Über ein U'ntersetzungsgetriebe mit der anzutreibenden Maschine gleichachsig gekuppelte Dampf- oder Gasturbine Ein besonderes konstruktives Problem ist die Kupplung schnell laufender Dampf- oder Gasturbinen mit im Vergleich dazu langsam laufenden angetriebe nen Maschinen, etwa die Kupplung einer De-Laval oder Curtis-Turbine mit einem elektrischen Generator.
Hiezu sind Getriebe mit sehr grosser Untersetzung er forderlich, die bei den bisher bekannten Lösungen einen konstruktiven und materiellen Aufwand bedeu ten, der vielfach in keinem rechten Verhältnis zur trei benden und getriebenen hfaschine steht, und deren Zu sammenbau mit den genannten Maschinen vor allem dann, wenn die Maschinen gleichachsig gekuppelt wer den sollen, wegen der mehrfachen Zentrierungen gros- ser Sorgfalt bedarf.
Mit anderen Worten, es wird der grosse wirtschaftliche Vorteil einer einfachen und robusten Antriebsmaschine, wie etwa einer Curtis-Tur- bine mit fliegend angeordnetem Laufrad, durch einen ,grossen Aufwand für die erforderliche Drehzalilredtik- tion zum guten Teil wieder aufgehoben. Hier Abhilfe zu schaffen, ist das Ziel der vorliegenden Erfindung.
Gegenstand der Erfindung ist eine über ein Unter setzuugsgetriebe mit der anzutreibenden Maschine gleichachsig gekuppelte Dampf- oder Gasturbine, ins besondere De-Laval- oder Curtis-Turbine, wobei in er- findungsgemässer Weise die Kupplung über ein Plane tengetriebe, mit feststehendem Planetenträger erfolgt, dessen Sonnenrad über eine gleichachsige Kupplung mit der Turbinenwelle gekuppelt ist und dessen Plane tenträger im Turbinenlagergehäuse zentriert befestigt ist.
An Hand der beiliegenden Zeichnungen soll die Erfindung näher erläutert werden. In Fig. 1 wird die Erfindung angewandt bei einer Turbine mit fliegend angeordnetem Turbinenrad gezeigt. In dieser Figur be deutet 1 das Turbinengehäuse mit dem Abdampfstut- zen 2 und der Labyrintlibuchse 3. Das Turbinenge häuse ist in an sich bekannter Art über radiale Bolzen 4 wärmebeweglich mit dem Lagergehäuse 5 verbunden. Ein De-Laval-Rad 6 ist mit der Turbinenwelle 7 ver schraubt oder mit dieser aus einem Stück bestehend. Die Turbinenwelle 7 ist in dem üblichen Traglager 8 und in einem kombinierten Druck- und Traglager 9 ge lagert.
Mit 10 ist der in der Turbinenwelle 7 einge baute Schnellschlussregler positioniert, der den Schnellschlussvermittler 11 betätigt. Das Lagergehäuse 5 hat, um eine leichte Revision der Lager zu ermög lichen, über den Lagern 3, 9 einen Lagerdeckel 12. Die Kupplung der Turbine mit der anzutreibenden Maschine, also etwa einem Generator, erfolgt in erfin- dungsgemässer \'eise über ein Planetengetriebe, dessen Sonnenrad mit 14, dessen Planetenräder mit 15 und dessen Aussenrad mit 18 bezeichnet sind. Im speziellen handelt es sich um ein Planetengetriebe mit feststehen dem Planetenträger 17, wobei letzterer über eine Zen trierung mit dem Lagergehäuse 5 verschraubt ist.
Das Sonnenrad 14 ist über eine gleichachsige Kupplung<B>13</B> mit der Turbinenwelle 7 gekuppelt. Die Planetenräder 15 sind auf Bolzen 16 des Planetenträgers 17 gelagert und das Aussenrad 18 ist über ein Kupplungsverzah nung mit der iNfitnehmerscheibe der langsam laufenden Abtriebswelle 19 verbunden. Die Abtriebswelle 19 ist in einem Traglager 20 im Planetenträger 17 und in einem kombinierten Druck- und Traglager 21 des Ge triebedeckels 22 gelagert. Der Getriebedeckel 22 ist ebenfalls über eine Zentrierung mit dem Lagergehäuse 5 verschraubt und schliesst dieses stirnseitig ab.
Auf der Abtriebswelle 19 ist ein Zahnrad 23 befestigt, wel ches für Hilfsantriebe, wie Tachometer 24, Ölpumpe, Regelung usw. benötigt wird.
In Fig.2 ist die erfindungsgemässe Lösung ange wandt auf ein beidseitig gelagertes, zweikränziges Cur- tis-Rad gezeigt. In Übereinstimmung mit der Fig. 1 ist wieder mit 1 das Turbinengehäuse bezeichnet, mit 2 der Abdampfstutzen und mit 3 die Labyrinthbuchsen für die Wellenabdichtung.
