DE2140030C3 - Vorrichtung zur Wahrung der Auflagestabilität einer Turbomaschine - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wahrung der Auflagestabilität einer Turbomaschine großer Leistung, deren Rotor von Lagerböcken getragen wird und deren Gehäuse sich mit Auflagepratzen auf den Lagerböcken abstützt, wobei die auf die Lagerböcke wirkenden Vertikalkräfte auf ein Beton-Maschinenfundament übertragen werden.

Mit zunehmender Leistung der Turbomaschinen — worunter z. B. Dampf- und Gasturbinen, Verdichter, elektrische Generatoren gemeint sind — reicht das Eigengewicht der Gehäuse nicht mehr aus, um deren Auflagestabilität zu gewährleisten. Bei Dampfturbinen beispielsweise mit einer Leistung über 500 MW genügt schon das von den Leitschaufeln herrührende Drehmoment, um ein einseitiges Anheben der Auflagepratzen zu verursachen. Hinzu kommen noch die Reaktionskräfte der Frischdampf-, Abdampf- und Anzapfleitungen, welche sich dem Leistungsdrehmoment additiv überlagern können.

Die Radialspiele an den Schaufeln und Labyrinthen der Strömungsmaschinen sind sehr klein, sie betragen nur einige Zehntel-Millimeter. Einseitiges Anheben der Auflagepratzen würde somit zum Streifen der Schaufeln und Labyrinthe führen. Während beschädigte Schaufeln bei Dampf- und Gasturbinen meistens nur zu einer Verschlechterung des Wirkungsgrades führen und bei Verdichtern das erreichbare Druckverhältnis herabsetzen, kann das Streifen der Labyrinthe eine Verkrümmung der Welle zur Folge haben, was eine schwere Havarie bedeutet.

Bei den heutigen Ausführungen der Turbomaschinen ruhen die Lagerböcke auf einer Grundplatte, die mit dem Maschinenfundament verbunden ist. Vertikalkräfte, die auf den Lagerbock wirken, werden über die Grundplatte in das Fundament geleitet, weshalb die Grundplatte kräftig ausgebildet sein muß. Bei Turbomaschinen großer Leistung sind die Grundplatten wegen ihrer Dimensionen aufwendig und teuer.

Bekannt ist auch die Verankerung schwerer Maschinen durch einbetonierte, möglichst kurze Zugbolzen. Bei diesen kann sich jedoch die Schwierigkeit ergeben, daß sich beim Auftreten einer großen Vorspannung nach langer Betriebszeit die Zugbolzenmutter nicht mehr lösen läßt Ein gewaltsames Entfernen der Mutter würde auch den Bolzen zerstören, dessen Ersatz nur durch Abbau der gesamten Turbomaschine und Eingießen eines neuen Bolzens erfolgen könnte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Anheben der Auflagepratzen und die damit zusammenhängenden Nachteile zu verhindern, ohne dabei die von höheren Temperaturen herrührenden Dehnungen zu beeinträchtigen, und bei möglichst kleinem, konstruktivem Aufwand die Kräfte auf dem kürzesten Weg zum Fundament zu leiten. Ferner soll die Demontierbarkeit der Lagerböcke auf einfache Weise sichergestellt sein, wenn eine neue Einstellung der Wellenlinie notwendig ist.

Diese Aufgabe wird durch im Maschinenfundament in bekannter Weise einbetonierte Zugbolzen gelöst, die mit Spiel durch die Lagerböcke und eine Zwischenplatte hindurchgehen, und auf jedem Zugbolzen zwischen einer Zugbolzenmutter und deren Auflagefläche am Lagerbock mindestens eine Zulagescheibe vorgesehen ist, die einen Mittelteil mit einem senkrecht zur Bolzenachse verkleinerten Querschnitt aufweist.

Um bei einer leichten Schräglage der Zugbolzen das einseitige Aufliegen einer Zugbolzenmutter zu vermeiden, sind zwei an sich bekannte Zulagescheiben mit ineinanderpassenden kugelförmigen Berührungsflächen vorgesehen, die zwischen einer Zugbolzenmutter und deren Auflagefläche am Lagerbock angeordnet sind.

Der mit der Erfindung erzielbare Vorteil liegt vor allem darin, daß die auf den Lagerbock wirkenden Vertikalkräfte direkt, ohne Zwischenschaltung weiterer Konstruktionselemente, zum Maschinenfundament geleitet werden. Eine Grundplatte im früheren Sinne fehlt; zwischen Lagerböcken und Fundament ist nur eine verhältnismäßig dünne Zwischenplatte aus Blech vorgesehen, die als Gleitfläche dient, um ein einwandfreies Dehnen der Lagerböcke zu erlauben. Die Zugbolzenmuttern bleiben auch bei größter Vorspannung lösbar; zusätzlich kann Vorsorge getroffen werden, daß sie immer satt auf der Auflagefläche sitzen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachstehend näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 den Lagerbock einer Turbomaschine mit betoniertem Fundament im Vertikalschnitt;

F i g. 2 den Lagerbock nach F i g. 1 in Draufsicht;

F i g. 3 ein Detail eines Zugbolzens.

