DE2361971A1

DE2361971A1 - Anordnung zur befestigung eines im betrieb sich dehnenden maschinengehaeuses auf einem fundament

Info

Publication number: DE2361971A1
Application number: DE2361971A
Authority: DE
Inventors: Mihailo Dipl Ing Starcevic
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1973-11-16
Filing date: 1973-12-13
Publication date: 1975-05-22
Also published as: NO744083L; NO139140B; BR7409584A; DE2361971C2; NO139140C; CH567224A5

Description

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BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)

Anordnung zur Befestigung eines im Betrieb sich dehnenden Maschinengehäuses auf einem Fundament

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Befestigung eines im Betrieb sich dehnenden Maschinengehäuses auf einem Fundament. ■

Bei der Befestigung einer Maschine, die sich im Betrieb dehnt, sei es zufolge von Wärme, zufolge von Druck oder zufolge von Wärme und Druck, auf einem Fundament sind oft Massnahmen notwendig, einerseits zur Herabsetzung der durch das Fundament gegen die Dehnung des auf diesem aufliegenden Maschinengehäuses geleisteten Widerstandskräfte, anderseits zur Führung bzw. zur

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Beibehaltung der Zentrizität des im Betrieb sich dehnenden Gehäuses, derart, dass jegliche Verschiebung der Maschinenachse und Verdrehung des sich dehnenden Gehäuses um die Maschinenachse herum verhindert wird.

Eine bekannte Anordnung zur Lösung der genannten Aufgabe verwendet zwischen dem Gehäuse und dem Fundament versenkt eingebettete Führungsteile, z.B. radial angeordnete Zy linder stifte oder Keile. Oft treten jedoch bei geringster Abweichung der Führungsteile von der radialen Richtung oder bei ungleichmässiger Gehäusedehnung an den Führungsstellen grosse Reibungskräfte auf, manchmal klemmt es sogar vollständig, und die ganze Konstruktion versagt.

Bei einer anderen zur Lösung der genannten Aufgabe verwendeten Anordnung sind am Gehäuse an mehreren über seinen Umfang verteilten Stellen Blattfedern angeordnet. Die anderen Seiten der genannten Blattfedern sind am Fundament befestigt und sind in radialer Richtung nachgiebig und in tangentialer Richtung steif. Die radiale Nachgiebigkeit der Blattfedern ermöglicht das freie Ausdehnen des Gehäuses, wogegen die tangentiale Steife der Federn eine Verdrehung des sich dehnenden Gehäuses verhindert und die Beibehaltung seiner Zentrizität gewährleistet. Das Gewicht der Maschine wird über die Blattfedern übertragen, wodurch diese

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auf Druck beansprucht werden. Ferner wirken auf die Blattfedern Drehmomente, die sie auf Schub beanspruchen. Infolge der Druckkräfte besteht eine Knickgefahr, wogegen die Uebertragung der enormen Kurzschlussdrehmomente enorme Schubspannungen hervorrufen kann. Da die als elastische Radialführungen dienenden Blattfedern Gewicht übertragen, ist ihre Anwendung praktisch nur auf' Vertikalmaschinen beschränkt. Bei Horizontalmaschinen könnte man solche Führungen nur an der Längs- und der Querachse, d.h. an maximal vier Stellen, sinnvoll anbringen, sodass das Gesamtgewicht der Maschine nicht übertragen werden könnte.

Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu vermeiden und eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die durch eine Mehrzahl von zwischen dem Gehäuse und dem Fundament angeordneten Uebertragunsvorrichtungen, die das Gewicht der Maschine auf das Fundament übertragen und das freie Ausdehnen des Gehäuses auf dem Fundament ermöglichen, und eine Mehrzahl von von den Uebertragunsvorrichtungen getrennten und unabhängigen, elastischen, reibungslosen Führungs vor richtungen, die die Verschiebung der Zentralachse und die Verdrehung des sich dehnenden Gehäuses verhindern und dieses während seiner Dehnung führen, gekennzeichnet ist.

Die Führungsvorrichtungen, die tangential am Gehäuseumfang an-

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gebrachte, rait dem Gehäuse und dem Fundament verbundene, langgestreckte Blattfederelemente sein können, sind nicht zur Uebertragung des Gewichtes der Maschine bestimmt, sondern erfüllen ihre Führungs- und Zentrierfunktionen unabhängig von den zur Uebertragung des Gewichts der Maschine vorgesehenen Uebertragungsvorrichtungen.

