DE19916067B4

DE19916067B4 - Lagerung für eine Pumpe, insbesondere Hauptkühlmittelpumpe

Info

Publication number: DE19916067B4
Application number: DE19916067A
Authority: DE
Inventors: Franz Ing. Stadler
Original assignee: Andritz Patentverwaltungs GmbH
Current assignee: Andritz Patentverwaltungs GmbH
Priority date: 1998-04-27
Filing date: 1999-04-09
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2019-04-10
Also published as: KR100562093B1; CN1270100C; KR19990083485A; AT412664B; FR2777956B1; ATA69198A; DE19916067A1; JP2000027855A; FR2777956A1; CN1240887A

Abstract

Lagerung für eine Hauptkühlmittelpumpe, mit mindestens drei Radiallagern (7, 8, 9) und einem Axiallager (6), wobei ein Pumpenlaufrad (4) und ein Antriebsmotor (2) mit einer Welle (5) verbunden sind und zwischen Pumpe (3) und Antriebsmotor (2) eine Lagerungseinheit (19) vorgesehen ist, in der das Axiallage (6) und ein Radiallager (8) zusammengefasst sind, und wobei an der Welle (5) zwischen der Lagerungseinheit (19) und der Pumpe (3) ein Ausbaustück (11) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerungseinheit (19) wahlweise gemeinsam mit dem Antriebsmotor (2) oder, unter Verwendung eines Dummys (22) für einen motorseitigen oberen Wellenteil (17), mit der Pumpe (3) vom übrigen Teil getrennt betrieben werden kann, wobei in die Lagerungseinheit (19) eine Schmierölversorgung integriert ist und die Schmierölversorgung Pumpe (3) und Motor (2) mit Öl versorgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagerung für eine Pumpe, insbesondere Hauptkühlmittelpumpe, mit mindestens drei Radiallagern und einem Axiallager.

Lagerungen für Pumpen der genannten Art sind beispielsweise aus der Patentschrift AT 329 972 , der DE 2 301 961 A und aus dem KSB-Kreiselpumpenlexikon, 3. Auflage, 1989, S. 246, bekannt.

Für Hauptkühlmittelpumpen im Primärkreis von Druckwasserreaktoren sind derzeit im wesentlichen zwei Bauarten bekannt und angewendet. Einmal sind Pumpe und Motor zwei eigenständige Maschinen und flexibel gekuppelt. Pumpe sowie Motor weisen dabei jeweils 2 Radiallager und ein Axiallager auf. In diesem Fall spricht man von einer 4-Lager-Anordnung. Bei einer 3-Lager-Anordnung haben Pumpe und Motor eine gemeinsame Welle, die oben beschriebene flexible Kupplung entfällt. Das Gesamtaggregat weist hier ein gemeinsames Axiallager auf, das am Motor oben sitzt, und insgesamt drei Radiallager.

Die Pumpen fördern Wasser (Normalbetrieb bei 16 MPa und 290 °C) im Primärkreislauf von Druckwasserreaktoren aus dem Dampferzeuger in den Reaktorkern. Gegen den hohen Innendruck im Primärkreislauf wird die Welle von mehrstufigen Dichtungen gegen Atmosphäre abgedichtet. Das Pumpengehäuse ist mittels Dichtungsgehäuse und Gehäusedeckel und Hauptverbindungsschrauben geschlossen. Auf dem Pumpengehäusedeckel sitzt die Motorlaterne und darauf der Antriebsmotor. Innerhalb der Motorlaterne ist die Welle mit einem Ausbaustück versehen, das im Bedarfsfall einen relativ schnellen Zugang zur Dichtung ermöglicht.

Das Ausbaustück ist im montierten Zustand eine starre Wellenkupplung. Das Axiallager, das obere und mittlere Radiallager sind im Allgemeinen ölgeschmiert ausgeführt, das untere Radiallager wassergeschmiert. Die Versorgung für die ölgeschmierten Lager geschieht entweder über eine externe Versorgungseinheit oder sie ist in die Konstruktion integriert. Gleiches gilt für die Schmierölkühler.

Diese Ausführung erfordert, dass immer die gesamte Einheit Pumpe-Motor eingesetzt werden muss. Bei Tests der Hauptkühlmittelpumpe. ergeben sich jedoch dadurch erhebliche Nachteile und hohe Kosten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lagerung für eine Hauptkühlmittelpumpe zu schaffen, bei der Motor und Pumpe getrennt gedreht werden können, wobei eine gemeinsame Ölversorgung für alle Lagerstellen möglich ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Eine vorteilhafte Weiterentwicklung der Erfindung ist im Unteranspruch 2 beschrieben.

Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass die erfindungsgemäße Lagerungseinheit einerseits dem Motor und andererseits der Pumpe zuordenbar ist, wodurch sowohl der Motor als auch die Pumpe voneinander getrennt gedreht werden können.

