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DE19727296A1 - Device for the emergency shutdown of a gas turbine - Google Patents

Device for the emergency shutdown of a gas turbine

Info

Publication number
DE19727296A1
DE19727296A1 DE1997127296 DE19727296A DE19727296A1 DE 19727296 A1 DE19727296 A1 DE 19727296A1 DE 1997127296 DE1997127296 DE 1997127296 DE 19727296 A DE19727296 A DE 19727296A DE 19727296 A1 DE19727296 A1 DE 19727296A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
actuator
rotor
shaft
turbine
line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE1997127296
Other languages
German (de)
Inventor
Klemens Dr Hain
Rudolf Stanka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH filed Critical MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Priority to DE1997127296 priority Critical patent/DE19727296A1/en
Priority to PCT/EP1998/003893 priority patent/WO1999000585A1/en
Publication of DE19727296A1 publication Critical patent/DE19727296A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/04Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for responsive to undesired position of rotor relative to stator or to breaking-off of a part of the rotor, e.g. indicating such position

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

The present invention relates to a device for the emergency stop of a gas turbine, wherein said device comprises a switchgear (36, 40) for actuating a control organ (32) that shuts down the fuel line when the axial displacement of the turbine (16) shaft is not sufficient as a consequence of a turbine overspeed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Notabschal­ tung einer Gasturbine gemäß der im Oberbegriff des An­ spruches 1 angegebenen Art.The invention relates to a device for emergency shutdown tion of a gas turbine according to the in the preamble of the An award 1 specified Art.

Gasturbinen sind Wärmekraftmaschinen zur Abgabe von me­ chanischer Leistung bzw. Schubkraft. In ihrem Gehäuse sind eine über eine Brennstoffleitung versorgte Brenn­ kammer, zumindest eine einen Rotor aufweisende Turbine und zumindest eine über eine Welle mit der Turbine ver­ bundene und von dieser angetriebene Komponente, wie z. B. ein Niederdruckverdichter, ein Fan, ein Propel­ ler, ein Generator, eine Arbeitsmaschine oder ähnliches vorgesehen.Gas turbines are heat engines for the delivery of me chanic performance or thrust. In their case are a fuel supplied by a fuel line chamber, at least one turbine having a rotor and at least one ver via a shaft with the turbine tied and driven by this component, such as e.g. B. a low pressure compressor, a fan, a prop ler, a generator, a work machine or the like intended.

Bei einem Bruch der Welle zwischen der Turbine und der angetriebenen Komponente besteht die Gefahr, daß es zu kritischen Überdrehzahlen der Turbine mit der Gefahr von weiteren Beschädigungen der Gasturbine und zu die­ ser benachbarter Bereiche kommt. Beispielsweise können bei Triebwerken von Fahrzeugen, Flugzeugen oder auch bei stationärem Betrieb bei Überdrehzahlen der Turbine in Folge von einem Bruch der Welle Drehzahlen entste­ hen, die benachbarte Scheiben zum Bersten bringen und dadurch betroffene Personen gefährden.If the shaft breaks between the turbine and the driven component there is a risk that it too critical overspeed of the turbine with the danger of further damage to the gas turbine and to the neighboring areas. For example in engines of vehicles, aircraft or with stationary operation at overspeed of the turbine resulting from a break in the shaft speeds hen, the neighboring discs burst and endanger persons affected by it.

Es ist bekannt, bei einer Gasturbine eine Einrichtung zur Notabschaltung der Brennstoffzufuhr zur Brennkammer vorzusehen. It is known to have a device in a gas turbine for emergency shutdown of the fuel supply to the combustion chamber to provide.  

Bei einer bekannten Einrichtung zur Notabschaltung ei­ ner Gasturbine wird über einen Drehzahlsensor die Dreh­ zahl der Turbine überwacht. Kommt es zu einem anormalen Anstieg der Turbinendrehzahl erfolgt die Abschaltung der Brennstoffzufuhr über eine entsprechende Schaltung im Triebwerksregler. Nachteilig ist hierbei die lange Ansprechzeit aufgrund des Reglerverzuges. Desweiteren sind die Drehzahlsensoren im Heißbereich, beispiels­ weise im Turbinenaustrittsbereich, nicht einsetzbar bzw. diese arbeiten dort nur unzuverlässig.In a known device for emergency shutdown egg ner gas turbine is the rotation via a speed sensor number of turbine monitored. If there is an abnormal one Shutdown occurs as the turbine speed increases the fuel supply via a corresponding circuit in the engine controller. The disadvantage here is the long Response time due to the controller delay. Furthermore are the speed sensors in the hot area, for example wise in the turbine outlet area, not usable or they only work there unreliably.

