CH662183A5

CH662183A5 - ROTOR BALANCING DEVICE.

Info

Publication number: CH662183A5
Application number: CH7000/83A
Authority: CH
Inventors: Eduard Abramovich Don; Arnold Veniaminovich Uriev; Miron Ilich Lvov
Original assignee: V Teplotekhnichesky Nii Im
Priority date: 1984-01-10
Filing date: 1983-12-30
Publication date: 1987-09-15
Also published as: FR2557975A1; FR2557975B1; SE8400167L; JPS60162453A; DE3400275A1; SE8400167D0

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Läuferauswuchtung. Diese Einrichtung soll insbesondere für Kraftmaschinen verwendet werden können. The invention relates to a device for rotor balancing. This device should be able to be used in particular for power machines.

Die Erfindung soll zum Auswuchten von laufenden Schnelläufern, z.B. bei Dampf- und Gasturbinen, Turbover-dichtern und Turbogeneratoren verwendet werden können. The invention is intended for balancing high-speed running machines, e.g. can be used in steam and gas turbines, turbo compressors and turbo generators.

Ausserdem soll die Erfindung zum Auswuchten von laufenden Läufern verwendet werden können, die während des Betriebes Störungen ihres ausgewuchteten Laufs ausgesetzt sind. In addition, the invention is intended to be used for balancing running runners who are exposed to disturbances in their balanced run during operation.

Bekannt ist eine Einrichtung, die gestattet, einen laufenden Läufer auszuwuchten, der in einem gasförmigen Medium, im Vakuum oder im Aerosol des in Traglagergehäusen verwendeten Turbinenöls arbeitet. A device is known which allows a running rotor to be balanced which works in a gaseous medium, in a vacuum or in the aerosol of the turbine oil used in support bearing housings.

Diese bekannte Einrichtung nach dem SU-Urheberschein Nr. 838 400 vom 15.6.1981 ergibt sich aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. This known device according to SU copyright certificate No. 838 400 dated June 15, 1981 results from the preamble of patent claim 1.

Bei erhöhten Drehzahlen des Läufers wird das Füllen der Kammer erschwert, weil die Auswuchtmassen, die sich im Wirkungsfeld der Fliehkräfte befinden, sich in einer Zone des Eintrittsabschnitts konzentrieren und den Eintritt einer nächstfolgenden vorbestimmten Portion an Auswuchtmasse während des Auswuchtungsvorgangs versperren können, indem sie einen Kegel mit einer Spitze bilden, die der Scheibendrehachse zugewandt ist. Hierdurch werden die Kammern ungleichmässig gefüllt. Ein Überfüllen einer Ausnehmung kann einen Betriebsausfall der Einrichtung und eine Beschädigung des Läufers verursachen. At increased speeds of the rotor, the filling of the chamber is made more difficult because the balancing masses which are in the field of action of the centrifugal forces are concentrated in a zone of the inlet section and can block the entry of a next predetermined portion of balancing mass during the balancing process by cone form with a tip facing the disc rotation axis. As a result, the chambers are filled unevenly. Overfilling a recess can cause the equipment to fail and damage the rotor.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Läuferauswuchtung zu schaffen, die einen sicheren Durchgang der Auswuchtmassen aus den Ausnehmungen durch die Eintrittsöffnungen in die Kammern sowie ein aufeinanderfolgendes Beladen der Kammern mit den Auswuchtmassen in einem Kammerbereich, der den Eintrittsöffnungen abgewandt ist, gewährleistet. The present invention has for its object to provide a device for rotor balancing, which ensures a safe passage of the balancing masses from the recesses through the inlet openings into the chambers and a successive loading of the chambers with the balancing masses in a chamber area which is remote from the inlet openings .

Die erfindungsgemässe Einrichtung ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1. The device according to the invention results from the characterizing part of patent claim 1.