Dadurch ist es möglich, den Motor mit angebauter Lagerungseinheit beispielsweise auf dem Prüfstand des Motorherstellers zu testen, während für den Prüfstandslauf der Pumpe ein kleinerer Motor eingesetzt werden kann. Durch diese Maßnahme können die Prüfstandskosten vergleichsweise sehr niedrig gehalten werden. Darüber hinaus ermöglicht die zentrale Ölversorgung eine Aufwandsreduzierung für Schmiermittelleitungen und entsprechende Ölpumpen.

Eine günstige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass alle notwendigen Hilfspumpen und die Schmierölkühler in das Modul integriert sind.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispielhaft dargestellt, wobei
1 eine Hauptkühlmittelpumpe in 3-Lager-Anordnung nach dem Stand der Technik,
2 eine Hauptkühlmittelpumpe gemäß der Erfindung,
3 einen Ausschnitt mit einem erfindungsgemäßen Lagermodul,
4 eine weitere Variante der Erfindung und
5 eine 4-Lageranordnung darstellt.
1 zeigt eine Hauptkühlmittelpumpe 1 nach dem Stand der Technik. Es ist hier im oberen Teil der Motor 2 und im unteren Teil die Pumpe 3 zu sehen. Das Pumpenlaufrad 4 sitzt auf einer Welle 5, die für Motor 2 und Pumpe 3 gemeinsam ist. Diese Welle 5 ist im Motorenteil mittels des Axiallagers 6 abgestützt. Daran schließt sich das obere Radiallager 7 an. Auf der anderen Seite des Motors 2 befindet sich das mittlere Radiallager 8. Die Welle wird an ihrem unteren Ende im Pumpenbereich durch das untere Radiallager 9 gestützt. Am oberen Ende befindet sich das Schwungrad 10. Um den Motor leicht vom Pumpengehäuse 16 trennen und entsprechende Revisionsarbeiten an der Pumpe 3 durchführen zu können, weist die Welle 5 ein Ausbaustück 11 auf, das praktisch eine starre Kupplung zwischen oberem Wellenteil 17, der durch den Motor 2 geht, und unterem Wellenteil 18, der zur Pumpe 3 gehört, darstellt. Zur Abdichtung dient die Wellendichtung 12 im Dichtungsgehäuse 13. Das Dichtungsgehäuse 13 wird mittels Gehäusedeckel 15 und den Hauptverbindungsschrauben 14 mit dem Pumpengehäuse 16 verspannt. Auf dem Pumpengehäusedeckel 15 sitzt die Motorlaterne 23 und darauf der Antriebsmotor 2. Das Gesamtaggregat 1 weist hier ein gemeinsames Axiallager 6 auf, das am Motor 2 oben sitzt und insgesamt drei Radiallager 7, 8, 9. Die Pumpe 3 fördert Wasser (Normalbetrieb bei 16 MPa und 290 °C) im Primärkreislauf von Druckwasserreaktoren aus dem Dampferzeuger in den Reaktorkern. Gegen den hohen Innendruck wird die Welle 5 von mehrstufigen Dichtungen 12 gegen die Atmosphäre abgedichtet. Das Pumpengehäuse 16 ist mittels Dichtungsgehäuse 13 und Gehäusedeckel 15 und den Hauptverbindungsschrauben 14 geschlossen.
2 zeigt eine Variante gemäß der Erfindung. Es werden hier dieselben Bezugszeichen, wie in 1 verwendet. Auch hier handelt es sich um eine 3-Lageranordnung ohne Kupplung zwischen Pumpe und Motor. Zum Unterschied zu 1 ist hier ein Lagerungsmodul 19 für die Welle 5 zwischen dem Motor 2 und der Pumpe 3 vorgesehen. In diesem Lagerungsmodul 19 befindet sich einerseits das mittlere Radiallager 8 sowie auch das Axiallager 6. Das Axiallager 6 kann dabei entweder knapp unter oder knapp über dem mittleren Radiallager 8 angeordnet sein. Zusätzlich sind der Ölkühler 20 und die Hilfspumpen 21 für die Ölversorgung des Gesamtaggregates in diesem Lagerungsmodul 19 untergebracht. Das Schwungrad 10 sitzt nun zwischen Motor 2 und mittlerem Radiallager 8 im Motorteil. Durch diese Ausführung wird es ermöglicht, dass der Motor 2 mit dem angeflanschten Lagerungsmodul 19 vom Pumpenteil 3 getrennt mechanisch getestet werden kann. Die Trennung erfolgt hier beim Ausbaustück 11. Die Kombination Motor 2 und Lagerungsmodul 19 weist nunmehr zwei Radiallager 7, 8 sowie ein Axiallager 6 auf und es sind auch alle Einrichtungen für die Ölkühlung integriert. Der Test des Pumpenteils 3 erfolgt zusammen mit dem Lagerungsmodul 19. Im Lagerungsmodul wird ein Dummy 22 eingesetzt, der das entsprechende Ende des oberen Wellenteiles 17 ersetzt. Auch die Kombination von Pumpenteil 3 und Lagerungsmodul 19 weist zwei Radiallager 8, 9 sowie ein Axiallager 6 auf. Die Ölversorgung kann ebenfalls durchgeführt werden.
