своих возможных положений.

Золотники 12 и 13 управляют передачей масла в соответствующие гидромуфты. Они имеют обычное устройство, и способ их действия ясен из чертежа.

К гидромуфтам масло попадает через ряд каналов в корпусе механизма переключения и через полый ведущий вал трансмиссии. На заднем конце вала выступают концы трех концентрических приемных для масла цапф, сообщенных каждая с соответственной гидромуфтой. Переход масла из одной гидромуфты в другую исключен.

На муфты регуляторов действуют пружины, натяжение которых определяет диапазон оборотов, удерживаемых механизмом переключения.

При постоянной регулировке пружин турбина будет, насколько возмолсно, независимо от нагрузки (подача топлива) стремиться сохранить один и тот же диапазон оборотов.

Блокировкой механизма, изменяющего натяжение пружин, с механизмом дозировки топлива может быть достигнуто некоторое изменение рабочего диапазона оборотов в зависимости от нагрузки.

Работа гидравлической передачи осуществляется следующим образом.

После подачи газа в турбину (или закрытия перепуска и т. п.) и увеличения подачи топлива ротор силовой турбины придет в ускоренное вращение и мащина тронется с места.

По мере разгона машины и возрастания числа оборотов турбинного вала муфты регуляторов S и 9 начнут перемещаться, не увлекая, однако, первое время за собой кареток золотников 12 и J3, так как перемещение передаточных рычагов (вилок) будет происходить между выступами кареток.

Однако, если ускорение будет продолжаться, рычаг регулятора 8 упрется в выступ кареткизолотника 12, и после некоторого дальнейщего возрастания скорости, когда перестановочная сила регулятора 8 станет больше силы пружины, начнется сжатие пружины фиксатора и перемещение золотника 12. Благодаря неустойчивому положению фиксатора в положении неполного открытия или закрытия золотника переход к новому положению должен происходить достаточно быстро.

После того, как переместится золотник 12, рычаг регулятора 8 дойдет до упора и двигаться дальще в направлении возрастания оборотов не сможет. В этом положении каретки будет закрыт доступ масла в гидромуфту первой скорости передачи и открыт доступ в гидромуфту второй скорости передачи.

В то же время рычаг муфты регулятора 9 отойдет от выступа каретки, т. е. ОТ того положения, которое соответствовало включению второй скорости передачи, но не дойдет еще до противоположного выступа каретки; таким образом, вторая скорость передачи останется включенной регулятором 9, а так как золотник 12, как сказано, включит вторую скорость передачи, то масло пойдет в гидромуфту этой передачи и она начнет вести машину. Гидромуфта будет опорожнена и благодаря свободному ходу отстанет от движения вала.

После включения второй скорости передачи будут уменьшаться обороты турбинного вала, и муфты регуляторов 5 и 9 переместятся в сторону меньщих оборотов. Однако обратного переключения передачи не произойдет, так как рычаги муфт не дойдут до правых выступов кареток, потому что обороты вала еще не понизятся до предельных. Таким образом, после некоторого понижения числа оборотов, установится вторая скорость передачи.

Если скорость машины будет возрастать все больше, то муфта регулятора опять начнет перемещаться в сторону больщих оборотов. При этом рычаг регулятора 8 сперва дойдет до упора и остановится; рычаг регулятора 9 пойдет дальше до выступа каретки и передвинет золотник 13, включив третью скорость передачи и выключив вторую. Таким образом установится третья скорость передачи.

При замедленной скорости, если она при этом бьша на третьей скорости передачи, вилки рычагов регуляторов 9 и 8 начнут перемещаться в сторону меньших оборотов. Сперва дойдет до выступа своей каретки рычаг регулятора 9, он включит вторую скорость передачи; рычаг же регулятора 8 еще не выключит этой скорости передачи, следовательно, включится вторая скорость передачи.

При дальнейшем падении оборотов одна каретка останется на упоре, а вторая каретка продвинется несколько дальше (благодаря регулировке пружин) -откроет доступ масла в первую скорость передачи и закроет во вторую.

Обороты несколько повысятся, однако обратного переключения не произойдет, так как вилки хотя и отойдут от своих положений в момент включения первой скорости передачи, но не дойдут до противоположных выступов кареток, т. е. установится первая скорость передачи.

- 3 -№ 83937

№ 83937- 4 Применение предлагаемой гидравлической передачи позволит обеспечить работу турбины на наивыгоднейших режимах вне зависимости от необходимых чисел оборотов ведомого (рабочего) .вала.

Предмет изобретения

1. Гидравлическая передача мощности газовой турбины, в частности транспортной газовой турбины, с применением гидромуфт, связанных с ними зубчатых передач и управляющих заполнением гидромуфт, действующих от центробежного регулятора золотников, отличающаяся тем, что, с целью многоступенчатого регулирования числа оборотов рабочего вала, на валу турбины закреплены ведущие роторы нескольких гидромуфт, по одной для каждой ступени скорости вращения рабочего вала, а ведомые роторы тех же гидромуфт передают вращение рабочему валу скорости передаточными числами.

2. Форма выполнения передачи по п. i, отличающаяся тем, что, с целью снижения потерь мощности и нагрева масла в неработающих гидромуфтах, между ведомым ротором каждой гидромуфты и рабочим валом установлен механизм свободного хода.

3.Форма выполнения передачи по п. 1, отличающаяся тем, что положения управляющих заполнением гидромуфт золотников фиксируются посредством упоров-ограничителей.

4.Форма выполнения передачи по п. 1, отличающаяся тем, что управляющие заполнением гидромуфт золотники осуществляют последовательную передачу масла из камер низщих передач в камеры высших передач.

CH:::I

Фиг.2

/5