[发明专利]用于制备一种与转速相应的测量压力下的液体的变换器

说明书

本发明涉及一种用于在测量管中制备好一种处于与绕轴线旋转的轴颈转速相应的测量压力下的液体的变换器，其中，轴颈可滑动地装在固定壳体中，并有一个从轴颈端头起沿旋转轴线设置在内的轴颈孔；壳体有一个围绕轴颈的第一槽，它通过在轴颈上的至少一个横向孔与轴颈孔连通；以及，构成了一个一方面与处于原始压力下的贮液器而另一方面又与无压力的液池相连的液体流动途径，此流动途径包括第一槽、横向孔、轴颈孔和节流器，测量管在横向孔与节流器之间从流动途径分流。

这种变换器又称为“涡轮”或“转速-压力-变换器”；它提供具有测量压力的液压信号，这一信号作为转速的度量。这种变换器主要应用于发动机的转速调节，尤其是蒸汽透平的转速调节。为此，旋转轴颈与发动机传动轴连接，在测量管中制备好与转速有关的测量压力，用来控制一个可改变转速的装置。在发动机是一台蒸汽透平的情况下，这一装置例如是一个节流阀，或是一个有多个节流阀及相关伺服机构的装置。因为变换器直接提供一个液压信号，所以它特别适用于液压调节系统中，这种液压调节系统在蒸汽透平中得到广泛采用。

引言中所述类型的时常为蒸汽透平配置的变换器，可参阅Mc.Graw-Hill公司，纽约，1950年出版的B.G.A.Skrotzki和W.A.Vopat所著“蒸汽和燃气涡轮机”(Steam and Gas Turbines)一书的第7章229页起，尤其是240页图7-18和246页图7-28。第一个图表示一种上述类型的变换器。在每一种所介绍的变换器中，由贮液器通过另一根其中有作为节流器的隔板的管道，向在壳体轴承孔中的一个环形槽(在引言中称“第一槽”)供液体，与传动轴连接的轴颈在此壳体中旋转，贮液器主要是一个由主油泵来供应基本上不变的原始压力的管道系统。测量管从该环形槽分流，在该测量管中应当制备好具有与轴颈转速有关的测量压力的液体。此变换器的工作方式建立在下述基础之上，即，在贮液器与测量管之间建立一种流动平衡，这种流动平衡取决于轴颈的转速。为此，轴颈有一个沿其旋转轴线设置在内的轴颈孔，大约垂直于旋转轴线设置在轴颈上的横向孔与轴颈孔相通。这些横向孔将槽与轴颈孔连接起来。通过横向孔流入出口的液体量的大小，取决于轴颈的转速，液体从出口流入一个无压力的液池，亦即收集液体的容器。轴颈转得越快，液体经横向孔流出时受到离心力的阻碍就越大。于是，由于所建立的流动平衡，在槽中形成一个压力，这一压力与轴颈转速相关，并作为所需的测量压力不断进入测量管。虽然按此书介绍的一种变换器，其轴颈直接是蒸汽透平传动轴的延续部分，但这种变换器并未在实践中经过考验，因为特别是轴颈在定位中的微小偏心度会非常严重地影响到变换器的作用，而由于总是存在有传动轴的间隙，所以总会造成这种偏心度。尤其在蒸汽透平的传动轴经常处于高转速时会产生另外的缺点，这种高转速使变换器的设计变得非常困难。由于这一原因，实际上变换器没有直接设在传动轴上，而是设在一根分开的由传动轴经适当的减速器传动的转得比较慢的专用轴上。

在书中还介绍了一种用于蒸汽透平调节系统中的转速-压力-变换器，尤其详细说明了液压式调节系统。所推荐的液压调节系统主要建立在这样的基础之上，即，通常总是为发动机提供有一种适用于液压目的的液体，也就是润滑油以供使用，这种润滑油来自可提供足够高的原始压力的源头，因此可直截了当地用于使液压调节系统工作。

蒸汽透平调节系统以及通常作为这种调节系统组成部分的保护装置的其他设计，参见已公知的文件DE 3138561 A1和DE 3138562A1。由这些文件，尤其可得知液压开关和操纵机构的细节设计。

由美国专利3395718可知一种转速-压力-变换器，它与引言所述的变换器不同，不是利用一种取决于轴颈转速基本上稳定的流动平衡，而是在液体中产生形式上的压力波的脉冲，它的预定的脉冲通过时间通过延迟管与转速的变化成比例地设定，此时，由脉冲在通过延迟管后传入一个制在轴颈上的开关中，开关将延迟管交替地与测量管和液池连接。根据转速的不同，有或多或少部分的脉冲到达测量管中。以此方式，在测量管中产生一个取决于转速的测量压力，此测量压力供入液体伺服机构中。人们可以将这种变换器采用电子学中惯用的名词叫做“数字式”变换器，因为它主要的工作只是确定预定的单位脉冲；而在引言中所述类型的变换器没有脉冲也行，所以可称之为“模拟”变换器。与模拟式变换器相比，那些自然的构件如节流器，对数字式变换器而言是完全无缘的。