Der in der Einrichtung vorgesehene Mechanismus zur Führung von Auswuchtmassen ermöglicht in einem breiten Drehzahlbereich die Sicherheit einer störungsfreien Führung einer abgestimmten Portion an Auswuchtmasse, die über die Kanäle in die Ausnehmungen gelangt, zu erhöhen, um die Auswuchtmassen durch die Eintrittsöffnungen in die Kammer leiten zu können. Der in jeder Kammer vorhandene Mechanismus zur Verteilung der Auswuchtmassen gestattet, ein solches sukzessives Plazieren der Auswuchtmassen in der Kammer zu gewährleisten, dass das Kammervolumen effektiv genutzt wird, so dass ein Steckenbleiben einzelner Auswuchtmassen im Bereich der Eintrittsöffnung der Kammer verhindert wird. The mechanism for guiding balancing masses provided in the device enables the safety of a trouble-free guidance of a balanced portion of balancing mass, which reaches the recesses via the channels, to be increased over a wide speed range in order to be able to guide the balancing masses through the inlet openings into the chamber . The mechanism for distributing the balancing masses in each chamber allows such a gradual placement of the balancing masses in the chamber that the chamber volume is used effectively, so that individual balancing masses in the area of the inlet opening of the chamber are prevented from getting stuck.

Zweckmässigerweise wird der Mechanismus zur Führung der Auswuchtmassen in Gestalt einer in der exzentrischen Ausnehmung befestigten Platte ausgebildet, die eine rampenartige Auflauffläche für die Auswuchtmassen mit einem Anstellwinkel von kleiner als 90° besitzt. Diese Platte führt die Auswuchtmassen von der Ausnehmung speditiv in die Kammer, d.h. die Auswuchtmassen werden in der Ausnehmung nicht oft lediglich um ihre eigene Achse gedreht, im Grenzfall ist es eine Leerumdrehung, wodurch eine hohe Zuverlässigkeit des Führungsmechanismus erreicht wird. Die an der Platte vorhandene Fläche mit einem Anstellwinkel von unter 90° erlaubt es, die entlang der radial äusseren Mantelfläche der Ausnehmung bewegte Auswuchtmasse ohne Stockung zur Eintrittsöffnung der Kammer zu leiten, so dass also die Auswuchtmasse die exzentrische Ausnehmung sofort verlässt, so dass ein «Stehenbleiben» der Auswuchtmassen bei Kräftegleichgewicht in Zonen des stabilen oder instabilen Gleichgewichtes verhindert wird. Der Anstellwinkel der erwähnten Fläche wird abhängig von der Drehzahl des Läufers und den Abmessungen der Eintrittsöffnung der Kammer gewählt. The mechanism for guiding the balancing masses is expediently designed in the form of a plate fastened in the eccentric recess, which has a ramp-like run-up surface for the balancing masses with an angle of attack of less than 90 °. This plate leads the balancing masses from the recess into the chamber, i.e. the balancing masses are not often only rotated about their own axis in the recess, in the limit case it is an empty revolution, which ensures high reliability of the guide mechanism. The surface on the plate with an angle of attack of less than 90 ° allows the balancing mass moved along the radially outer circumferential surface of the recess to be directed to the inlet opening of the chamber without stopping, so that the balancing mass immediately leaves the eccentric recess so that a « Stopping »of the balancing masses when the forces are balanced in zones of stable or unstable equilibrium is prevented. The angle of attack of the surface mentioned is selected depending on the speed of the rotor and the dimensions of the inlet opening of the chamber.

Zweckmässigerweise weist der Mechanismus zur Verteilung der Auswuchtmassen in der Kammer eine federbelastete Platte auf, die zum Umlenken der Auswuchtmassen im Innern der Kammer und zum Versperren der Eintrittsöffnung der Kammer dient. Dieser Mechanismus kann noch einen Anschlag mit einer Abflachung aufweisen, an der die gegen die Kraft einer Feder in die die Eintrittsöffnung freigebende Stellung geschwenkte Platte abgestützt ist, sofern die Fliehkräfte auf die Platte die Federkraft übersteigen. The mechanism for distributing the balancing masses in the chamber expediently has a spring-loaded plate which serves to deflect the balancing masses in the interior of the chamber and to block the inlet opening of the chamber. This mechanism can also have a stop with a flat, on which the plate pivoted against the force of a spring into the position opening the inlet opening is supported, provided that the centrifugal forces on the plate exceed the spring force.