Gemäß einer anderen bekannten Einrichtung zur Notab­ schaltung einer Gasturbine wird bei einem Bruch der Welle zwischen dem Axiallager der Welle und dem Rotor der Turbine aufgrund der wirkenden Strömungskräfte in Axialrichtung der Rotor relativ zum Gehäuse stromab verschoben, wodurch die Laufschaufeln und die Leit­ schaufeln der Turbine aufeinandertreffen und dadurch den Rotor abbremsen. Über einen Drehzahlsensor eines Regelkreises wird die plötzliche Drehzahlveränderung der Turbine erfaßt und die Brennstoffzufuhr und somit die Gasturbine abgestellt. Eine solche Notabschaltung wird zur Zeit nur bei verhältnismäßig langsam drehenden Turbo-Fans eingesetzt. Problematisch ist auch hier die verhältnismäßig lange Ansprechzeit durch den Regler­ verzug des Regelkreises. Bei kleineren, schnell laufen­ den Turbinen ist eine sichere Funktion und genaue Ver­ haltensweise einer derartigen Notabschaltung schwer be­ stimmbar.According to another known emergency device circuit of a gas turbine is broken if the Shaft between the shaft's axial bearing and the rotor the turbine due to the acting flow forces in Axial direction of the rotor downstream of the housing moved, causing the blades and the guide blades of the turbine meet and thereby brake the rotor. Via a speed sensor Control loop is the sudden change in speed the turbine detects and the fuel supply and thus the gas turbine turned off. Such an emergency shutdown is currently only with relatively slowly rotating Turbo fans used. Here, too, is problematic relatively long response time by the controller delay of the control loop. For smaller ones, run fast the turbines is a safe function and accurate ver hold such an emergency shutdown be difficult tunable.

Eine weitere bekannte Einrichtung zur Notabschaltung einer Gasturbine übersetzt die Axialbewegung des Rotors der Turbine stromabwärts bei einem Bruch der Welle über eine Gestänge- und/oder Seilmechanik auf ein Ventil in der Brennstoffleitung, das die Brennstoffzufuhr unter­ bricht. Problematisch bei dieser Lösung ist das Fest­ setzen der Mechanik durch Verkoken als Folge des Vor­ handenseins von Öl und heißer Umgebung sowie als Folge von Korrosion. Desweiteren ist eine ständige Überprü­ fung der Funktionsfähigkeit und eine genaue Ausrichtung/Justage notwendig.Another known device for emergency shutdown a gas turbine translates the axial movement of the rotor the turbine downstream if the shaft breaks a linkage and / or rope mechanism on a valve the fuel line that the fuel supply under breaks. The problem with this solution is the festival setting the mechanics by coking as a result of the pre  existence of oil and hot environment as a result of corrosion. Furthermore, there is a constant review Functionality and precise alignment / adjustment necessary.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrich­ tung zur Notabschaltung einer Gasturbine gemäß der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art derart auszubilden, daß eine einfache, schnelle und sichere Abschaltung der Brennstoffzufuhr zur Brennkammer bei einem Bruch der Welle gewährleistet ist.The invention has for its object a Einrich device for emergency shutdown of a gas turbine according to the im Preamble of claim 1 specified type such train that simple, fast and safe Switching off the fuel supply to the combustion chamber breakage of the shaft is guaranteed.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffs­ merkmalen gelöst.This task is characterized by the characteristics of claim 1 in connection with its preamble features solved.

Nach der Erfindung ist eine die bei Bruch der Welle er­ folgende axiale Verschiebung des Rotors gegenüber dem Gehäuse der Gasturbine feststellende Schaltvorrichtung vorgesehen, die über eine Signalleitung das Stellglied zum Schließen der Brennstoffzufuhr aktiviert.According to the invention, it is one that breaks the shaft following axial displacement of the rotor relative to the Switchgear housing of the gas turbine provided the actuator via a signal line activated to close the fuel supply.

