Am Maschinenständer befestigte Achslager-Tragvorriehtung für mit heissem Arbeitsmittel betriebene umlaufende Maschinen, insbesondere Gas- oder Dampfturbinen. Bei Dampf- oder Gasturbinen können die die Lagergehäuse tragenden speicherartigen Tragteile, falls sie am Turbinengehäuse oder an einem mit diesem zusammenhängenden Bauteil, im allgemeinen am Ständer der Ma- #;chine, befestigt sind, auch selbst in beträcht lichem Masse erwärmt werden.
Der Grund hierfür liegt im überwiegenden Teil der prak tischen. Ausführungen in der '\Vä.rmeauf- nahme vom Ständer zufolge Wärmeleitung und eventuell in der unmittelbaren Berüh- rung der Tragteile mit dem heissen Arbeits- mi.ttel, fall, die bauliche Lösung, zwecks Be- 1'riedigu.ng besonderer Anordnungs- oder Be- triebsriieksichten, so beschaffen ist,
dass die Tragteile des Lagergehäuses teils im Ar- heitsmittelstrom untergebracht sind. Dies hat zur Folge, dass die Tragteile, im Gegensatz zur scheinbar eaifachsten baulichen Lösung, zwischen dem Lagergehäuse und dem Stän der nicht in radialer Richtung angeordnet werden dürfen, da in diesen Tragteilen derart nrossc# Wärmespannungen auftreten können, class dadurch die Betriebssiolierheit gefährdet wird, eveiii.uell sogar Brüche verursacht wer (len.
Diese Gefahr kann auch dadurch nicht atifgelioben werden, dass die Temperatur der Trag=teile des Gehäuses durch besondere Küh- hing niedrig gehalten wird, :da der warme Stü.nder der ATaschine sich im Vergleich zum verhältnismässig kalten Lagergehäuse auch irr dieaem Falle ausdehnt und die für die Konstruktion schädlichen Wärmespannungen erzeugt.
Bisherige Lösungen, welche auf die Beseitigung dieses Mangels abzielten, sind in der Richtung quer zur Lagerung nicht be friedigend steif, so dass keine andere verläss liche Lösungsmöglichkeit bekannt war, als die Lagerung vom Ständer unabhängig zu unterstützen, was jedoch mit einem uner wünschten baulichen Mehraufwand verbun den war.
Diese Schwierigkeiten werden bei der am Maschinenständer befestigten, erfindungsge mässen Achslager-Tragvorrichtung dadurch behoben, dass der Maschinenständer und das Achslager miteinander mittels mindestens drei speichenartiger Tragteile verbunden sind, welche um die Drehachse derart ange ordnet sind, dass bei einer ideellen Verdrehung eines Tragteils dieser mit jedem andern Trag teil zur Deckung kommt,
wobei die am Ma schinenständer liegenden äussern Verbin dungspunkte gegen die am Lagergehäuse zu gehörigen innern Verbindungspunkte im Kreise derart verschoben sind, dass bei Wärmeausdehnung eine Verdrehung des La gergehäuses ohne Verschiebung des Zentrums ermöglicht wild.
Diese Anordnung, welche bei entsrechen- der Verteilung der Tragteile natürlich im stande ist, radiale Kräfte aufzunehmen, hat die Wirkung, dass bei einer geringen Ver drehung des Lagergehäuses in der Umfangs- richtung die Wärmeausdehnungen, im allge meinen die Verschiebungen der am Lager gehäuse befindlichen innern Verbindungs- punkte der Tragteile, in von der jeweiligen Lösung abhängigem kleinerem oder grösserem Masse, in zweckmässigen Lösungen theoretisch eventuell auch vollkommen frei, zustande kommen können.
Die erwähnte Verdrehung des Lagergehäuses ist bezüglich der Güte und der Genauigkeit der Lagerung, falls die zentrische Lage derselben nicht geändert wird, vollkommen belanglos.