Eine Ausbildung des Anschlags in Gestalt eines Zylinders, der um die eigene Achse drehbar angeordnet ist, ermöglicht den Stellwinkel des Anschlags bei dessen Einstellung zum Umlenken der Auswuchtmassen von der Platte in die entgegengesetzt liegende Kammerecke zu ändern. Durch die erwähnte Feder versperrt die Platte beim Stillstand des Läufers die Eintrittsöffnung der Kammer, wodurch ein zuverlässiger Verschluss der Kammer erreicht und ein Herausfallen der Auswuchtmassen in die Ausnehmungen verhindert wird. A design of the stop in the form of a cylinder, which is arranged rotatably about its own axis, makes it possible to change the setting angle of the stop when it is set to deflect the balancing masses from the plate into the opposite chamber corner. By means of the spring mentioned, the plate blocks the inlet opening of the chamber when the rotor is at a standstill, as a result of which the chamber is reliably closed and the balancing masses are prevented from falling out into the recesses.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: The present invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment and with reference to the accompanying drawings. Show it:

Fig. 1 in schematischer Darstellung die Gesamtansicht der Einrichtung, teilweise im Querschnitt, und Fig. 1 shows a schematic representation of the overall view of the device, partly in cross section, and

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Figur 1, in ver-grösserter Darstellung. Fig. 2 shows a section along the line II-II in Figure 1, in an enlarged view.

Die Einrichtung kann z.B. als Verbindungskupplung im Wellenstrang einer Dampfturbine ausgebildet sein. Auf einem Wellenstumpf 18 des Wellenstrangs sitzt dann eine The device can e.g. be designed as a connecting coupling in the shaft assembly of a steam turbine. One then sits on a stub shaft 18 of the shaft train

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

662 183 662 183

Scheibe 1. Die Einrichtung dient dann also zum Auswuchten eines Turbinenläufers. Die Scheibe 1 hat Kammern 2 zum Speichern von Auswuchtmassen 3. Es sind noch Ausnehmungen 5 vorhanden, die mit den Kammern 2 über Eintrittsöffnungen 4 in Verbindung stehen. Die Ausnehmungen 5 sind in bezug auf die Längsachse 0 der Scheibe 1 exzentrisch ausgebildet und dienen zur Zuführung der Auswuchtmassen 3 zu den Kammern 2. Die Einrichtung hat ferner eine Einheit zur Zuführung der Auswuchtmassen 3 zu den Ausnehmungen 5, und zwar in Form einer zylindrischen Büchse 6, die zur Scheibe 1 gleichachsig liegt und zur Achse 0 parallele Kanäle 7 aufweist. Radiale Austrittsöffnungen 8 der Kanäle 7 liegen am Aussenmantel der Büchse 6. Für jede Ausnehmung 5 ist ein Mechanismus zur Führung von Auswuchtmassen 3 vorhanden, und in jeder Kammer 2 befindet sich ein Mechanismus zur Verteilung der Auswuchtmassen 3 in der Kammer 2. Disc 1. The device then serves to balance a turbine rotor. The disc 1 has chambers 2 for storing balancing masses 3. There are also recesses 5 which are connected to the chambers 2 via inlet openings 4. The recesses 5 are formed eccentrically with respect to the longitudinal axis 0 of the disk 1 and serve to feed the balancing masses 3 to the chambers 2. The device also has a unit for feeding the balancing masses 3 to the recesses 5, namely in the form of a cylindrical sleeve 6, which is coaxial with the disc 1 and has channels 7 parallel to the axis 0. Radial outlet openings 8 of the channels 7 lie on the outer casing of the bushing 6. For each recess 5 there is a mechanism for guiding balancing masses 3, and in each chamber 2 there is a mechanism for distributing the balancing masses 3 in the chamber 2.

