CH413199A - Turbogebläse - Google Patents

Description

      Turbogebläse       Die Erfindung     betrifft    :ein Turbogebläse für das  Kühlmittel eines gasgekühlten Kernreaktors. Gebläse  dieser Art werden bereits für sehr grosse Antriebs  leistungen ausgelegt, die ohne weiteres in der Grössen  ordnung von 20 000 PS liegen können. Ihre Aufgabe  ist es, die zur Wärmeabfuhr aus dem Reaktorkern  nötige     Kühlmittelzirkulation    aufrechtzuerhalten.

   Die  hierzu nötige     Druckhöhe    ermöglicht meist eine     ein-          oder        zweistufige    Bauart der Gebläse; allerdings han  delt es sich in Anbetracht     ider    gewünschten Förder  menge um verhältnismässig grosse Maschinen mit be  trächtlichen     Rotordurchmessern.     



  Es ist bekannt,     Umwälzgebläse    von gasgekühlten  Kernreaktoren so mit der     Reaktorstruktur    zu ver  einigen, dass der     beschaufelte    Rotor     zusammen        mit     dem     Ansaug-    und     Austrittsgehäuseteil    für     das    geför  derte Medium sich innerhalb eines Raumes befindet,  der von einer in der Regel mehrere Meter     dicken     Betonwand des Reaktors     umschlossen    ist.

   Das die  Stopfbüchse und die Lagerpartie aufnehmende eigent  liche     Gebläsegehäuse    mit der nach aussen geführ  ten Antriebswelle befindet .sieh dann in einer vor  zugsweise zylindrischen Öffnung der Betonkonstruk  tion und ist über eine     Tragkonstruktion    in der     Wand     dieser Öffnung verankert. Bei einer bekannten Aus  führung besteht diese     Tragkonstruktion    aus einer  senkrecht zur     Gebläseachse    gestellten kreisringförmi  gen Tragscheibe, die mit ihrem äusseren     Umfang    un  mittelbar in die Betonwand eingemauert ist. Am inne  ren Rand dieser     Schieibe    ist ein Anbauflansch des  Gehäuses lösbar befestigt.  



  Für Gebläse der geschilderten Art werden ausser  ordentlich strenge Anforderungen an die in der Wand  der Betonkonstruktion     ides    Reaktors verankerte Trag  vorrichtung gestellt, Anforderungen, denen     die    ge  schilderte bekannte Anordnung nicht zu genügen ver-    mag.

   Die Betonkonstruktion neigt unter dem     Einfluss     des auf sie     wirkenden    Gasdruckes und der sich ein  stellenden     Temperaturverteilung    zu Deformationen,  die von der in     ihm        verankerten    Tragkonstruktion  des Gebläses mitgemacht werden müssen, ohne dabei  jedoch die in der Regel zwischen     Gebläs        egehäuse    und  Tragvorrichtung vorhandene hermetische     Abdichtung     zu beeinträchtigen, die einen Austritt von radioakti  ven Produkten aus dem Reaktorinneren     verhindern.     soll.

   Weiter muss bei der Grösse der Gebläse und  der Gasdrücke die     Tragkonstruktion    für das Gebläse  oft     Druckkräfte    von weit über tausend Tonnen     @auf-          nehmen    und in die     Verankerung        weiterleiten    können.  Weiter muss dafür gesorgt sein, dass ein möglichst  geringer     Wärmefluss    - ausgehend vom erhitzten  Kühlmittel - in die Tragkonstruktion und     in    den  Beton stattfinden kann.

   Ein     Wärmefluss    kann Wärme  spannungen verursachen, die unter Umständen zu  nachteiligen und insbesondere die     Abdichtung        ides     Gebläses nach aussen beeinträchtigenden Deformatio  nen     führen    oder die     Verankerung    der Tragvorrich  tung in der Betonwand beeinträchtigen können.  