Die Verbindung der Tragteile z. B. mit dem Ständer und mit dem Lagergehäuse kann starr, gelenkig oder an einem Ende starr und am andern Ende gelenkig sein, wobei zur Sicherung der zentrischen Läge und der Aufnahme von radialen Kraftwir kungen die oben erwähnte Bedingung bereits hinreichend ist; aus praktischen Rücksich ten ist jedoch auch noch die gleichmässige Verteilung der Tragteile um -die Drehungs achse erwünscht.
Verschiedene Ausführungsbeispiele des i Erfindungsgegenstandes sind auf der beilie genden Zeichnung ersichtlich. Hierin bezie hen sich die Fig. 1-3 auf eine Ausführung mit starrer Verbindung, die Fig. 4 und 5 dagegen auf eine Ausführung mit gelenki ger Verbindung der Trägerenden.
In Fig. 1 is.t eine axial durchströmte Gas turbine dargestellt, deren Eintritsstutzen und Auslassanschluss mit 1 bzw. 2 bezeichnet sind. Der Turbinenläufer 3 dreht sich im i Turbinengehäuse 4; die umlaufenden und die stehenden Schaufelkränze 5 bzw. 6, deren Schaufeln auf dem Läufer bzw. in dem Tur binengehäuse montiert sind, sind im Arbeits raum der Turbine untergebracht.
Vom Läu- i fer 3 wird die in den Lagern 7, 7' gelagerte Welle angetrieben; das Lager 7 ist ausser halb des Turbinengehäuses beim Eintritts stutzen 1 und das Lager 7' im Aus.lassan- sehluss angeordnet, so dass es im Gasstrom liegt.
Das Lager 7 ist mittels der nach Art von Tragspeichen ausgebildeten Tragteile 8 am Tragring 10 des Turbinengehäuses be- festigt; diese Tragspeichen sind, wie die Vorderansicht des Lagers 7 in Fig. 2 zeigt, mit dem Lagergehäuse und mit dem Ring 10 in einem Stück gegossen; sie sind also so wohl bei ihren innern Enden mit dem Lager gehäuse als auch bei ihren äussern Enden mit. dem Tragring starr verbunden.
Die Trag speichen 8, welche sich am Umfang des La- gergehäiis@es in tangentialer Richtung an schliessen, sind in der Umfangsrichtung gleichmässig verteilt und so angeordnet, dal bei einer ideellen Verdrehung eines Tragteils dieser mit jedem andern Tragteil zur Dek- kung kommt. Zufolge dieser Anordnung ist.
es klar, dass im Falle gleicher Erwärmung, das heisst gleicher Wärmeausdehnung der Tragspeichen bzw. des Turbinengehäuses, das Lagergehäuse sich in bezug auf den Tragring 10 im greis verdrehen kann, ohne seine zen trische Lage zu ändern. Der tangentiale An schluss der Speichen am Umfange des: Lager gehäuses bewirkt, dass die Verdrehung des Lagergehäuses., bei freier Wärmeausdehnung ,der Speichen, mit minimaler Biegungsbean- sprnchung stattfindet.
Bei nicht tangentialem Anschluss am Umfang de Lagergehäuses kann eine derartige Beanspruchung um so mehr zunehmen, je grösser die Abweichung vom Anschluss in tangentialer Richtung ist; hierdurch wird jedoch die zentrische Lage und die Widerstandsfähigkeit der Lagerung gegenüber radialen Kraftwirkungen nicht be einflusst.
Das Lagergehäuse 7' ist gemäss Fig. 3 ixi gleicher Weise, das heisst mit Hilfe von sich am Umfang des Lagers unter gleichmässiger Winkelteilung tangential anschliessenden Speichen 8' mit dem Gehäuseteil 11 des Aus lassanschlusses verbunden; die Speichen 8' sind an der Führungshaube 12 durch ent sprechende Ausschnitte 13 durchgeführt. Die Speichen 8' liegen in diesem Falle zwischen Gehäuseteil 11 und Führungshaube 12 im heissen Arbeitsmittelstrom.
