CN102265001B - 涡轮机支座单元 - Google Patents

Abstract

本发明基于一种涡轮机支座单元(4、52)，其具有多个支座(8)和固定器件(60)，所述支座用于固定在涡轮机(2)上并且使所述涡轮机(2)立于水平的基底(6)上，所述固定器件用于将所述支座(8)固定在所述基底(6)上。为了获得涡轮机(2)的持续稳定的状态而建议，至少其中一个所述支座(8)在所述涡轮机(2)固定在所述基底(6)上时能够以相对于所述固定器件(60)之一沿水平方向运动的方式进行支承，所述固定器件之一将所述支座(8)固定在所述基底上。

Description

涡轮机支座单元

本发明涉及一种涡轮机支座单元，其具有多个支座并具有固定器件，所述支座用于固定在涡轮机上并且使所述涡轮机立于水平基底上，所述固定器件用于将所述支座固定在所述基底上，其中，所述支座中的至少一个支座在所述涡轮机固定在所述基底上时能够以相对于所述固定器件中的将所述支座固定在所述基底上的一固定器件沿水平方向运动的方式进行支承。

用于工业用途的或者发电厂的涡轮机通常与电机连接，例如涡轮压缩机与电动马达连接用于驱动该涡轮压缩机，或者例如涡轮与发电机连接用于将力从涡轮传递至发电机。为了在机器之间传递力时连接用的轴不承载太高的负荷，这种涡轮机通常固定在基底上，例如固定在地基或者底架上。涡轮机在工作中牢固地固结在基底上，其中，牢固的固结抵抗涡轮机的振动。

为了将涡轮机固定在基底上，已知的是，涡轮机立于支座上，该支座与基底牢固地进行螺纹连接。支座其自身与涡轮机连接，例如焊接在一起，或者与壳体元件浇铸为一体，从而涡轮机牢固地锚固在基底中。

由EP l 176286 A1已知一种涡轮增压器，其具有对称的长孔固定部。US 4 076 452 A、 US 5 108 258 A、 WO 98/53183 A1示出具有各种支承结构的涡轮机。

本发明的任务在于，给出一种涡轮机支座单元，利用该涡轮机支座单元可以将工业用或者发电厂用的涡轮机可靠地锚固在基底上。

该任务通过前述类型的涡轮机支座单元来解决，其中，根据本发明，所述支座中的至少一个支座在所述涡轮机固定在所述基底上时能够以相对于所述固定器件中的将所述支座固定在所述基底上的一固定器件沿水平方向运动的方式进行支承。

在此本发明基于这样的考虑，即涡轮机在其工作过程中会发热，其中，所述热不均匀地分布于涡轮机的容积中。例如在空气压缩机中，从一级到另一级被越来越高地压缩的空气变得越来越热，从而涡轮机在空气入口处相对较冷，而在已压缩空气的出口处是热的。由于该热导致涡轮机整体发生膨胀，由此应力和变形传递至牢固地固定在基底处的支座上。在涡轮机温度频繁变化的情况下，涡轮机的支座或者说支座单元出现疲劳，由此在基底上的可靠固定受材料疲劳的威胁。通过所述支座中的至少一个支座相对于水平基底或者相对于固定在基底上的固定器件的可运动性，相应的支座可以执行长度补偿，从而与牢固地固定的支座相比减少了施加至该支座上的机械负荷。

所述基底可以是地基。底架、中间板或类似物也可以是基底，其中，底架、中间板或类似物按照适当方式牢固地固定在地基或者基底上，也就是说不可相对于基底运动。所述支座用于固定在涡轮机上，并且按照适当方式例如以焊接方式固定在该涡轮机上。在固定在基底上的涡轮机中，涡轮机为了完成其正常工作按照适当方式固定在基底上。所述涡轮机可以是涡轮压缩机或者涡轮，并且尤其是针对至少100 kW、特别是至少500 kW的功率而设计的。支座数量是任意的。按照有利方式，有四个可运动的支座，其中，更多可运动的支座或者例如两个可运动的以及两个不可运动的支座也是可以想到的。