  Es     liegt    auf der Hand, dass bei der geschilderten  bekannten Anordnung .die senkrecht zur Gebläse  achse stehende     kreisringförmige    Tragscheibe dem       Wärmefluss        einen    ausserordentlich kurzen Weg     bietet     und     praktisch    keinerlei Möglichkeiten     zum    Abbau  von Wärmespannungen     zulässt.    Deformationen des  Betons werden der Scheibe am     Umfang    aufgezwun  gen .und auf     kürzestem    Wege auf das Gebläse über  tragen,

   wie auch     umgekehrt    durch     Wärmespannungen     in der Tragscheibe verursachte Deformationen und  Ausdehnungen durch die     'n    radialer Richtung sehr  steife Scheibe direkt in     tdie    Verankerung mit der Be  tonwand fortschreiten     können.        Hinzu    kommt, dass  die     kreisringförmige    Tragscheibe     gemäss    der geschil-           derten    bekannten Anordnung denkbar ungünstig ist  zur Aufnahme der überaus hohen resultierenden Gas  kräfte.  



  Die Erfindung ermöglicht, auf     grundsätzlich    an  dere Weise eine     Tragkonstruktion    für Turbogebläse  der vorliegenden Art zu schaffen, welche die Nach  teile und Schwierigkeiten der bekannten Anordnung  vermeidet und eine in jeder Beziehung befriedigende  Abstützung des Gebläses gewährleistet.  



  Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass  das     Gebläsegehäuse    an einem glockenartigen Träger  befestigt     ist,    der einen das Gehäuse umgreifenden  und mit diesem verbundenen Tragring     aufweist,    dass  weiter der Träger ein in     Richtung    der     Gebläseachse     sich erstreckendes, am Tragring anschliessendes man  telartiges Zwischenstück besitzt und dass dieses Zwi  schenstück in einen     Verankerungsring    übergeht, der       seinerseits    mit einer das Gebläse umgebenden Wand       verankert    ist.  



  Der erfindungsgemässe glockenartige     Träger    ver  hindert, dass .sich Wärmedehnungen und Deformatio  nen des Tragringes bzw. des     Verankerungsringes    auf  den anderen Ring     übertragen    können.     Gleichzeitig     bildet er trotzdem     festigkeitsmässig    ein zur     übertra-          gung    der Gaskräfte überaus geeignetes Element.

   Wei  ter lassen sich dank der     resultierenden,    in Achsrich  tung     zueinander    versetzten Lage von Tragring und       Verankerungsring    allfällige Wärmespannungen im  Träger abbauen, bevor ,sie in Aden     Verankerungsbe-          reich    gelangen können.  



  Zweckmässig kann der     Tragring    eine quer     zur          Gebläseachse    gestellte Anbaufläche für einen entspre  chend gestellten, am     Gebläsegehäuse        befindlichen        An-          bauflansch    aufweisen; eine     isolche    Anordnung ermög  licht einen einfachen     Ein-    und Ausbau des Gebläses.

    Vorteilhaft kann ferner .der     Verankerungsring    über  seinen ganzen Umfang gasdicht mit einer Stahlbeton  auflage auf der das Gebläse umgebenden Wand ver  schweisst sein; weiter kann die     axiale    Länge des man  telartigen Zwischenstücks zweckmässig     mindestens    ein  Drittel des Innendurchmessers     ides        Tragringes    betra  gen.  



  In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform  der Erfindung kann das     Ansaug-    und Austrittsge  häuse des Gebläses unabhängig vom übrigen Teil des       Gebläsegehäuses    am Tragring befestigt sein. Zur Ver  minderung einer     Wärmeübertragung    auf den glocken  artigen Träger können der     Tragring    und     mindester     Teile des mantelartigen Zwischenstücks gegen die  das     geförderte    Medium führenden Gehäuseteile durch  eine     Wärmeisolierung    abgeschirmt     isein.    Als weitere,  dem gleichen Zweck dienende     Massnahme    empfiehlt  es sich ferner,

   den Ringraum     zwischen    der das Ge  bläse umgebenden Wand und der Aussenfläche des       mantelartigen    Zwischenstücks durch eine Wärme  isolation auszufüllen, welche eine     Konvektionsströ-          mung    in diesem Raum verhindert.  