Die Lager 7 und 7' sind beim dargestell ten Ausführungsbeispiel mittels Kühlflüssig heit gekühlt, zu deren Zu- und Abfuhr die Rohrleitungen 14, 15 bzw. 16, 17 dienen. In Fig. 4 und 3 ist nur die Tragvorrich- 1 mig ohne. die ganze Turbine dargestellt.
Die @''c-rbindung des Lagergehäuses 7 mit dem Tragrin-, 1.0 findet in diesem Falle. in Ge lenkpunkten 18 und 19 mit Hilfe der an bei den Enden gelenkig ausgebildeten Tragteile ta.tt, und das Lagergehäuse selbst ist aueli hier mit Kühlflüssigkeit gekühlt.
Aus Fi-. 4 ist ohne weiteres unmittelbar ver- ;iändlich, dass bei einer derartigen gelenki- .91n Ausbildung die Wärmeausdehnung der Tragteile 20 oder des:
Ständers in jedem 1! alle, also selbst dann ohne Biegungsmoment ollkommen frei zustande kommen kann, wenn die L'ängsriehtung der Tragteile zu dflin durch die Gelenkpunkte 19 gelegten Krem nicht ta.ngentia.l ist, von der radialen Richtung aber natürlich abweicht.
Die Ausführungsformen gemäss Fig. \? und 4 können auch so kombiniert werden, dass die Tragteile 20 entweder am Tragring 1 0 oder am Lagergehäuse in der in Fig. 2 c@r;ichilielien Weise starr befestigt, sind.
In solchen Fällen ist es zwecks möglicher Her- a 6;etziing der aus Biegungsmomenten stam- inenden Beanspruchungen gleichfalls vorteil haft, die Richtungen der Tragteile tangen- tial zum Umfang des Lagergehäuses, bzw. zuni durch die Verbindungspunkte desselben g,-hgt:en Kreis zu wählen.
Die Tragteile sind zwar in den Beispie len gemäss Fig. 1 und 4 im Kreis gleichmässig vtkrtc il,; dies ist aber, wie erwähnt, bloss eine Vorteilhafte, jedoch keine unbedingt notwen- di < -r, Anordnung.
Werden zumindest drei um dii- Drehachse angeordnete, Tragteile voraus sr,tzt, welche in eingedrehter Lage nach rinrr ideellen Verdrehung zur Deckung kom- nien, aber nicht radial liegen, und beachtet man,<B>da</B> ss die Verbindungspunkte derselben mit:
dem Lagergehäuse ein starres Sy- ;tc#m. von konstantem gegenseitigem Abstand beziehungsweise unveränderlicher relativer Lage bilden, so ist 1'eicht einzusehen, dass diese Verbindungspunkte, welche auf einem Kreis um die Drehungsachse liegen, auch nach einer Bleichgrossen Längen- oder sonstigen Lagenänderung der Tragteile zu folge Wärmeausdehnung auf dem Kreis um die Drehungsachse bleiben werden, auf die sem Kreis also sich im gleichen Sinne, gleich mässig verschieben müssen.
Die Verteilung der Tragteile um die Drehungsachse kann also, besonders bei Verwendung gelenkiger Tragteile, gründsä.tzlich auch verschieden sein; die. gleichmässige Verteilung ist aber aus dem Grunde vorzuziehen, weil derartige Formen gegenüber denen mit nieht gleich mässiger Verteilung keine baulichen oder an dere Schwierigkeiten besitzen; es können in dieser Beziehung eher Erleichterungen er wartet werden.
Die eventuelle starre Verbindung der Endpunkte der Tragteile kann am Ständer der Maschine oder an einem mit diesem zu sammenmontierten Bauteil und am Lager gehäuse im Sinne der obigen Ausführungen auch so vorgesehen werden, dass diese Trag teile als gesonderte Stücke hergestellt wer den, welche mit dem Ständer bzw. mit dem Lagergehäuse an entsprechenden Passstell'en derselben mittels Schrauben und dergleichen verbunden sind.