Die Anordnung kann sowohl bei Vertikalmaschinen als auch bei Horizontalmaschinen vorteilhaft verwendet werden und zeichnet sich durch durch das Fundament gegen die Dehnungsverschiebungen geleistete geringe Widerstandskräfte, durch beliebig grosse und nach Wunsch verteilte Gewichtsübertragungsflächen, durch geringe Betriebsspannungen, durch eine einfache Konstruktion und durch störungsfreien Betrieb aus.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt :

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Vorderansicht einer ersten horizontalen elektrischen Maschine, die an drei Stellen auf dem Fundament befestigt ist j

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Maschine der Fig. 1 j

Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf eine zweite horizontale elektrische Maschine, die auf dem Fundament an vier

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Stellen befestigt ist j und

Fig. 4 eine schematische Draufsicht auf eine vertikale elektrische Maschine, die auf dem Fundament an acht Stellen befestigt ist.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte horizontale elektrische Maschine weist eine relativ kleine, in Richtung der Maschinenachse L-L verlaufende Längsabmessung auf, wogegen ihr Durchmesser und ihre quer zur Maschinenachse L-L verlaufende Abmessung relativ gross sind. Im Betrieb erwärmt sich die Maschine und dehnt sich insbesondere das Gehäuse 1 radial in allen Richtungen. Die Auflageflächenelemente des betriebswarmen Gehäuses verschieben sich in Bezug auf ihre dem betriebskalten Zustand entsprechenden Stellungen in radialer Richtung um Beträge, die ihren Abständen von der vertikalen Achse V-V proportional sind. Wenn die Maschine unmittelbar auf dem Fundament 3 befestigt wäre, würden infolge der Dehnungsunterschiede zwischen dem Gehäuse 1 und dem Fundament 3 grosse Reibungskräfte und an den Befestigungsstellen grosse Scherkräfte auftreten und das freie Ausdehnen des Gehäuses 1 auf dem Fundament 3 unmöglich machen. Zur Verhinderung eines derartigen Geschehens, d.h. zur Ermöglichung des freien Ausdehnens des Gehäuses 1 auf dem Fundament 3, sind zwischen dem Fundament 3 und dem Gehäuse 1 bei .dessen an der Querachse Q-Q liegenden Enden zwei

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Uebertragungsvorrichtungen vorgesehen, die das Gewicht der Maschine auf das Fundament 3 übertragen und das freie Ausdehnen des Gehäuses 1 erlauben. Eine üebertragungsvorrichtung weist eine mit dem Gehäuse 1 fest verbundene Gehäusefussplatte 2, eine mit dem Fundament 3 fest verbundene Fundamentplatte 4 und zwischen den vorerwähnten Platten 2 und 4 in gleichen Abständen voneinander angeordnete Uebertragungsplatten 5 auf. Diese sind an ihren unteren Auflageflächen in der Fundamentplatte 4 festgehalten. Die Platten 5 der einen Üebertragungsvorrichtung gewährleisten die Uebertragung einer Hälfte des Gewichtes der Maschine auf das Fundament 3 und ermöglichen die durch Wärmedehnung bedingten, relativen Verschiebungen des Gehäuses 1 in Bezug auf das Fundament 3. Die Platten 5 können aus einem Kunststoff material bestehen, dessen Reibungskoeffizient niedrig ist, um ein Gleiten des Gehäuses 1 auf den Platten 5 zu,erlauben. In diesem Fall können die Platten 5 als Gleitplatten betrachtet und bezeichnet werden. In der Fig. 1 sind die Platten 5 in Versenkungen der Fundamentplatte 4 befestigt und dadurch gegen Verschiebung gesichert. Der Zwischenraum 7 zwischen der Fundamentplatte 4 und der Gehäuseplatte 2 ist klein bemessen, um das Fliessen des Kunststoffes zu verhindern. Zur weiteren Herabsetzung ihres Reibungskoeffizienteh kann auf den Platten 5 eine Feststoffschmierung wie beispielsweise Teflonbeläge, Molybdändisulfid, usw. angewendet werden. In den Bohrungen 8 können zusätzliche Schmiermittel-

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depots vorgesehen sein. Es ist ebenso möglich, einen Schmiernippel (nicht dargestellt) vorzusehen und diesen durch Kanäle oder Rohrleitungen mit den Auflageflächen zu verbinden.