  In einer weiteren, besonders     vorteilhaften    Aus  führungsform der Erfindung können mindestens Teile       des        glockenartigen    Trägers durch ein Kühlmittel an-    geströmt sein. Eine solche Kühlung kann zweckmässig  mit Hilfe einer in Umfangsrichtung verlaufenden  Kühltasche     herbeigeführt    werden, die     sich    am Trag  ring zwischen der Anbaufläche und dem Übergang  zum     mantelartigen    Zwischenstück befindet; auf diese  Weise wird von der Gasseite her     übertragene    Wärme       b--reits    im Bereich der Übertragungsstelle abgeführt.

    Weiter kann sich vorteilhaft eine solche     Kühltascha     im Bereich des Überganges zwischen dem mantelar  tigen Zwischenstück und dem     Verankerungsring    be  finden; mit ihrer Hilfe kann praktisch jeder Wärme  fluss in den     Verankerungsring    verhindert werden. Zur  weiteren Verminderung eines     Wärmeflusses    im Träger  kann schliesslich die Anbaufläche des     Ansaug-    und       Austrittsg-,häuses    mit Hilfe von über den Umfang  verteilter.     Auflageschuhen    auf der zugeordneten An  baufläche des Tragringes aufliegen.  



  Die Erfindung und weitere mit ihr zusammen  hängende Merkmale und Vorteile sind nachstehend  anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausfüh  rungsbeispiele näher     erläutert.    Es zeigen:       Fig.    1 eine Ansicht eines einstufigen, halbaxialen  Turbogebläses zusammen mit im Schnitt dargestelltem  erfindungsgemässem Träger und       Fig.    2 eine Ansicht des Anbauflansches für die       Befestigung    des     Ansaug-    und Austrittsgehäuses des  Gebläses am Träger.  



  Die Welle 11 des Gebläses trägt das mit Lauf  schaufeln 12 besetzte Laufrad 13. Das Gehäuse des  Gebläses setzt sich zusammen aus dem Lagergehäuse  14, welches am Gehäuseteil 15 befestigt .ist, der sei  nerseits in ,seinem Inneren die     Stopfbüchsenpartie    ent  hält. Zum     Gebläsegehäuse    gehört     weiter    das     Ansaug-          und    Austrittsgehäuse 16. Das umzuwälzende Medium  tritt durch den Eintrittsstutzen 17 ein und gelangt  nach Passieren der     Laufschaufelkanäle    in die     Aus-          trittsddffusoren    18.  



  Das Gebläse dient als     Umwälzgebläse    für das  Kühlmittel eines gasgekühlten Kernreaktors. Zu die  sem Zweck befindet es sich in     einer    zylindrischen       COffnung    19 in einer den Reaktorkern umschliessen  den mehrere Meter dicken Mauer 20 aus vorgespann  tem Beton.     Gasseitig    ist der Betonmauer 20 eine  Mauerschicht 21 aus Leichtbeton     vorgelagert;    zwi  schen Mauer 20 und Schicht 21 befindet sich eine  Zwischenlage 22 aus Stahlblech. Dieses ist mit dem       Verankerungsring    gasdicht     verschweisst;    es entsteht so  eine     hermetische        Abschliessung    des Reaktorinneren.

    Die Zelle 11 ist über geeignete Kupplungen mit einer  Antriebsmaschine verbunden, zum Beispiel mit einer  Dampfturbine oder einem Elektromotor.  



  Am Gehäuseteil 15 befindet sich .ein Anbau  flansch 23, der mit Hilfe der     Schraubverbindung    24  an der     Anbaufläche    25 des Tragringes 26 lösbar be  festigt ist. Der Tragring 26 bildet einen Bestandteil  des erfindungsgemässen, glockenartigen Trägers; die  ser besteht weiter .aus dem an den äusseren Umfang  des Tragringes 26 anschliessenden mantelartigen Zwi  schenstück 27, das in den ebenfalls zum Träger ge  hörenden     Verankerungsring    28 übergeht. Der     Ring         28 seinerseits ist in der Wand 19 bzw. in der Beton  mauer 20 eingemauert.  