Mit 6 ist ein Curtis-Rad, in diesem Fall also ein zweikränziges Turbinenrad, posi tioniert und mit 7 die Turbinenwelle, die in einem Traglager S und in einem kombinierten Druck- und Traglager 9, die in diesem Fall zu beiden Seiten des Curtis-Rades angeordnet sind, gelagert ist. Das Turbi- nengehäuse 1 ist horizontal geteilt und mittels Pratzen wärmebeweglich auf dem eintriebsseitigen Lagerge häuse 25 dnd dem austriebsseitigen Lagergehäuse 26 gelagert. Die weiteren Positionen korrespondieren mit denen der Fig. 1.
Es bedeutet also 10 den Schnell schlussregler, 11 den Schnellschlussvermittler, 12 die Lagerdeckel, 13 die gleichachsige Kupplung für das Sonnenrad 14, 15 die Planetenräder, 16 deren Bolzen zu ihrer Lagerung im feststehenden Planetenträger 17, 18 das Aussenrad, 19 die Abtriebswelle, 20 das Trag lager im Planetenträger 17, 21 das Druck- und Tragla ger im Getriebedeckel 22 und 23 ein auf der Abtriebs welle sitzendes Zahnrad, etwa zum Antrieb eines Tachometers 24. Um bei dieser Ausführung eine ein wandfreie Zentrierung zwischen Turbinenwelle und Getriebe zu erhalten, werden die Lagergehäuse 25, 26 auf einer gemeinsamen Fundamentplatte 27 montiert, welche zweckmässiger Weise auch als Ölbehälter ausge bildet werden kann.
Bei dieser Ausführung könnte ein Lagergehäuse 26 mit einem Getriebe auch beidseitig der Turbine vorgesehen werden, womit es möglich wird, in einfacher Weise zwei Maschinen je nach Be darf mit gleichen oder verschiedenen Drehzahlen anzu treiben.
Unter der Vorraussetzung, dass die angetriebene Maschine selbst ein Axiallager hat, was im allgemeinen der Fall ist, kann die erfindungsgemässe Art der Maschinenkupplung noch vereinfacht werden. Dies soll an Hand der Fig.3 näher erläutert werden. Wie bei den vorhergehenden Figuren bedeutet 7 die Turbinen welle, 5 das Turbinenlagergehäuse, 9 das kombinierte Druck- und Traglager, 13 die gleichachsige Kupplung für das Sonnenrad 14, 15 die Planetenräder, 16 deren Bolzen zur Lagerung, im am Turbinenlagergehäuse 5 angeschraubten Planetenträger 17.
Bei der Lösung nach Fig. 3 ist das Aussenrad 18 mit dem Wellenstum mel 29 der anzutreibenden Maschine, im dargestellten Fall eines Generators 30, gekuppelt. Dazu durchsetzt der Wellenstummel 29 den Getriebedeckel 22, der, wie bei den vorher besprochenen Lösungen, im Turbinen lagergehäuse 5 zentriert ist, und trägt eine Nabe 28, an der die Mitnehmerscheibe des Aussenrades 18 ange- schweisst ist. Die Abdichtung zwischen Getriebedeckel 22 und Nabe 28 ist durch einige Dichtspitzen angedeu tet. Auf der Nabe 28 ist dann wieder ein Zahnrad 23 für allfällige Hilfsantriebe (z. B. Tachometer 24) ange deutet.
Diese Ausführung hat den Vorteil, dass die langsam laufende Welle des Getriebes und deren Lage rung, sowie eine weitere Kupplung mit der angetriebe nen Maschine entfallen. Allen Lösungen aber ist gemeinsam, dass, weil eben das Planetengetriebe unmittelbar in das Lagerge häuse der Turbine eingebaut ist, in axialer Richtung viel Raum gewonnen wird und überdies bei der Mon tage die bei einem getrennten Getriebekasten erforder liche heikle Ausrichtung zwischen Turbine und Ge triebe entfällt.
Da ferner sämtliche Zentrierdurchmes- ser in einer Aufspannung gefertigt werden können, ist eine ;enaue Zentrierung von Turbinenläufer und Ge triebe leichter zu gewährleisten. Auch kommt auf das Lagergehäuse von der Turbine her keine Wärmedeh nung, sondern nur durch die Ölaufwärmung, so dass gegenüber der zu kuppelnden Maschine praktisch keine Höhendifferenzen auftreten.
Steam or gas turbine coupled in the same axis with the machine to be driven via a reduction gear A particular design problem is the coupling of fast-running steam or gas turbines with, in comparison, slow-running driven machines, such as the coupling of a De Laval or Curtis turbine an electric generator.
For this purpose, gears with a very large reduction are required, which in the solutions known up to now mean a constructive and material expense that is often out of proportion to the driving and driven machine, and their assembly with the machines mentioned above all if the machines are to be coupled on the same axis, great care is required because of the multiple centering.
In other words, the great economic advantage of a simple and robust drive machine, such as a Curtis turbine with an overhung impeller, is largely canceled out by a great deal of effort for the required speed reduction. The aim of the present invention is to provide a remedy here.