Hierbei besteht die Schaltvorrichtung vorzugsweise aus zumindest einem mit dem Rotor verbundenen Betätigungs­ element und zumindest einem Sensor zur Erzeugung des Signals für das Stellglied.Here, the switching device preferably consists of at least one actuator connected to the rotor element and at least one sensor for generating the Signals for the actuator.

Die durch die während des Betriebs der Gasturbine wir­ kenden Strömungskräfte in Axialrichtung stromabwärts verursachte Axialverschiebung des Rotors der Turbine in Strömungsrichtung bei einem Bruch der Welle führt in Verbindung mit der Drehbewegung des Rotors dazu, daß ein oder mehrere stromab des Rotors angeordnete Sen­ soren von den Betätigungselementen aktiviert werden und folglich das Stellglied geschlossen wird. Hierbei kommt es zu keinem Reglerverzug, da die Axialbewegung des Rotors unmittelbar zum Schließen des Stellgliedes führt. Zudem kann das Stellglied auf Schnellabschaltung optimiert werden, indem es lediglich mit einer Auf-/Zu-Charakteristik versehen ist. Mit geringster Verzöge­ rungszeit erfolgt eine direkte Einwirkung auf das die Brennstoffzufuhr abschaltende Stellglied.The through which during the operation of the gas turbine we flow forces in the axial direction downstream caused axial displacement of the rotor of the turbine in Flow direction in the event of a shaft break leads in Connection with the rotary movement of the rotor that one or more sen arranged downstream of the rotor sensors are activated by the actuators and consequently the actuator is closed. Here comes there is no controller delay, since the axial movement of the Rotor immediately for closing the actuator  leads. In addition, the actuator can be switched off quickly can be optimized by using only one Open / closed characteristic is provided. With the least delay time has a direct impact on the Actuator that switches off the fuel supply.

Der Schalter unterbricht vorzugsweise die Signallei­ tung, woraufhin sich das Stellglied schließt.The switch preferably interrupts the signal line tion, whereupon the actuator closes.

Um eine ungewollte Abschaltung des Stellgliedes zu ver­ meiden, beispielsweise durch einen Wackelkontakt im Sensor oder dem Ausfall eines Sensors, sind mehrere pa­ rallel geschaltete Sensoren und mehrere Betätigungs­ elemente vorgesehen.To ver an unwanted shutdown of the actuator avoid, for example by a loose contact in the Sensor or the failure of a sensor, are several pa sensors connected in parallel and several actuators elements provided.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird das Stellglied elektrisch zum Schließen aktiviert und ins­ besondere bildet hierbei eine elektrische Leitung die Signalleitung.According to an embodiment of the invention Actuator electrically activated for closing and ins An electrical line forms a special part of this Signal line.

Zum einen wird das Stellglied bei Anliegen einer Null-Spannung, beispielsweise über eine vorgespannte Feder, geschlossen - stromlos geschlossen -, also wenn die Schaltvorrichtung die stromdurchflossene Leitung unter­ bricht.On the one hand, the actuator is activated when a zero voltage is applied, for example via a preloaded spring, closed - closed when de-energized - so if the Switching device under the current-carrying line breaks.

Zum anderen kann dem Stellglied auch ein elektrisches Negationsglied, wie ein Relais oder ähnliches, vorge­ schaltet sein, so daß bei Unterbrechung der elektri­ schen Leitung das Relais schaltet, am Stellglied daraufhin Spannung anliegt und das Stellglied schließt - stromlos offen -.On the other hand, the actuator can also be an electrical one Negation element, such as a relay or the like, pre be switched so that when the electri line switches the relay on the actuator then voltage is applied and the actuator closes - normally open -.

Eine einfache Konstruktion des Betätigungselementes und des Sensors wird gewährleistet, wenn mehrere Betä­ tigungselemente vorgesehen sind, die jeweils als Trenn­ zahn ausgebildet sind. Der Sensor weist einen für die Trennzähne zugänglichen Bereich der elektrischen Lei­ tung auf, so daß bei axialer Verschiebung der Trenn­ zähne zusammen mit dem Rotor relativ zum Gehäuse der Gasturbine die elektrische Leitung von den Trennzähnen durchtrennt wird.A simple construction of the actuator and the sensor is guaranteed if several bet Cleaning elements are provided, each as a separator tooth are formed. The sensor has one for the  Separating teeth accessible area of the electrical lei tion on, so that the axial displacement of the separator teeth together with the rotor relative to the housing of the Gas turbine the electrical wire from the separating teeth is severed.