Die Tragteile könnten in jedem Ausfüh rungsfalle auch mässig gekrümmt ein; ge rade Tragteile, so wie sie auch dargestellt sind, sind jedoch vorzuziehen.
Axle bearing support device attached to the machine stand for rotating machines operated with hot working equipment, in particular gas or steam turbines. In the case of steam or gas turbines, the storage-like support parts carrying the bearing housings, if they are attached to the turbine housing or to a component connected with it, generally to the stator of the machine, can themselves be heated to a considerable extent.
The reason for this lies in the majority of the practical tables. Explanations in the frame recording of the stand according to heat conduction and possibly in the direct contact of the supporting parts with the hot working equipment, in case the structural solution for the purpose of satisfying special arrangement or operational safety views, so constituted,
that the supporting parts of the bearing housing are partly housed in the flow of work medium. As a result, the supporting parts, in contrast to what appears to be the simplest structural solution, must not be arranged in the radial direction between the bearing housing and the stator, since in these supporting parts such large thermal stresses can occur that the operational security is endangered. possibly even fractures are caused (len.
This risk cannot be averted by the fact that the temperature of the supporting parts of the housing is kept low by means of a special cooling system, since the warm support of the machine expands in comparison to the relatively cold bearing housing, even in the case of the machine Generates harmful thermal stresses for the construction.
Previous solutions aimed at eliminating this defect are not satisfactorily stiff in the direction transverse to the storage, so that no other reliable solution was known than to support the storage independently of the stand, which, however, entails an undesirable structural overhead was connected.
These difficulties are resolved with the axle bearing support device attached to the machine frame, according to the invention, in that the machine frame and the axle bearing are connected to one another by means of at least three spoke-like support parts, which are arranged around the axis of rotation in such a way that, when a supporting part is ideally rotated, it is also connected every other bearing part comes to cover,
the outer connection points lying on the machine stand are shifted against the inner connection points belonging to the bearing housing in such a way that in the event of thermal expansion the bearing housing can be rotated without shifting the center.
This arrangement, which is of course able to absorb radial forces with appropriate distribution of the support parts, has the effect that, with a slight rotation of the bearing housing in the circumferential direction, the thermal expansions, in general the displacements of the housing on the bearing inside connection points of the supporting parts, to a lesser or greater degree depending on the respective solution, in practical solutions theoretically possibly also completely free.
The mentioned rotation of the bearing housing is completely irrelevant with regard to the quality and the accuracy of the storage, if the central position of the same is not changed.
The connection of the supporting parts z. B. with the stand and with the bearing housing can be rigid, articulated or rigid at one end and articulated at the other end, with the above-mentioned condition is already sufficient to secure the central position and the inclusion of radial Kraftwir effects; For practical reasons, however, the even distribution of the supporting parts around the axis of rotation is desirable.
Various embodiments of the i subject invention are shown in the accompanying drawing. Here, FIGS. 1-3 refer to an embodiment with a rigid connection, while FIGS. 4 and 5 refer to an embodiment with gelenki ger connection of the carrier ends.
In Fig. 1 is shown a gas turbine through which there is an axial flow, the inlet connection and outlet connection of which are denoted by 1 and 2, respectively. The turbine rotor 3 rotates in the turbine housing 4; the rotating and standing blade rings 5 and 6, the blades of which are mounted on the rotor or in the tur binengehäuse, are housed in the working space of the turbine.
The shaft mounted in the bearings 7, 7 'is driven by the rotor 3; the bearing 7 is arranged outside the turbine housing at the inlet connector 1 and the bearing 7 'is arranged in the outlet connection so that it lies in the gas flow.