Nach den F i g. 1 und 2 wird die Welle 1 einer Dampfturbine vom Lagerbock 2 getragen, auf den sich der Oberteil 3 des Gehäuses der Maschine mit den Auflagepratzen 4 abstützt. Die Auflagepratzen 5 des Gehäuseunterteils 6, das durch (nicht gezeichnete) Flansche mit dem Oberteil 3 verbunden ist, sind in den Lagerbock 2 eingelassen und durch den Deckel 7 gehalten. Der Lagerbock ruht auf der Zwischenplatte 8, die nur als Gleitfläche dient. Um ein geführtes Dehnen des Lagerbocks zu ermöglichen, sind zwischen ihm und der Zwischenplatte 8 die Führungskeile 9, 10 vorgesehen. Die Zwischenplatte 8 liegt nicht direkt am betonierten Fundament 11, sondern auf den Beilagestükken 12 auf, welche zur Nivellierung der Zwischenplatte dienen. In der Horizontalebene auf die Zwischenplatte wirkenden Kräfte und Momente werden von den in das betonierte Fundament eingegossenen Keilen 13, 14 übernommen.

Die Zugbolzen 15 werden vorgängig in das Fundament eingegossen. Sie sind mit Spiel durch die

Zwischenplatte 8 und den Lagerbock 2 hindurchgefühn, den sie mit der Zugbolzenmutter 16 und den Zulagescheiben 17, 18 gegenüber dem Fundament verspannen. Auf diese Weise werden die auf den Lagerbock wirkenden Vertikalkräfte direkt und auf kürzestem Wege in das Fundament J1 geleitet.

Wie aus der Fig. 3 hervorgeht, sind die beiden Zulagescheiben 17, 18 an ihren Berührungsflächen kugelförmig gestaltet, und zwar die Scheibe 17 konvex, die Scheibe 18 konkav, beide mit gleichem Krümmungs radius, τ? daß sie genau ineinanderpassen. Diese: Formgebung sichert auch bei einer geringen Schräglage des Zugbolzens, wie sie z. B. durch das Eingießen oder durch eine schwache Krümmung entstehen kann, volles Aufsetzen der Mutter und der Zulagescheiben auf der Auflagefläche im montierten Zustand.

Die Zulagescheibe 17 weist einen Mittelteil mit einem ringförmigen, senkrecht zur Bolzenachse verkleinerten Querschnitt auf. Das ist dann von Vorteil, wenn nach langer Betriebszeit anläßlich einer Montagekorrektur die Zugbolzenmutter 16 unter dem Einfluß der Vorspannung am Bolzen sich nicht mehr lösen läßt. Der ringförmige Mittelteil ist so dimensioniert daß er sich durch Erwärmen mit einem Sehweißbrenner unter der Wirkung der Bolzenvorspannung zusammendrücken läßt. .Damit wird ein gewaltsames Entfernen des eingegossenen Zugbolzens und das nachträgliche teure Wiedereingießen desselben in das Betonfundament vermieden.

Selbstverständlich kann auch die Zulagescheibe 18 eine Mittelpartie mit verkleinertem Querschnitt aufwei-

Hierzu 1 Blatt Zeichnunge·

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Wahrung der Auflagestabilität einer Turbomaschine großer Leistung, deren Rotor von Lagerböcken getragen wird und deren Gehäuse sich mit Auflagepratzen auf den Lagerböcken abstützt, wobei die auf die Lagerböcke wirkenden Vertikalkräfte auf ein Beton-Maschinenfundament übertragen werden, gekennzeichnet durch im Maschinenfundament in bekannter Weise einbetonierte Zugbolzen (15), die mit Spiel durch die Lagerböcke (2) und eine Zwischenplatte (8) hindurchgehen, und auf jedem Zugbolzen (15) zwischen einer Zugbolzenmutter (16) und deren Auflagefläche am Lagerbock (2) mindestens eine Zulagescheibe (17,18) vorgesehen ist, die einen Mittelteil mit einem senkrecht zur Bolzenachse verkleinerten Querschnitt aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei an sich bekannte Zulagescheiben (17,18) mit ineinanderpassenden kugelförmigen Berührungsflächen.