Vorzugsweise sind mehrere Trennzähne um die Längsachse der Welle herum sowie konzentrisch zu dieser angeord­ net. Die Sensoren weisen hierbei Ausnehmungen auf, in die die mit der Welle und/oder dem Rotor mitdrehenden Trennzähne bei Bruch der Welle eingreifen.Preferably, there are several separating teeth around the longitudinal axis the shaft around and arranged concentrically to this net. The sensors have recesses in which rotate with the shaft and / or the rotor Engage the separator teeth if the shaft breaks.

Um zu verhindern, daß ein nachträgliches Schließen der Signalleitung über den Trennzahn oder andere metalli­ sche Rotorelemente erfolgt, ist der Trennzahn mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung versehen oder be­ steht aus einem elektrisch isolierenden Material, wie Keramik.To prevent subsequent closing of the Signal line over the isolating tooth or other metalli cal rotor elements, the separating tooth is with a provided electrically insulating coating or be is made of an electrically insulating material, such as Ceramics.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bildet eine optische Leitung die Signalleitung. Beispielsweise un­ terbricht dann das Betätigungselement die Lichtschranke der optischen Leitung, woraufhin das Stellglied die Brennstoffzufuhr zur Brennkammer unterbricht.According to one embodiment of the invention, a optical line the signal line. For example un The actuating element then breaks the light barrier the optical line, whereupon the actuator Fuel supply to the combustion chamber is interrupted.

Insbesondere bildet ein Magnetventil das Stellglied.In particular, a solenoid valve forms the actuator.

Die Funktionssicherheit der Einrichtung zur Notabschal­ tung der Brennstoffzufuhr zur Brennkammer bei einem Bruch der Welle kann noch dadurch erhöht werden, daß eine Notführung für den Rotor vorgesehen ist, die bei Bruch der Welle und der sich dabei ergebenden axialen Verschiebung des Rotors relativ zum Gehäuse die Akti­ vierung des Sensors durch das Betätigungselement ge­ währleistet. Diese Notführung kann beispielsweise ein Führungsring um den Rotor sein. The functional reliability of the device for emergency shutdown the fuel supply to the combustion chamber at one Breakage of the shaft can be increased by the fact that an emergency guide for the rotor is provided, which at Breakage of the shaft and the resulting axial Displacement of the rotor relative to the housing the Akti crossing of the sensor by the actuating element ge ensures. This emergency guidance can be, for example Guide ring around the rotor.  

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit der Zeichnung.Further advantages and features of the invention result itself from the description of two exemplary embodiments in connection with the drawing.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer Gasturbine mit einem Verdichter und einer Turbine bei einem Bruch der sie miteinan­ der verbindenden Welle; Figure 1 is a schematic sectional view of a gas turbine with a compressor and a turbine in the event of a breakage of the connecting shaft with one another.

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Erfin­ dungsprinzips gemäß einer ersten Ausfüh­ rungsform der Erfindung; Fig. 2 is a schematic representation of the inven tion principle according to a first embodiment of the invention;

Fig. 3a und Fig. 3b eine weitere prinzipielle Darstellung der Ausführungsform der Erfindung in Sei­ tenansicht und Schnittansicht durch die Schaltvorrichtung von Fig. 2; und . 3b tenansicht Figures 3a and a further basic representation of the embodiment of the invention in Be and sectional view through the switching device of Fig. 2. and

Fig. 4a und Fig. 4b eine weitere schematische Darstellung des Erfindungsprinzips gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in Seitenan­ sicht und Ansicht auf einen Sensor. Fig. 4a and Fig. 4b another schematic representation of the principle of the invention according to a second embodiment of the invention in Seitenan view and view of a sensor.