  Das mantelartige Zwischenstück ist aus dem     zur          Gebläseachse    koaxialen     zylindrischen    Teilstück 27a  und dem sich gegen die     Antriebsseite    des Gebläses  öffnenden     kegeligen        Teilstück    27b zusammengesetzt.  Die Teilstücke sind miteinander und mit den Ringen  26 und 28 durch Schweissnähte verbunden.

   Die     axiale     Länge     d s    mantelartigen     Zwischenstücks    beträgt etwa  das     0,7fache    des     Innendurchmessers    des     Tragringes     26; zweckmässig     beträgt,die    axiale Länge des     gesiam-          ten    Zwischenstücks mindestens ein Drittel dieses In  nendurchmessers.

   Das als Ganzes     mit    16 bezeichnete       Ansaug-    und Austrittsgehäuse     ist    unabhängig vom  übrigen     Gebläsegehäuse    am Tragring 26     befestigt,     und zwar mit Hilfe von Schrauben 29.  



  Zur Verhinderung des Austritts radioaktiver Pro  dukte in den von der Wand 19 umschlossenen Raum  dient einerseits die im     Gehäuseteil    15 untergebrachte  übliche     Stopfbüchsenpartie    und ferner die zwischen  Flansch 23 und Tragring 26 eingelegte Dichtung 30.  Der Innendurchmesser des Tragringes 26 ist so be  messen, dass mit Ausnahme des Gehäuses 16     Idas     ganze Gebläse, gegebenenfalls samt     Rotorbaugruppe,     nach Lösen der Schraubverbindungen 24 nach     links     durch die von der Wand 19 umschlossenen Öffnungen       ausgebaut    werden kann.  



  Die erfindungsgemässe Ausbildung des glocken  artigen Trägers 26, 27, 28 ermöglicht, dass im Be  trieb durch Innendruck oder Wärmedehnungen auf  tretende Deformationen der Wand 19 sich in radialer  Richtung nicht auf den Tragring 26 übertragen kön  nen. Damit besteht keine Gefahr, dass die Dichtwir  kung der Dichtung 30 durch ein Verziehen des Trag  ringes     beeinträchtigtwird.    Umgekehrt können Wärme  dehnungen des Tragringes 26 in radialer Richtung  nicht auf den     Verankerungsring    28 übertragen wer  den. Der ganze     glockenartige    Träger ergibt eine aus  gezeichnete     Abstützung    für die mehrere     hundert    Ton  nen betragenden Druckkräfte, die in die Wand 20  abgeleitet werden müssen.  



  Zur     möglichsten    Kleinhaltung eines     Wärmeflusses     in dem Tragring 28 sind der Tragring sowie     Teile    des  mantelartigen Zwischenstücks gegen die das geför  derte Kühlmittel führenden Gehäuseteile 18 durch  eine Wärmeisolierung 31 abgeschirmt.

   Diese     füllt     gleichzeitig den Ringraum zwischen der     Aussenfläche     des     mantelartigen    Zwischenstücks 27 und .der Blech  lage 22 bzw.     Leichtbetonschicht    21 so aus, dass     Kon-          vektionsströmungen    innerhalb dieses Ringraumes ver  hindert .sind; diese Massnahme trägt ebenfalls zur  Verhinderung eines Wärmeflusses im glockenartigen  Träger bei.  



  Weiter sind .einzelne Teile dieses Trägers durch  ein Kühlmittel angeströmt. So befindet sich am Trag  ring zwischen der Anbaufläche für den     Flansch    23  und dem Übergang zum     mantelartigen    Zwischenstück  eine in Umfangsrichtung verlaufende Kühltasche 32,  der durch den Stutzen 33 ein     Kühlmittel    - zum Bei  spiel Kühlwasser -     zugeführt    wird, das dann durch    den Stutzen 34 wieder abgeführt wird.

   Diese Kühl  tasche führt einen wesentlichen Teil der in Aden Trag  ring 26 noch .einfallenden Wärme ab, so dass     ein          Wärmeflul3    durch das mantelartige Zwischenstück  weitgehend verhindert wird.     Gleichzeitig    dient die  Kühltasche zur Kühlung der Dichtung 30.  



