DE1900737A1

DE1900737A1 - Mit einem elastischen Flud arbeitende,von dem Flud axial durchstroemte Maschine

Info

Publication number: DE1900737A1
Application number: DE19691900737
Authority: DE
Inventors: Hickey Herbert A; Martin Jun James A; Bollinger Jun George R
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1968-01-24
Filing date: 1969-01-08
Publication date: 1970-04-16
Also published as: ES362670A1; CH503195A; BE727153A; GB1249682A; FR2000678A1; SE345715B; US3498727A

Description

DipWng. Klaus Neubeckir Düsseldorf, 7. Januar 1969 Patentanwaft

4 Düsseldorf-Eller

Am Suaussenkreuz 53,Teiefaa 212G 52

WE 39,468
6870

Westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh, Pennsylvania, V.St.A.

Mit einem elastischen Flud arbeitende, von dem Flud axial durchströmte Maschine

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf mit einem elastischen Flud arbeitende Maschinen, insbesondere auf Axial-Damp f turbinen.

In axial durchströmten Turbinen mit mehreren Expansionsstufen können in dem Gehäuse der Turbine Befestigungsringe für stationäre Leitschaufeln angeordnet sein, die mit an dem Turbinenläufer angebrachten Laufschaufeln zusammenwirken. Das Gehäuse und die Befestigungsringe für die Leitschaufeln sind längs einer horizontalen Ebene in obere und untere Hälften geteilt. Um für den Befestigungsring und das Gehäuse eine unterschiedliche thermische Ausdehnung zu ermöglichen, müssen die Befestigungsringe in dem Gehäuse beweglich gelagert sein. Außerdem muß bei Betrieb der Turbine zwischen den stationären Leitschaufeln und den umlaufenden Laufschaufeln ein einwandfreies Spiel eingehalten werden«

Man hat daher bei Dampfturbinen die in dem Gehäuse angeordneten Befestigungsringe für die Leitschaufeln bereits mittels gesonderter, an den beiden Seiten der Unterteile der Befestigungsringe für die Leitschaufeln angreifenderKeile gelagert. Jeder Keil ruht dabei auf einem mit dem Außengehäuse verschraubten Auflageblock auf. Diese Art der Lagerung mittels Keilen ist jedoch kostspielig und erfordert eine besondere Einpassung in die Befestigungsringhälften. Ferner erfordert der für die Aufnahme des Keiles dienende Schlitz eine teure Bearbeitung.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist daher die Schaffung einer mit einem elastischen Flud arbeitenden und von diesem Flud axial durchströmten Maschine mit einer Lagerung für die Leitschaufel-Befestigungsringe, bei der die Kosten für die Herstellung der Lagerung und für die Montage der Befestigungsringe niedriger als bisher liegen und die außerdem eine Ausrichtung der einzelnen Befestigungsringe im Verhältnis zu dem Gehäuse der Turbine ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine mit einem elastischen Flud arbeitende und von dem Flud axial durchströmte Maschine, mit einem längs einer horizontalen Ebene in ein Unter- und ein Oberteil geteilten Gehäuse, in dessen Innerem Befestigungsringe für Leitschaufeln angeordnet sind, erfindungsgemäß gekennzeichnet durch exzentrische Auflageflächen aufweisende Lagerzapfen, die mit ihren einen Enden in Öffnungen an gegenüberliegenden Seiten der Befestigungsringe und mit ihren anderen Enden gleitend in in dem Unterteil vorgesehene Ausnehmungen eingesetzt sind.

Die Erfindung wird nachstehend zusammen mit weiteren Merkmalen anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:

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Fig· 1 perspektivisch eine Teilansicht einer erfindungsgemäß ausgestalteten Dampfturbine;

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab einen weitere Einzelheiten erkennen lassenden vertikalen Teilschnitt durch die Lagerung für einen der in der Turbine nach Fig. 1 vorgesehenen Befestigungsringe;

Fig. 3 einen Teilschnitt durch Fig. 2 längs der Li

nie IH-III; und -

Fig. 4 einen vertikalen Teilquerschnitt ähnlich Fig.

durch eine etwas abgewandelte Lagerung nach der Erfindung für einen Leitschaufel-Befestigungsring.