按照适当方式所述可运动性是可沿基底运动的特性。所述可运动性可以是一维、二维或者三维的可运动性，其中，二维和/或三维一定不能有水平维度。

在本发明的一种有利实施方式中，所述支座中的至少两个能够以相互独立地相对于所述固定器件沿水平方向运动的方式进行支承。由此它们能够以其位置特别灵活地也匹配于涡轮机的复杂的热膨胀特性。独立的可运动性由此得到：一支座是可运动的，而另一支座不需要由此执行强制运动。

例如使支座在基底上的滑动的设置方式就足以实现可运动地支承。所述可运动性可以通过运动辅助装置来实现，例如一种表面或者导轨，其对于两个构件彼此间以较低摩擦的方式来滑动提供了帮助，例如通过特别平滑的表面或者润滑剂。

按照一种特别简单的方式，在可运动的支座和其固定器件之间的可运动性通过在所述固定器件和所述支座之间的间隙来获得。在该间隙内部可以进行一维、二维或者三维的相对运动。

按照有利方式，所述可运动的支座具有带凹槽的底板，通过所述凹槽对于配属于所述支座的固定器件进行引导，所述固定器件将所述支座固定在基底上，其中，所述底板在所述支座相对于所述固定器件沿水平方向运动时也会运动。凹槽的水平尺寸允许支座可沿水平方向运动。按照适当方式，凹槽完全被底板包围。所述固定器件可以是螺栓，该螺栓以螺纹连接到基底中。螺栓的螺栓头可以直接或者间接地沿竖直方向对于底板进行固定。

尤其有利的是，所述固定器件包括带凸缘的套筒，所述凸缘包围螺栓。由此所述凸缘可以沿竖直方向固定所述底板，从而可以与螺栓加工精度无关地实现使力均匀地分布在底板上，以便固定该底板。

此外套筒可以限制螺栓至底板的挤压力，例如通过所述套筒承担一部分所述固定器件至所述基底上的挤压力来实现。由此，螺栓施加到底板上的夹持力可以与螺栓拉紧力无关设定为最大值，该最大值允许底板在基底上进行水平的运动，而无需克服过高的摩擦力。按照适当方式，套筒直至凸缘的长度等于底板在基底和底板的凸缘或者凸缘安放面之间的厚度。

为了简化支座的水平运动，可以在凸缘和底板之间引入减少磨损的介质，例如粘性润滑剂或者聚四氟乙烯。这同样适用于底板和地基或者基底之间的连接。

在本发明的另一有利构造方式中，涡轮机支座单元包括固定在所述基底上的固结机构，其用于将所述涡轮机的一部分固结于水平的定位点处以阻止沿水平方向的运动。由此可以限制通过支座获取的涡轮机可沿水平方向运动的特性，从而例如轴与电机的连接不用遭受过高的机械负荷。

涡轮机的例如一种点或者一种位置可以被看作为水平的定位点，在该定位点处阻止沿水平方向的运动。在水平的定位点处如此实现在所有水平方向上的定位。所述固结机构可以是固定在基底上的成形件，例如栓销，该栓销嵌合到涡轮机或者支座单元上的相应凹槽中，或者方向相反地实施，从而涡轮机或者支座单元上的成形件嵌合到固定在基底上的凹槽中。

按照适当方式，所述可运动的支座而且尤其是所有可运动的支座以能够从所述水平的定位点运动离开并朝向所述水平的定位点运动的方式进行支承，例如星形地进行支承，从而可以将涡轮机从定位点离开的膨胀运动转换为支座的相应运动。

通过所述支座，使涡轮机垂直于基底地进行固定。为了允许沿例如竖直方向的热膨胀，所述固结机构按照有利方式允许所述涡轮机的竖直运动。由此可以避免超静定的固定（überbestimmte Fixierung）。

按照有利方式，所述固结机构位于竖直的中心面中，所述中心面延伸穿过所固定的所述涡轮机的转子轴。由此可以固定涡轮机轴的水平位置，从而在涡轮机发生热膨胀时，该轴仅承担较小的机械负荷。同样的优点在于，所述固结机构设置在所述涡轮机的面对驱动装置的一侧上，例如是用于驱动被实施为压缩机的涡轮机的电马达或者在涡轮中的发电机。

本发明还建议，所述涡轮机支座单元包括固定在所述基底上的导向器件，其用于将所述涡轮机的部分的水平运动限制为一维运动。所述导向器件可以是居中导向支架，该居中导向支架充当径向定位点，用于阻止涡轮机沿水平方向转动。施加在轴上的负荷可以保持得较小。