In Fig. 1 ist eine Gasturbine 10 mit einer Turbine 12 und einer von dieser angetriebenen Komponente, einem Verdichter 14, dargestellt. Die Turbine 12 und der Ver­ dichter 14 sind über eine Welle 16 miteinander verbun­ den.In Fig. 1 is a gas turbine 10 with a turbine 12 and a driven by this component, a compressor 14 is shown. The turbine 12 and the compressor 14 are connected to one another via a shaft 16 .

Üblicherweise ist die Welle 16 beim Verdichter 14 über ein Axiallager 18 im Gehäuse 20 und bei der Turbine 12 über ein Loslager 22 gelagert. Die Welle 16 ist bei A zwischen Axiallager 18 und Loslager 22 gebrochen. Usually, the shaft 16 is supported in the compressor 14 via an axial bearing 18 in the housing 20 and in the turbine 12 via a floating bearing 22 . The shaft 16 is broken at A between the axial bearing 18 and the floating bearing 22 .

Die Welle 16 ist mit dem mehrere Laufschaufeln 24 auf­ weisenden Rotor 26 verbunden. Zwischen den Laufschau­ feln 24 sind Leitschaufeln 28 in der Turbine 12 ange­ ordnet, die ortsfest im Gehäuse 20 gelagert sind.The shaft 16 is connected to the plurality of rotor blades 24 pointing to the rotor 26 . Between the Laufschau feles 24 guide vanes 28 are arranged in the turbine 12 , which are mounted in a fixed manner in the housing 20 .

Zwischen der Turbine 12 und dem Verdichter 14 ist in bekannter Weise eine Brennkammer vorgesehen, die von einer Brennstoffleitung 30 versorgt wird, siehe Fig. 2.A combustion chamber, which is supplied by a fuel line 30 , is provided between the turbine 12 and the compressor 14 in a known manner, see FIG. 2.

In die Brennstoffleitung 30 ist ein Magnetventil 32 eingebracht, das die Zufuhr des Brennstoffes zur Brenn­ stoffkammer bei Bedarf unterbricht. Das Magnetventil 32 ist über elektrische Leitungen 34 mit mehreren Sensoren 36a bis 36c verbunden, wobei die Sensoren 36 zueinander jeweils parallel geschaltet sind.In the fuel line 30 , a solenoid valve 32 is introduced, which interrupts the supply of fuel to the fuel chamber if necessary. The solenoid valve 32 is connected via electrical lines 34 to a plurality of sensors 36 a to 36 c, the sensors 36 being connected in parallel to one another.

Die Sensoren 36 sind um die Längsachse 38 der Gasturbi­ ne 10 und der Welle 16 herum sowie konzentrisch zu die­ ser angeordnet und Betätigungselementen 40 zugeordnet.The sensors 36 are arranged around the longitudinal axis 38 of the gas turbine 10 and the shaft 16 as well as concentrically to the water and associated with actuating elements 40 .

Die Betätigungselemente sind als Trennzähne 40 ausge­ bildet und ebenfalls um die Längsachse 38 herum sowie konzentrisch zu dieser angeordnet. Die Trennzähne 40 sind integraler Bestandteil des freien Endes der Welle 16, der fest mit dem Rotor 26 der Turbine 12 verbunden ist.The actuating elements are formed as separating teeth 40 and also arranged around the longitudinal axis 38 and concentrically with this. The separating teeth 40 are an integral part of the free end of the shaft 16 , which is firmly connected to the rotor 26 of the turbine 12 .

Am Magnetventil 32 liegt Spannung an. Im erregten Zu­ stand des Magnetventils 32 ist dieses geöffnet und wird entgegen der Federkraft einer Feder 42 im erregten Zu­ stand in der Öffnungsstellung gehalten. Fällt die Span­ nung am Magnetventil 32 ab, liegt somit eine Null-Span­ nung an, bewegt sich der Ventilschieber 44 des Magnet­ ventils 32 in seine Schließposition und sperrt die Brennstoffzufuhr zur Brennkammer in der Brennstofflei­ tung 30. Dieses Arbeitsprinzip des Magnetventils 32 nennt man "stromlos geschlossen". Voltage is present at the solenoid valve 32 . In the excited state of the solenoid valve 32 , this is opened and is held against the spring force of a spring 42 in the excited state in the open position. If the clamping voltage from the solenoid valve 32, thus there is a zero-tension voltage, moves the valve spool 44 of the solenoid valve 32 in its closed position and blocks the fuel supply to the combustion chamber in the Brennstofflei tung 30th This principle of operation of the solenoid valve 32 is called "normally closed".