The subject of the invention is a steam or gas turbine, in particular a De Laval or Curtis turbine, which is coaxially coupled to the machine to be driven via a reduction gear, the coupling according to the invention taking place via a planetary gear with a stationary planet carrier The sun gear is coupled to the turbine shaft via an coaxial coupling and its plane carrier is fastened centered in the turbine bearing housing.
The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. In Fig. 1 the invention is shown applied to a turbine with an overhung turbine wheel. In this figure, 1 indicates the turbine housing with the exhaust stub 2 and the labyrinth bushing 3. The turbine housing is connected to the bearing housing 5 in a manner known per se via radial bolts 4 so that it can move with heat. A De Laval wheel 6 is screwed ver to the turbine shaft 7 or consists of one piece with it. The turbine shaft 7 is in the usual support bearing 8 and in a combined thrust and support bearing 9 superimposed ge.
With 10 of the built-in in the turbine shaft 7 trip controller is positioned, which actuates the trip switch 11. The bearing housing 5 has a bearing cover 12 above the bearings 3, 9 in order to allow easy revision of the bearings. The turbine is coupled to the machine to be driven, such as a generator, in accordance with the invention via a planetary gear whose sun gear is denoted by 14, whose planet gears are denoted by 15 and the outer gear by 18. In particular, it is a planetary gear with the planet carrier 17 fixed, the latter being screwed to the bearing housing 5 via a Zen tration.
The sun gear 14 is coupled to the turbine shaft 7 via a coaxial coupling <B> 13 </B>. The planet gears 15 are mounted on bolts 16 of the planet carrier 17 and the outer gear 18 is connected to the slave disk of the slow-running output shaft 19 via a coupling tooth system. The output shaft 19 is mounted in a support bearing 20 in the planetary carrier 17 and in a combined pressure and support bearing 21 of the gear cover 22 Ge. The gear cover 22 is also screwed to the bearing housing 5 via a centering and closes it off at the front.
On the output shaft 19, a gear 23 is attached, wel Ches for auxiliary drives, such as tachometer 24, oil pump, control, etc. is required.
In FIG. 2, the solution according to the invention is shown applied to a two-ring Cur tis wheel mounted on both sides. In accordance with FIG. 1, 1 again denotes the turbine housing, 2 denotes the exhaust steam nozzle and 3 denotes the labyrinth bushings for the shaft seal.
With 6 is a Curtis wheel, in this case a two-ring turbine wheel, posi tioned and with 7 the turbine shaft, which is in a support bearing S and in a combined thrust and support bearing 9, which in this case on both sides of the Curtis wheel are arranged, is stored. The turbine housing 1 is divided horizontally and is mounted on the bearing housing 25 on the input side and the bearing housing 26 on the output side so that it can move with heat by means of claws. The other positions correspond to those of FIG. 1.
So it means 10 the quick-closing regulator, 11 the quick-closing mediator, 12 the bearing cover, 13 the coaxial coupling for the sun gear 14, 15 the planetary gears, 16 their bolts for their storage in the stationary planet carrier 17, 18 the outer gear, 19 the output shaft, 20 the Support bearing in the planet carrier 17, 21 the Druck- and Tragla ger in the gear cover 22 and 23 a gear seated on the output shaft, for example to drive a speedometer 24. To get a perfect centering between the turbine shaft and the gearbox in this version, the Bearing housing 25, 26 mounted on a common base plate 27, which can be conveniently formed out as an oil tank.
In this embodiment, a bearing housing 26 with a gear could also be provided on both sides of the turbine, which makes it possible to easily drive two machines at the same or different speeds depending on the loading.
Provided that the driven machine itself has an axial bearing, which is generally the case, the type of machine coupling according to the invention can be further simplified. This will be explained in more detail with reference to FIG. As in the previous figures, 7 signifies the turbine shaft, 5 the turbine bearing housing, 9 the combined thrust and support bearing, 13 the coaxial coupling for the sun gear 14, 15 the planetary gears, 16 their bolts for bearing in the planet carrier 17 screwed to the turbine bearing housing 5.
In the solution according to FIG. 3, the outer wheel 18 is coupled to the Wellenstum mel 29 of the machine to be driven, in the illustrated case a generator 30. For this purpose, the stub shaft 29 passes through the gear cover 22, which, as in the solutions discussed above, is centered in the turbine bearing housing 5, and carries a hub 28 to which the drive plate of the outer wheel 18 is welded. The seal between gear cover 22 and hub 28 is indicated by some sealing tips. On the hub 28, a gear 23 for any auxiliary drives (z. B. tachometer 24) is then indicated.
This design has the advantage that the slowly rotating shaft of the gearbox and its storage, as well as another coupling with the driven machine, are not required. What all the solutions have in common, however, is that because the planetary gear is built directly into the bearing housing of the turbine, a lot of space is gained in the axial direction and, moreover, the delicate alignment between the turbine and the gear, which is necessary with a separate gearbox, is eliminated during assembly .
Furthermore, since all centering diameters can be produced in one setting, precise centering of the turbine rotor and gear unit is easier to ensure. There is also no thermal expansion on the bearing housing from the turbine, but only due to the heating of the oil, so that there are practically no height differences compared to the machine to be coupled.