Wie mit Fig. 1 gezeigt, ist ein Turbinengehäuse 8 längs einer horizontalen Ebene P-P in ein Unterteil 10 und ein Oberteil 11 (Fig. 2) geteilt, wobei das Unterteil 10 mit dem Oberteil 11 mittels Bolzen verbunden sein kann, die in in dem Unterteil 10 vorgesehene Löcher 14 eingeschraubt sind. In ähnlicher Weise sind innerhalb des Turbinengehäuses 8 angeordnete Befestigungsringe 12 für Leitschaufeln längs der horizontalen Ebene P-P in eine Unterhälfte 16 und eine Oberhälfte 18 unterteilt. Die Ober- ^ halfte 18 ist mit der Unterhälfte 16 durch Bolzen 20 verbunden. Die einzelnen Befes'tigungsringe 12 weisen jeweils eine Mehrzahl in Kreisform verlaufender Reihen stationärer Leitschaufeln 22 auf, die mit von dem Turbinenlaufer (nicht dargestellt) getragenen Laufschaufeln zusammenwirken. Der Turbinenläufer selbst erstreckt sich längs der Längsachse L-L durch die Turbine und ist dabei mittels geeigneter, in dem Gehäuse 8 vorgesehener Lager (nicht dargestellt) aufgenommen. Die Anzahl der tatsächlich vorgesehenen Befestigungsringe 12 für die Leitschaufeln hängt von der Größe der Turbine sowie der Anzahl der Expansionsstufen ab.

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Um eine unterschiedliche thermische Ausdehnung für die Befestigungsringe 12 einerseits und das Gehäuse 8 andererseits zu ermöglichen, ist jeder der Befestigungsringe 12 mittels Lagerzapfen 24 gelagert, die sich auf gegenüberliegenden Seiten eines Befestigungsringes 12 in horizontaler Richtung erstrecken und jeweils an den Unterhälften 16 der Befestigungsringe 12 angreifen. Nach außen hin erstrecken sich die Zapfen 24 horizontal in einer zu der Vertikalebene des Befestigungsringes 12 parallelen Ebene in in horizontaler Richtung gegenüberliegend angeordnete Ausnehmungen 26 in dem Unterteil 10 des Gehäuses 8. Die Lagerzapfen 24 sind dabei in axialer Richtung gleitend in den Ausnehmungen 26 geführt, so daß eine radiale thermische Ausdehnung zwischen einem Befestigungsring 12 und den Gehäuse 8 erfolgen kann, ohne daß es dabei zum Auftreten innerer Spannungen käme.

Wie weiter im einzelnen mit Fig. 2 und 3 veranschaulicht, ruht jeder Lagerzapfen 24 auf einem ebenen Auflagerblock 28 auf, der sich am Boden der Ausnehmung 26 befindet und mittels Schrauben 30 an dem Gehäuse 8 angebracht ist. Der Lagerzapfen 24 hat einen sich verjüngenden, im Querschnitt kreisförmigen Abschnitt 32, der in eine ebenfalls sich verjüngende Öffnung 34 in der Unterhälfte 16 des BefestigungerInges 12 eingesetzt ist.

Um eine Ausrichtung der Befestigungsringe hinsichtlich ihrer Höhe im Verhältnis zum Gehäuse vornehmen zu können, sind die Köpfe der einzelnen Lagerzapfen 24 jeweils mit einer Mehrzahl von (im vorliegenden Fall vier) ebenen Flächen 36, 38, 40 und 42 versehen, wie das aus Fig. 3 hervorgeht. Jede dieser Flächen 36, 38, 40 bzw. 42 ist dabei so bearbeitet worden, daß sie einen unterschiedlichen Abstand von der Mittellinie des Lagerzapfens 24 aufweist. Beträgt beispielsweise der in Fig. 3 angedeutete Abstand "A" des Zapfenumfangs vom

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Zapfenmittelpunkt 25,4 mm (1,0OO inches), so können die zugehörigen Abstände "B", "C" sowie ¹¹D" dann die Werte 25,53 mm (1,005 inches), 25,65 mm (1,010 inches) bzw. 25,75 mm (1,015 inches) haben. Somit kann jeder einzelne Lagerzapfen 24 beim Zusammenbau verdreht und dadurch gerade der Abstand eingestellt werden, bei dem der Befestigungsring die richtige Höhenlage hat, die für ein einwandfreies Spiel zwischen den feststehenden Leitschaufeln 22 der Befestigungsringe 12 und den von dem Turbinenläufer getragenen Laufschaufeln erforderlich ist.