Die Sensoren 36 sind auf ihrer den Trennzähnen 40 zugewandten Seite mit jeweils einer Ausnehmung 46 versehen, in die bei axialer Verschiebung der Welle 16 zusammen mit dem Rotor 26 die mit der Welle 16 und dem Rotor 26 mit rotierenden Trennzähne 40 eingreifen und die elektrischen Leitungen 34 in den Ausnehmungen 46 durchtrennen.The sensors 36 are each provided with a recess 46 on their side facing the separating teeth 40 , into which the axially displaced shaft 16 engages together with the rotor 26 with the separating teeth 40 rotating with the shaft 16 and the rotor 26 and the electrical lines 34 cut through in the recesses 46 .

Hierfür sind die Trennzähne 40 mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung aus Keramik versehen, wodurch ein nachträglicher Kurzschluß vermieden wird.For this purpose, the separating teeth 40 are provided with an electrically insulating ceramic coating, as a result of which a subsequent short circuit is avoided.

Wie sich insbesondere aus Fig. 3b ergibt, sind viele Trennzähne 40 konzentrisch zur Längsachse 38 um diese herum angeordnet.As can be seen in particular from FIG. 3b, many separating teeth 40 are arranged concentrically to the longitudinal axis 38 around the latter.

Bei Bruch der den Verdichter 14 und die Turbine 12 miteinander verbindenden Welle 16, beispielsweise bei A, wie in Fig. 1 dargestellt, wird der Rotor 26 mit dem noch mit dem Rotor 26 verbundenen Teil der Welle 16 in Strömungsrichtung axial gemäß dem Pfeil 48 stromab be­ wegt. Dabei dreht der Rotor 26 mit den Laufschaufeln 24 und dem noch mit ihm verbundenen Teil der Welle 16 wei­ ter, die Trennzähne 40 greifen in die Ausnehmung 46 der Sensoren 36 ein und scheren durch ihre um die Längsach­ se 36 rotierende sowie sich stromab gemäß dem Pfeil 48 ergebende Bewegung durch die elektrischen Leitungen 34 in den Ausnehmungen 46 der Sensoren 36. Dadurch wird gleichzeitig in den drei Sensoren 36a bis 36c die elek­ trische Leitung 34 unterbrochen, woraufhin am Magnet­ ventil 32 keine Spannung mehr anliegt. Durch die Feder 42 wird der Ventilschieber 44 nunmehr in die Schließ­ position bewegt und die Brennstoffzufuhr zur Brennkam­ mer ist unterbrochen. If the shaft 16 connecting the compressor 14 and the turbine 12 to one another breaks, for example at A, as shown in FIG. 1, the rotor 26 with the part of the shaft 16 still connected to the rotor 26 becomes axially downstream in the flow direction in the direction of arrow 48 emotional. The rotor 26 rotates with the blades 24 and the part of the shaft 16 still connected to it, the separating teeth 40 engage in the recess 46 of the sensors 36 and shear through their rotating around the longitudinal axis 36 and downstream according to the arrow 48 resulting movement through the electrical lines 34 in the recesses 46 of the sensors 36 . As a result, the electrical line 34 is interrupted simultaneously in the three sensors 36 a to 36 c, whereupon there is no voltage at the solenoid valve 32 . By the spring 42 of the valve spool 44 is now moved to the closed position and the fuel supply to the Brennkam mer is interrupted.

Der Rotor 26 mit seinen Laufschaufeln 24 sowie die Wel­ le 16 im Bereich des Rotors 26 sind mit einer Führung 50 versehen, die die kreisförmig angeordneten Trenn­ zähne 40 auch bei Bruch der Welle 16 koaxial zur Längs­ achse 38 hält, so daß diese in die Ausnhemungen 46 der Sensoren 36 eingreifen und die elektrischen Leiter 34 durchtrennen können. Die Führung 50 ist erst bei Bruch der Welle 16 wirksam.The rotor 26 with its blades 24 and the Wel le 16 in the region of the rotor 26 are provided with a guide 50 which keeps the circularly arranged separating teeth 40 coaxial with the longitudinal axis 38 even when the shaft 16 breaks, so that these in the recesses 46 of the sensors 36 can intervene and cut the electrical conductors 34 . The guide 50 is only effective when the shaft 16 breaks.