3 zeigt nochmals das Lagerungsmodul 19 mit den einzelnen Elementen. Die durch den Primärkreisdruck (ca. 160 bar) entstehende hohe Axialkraft auf den Läufer 4 (im Normalbetriebsfall nach oben gerichtet) wird über das Axiallager 6 und über die Motorlaterne 23 und dann über den Gehäusedeckel 15 und die Hauptverbindungsschrauben 14 in das Pumpengehäuse 16 abgeleitet. Das heißt, der Rotor und der Stator des Motors 2 sind nicht mehr durch große Axialkräfte belastet, die auftretenden Verformungen durch die Axialkraft sind kleiner, ebenso die Wege für den Kraftschluss.
Durch die hohe Betriebstemperatur des zu pumpenden Wassers (290 °C) sind hier auch die thermischen Verformungen zu berücksichtigen, bei kleinen Wegen für den Kraftschluss sind die axialen Differenzdehnungen zwischen feststehenden und rotierenden Teilen auch klein.
Damit können die für die axialen Differenzdehnungen vorzusehenden Spalte zwischen rotierenden und feststehenden Teilen gerade im heißen Bereich der Pumpe 3 relativ klein gehalten werden, nach Möglichkeit können auch Einstellmaße, die bei Montage der Maschinen festgelegt werden, entfallen. Dies wirkt sich günstig auf die Austauschbarkeit von Teilen aus.
Die an der Welle 5 im tiefsten Punkt des Ölkreislaufes sitzende Ölfördereinrichtung 24 versorgt alle Schmierstellen mit Frischöl. Dies geschieht vorzugsweise über Bohrungen, wo dies nicht möglich, bzw. nicht sinnvoll ist, über Rohrleitungen (z.B. für das obere Radiallager).
Das bedeutet, dass der Motor 2 mit angebautem Lagerungsmodul 19 (die Welle 5 wird hierbei am Ausbaustück 11 geteilt) für sich gefahren werden kann, etwa am Prüfstand des Motorherstellers. Pumpen- und Motorhersteller sind in der Regel nicht identisch.
Genauso gut kann die Pumpe 3 für sich am Prüfstand gefahren werden, wenn das Lagerungsmodul 19 auf die Pumpe 3 aufgebaut wird, und der Wellenbereich zwischen Schwungscheibe 10 und Ausbaustück 11 durch ein Dummy 22 ersetzt wird. Bei einem derartigen Prüfstandslauf werden nicht die hydraulischen Daten der Pumpe, sondern alle anderen mechanischen Eigenschaften der Maschine getestet. Dabei wird das Originallaufrad durch eines mit einer wesentlich geringeren Leistungsaufnahme (Größenordnung 5-10% der Originalleistung) ersetzt.
Damit kann für den Prüffeldlauf der Pumpe 3 ein wesentlich kleinerer Motor verwendet werden, die Kosten für den Pumpenprüfstandslauf können so vergleichsweise sehr niedrig gehalten werden.
4 zeigt eine mögliche Ausführungsform des Lagerungsmoduls 19. wobei hier das Radiallager 8 über dem Axiallager 6 angeordnet ist. Möglich ist auch die Anordnung des mittleren Radiallagers unter dem Axiallager 6 Die Lage des mittleren Radiallagers 8 kann so auch zur Beeinflussung der Biegeeigenfrequenz des Läufers benutzt werden.
In 5 ist eine 4-(Radial-)Lageranordnung dargestellt. Sie unterscheidet sich zu 4 durch zusätzlichen Freiraum für die flexible Kupplung 25 und die zusätzlich vorgesehene Frischölschmierung 26 für die Kupplung 25.

Claims

Lagerung für eine Hauptkühlmittelpumpe, mit mindestens drei Radiallagern (7, 8, 9) und einem Axiallager (6), wobei ein Pumpenlaufrad (4) und ein Antriebsmotor (2) mit einer Welle (5) verbunden sind und zwischen Pumpe (3) und Antriebsmotor (2) eine Lagerungseinheit (19) vorgesehen ist, in der das Axiallage (6) und ein Radiallager (8) zusammengefasst sind, und wobei an der Welle (5) zwischen der Lagerungseinheit (19) und der Pumpe (3) ein Ausbaustück (11) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerungseinheit (19) wahlweise gemeinsam mit dem Antriebsmotor (2) oder, unter Verwendung eines Dummys (22) für einen motorseitigen oberen Wellenteil (17), mit der Pumpe (3) vom übrigen Teil getrennt betrieben werden kann, wobei in die Lagerungseinheit (19) eine Schmierölversorgung integriert ist und die Schmierölversorgung Pumpe (3) und Motor (2) mit Öl versorgt.
Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Hilfspumpen (21) und Schmierölkühler (20) in die Lagerungseinheit (19) integriert sind.