Die Platten 5 können auch aus einem elastischen Material bestehen, welches in allen Richtungen verformbar ist. In diesem Fall übt das sich dehnende Gehäuse 1 auf die Platten 5 eine Schubkraft aus, die ihrerseits eine in der Dehnungsrichtung verlaufende Schubverformung der Platte hervorruft. Der gegen die Dehnungsverschiebung des Gehäuses 1 auftretende Widerstand ist demzufolge relativ gering.

In den Fig. 1 und 2 sind ferner Führungsvorrichtungen dargestellt, die die Verschiebung der Zentralachse und die Verdrehung des sich dehnenden Gehäuses 1 verhindern und dieses während seiner Dehnung führen. Die Führungsvorrichtungen sind von den Uebertragungsvorrichtungen im wesentlichen unabhängig. Jede Führungsvorrichtung weist eine an der Befestigungsstelle rechtwinklig zur Dehnungsrichtung des Gehäuses 1 zwischen diesem und dem Fundament 3 angeordnete länggestreckte Blattfeder 6 auf. Diese ist in ihrer Mitte mit dem Gehäuse 1 und an ihren Enden über die Fundamentplatte 4 mit dem Fundament 3 verbunden. Die Blattfeder 6 könnte jedoch ebenso in ihrer Mitte über die Fundamentplatte 4 mit dem Fundament 3 und an ihren Enden mit dem Gehäuse 1 verbunden sein. Die

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Blattfeder 6 weist in ihrem montierten Zustand eine in Richtung der Zentralebene des betriebskalten Gehäuses 1 gerichtete, primäre Durchbiegung auf, deren Grosse annähernd der Hälfte der auftretenden maximalen. Dehnungsverschiebung des Gehäuses 1 an . der betreffenden Befestigungsstelle entspricht. Das sich dehnende Gehäuse 1 übt auf die Blattfeder 6 eine mit fortschreitender Erwärmung allmählich anwachsende Biegekraft aus, die eine der primären Durchbiegung überlagerte und dieser entgegengesetzt gerichtete sekundäre Durchbiegung der Blattfeder 6 hervorruft. Die zufolge der primären Durchbiegung in der Blattfeder 6 auftretende Biegespannung kann als Vorspannung und gleichzeitig als maximale Biegespannung angesehen werden. Diese entspricht in der Grosse der Biegespannung, die zufolge der im betriebswarmen Zustand des Gehäuses 1 auftretenden maximalen sekundären Durchbiegung in der Blattfeder 6 entsteht. Die durch die primäre Durchbiegung gewährleistete Biegevorspannung ermöglicht also die Herabsetzung der maximalen Biegespannung auf annähernd die Hälfte des Wertes, den eine unvorgespannte Blattfeder aufweisen würde.

Die zwei Blattfedern 6, die an den an der Querachse Q-Q angeordneten Enden des Gehäuses 1 angebracht sind, erlauben das freie Ausdehnen des Gehäuses 1 auf dem Fundament 3 entlang der Querachse Q-Q, verhindern eine Verdrehung des Gehäuses 1

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um die Vertikalachse V-V herum und eine Verschiebung derselben entlang der Längsachse L-L. Beim niedrigsten Punkt des Gehäuses 1 ist eine weitere Blattfeder 6'angeordnet, die in ihrer Mitte mit dem Gehäuse 1 und an ihren Enden über eine Fundamentplatte 4' mit dem Fundament 3 verbunden ist. Diese Blattfeder 6^f verhindert eine Verschiebung des Gehäuses 1 entlang der' Querachse Q-Q.

Bei einer horizontalen elektrischen Maschine der beschriebenen Art sind zur Führung des Gehäuses 1 entlang der Längsachse L-L keine Blattfedern 6 notwendig, da zur Uebertragung des Gewichtes zwei Uebertragunsstellen ausreichen, die Längsabmessung des Gehäuses 1 klein ist und die durch Wärmedehnung auftretenden Verschiebungen nicht beträchtlich sind.