Wie mit Fig. 3 gezeigt, ruht die ebene Fläche 40 des Lagerzapfens 24 auf dem Auflagerblock 28 auf, während die gegenüberliegende Fläche 36 an einem Befestigungselement 44 angreift, das im Verhältnis zu der Ausnehmung 26 mittels Schrauben 46 festgelegt ist. Da die den kürzesten Abstand von der Mittellinie bzw. dem Hittelpunkt des Lagerzapfens 24 aufweisende Fläche 36 der den größten Abstand von der Hittellinie des Zapfens 24 aufweisenden ebenen Fläche 40 gegenüberliegt, greift das Befestigungselement 44 an dem Kopf des Lagerzapfens 24 an und verhindert so ein eventuelles Anheben des zugehörigen Befestigungsrings 12. Da die Summe der Abstände B und C (25,53 + 25,65 mm) gerade gleich der Summe der Abstände A und D (25,4 + 25,78 mm) ist, greift das Befestigungselement 44 auch dann an dem Kopf des Lagerzapfens 24 an, wenn eine der beiden Flächen 38 oder 42 auf dem am Boden der Ausnehmung 26 befindlichen Auflagerblock 28 auf ruht. Auf diese Weise können Herstellungsungenauigkeiten durch Verdrehen des Lagerzapfens ausgeglichen und somit auch die gewünschte Ausrichtung der Höhenlage eines Befestigungsringes 12 vorgenommen werden. Gleichzeitig kann auch einer auftretenden Abnützung der Lagerteile durch Ersetzen des Auflagerblockes 28 bzw. des Befestigungselementes 44 Rechnung getragen werden.

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Der Lagerzapfen 24 kann in der sich verjüngenden öffnung 34 durch die infolge der konischen Einpassung auftretenden Reibungskräfte festgelegt sein. Bei Bedarf besteht jedoch die Möglichkeit, einen Sicherungsstift 48 in eines von vier Radiallöchern 50 einzuführen, . um den Lagerzapfen 24 auf diese Weise zu sichern. Die Radiallöcher 50 korrespondieren mit den vier ebenen Flächen des Kopfes des Lagerzapfens 24. Der Sicherungsstift 48 kann dabei in die Unterhälfte 16 des Befestitungsringes 12 eingeschraubt sein.

Um das Herausnehmen des Lagerzapfens 24 aus der Öffnung 34 zu erleichtern, etwa im Rahmen von Wartungsarbeiten oder in Verbindung mit einer Reparatur, erstreckt sich ein Durchgang 52 von jeder der Öffnungen 50 zu dem inneren Ende des Lagerzapfens 24, dessen verjüngter Abschnitt 32 kürzer ist als die Öffnung 34 tief ist, so daß zwischen dem inneren Ende des Lagerzapfens 24 und dem Boden der Öffnung 34 eine Kammer 54 verbleibt. Der Sicherungsstift 48 kann herausgenommen und durch einen geeigneten Einsatz ersetzt werden, durch den über den Durchgang 52 eine Flüssigkeit in die Kammer 54 gelangen kann, um einen hydraulischen Druck auf das innere Ende des Lagerzapfens 24 ausüben und damit die Entfernung des Lagerzapfens 24 aus der Öffnung 34 erleichtern zu können.

Gemäß einem etwas abgewandelten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie es mit Fig. 4 wiedergegeben ist, ist für die Aufnahme eines Lagerzapfens 24 * eine zylindrische Öffnung 34 * vorgesehen, in die der Zapfen 24* eingeschraubt sein kann, so daß er auf diese Weise in seiner richtigen Lage gehalten wird. Der Kopf des Lagerzapfens 24* ist in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildet und läßt sich ebenfalls so verdrehen, daß die gewünschte Justierung der Höhenlage des angeschlossenen Befestigungsringes 12 eintritt. Die entsprechenden Elemente 28» und 44», die jeweils gleichartig wie der Auflagerblock 28 bzw. das Befestigungselement 44 ausgebildet sind, jedoch

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unterschiedliche Abmessungen haben, wirken in der ebenfalls vorstehend beschriebenen Weise mit dem Kopf des Lagerzapfens 24* zusammen, so daß wiederum eine unterschiedliche thermische Ausdehnung des Befestigungsringes einerseits und dos Turbinengehäuses andererseits eintreten kann. Gleichseitig wird durch das Befestigungselement 44' auch hier ein unerwünschtes Anheben des Befestigungsringes 12 verhindert. Der Auflagerblock 28* bzw. das Befestigungselement 44 sind jeweils durph Schrauben 30* bzw. 46* in ihrer Lage gehalten.