为此，所述一维运动按照适当方式沿轴方向平行于所固定的涡轮机的转子轴进行取向。此外有利的是，所述导向器件位于竖直的中心面中，所述中心面延伸穿过所固定的所述涡轮机的转子轴。为了将在轴方向上的轴负荷保持得较小，尤其是将与电机连接处的负荷保持得较小，有利之处在于，所述导向器件设置在所述涡轮机的远离驱动装置的一侧上。

此外本发明还涉及具有上述涡轮机支座单元的涡轮机。

结合在附图中示出的实施例进一步说明本发明。

附图中：

图1以立体示意图示出涡轮机以及固定在该涡轮机上的涡轮机支座单元，其具有四个支座；

图2以从顶部至基底的视图形式示出了固定简图；

图3以透视图示出另一涡轮机支座单元；

图4示出根据图3的涡轮机支座单元的支座的剖面图；

图5和图6示出根据图3的涡轮机支座单元的居中导向支架的剖面图和俯视图；

图7和图8示出根据图3的涡轮机支座单元的居中导向栓销的剖面图和俯视图；

图9示出抬高了的基底上的涡轮机支座单元。

图1以示意性的透视图示出一种涡轮机2，其具有涡轮机支座单元4，该涡轮机支座单元4焊接在涡轮机2的壳体16上。涡轮机支座单元4位于图1所示的基底6上，该基底6沿水平方向伸展，并且包括平坦的地基和在每个支座8上的底板11。涡轮机支座单元4包括四个支座8，其分别具有一底板10和两个彼此垂直的支座板件12、14，该支座板件焊接在涡轮机2的壳体16上。这两个支座板件12、14在其与涡轮机2对置的端部上与底板10焊接。每两个支座8分别通过横板18彼此连接。同样可以考虑，每两个支座板件14和一横板18构造为一体，而支座板件12是两部分的并且在两侧焊接在支座板件14上。

此外，在图1中以分解图的形式示出固结机构20以及导向器件22，该固结机构在图7和图8中详细示出，该导向器件在图5和图6中详细示出，并且相对于每个支座8分别设置套筒24，该套筒24在图4中放大示出。

图2示出了涡轮机2固定在基底6或者说其中间板11上的固结图示。图中示出了支座8在基底6上的四个固定位置26、通过固结机构20确定的定位点30以及通过导向器件22确定的导向区域32。此外用虚线示出涡轮机2的转子的轴34，该轴通过两个轴之径向轴承36和一个轴之轴向轴承38进行支承。此外示出耦联结构40，其用于驱动装置（未示出）、例如在被设计为压缩机的涡轮机2中的电动马达。

固结机构20竖直地位于转子轴34下方，从而该转子轴设置在垂直于纸平面延伸的、竖直的中心面中，该中心面延伸穿过所固定的涡轮机2的转子轴34。

如借助以下附图详细阐述的那样，支座8在固定在基底6上的状态下可沿水平纵向方向42和水平横向方向44运动，或者仅沿水平横向方向44运动，从而该支座基本允许涡轮机2的热膨胀运动或者热收缩运动，由此较小地保持施加到支座8或者支座板件12、14和其焊接连接部以及固定器件60（图4）上的剪切力。所述水平纵向方向42平行于涡轮机转子轴34的纵向方向，而水平横向方向44横向于转子轴34的纵向方向。

通过固结机构20，涡轮机2在其朝向耦联结构40的一侧在下方沿所有水平方向42、44固定在定位点30处，从而在那里阻止涡轮机2沿所有水平方向42、44运动。当然垂直于水平方向42、44的运动、即垂直于基底6的运动是可行的，这样涡轮机2可以在无应力的情况下实现支座板件12、14的热膨胀。

在涡轮机2运行时，涡轮机会变热，从而其壳体16会热膨胀。该膨胀沿所有三个空间方向进行。因为涡轮机2仅从下方通过涡轮机支座单元4保持，所以涡轮机2沿竖直方向在基底6上的固定或者说垂直于基底的固定没有在涡轮机2中产生机械应力。然而当支座8牢固固定在基底6上时，通过涡轮机2沿水平方向42、44的膨胀，应力会作用于支座8。