Jeder Mechanismus zur Führung der Auswuchtmassen 3 weist eine in einer Ausnehmung 5 befestigte Platte 9 auf, die eine Fläche 10 mit einem Anstellwinkel a besitzt, der kleiner als 90° ist. Each mechanism for guiding the balancing masses 3 has a plate 9 fastened in a recess 5, which has a surface 10 with an angle of attack α which is less than 90 °.

Jeder Mechanismus zur Verteilung der Auswuchtmassen 3 in der Kammer 2 enthält eine schwenkbare Platte 11, die zum Einlassen der Auswuchtmassen 3 ins Innere der Kammer 2 oder zum Versperren der Eintrittsöffnung 4 der Kammer 2 mit Hilfe einer Rückstellfeder 12 dient. Dieser Mechanismus enthält ferner einen Anschlag 14, an der die Platte 11 mittels eines Gelenks 13 schwenkbar angelenkt ist. Der Anschlag 14 hat eine Abflachung 15, an der die Platte 11 anliegt. Each mechanism for distributing the balancing masses 3 in the chamber 2 contains a pivotable plate 11, which serves to let the balancing masses 3 into the interior of the chamber 2 or to block the inlet opening 4 of the chamber 2 with the aid of a return spring 12. This mechanism also includes a stop 14 on which the plate 11 is pivoted by means of a joint 13. The stop 14 has a flat 15 on which the plate 11 rests.

In jedem Kanal 7 der Büchse 6, die in einem nicht dargestellten Ständer fest angebracht ist, laufen Austrittsabschnitte eines Speisers 16 ein, der mit einem nicht dargestellten Dosierer für die Auswuchtmassen 3 verbunden ist. Zur Abdichtung der Kammer 2 nach aussen sind Deckel 17 vorhanden. In each channel 7 of the bushing 6, which is fixedly attached in a stand (not shown), exit sections of a feeder 16 run in, which is connected to a metering device (not shown) for the balancing masses 3. To seal the chamber 2 to the outside, there are covers 17.

Die Einrichtung arbeitet folgendermassen: The facility works as follows:

Soll eine Unwucht unter irgendeinem Phasenwinkel ausgeglichen werden, ermittelt man die Auswuchtmasse, die in einer oder mehreren Kammern 2 zum Speichern der Auswuchtmassen 3 unterzubringen ist. Wenn der Korrekturvektor mit der Lage einer der Kammern 2 nicht übereinstimmt, so füllt man der Reihe nach zwei oder mehr Kammern 2 mit Auswuchtmassen 3 derart, dass der resultierende s Vektor in der Gegenphase mit der Unwucht liegen würde. Der gesamte Auswuchtungsvorgang wird üblich mittels Standardmessgeräten zur Bestimmung der Vibrationsamplitude und -phase der Lagerungen überwacht. If an unbalance is to be compensated for at any phase angle, the balancing mass is determined, which is to be accommodated in one or more chambers 2 for storing the balancing masses 3. If the correction vector does not coincide with the position of one of the chambers 2, two or more chambers 2 are filled in turn with balancing masses 3 in such a way that the resulting vector would lie in the opposite phase to the unbalance. The entire balancing process is usually monitored using standard measuring devices to determine the vibration amplitude and phase of the bearings.

Beim Hochlauf der Turbine und Übergang derselben auf io die Betriebsdrehzahl überwindet die schwenkbare Platte 11 des Verteilungsmechanismus unter der Einwirkung von Fliehkräften die elastischen Kräfte der Rückstellfeder 12, wonach sich die Platte 11 an der Abflachung 15 des Anschlags 14 abstützt. When the turbine runs up and the operating speed changes to io, the pivotable plate 11 of the distribution mechanism overcomes the elastic forces of the return spring 12 under the action of centrifugal forces, after which the plate 11 is supported on the flattened portion 15 of the stop 14.