Die maximale axiale Bewegung stromab der Welle 16 und des Rotors 26 ist durch einen Anschlag 54 begrenzt. Die für die Erzeugung des Signals erforderliche axiale Bewegung der Welle 16 ist, beispielsweise durch Vorsetzen von Distanzscheiben, einstellbar.The maximum axial movement downstream of the shaft 16 and the rotor 26 is limited by a stop 54 . The axial movement of the shaft 16 required for generating the signal can be set, for example by placing spacers in front.

Alternativ hierzu kann statt einem elektrischen Leiter 34 auch ein Lichtleiter 34a verwendet werden, der bei Durchtrennen ein Schließen des Magnetventils 32 gewähr­ leistet.Alternatively, instead of an electrical conductor 34 , a light guide 34 a can also be used, which ensures that the solenoid valve 32 closes when severed.

Hierbei ist der Lichtleiter 34a in den Sensoren mit Ausnahme der Ausnehmung 46. mit einer Isolierung 52 umgeben, siehe Fig. 4.Here, the light guide 34 a is in the sensors with the exception of the recess 46 . surrounded with insulation 52 , see FIG. 4.

Mit der Erfindung wird eine Einrichtung zur Notabschal­ tung geschaffen, die eine schnelle unmittelbare sowie zu­ verlässig und wartungsarm Abschaltung der Brennstoffzufuhr zur Brennstoffkammer bei eine Bruch der Welle 16 gewährleistet.With the invention, a device for emergency shutdown device is created, which ensures a quick immediate and reliable and low-maintenance shutdown of the fuel supply to the fuel chamber in the event of a shaft 16 breakage.

Claims (14)