在仅从水平方向42、44观察的情况下，涡轮机2通过固结机构20固定在定位点30中。在所有水平的膨胀运动的情况下，涡轮机2的该点静止。而支座8不同，其由于涡轮机2的热膨胀从定位点30移开。从而两个与固结机构20相邻的支座8沿水平横向方向44从定位点30运动离开，并且在热收缩情况下朝向定位点30运动。两个进一步远离的支座8围绕固定位置26不仅沿水平纵向方向42而且沿水平横向方向44运动。通过导向器件22阻止涡轮机2在导向区域32中沿水平横向方向44的运动，并且仅允许沿水平纵向方向42的运动。由此阻止涡轮机2围绕定位点30旋转运动，进而将施加到轴34或者耦联结构40上的机械负荷保持得较小。

图3以透视图示出可替代的涡轮机支座单元52，在其上未放置涡轮机2。以下附图的说明基本上限于与图1中的实施例的不同之处，关于相同的特征和功能参照与图1中的实施例。基本上相同的构件原则上用相同附图标记来标注，未提到的特征在下面的实施例中进行阐述，无需重复说明。

与涡轮机支座单元4不同，涡轮机支座单元52包括将两个支座8彼此连接起来的支座板件54和连续的横板56，该横板56在其两个外端部上同样构成支座板件，这些支座板件与支座板件54焊接在一起。支座板件54和横板56本身与支座8焊接在一起。

在图3中可以看到在底板10中的凹槽58，该凹槽在图4中以剖面图示出。在该凹槽58中插入套筒24，以便将涡轮机支座单元52固定在基底6上，被设计成螺栓的固定器件60分别穿过所述套筒24。固定器件60与基底6螺纹连接，并以这种方式将套筒24压到基底6上。在此挤压力可以较小。在此挤压力可以较小。重要之处仅在于沿竖直方向的固定。

套筒24在其外端部上包括凸缘62，该凸缘一方面形成用于螺栓头的支承部，另一方面局部地覆盖凹槽58的凸肩64，并且因此在凹槽58内部贴靠在底板10上。在此套筒24从其下端部直至凸缘62的长度66如此选择，即该长度66等于底板10从基底6直至凸肩64的厚度。因而通过套筒24在基底6上的压紧也保证了底板10不会沿竖直方向68从基底6运动离开。然而如果凹槽58的直径与套筒24在其下方区域或者在凸缘62区域中的直径相比大出长度70的两倍，那么底板10可沿水平方向42、44自由运动。通过该间隙，所有底板10可以沿两个水平方向42、44以及沿所有位于其间的水平方向运动，其中，支座8相互独立地水平运动。

在此仅要克服底板10在基底6上的摩擦以及在底板10与凸缘62之间的摩擦。为了减少这种摩擦，在凸缘62和底板10的凸肩64之间填入聚四氟乙烯环或者聚四氟乙烯薄膜形式的润滑介质72。如果固定器件60将支座8仅固定在基底6的中间板11上并且能实现在中间板11和地基或者说基底之间的水平运动，那么该润滑介质可以设置在中间板11和基底之间。或者通常设置在两个可相互水平运动的元件之间，其中，一个元件固定在支座8上，而另一个固定在基底6上。

图5沿水平纵向方向42的视角示出导向器件22，而图6以俯视图示出导向器件22的固定于基底6上的部分。在与基底6或者中间板11以螺纹连接的底板74上焊接了导向架76，该导向架76具有沿水平纵向方向42构造为长形的成形件78。焊接在壳体16上的导向部80沿水平横向方向44在两侧紧贴着构造为导轨形式的该成形件78，从而导向部80阻止并利用该成形件78阻止涡轮机2在导向区域32中沿水平横向方向44运动。沿水平纵向方向42的运动通过轨道形式的成形件78来引导。

类似于图5和图6，图7和图8以侧视图和俯视图示出固结机构20。栓销82插入到壳体16上的导向部84中的凹槽之内，并如此阻止涡轮机2在定位点30处沿所有水平方向42、44的运动。然而保留沿竖直方向68的运动，如同导向器件22一样。当然固结机构20不阻止涡轮机2围绕定位点30旋转运动，这是因为栓销72和导向部84中的凹槽是以旋转对称方式进行构造的，然而如已述的那样，该旋转运动由导向器件22阻止。