Patentansprüche;

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Claims

Patentansprüche

einem elastischen Flud arbeitende, von dem Flud axial durchströmte Maschine, mit einem längs einer horizontalen Ebene in ein Unter- und ein Oberteil geteilten Gehäuse, in dessen Innerem Befestigungsringe für Leitschaufeln angeordnet sind, gekennzeichnet durch exzentrische Auflageflächen (36, 38, 40, 42) aufweisende Lagerzapfen (24; 24«), die mit ihren einen Enden in Öffnungen (34) an gegenüberliegenden Seiten der Befestigungsringe (12) und mit ihren anderen Enden gleitend in in dem Unterteil (10) vorgesehene Ausnehmungen (26) eingesetzt sind.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die anderen Enden der einzelnen Lagerzapfen (24; 24^f) eine Mehrzahl ebener Auflageflächen (36, 38, 40, 42) aufweisen, die jeweils so bearbeitet sind, daß sie einen unterschiedlichen Abstand von der Mittellinie des korrespondierenden einen Endes haben.
3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Boden jeder Ausnehmung (26; 26*) ein Auflagerblock (28; 28·) angeordnet ist, auf dem eine der ebenen Auflageflächen (36, 38, 40, 42) des Lagerzapfens (24; 24·) aufruht, und daß an der Oberseite jeder Ausnehmung (26; 26*) ein Befestigungselement (44; 44») angeordnet ist, das mit einer weiteren ebenen Auflagefläche (40; 42, 36, 38) des Lagerzapfens (24; 24*) zusammenwirkt und dabei ein Anheben des Lagerzapfens (24; 24·) verhindert.
4. Maschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Nähe des einen Endes eines Lagerzapfens (24) ein Sicherungsstift (48) in den Zapfen (24) eingreift.

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5. Maschine nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die auf gegenüberliegenden Seiten eines Befestigungsringes (12) für die Leitschaufeln vorgesehenen Öffnungen (34) eine konische Form besitzen und daß die in diese Öffnungen (34) eingreifenden Enden der Lagerzapfen (24) einen der konischen Gestalt der Öffnungen (34) angepaßten und das Einsetzen der Zapfen (24) in die Öffnungen (34) gewährleistenden Verlauf haben.
6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerzapfen (24) in ihrem sich verjüngenden Abschnitt (32)

mit den ebenen Auflageflächen (36, 38, 40, 42) des Kopfes " des Lagerzapfens (24) korrespondierende Radiallöcher (50) haben und daß der Sicherungsstift in eines dieser Löcher (50) eingesetzt ist.
7. Maschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Enden der Lagerzapfen (24) kürzer sind als die Öffnungen (34) tief sind und daß infolge,, dessen zwischen den Lagerzapf en (24) und den Öffnungen (34) verbleibenden Kammern (54) eine unter Druck stehende Flüssigkeit zuführbar ist, mit deren Hilfe sich auf das innere Ende des Zapfens (24) ein hydraulischer Druck ausüben läßt und damit der Zapfen (24) aus der Öffnung (34) herausgedrückt λ werden kann.
8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem einen Ende des Lagerzapfens (24) ein Radialloch (50) vorgesehen ist, das mit der Kammer (54) über einen axialen Durchgang (52) in Verbindung steht.

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9. Maschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 2-6, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende des Lagerzapfens (24; 24*) zwei Paar gegenüberliegender Auflageflächen (36, 40; 38, 42) hat und daß die Abstände zwischen einem Paar angehörenden Auflageflächen im wesentlichen gleich sind.
10. Maschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerzapfen (24*) in dem Befestigungsring (12) mittels eines in den Befestigungsring (12) eingeschraubten Abschnittes in ihrer Lage gehalten sind.

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