1. Einrichtung zur Notabschaltung einer Gasturbine (10) mit einer über eine ein Stellglied (32) zum Unterbrechen der Brennstoffzufuhr zur Brennkammer aufweisende Brennstoffleitung (30) versorgten Brennkammer und mindestens einer einen Rotor (26) sowie eine daran angeschlos­ sene Welle (16) aufweisenden Turbine (12), da­ durch gekennzeichnet, daß eine die bei Bruch der Welle (16) erfolgende axiale Verschiebung des Rotors (26) gegenüber dem Gehäuse (20) der Gasturbine (10) feststellende Schaltvorrichtung (36, 40) vorgesehen ist, die über eine Signal­ leitung (34) das Stellglied (32) zum Schließen der Brennstoffleitung aktiviert.1. Device for the emergency shutdown of a gas turbine ( 10 ) with a combustion chamber ( 30 ) supplied via an actuator ( 32 ) for interrupting the fuel supply to the combustion chamber and at least one rotor ( 26 ) and a shaft ( 16 ) connected to it Turbine ( 12 ), characterized in that a switching device ( 36 , 40 ) is provided which detects the axial displacement of the rotor ( 26 ) relative to the housing ( 20 ) of the gas turbine ( 10 ) when the shaft ( 16 ) breaks a signal line ( 34 ) activates the actuator ( 32 ) to close the fuel line. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schaltvorrichtung (36, 40) aus zumindest einem mit dem Rotor (26) verbun­ denen Betätigungselement (40) und zumindest einem Sensor (36) zur Erzeugung des Signals für das Schließen des Stellglieds (32) besteht.2. Device according to claim 1, characterized in that the switching device ( 36 , 40 ) from at least one with the rotor ( 26 ) verbun which actuating element ( 40 ) and at least one sensor ( 36 ) for generating the signal for closing the actuator ( 32 ) exists. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekenn­ zeichnet durch eine Schaltvorrichtung (36, 40), die die Signalleitung (34) unterbricht.3. Device according to claim 1 or 2, characterized by a switching device ( 36 , 40 ) which interrupts the signal line ( 34 ). 4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekenn­ zeichnet durch mehrere parallel geschaltete Sensoren (36) und mehrere Betätigungselemente (40).4. Device according to claim 2 or 3, characterized by a plurality of sensors ( 36 ) connected in parallel and a plurality of actuating elements ( 40 ). 5. Einrichtung gekennzeichnet durch ein elektrisch aktivierbares Stellglied (32). 5. Device characterized by an electrically activatable actuator ( 32 ). 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine elektrische Leitung (34) die Signalleitung bildet.6. Device according to claim 5, characterized in that an electrical line ( 34 ) forms the signal line. 7. Einrichtung nach Anspruch 5 und 6, gekenn­ zeichnet durch ein Stellglied (32), das bei Anlegen einer Null-Spannung geschlossen ist (stromlos geschlossen).7. Device according to claim 5 and 6, characterized by an actuator ( 32 ) which is closed when a zero voltage is applied (closed when de-energized). 8. Einrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Stellglied (32) ein elektrisches Negationsglied, wie ein Relais o. ä., vorgeschaltet ist, so daß bei Unterbrechung der elektrischen Leitung (34) das Relais schaltet, am Stellglied (32) daraufhin Spannung anliegt und das Stellglied (32) schließt (stromlos offen).8. Device according to claim 5 and 6, characterized in that the actuator ( 32 ), an electrical negation element, such as a relay or the like, is connected upstream, so that when the electrical line ( 34 ) is interrupted, the relay switches, on the actuator ( 32 ) then voltage is applied and the actuator ( 32 ) closes (normally open). 9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, gekennzeichnet durch mehrere Betätigungs­ elemente, die jeweils als Trennzahn (40) ausgebildet sind, und mindestens einen Sensor (36), der mit einem für die Trennzähne (40) zugänglichen Bereich der elektrischen Leitung (34) versehen ist, so daß bei axialer Verschiebung des Rotors (26) die Trennzähne (40) die elektrische Leitung (34) durchtrennen.9. Device according to one of claims 2 to 8, characterized by a plurality of actuating elements, each of which is designed as a separating tooth ( 40 ), and at least one sensor ( 36 ), which is accessible to the separating teeth ( 40 ) area of the electrical line ( 34 ) is provided so that when the rotor ( 26 ) is axially displaced, the separating teeth ( 40 ) cut through the electrical line ( 34 ). 10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mehrere Trennzähne (40) um die Längsachse (38) der Welle (16) herum und konzentrisch zu dieser angeordnet sind, die Sensoren (36) Ausnehmungen (46) aufweisen, in die die mit der Welle (16) und/oder dem Rotor (26) mitdrehenden Trennzähne (40) bei einem Bruch der Welle (16) eingreifen. 10. The device according to claim 9, characterized in that a plurality of separating teeth ( 40 ) around the longitudinal axis ( 38 ) of the shaft ( 16 ) and arranged concentrically therewith, the sensors ( 36 ) have recesses ( 46 ) into which the if the shaft ( 16 ) breaks, engage the separating teeth ( 40 ) which rotate with the shaft ( 16 ) and / or the rotor ( 26 ). 11. Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennzahn (40) jeweils eine elektrisch isolierende Beschichtung auf­ weist oder aus einem elektrisch isolierenden Material, wie Keramik, besteht.11. The device according to claim 9 or 10, characterized in that the separating tooth ( 40 ) each has an electrically insulating coating or consists of an electrically insulating material such as ceramic. 12. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine optische Leitung die Signalleitung (34) bildet.12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that an optical line forms the signal line ( 34 ). 13. Einrichtung nach einem der vorangehenden An­ sprüche, gekennzeichnet durch ein Magnetventil (34) als Stellglied.13. Device according to one of the preceding claims, characterized by a solenoid valve ( 34 ) as an actuator. 14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Notführung für den Rotor (26) vorgesehen ist, die bei Bruch der Welle (16) und der sich dabei ergebenden axialen Verschiebung des Rotors (26) relativ zum Gehäuse (20) die Aktivierung des Sensors (36) durch das Betätigungselement (40) gewährleistet.14. Device according to one of claims 2 to 13, characterized in that an emergency guide for the rotor ( 26 ) is provided, the breakage of the shaft ( 16 ) and the resulting axial displacement of the rotor ( 26 ) relative to the housing ( 20 ) ensures the activation of the sensor ( 36 ) by the actuating element ( 40 ).
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