The bearing 7 is fastened to the support ring 10 of the turbine housing by means of the support parts 8 designed in the manner of support spokes; These support spokes are, as the front view of the bearing 7 in FIG. 2 shows, cast in one piece with the bearing housing and with the ring 10; They are therefore at their inner ends with the bearing housing as well as with their outer ends. rigidly connected to the support ring.
The support spokes 8, which connect to the circumference of the bearing housing in a tangential direction, are evenly distributed in the circumferential direction and are arranged in such a way that when a support part is ideally rotated, it comes to cover each other support part. As a result of this arrangement.
It is clear that in the case of the same heating, that is to say the same thermal expansion of the support spokes or the turbine housing, the bearing housing can rotate in relation to the support ring 10 in old age without changing its central position. The tangential connection of the spokes to the circumference of the: bearing housing causes the bearing housing to rotate, with free thermal expansion of the spokes, with minimal bending stress.
In the case of a non-tangential connection on the circumference of the bearing housing, such a stress can increase the greater the deviation from the connection in the tangential direction; however, this does not affect the central position and the resistance of the bearing against radial forces.
The bearing housing 7 'is according to FIG. 3 ixi in the same way, that is, with the help of spokes 8' connected tangentially on the circumference of the bearing at a uniform angular division with the housing part 11 of the outlet connection; the spokes 8 'are carried out on the guide hood 12 through corresponding cutouts 13. In this case, the spokes 8 'lie between the housing part 11 and the guide hood 12 in the hot working medium flow.
The bearings 7 and 7 'are cooled in the dargestell th embodiment unit by means of cooling liquid, the supply and discharge of which the pipes 14, 15 and 16, 17 are used. In Fig. 4 and 3 only the Tragvorrich- 1 mig without. the whole turbine shown.
The @ '' c-connection of the bearing housing 7 with the support ring, 1.0 takes place in this case. in Ge articulation points 18 and 19 with the help of the support parts articulated at the ends ta.tt, and the bearing housing itself is cooled with coolant here aueli.
From Fi-. 4 it is immediately understandable that with such an articulated design, the thermal expansion of the supporting parts 20 or of the:
Stand in every 1! all can come about completely freely, even without a bending moment, if the longitudinal direction of the supporting parts to the crem laid by the hinge points 19 is not correct, but of course deviates from the radial direction.
The embodiments according to FIG. 4 and 4 can also be combined such that the support parts 20 are rigidly attached either to the support ring 1 0 or to the bearing housing in the manner shown in FIG.
In such cases it is also advantageous for the purpose of possible restoration of the stresses arising from bending moments to tangential the directions of the support parts to the circumference of the bearing housing or through the connecting points of the same g, -hgt: in a circle to choose.
The supporting parts are in the Beispie len according to FIGS. 1 and 4 in a circle evenly vtkrtc il; However, as mentioned, this is merely an advantageous, but not absolutely necessary, arrangement.
If at least three support parts are arranged around the axis of rotation, which come to cover in the turned position after ideal rotation, but are not located radially, and the connection points of the same are observed With:
the bearing housing a rigid system; tc # m. of constant mutual distance or unchangeable relative position, it is easy to see that these connection points, which lie on a circle around the axis of rotation, even after a major change in length or other position of the supporting parts, due to thermal expansion on the circle around the axis of rotation will remain, so they have to shift evenly on this circle in the same sense.
The distribution of the support parts around the axis of rotation can therefore also be fundamentally different, especially when using articulated support parts; the. Even distribution is to be preferred for the reason that such forms have no structural or other difficulties compared to those with non-even distribution; relief can be expected in this regard.
The possible rigid connection of the end points of the support parts can also be provided on the stand of the machine or on a component assembled with this and on the bearing housing within the meaning of the above statements so that these support parts are produced as separate pieces who are connected to the stand or are connected to the bearing housing at corresponding fitting locations of the same by means of screws and the like.
The support parts could also be moderately curved in each execution case; straight support parts, as they are also shown, are preferred.