ls Bei der Funktion der Einrichtung zur Auswuchtung des Turbinenläufers, der in der durch einen Pfeil A (Fig. 1 ) angedeuteten Richtung rotiert, wird vom erwähnten Auswucht-massendosierer eine vorbestimmte Portion an Auswuchtmasse 3 dem entsprechenden Kanal 7 des Speisers 16 zuge-20 führt. Aus der Austrittsöffnung 8 des Kanals 7 fällt diese Auswuchtmasse 3 durch ihr Eigengewicht in eine exzentrische Ausnehmung 5 der Scheibe 1. Durch Flieh- und Reibungskräfte wird diese Auswuchtmasse3 an die radial äussere Wandfläche der Ausnehmung 5 angedrückt, worauf sie dann 25 auf die Platte 9 trifft. Die Auswuchtmasse 3 gleitet dann auf der Fläche 10 der Platte 9 und wird längs dem Pfeil B durch die Eintrittsöffnung 4 in die Kammer 2 geführt, passiert dieselbe und trifft dann auf die Platte 11. Die Masse 3 wird von der Platte 11 in der durch den Pfeil C angedeuteten Richtung 30 zum anderen Ende der Kammer 2 verteilt und kommt in diesem Teil der Kammer 2 zum Stehen und wird von den Fliehkräften an deren radial äusseren Wandfläche angedrückt. In the function of the device for balancing the turbine rotor, which rotates in the direction indicated by an arrow A (FIG. 1), a predetermined portion of balancing mass 3 is fed from the aforementioned balancing mass meter to the corresponding channel 7 of the feeder 16 . Due to its own weight, this balancing mass 3 falls out of the outlet opening 8 of the channel 7 into an eccentric recess 5 of the disk 1. This balancing mass 3 is pressed against the radially outer wall surface of the recess 5 by centrifugal and frictional forces, whereupon it then hits the plate 9 . The balancing mass 3 then slides on the surface 10 of the plate 9 and is guided along the arrow B through the inlet opening 4 into the chamber 2, passes the same and then hits the plate 11. The mass 3 is from the plate 11 in the by Arrow C indicated direction 30 distributed to the other end of the chamber 2 and comes to a standstill in this part of the chamber 2 and is pressed by the centrifugal forces on its radially outer wall surface.

Beim Anhalten des Turbinenläufers versperrt die Platte 11 35 unter der Einwirkung der Rückstellfeder 12 die Eintrittsöffnung 4 der Kammer 2, wodurch die Auswuchtmassen 3 nicht in die Ausnehmung 5 gelangen können. Wenn die Einrichtung von überflüssiger Masse 3 entlastet werden soll, werden die Deckel 17 abgenommen. When the turbine rotor stops, the plate 11 35 blocks the inlet opening 4 of the chamber 2 under the action of the return spring 12, as a result of which the balancing masses 3 cannot get into the recess 5. If the device is to be relieved of unnecessary mass 3, the covers 17 are removed.

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

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1. Device for rotor balancing, which has a disc (1) with chambers (2) for storing balancing masses (3) and with the chambers (2) via inlet openings (4) communicating recesses (5) for feeding the balancing masses (3) to the chambers (2), which recesses (5) are eccentric with respect to the axis (0) of the disc (1), and a unit for feeding the balancing masses (3) to the recesses (5), which is in the form one with the disc (1) coaxial cylindrical sleeve (6) with channels (7) is formed, the outlet openings (8) of which are on the lateral surface of the sleeve (6) and are connected to the recesses (5), characterized by a mechanism (9, 10) in each recess (5) for guiding the balancing masses (3) and a mechanism (11-15) in each chamber (2) for distributing these balancing masses (3) in the chamber (2).

2. Device according to claim 1, characterized in that the mechanism for guiding the balancing masses (3) has a plate (9) fastened in the recess (5), which has a surface (10) with an angle of attack (a) which is smaller than 90 °.

2nd

PATENT CLAIMS

3. Device according to claim 1, characterized in that the mechanism for distributing the balancing masses (3) in the chamber (2) has a spring-loaded plate (11) for deflecting the balancing masses (3) inside the chamber (2) and Blocking the inlet opening (4), and has a stop which supports the plate (11) in an articulated manner and is provided with a flattened portion (15) on which the plate (11) is supported.