  Eine weitere     Kühltasche    35 mit Stutzen 36 und  37 für die Zu- bzw. Abfuhr von     Kühlmittel    befindet  sich am     obergang    zwischen dem mantelartigen     Zwi          schenstückteil    27b und dem     Verankerungsring    28.  Durch :entsprechende Wahl der Temperatur des in  diese Kühltasche     geführten        Kühlmittels    kann der     Ver-          ankerungsring    immer auf     gleicher        Temperatur        wie     die     Betonmauer    20 gehalten werden.

   Zu :diesem  Zweck wird den beiden Kühltaschen 32 und 35 vor  teilhaft Kühlmittel unterschiedlicher Temperatur zu  geführt. Die     geschilderte    Kühlanordnung ermöglicht  einen weitgehenden Abbau von Wärmespannungen.  



  Zur Verminderung des     Wärmeeinfalles    in den  Tragring 26 liegt der     Diffusorteil    18 nicht über den  ganzen Umfang auf der zugeordneten     Anbaufläche     des Tragringes 26 auf. Gemäss     Fig.    2     sind    in der An  baufläche     einzelne    Auflageschuhe 38 aufgeschweisst,  so dass die gesamte     Berührungsfläche    nur einen  Bruchteil der einander zugekehrten     Flanschflächen     beträgt.  



  Die Erfindung ist nicht auf das geschilderte Aus  führungsbeispiel beschränkt. So könnte der glocken  artige Träger auch     eine    andere Gestalt aufweisen und  zum Beispiel über die     ganze    Länge des mantelartigen  Zwischenstücks zylindrisch oder kegelartig     wisgebil-          det        sein.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Turbogebläse, insbesondere Gebläse für das Kühl mittel eines gasgekühlten Kernreaktors, dadurch ge kennzeichnet, dass das Gebläs.egehäuse an .einem glok- kenartigen Träger befestigt ist, der einen das Gehäuse umgreifenden und mit diesem verbundenen Tragring aufweist, dass weiter der Träger ein in Richtung der Gebläseachse sich erstreckendes,

   am Tragring an schliessendes mantelartiges Zwischenstück besitzt und dass dieses Zwischenstück in einen Verankerungsring übergeht, der seinerseits mit einer das Gebläse um gebenden Wand verankert ist. UNTERANSPRüCHE 1. Turbogebläse nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragring eine quer zur Ge- bläseachse gestellte Anbaufläche für einen entspre chend gestellten, am Gebläsegehäuse befindlichen An bauflansch besitzt. 2.

   Turbogebläse nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Verankerungsring über sei nen ganzen Umfang gasdicht mit einer Stahlblech auflage ,auf -der das Gebläse umgebenden Wand ver schweisst ist. 3. Turbogebläse nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Länge des mantelarti- gen Zwischenstücks mindestens ein Drittel des inneren Durchmessers des Tragringes beträgt. 4.

   Turbogebläse nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansaug- und Austrittsge häuse des Gebläses unabhängig vom übrigen Teildes Gebläsegehäuses am Tragring befestigt ist. 5. Turbogebläse nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, @dass der Tragring und mindestens Teile des mantelartigen Zwischenstücks gegen die das geförderte Medium führenden Gehäuseteile durch eine Wärmeisolierung abgeschirmt sind. 6.

   Turbogebläse nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen der das Gebläse umgebenden Wand und der Aussenfläche des mantel artigem Zwischenstücks ein Ringraum befindet und dass dieser Ringraum durch eine Konvektionsströ- mung verhindernde Wärmeisolation ausgefüllt ist. 7. Turbogebläse nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens Teile des Trägers durch ein Kühlmittel angeströmt sind. B.

   Turbogebläse nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich am Tragring zwischen der Anbaufläche und dem Übergang zum mantelartigen Zwischenstück eine in Umfangsrichtung verlaufende Kühltasche befindet. 9. Turbogebläse nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Bereich des überganges zwischen dem mantelartigen Zwischenstück und dem Verankerungsring eine sich in Umfangsrichtung er streckende Kühltasche befindet. 10.

   Turbogebläse nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbaufläche des Ansaug- und Austrittsgehäuses mit Hilfe von über den Umfang verteilten Auflageschuhen auf der zugeordneten An baufläche des Tragringes aufliegt.