图9示出涡轮机支座单元86的另一实施例，其具有支座88，其中，在支座88和基底6之间的水平滑动面位于涡轮机轴的垂直高度上。为此基底包括支架90，这些支架将基底6抬升至该滑动面并且可以彼此沿水平方向稳定地加固。利用固结机构20和导向器件22进行的居中导向得以保留。然而热膨胀不仅使得涡轮机组件向上运动而且促使涡轮机组件均匀地从位于机器轴中点处的机器轴线向上并且向下运动离开支座88或者离开在支座88和基底6之间的滑动面。因而机器轴不仅在竖直方向上而且在水平方向上保持在其位置上，不会因为热膨胀产生明显的定位错误。

Claims (2)

1.涡轮机支座单元（4、52），该涡轮机支座单元具有多个支座（8）并具有固定器件（60），所述支座用于固定在涡轮机（2）上并且使所述涡轮机（2）立于水平的基底（6）上，所述固定器件用于将所述支座（8）固定在所述基底（6）上，

其中，所述支座（8）中的至少一个支座在所述涡轮机（2）固定在所述基底（6）上时能够以相对于所述固定器件（60）中的将所述支座（8）固定在所述基底上的一固定器件沿水平方向运动的方式进行支承，

其特征在于一种固定在所述基底（6）上的固结机构（20），该固结机构用于将所述涡轮机（2）的部件固定于水平的定位点（30）处以阻止沿水平方向的运动，

其中，设置一种固定在所述基底（6）上的导向器件（22），该导向器件用于将所述涡轮机（2）的部件的水平运动限制为一维运动，

其中，所述一维运动沿轴的方向平行于所固定的涡轮机（2）的转子轴（34）取向。

2.根据权利要求1所述的涡轮机支座单元（4、52），

其特征在于，所述支座（8）中的至少两个支座能够以相互独立地相对于所述固定器件（60）沿水平方向运动的方式进行支承。

3. 根据权利要求1或2所述的涡轮机支座单元（4、52），

其特征在于，所述能运动的支座（8）具有带凹槽（58）的底板（10），通过所述凹槽对于将所述能运动的支座（8）固定在所述基底（6）上的所述固定器件（60）进行引导，其中，所述底板（10）在所述能运动的支座（8）相对于所述固定器件（60）沿水平方向运动时也运动。

4. 根据权利要求3所述的涡轮机支座单元（4、52），

其特征在于，所述固定器件（60）包括通过带凸缘（62）的套筒（24）所导向的螺栓，所述螺栓以螺纹连接在所述基底（6）中，其中，所述凸缘（62）将所述底板（10）挤压到所述基底（6）上。

5. 根据权利要求4所述的涡轮机支座单元（4、52），

其特征在于，所述套筒（24）承担一部分所述固定器件（60）至所述基底（6）上的挤压力。

6. 根据权利要求4或5所述的涡轮机支座单元（4、52），

其特征在于，在所述凸缘（62）和所述底板（10）之间导入了减少摩擦的介质（72）。

7. 根据权利要求1或2所述的涡轮机支座单元（4、52），

其特征在于，所述能运动的支座（8）以能够从所述水平的定位点（30）运动离开并朝向所述水平的定位点（30）运动的方式进行支承。

8. 根据权利要求1或2所述的涡轮机支座单元（4、52），

其特征在于，所述固结机构（20）允许所述涡轮机（2）沿竖直方向运动。

9. 根据权利要求1或2所述的涡轮机支座单元（4、52），

其特征在于，所述固结机构（20）位于竖直的中心面中，所述中心面延伸穿过所固定的涡轮机（2）的转子轴（34）。

10. 根据权利要求1或2所述的涡轮机支座单元（4、52），

其特征在于，所述固结机构（20）设置在所述涡轮机（2）的面对驱动装置的一侧上。

11. 根据权利要求1或2所述的涡轮机支座单元（4、52），

其特征在于，所述导向器件（22）位于竖直的中心面上，所述中心面延伸穿过所固定的涡轮机（2）的转子轴（34）。

12. 根据权利要求1或2所述的涡轮机支座单元（4、52），

其特征在于，所述导向器件（22）设置在所述涡轮机（2）的远离驱动装置的一侧上。