Bei grossen, verhältnismässig elastischen Gehäusen kann es infolge auftretenden Reibungswiderstandes vorkommen, dass trotz der Zentrierwirkung der Blattfedern 6 das ganze Gehäuse 1 sich exzentrisch ausdehnt. Zur Verhinderung einer derartigen exzentrischen Ausdehnung, bzw. einer Verdrehung des Gehäuses 1 auf dem Fundament 3, weist die Blattfeder 6 die Schultern 10 und die Fundamentplatte 4 die Schultern 11 auf. Die Schultern 11 der Fundamentplatte 4 sind von den Federschultern. 10 umschlossen, sodass jegliche Verdrehung des Gehäuses 1 Verhindert wird und gegen

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auftretende Tangentialkräfte Widerstand geleistet wird. Der sich zwischen den Schultern 10 erstreckende flache federnde Teil kann in dieser Weise nur auf Zug beansprucht werden. Ferner kann die Blattfeder 6 beispielsweise durch Aufwärmung vor der Montage in Längsrichtung auf Zug so vorgespannt werden, dass unter allen Betriebsbedingungen eine ausgeprägte Pressung an den Kraftübertragungsschultern 10 und 11 erhalten bleibt. Zu diesem Zweck wird die Zug-Vorspannung so gewählt, dass sie grosser ist als die von der maximalen Betriebskraft herrührende, in Längsrichtung der Blattfeder 6 wirkende Normalspannung.

Die Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemässen Anordnung, die zur Befestigung des Maschinengehäuses einer horizontalachsigen, elektrischen Maschine, deren Abmessung in Richtung der Maschinenachse L-L gross, in Querrichtung Q-Q hingegen klein ist, auf dem Fundament verwendet werden kann. Die vier Befestigungsstellen sind mit je einer Blattfeder 6 ausgestattet, die die Führung und die Zentrierung des Gehäuses gewährleisten. Zur Gewichts übertragung ist eine Vielzahl von Platten 5 vorgesehen, die entlang der ganzen Gehäuse-Auf lagefläche gleichmässig verteilt sind.

In der Fig. 4 ist eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemässen Anordnung dargestellt, die zur Befestigung eines vertika-

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len elektrischen Generators verwendet werden kann. Die acht Befestigungsstellen sind mit je einer tangential' am Gehäuseumfang angeordneten Blattfeder 6 ausgestattet. Die Zentrierwirkung wird mit Hilfe der aus zwei zueinander rechtwinklig angeordneten Blattfedern 6 bestehenden Blattfederpaaren erreicht.

Die erfindungsgemässe Anordnung ist natürlich nicht nur auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann bei der Montage beliebiger, sich im Betrieb dehnender Einrichtungen, wie beispielsweise bei Dampfturbinen oder Druckbehältern, zweckmässig verwendet werden.

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Claims

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Patentansprüche

Ι., Anordnung zur Befestigung eines im Betrieb sich dehnenden Maschinengehäuses auf einem Fundament, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von zwischen dem Gehäuse (1) und dem Fundament (3) angeordneten Uebertragungsvorrichtungen (2,4,5)> die das Gewicht der Maschine auf das Fundament (3) übertragen und das freie Ausdehnen des Gehäuses (1) auf dem Fundament (3) ermöglichen, und eine Mehrzahl von von den Uebertragungsvorrichtungen getrennten und unabhängigen, elastischen, reibungslosen Führungsvorrichtungen (6,6'), die die Verschiebung der Zehtralachse und die Verdrehung des sich dehnenden Gehäuses (1) verhindern und dieses während seiner Dehnung führen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Uebertragungsvorrichtung wenigstens eine Uebertragungsplatte (5) aufweist, die an wenigstens einer Auflagefläche festgehalten ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (5) über die ganze Auflagefläche des Gehäuses (1) auf dem Fundament (3) verteilt sind.

4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Platte (5) aus einem Material besteht, dessen Reibungs-

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koeffizient in allen Richtungen niedrig ist, um die Reibungskräfte, die infolge der Dehnurigsverschiebungen an der Berührungsfläche zwischen dem Gehäuse (1) und den Platten (5) auftreten, zwischen vorbestimmten Grenzen zu halten.

5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Platte (5) aus einem elastischen Material besteht, welches in allen Richtungen verformbar ist, wobei das sich dehnende Gehäuse (1) auf die Platte (5) eine Schubkraft ausübt, die eine in Dehnungsrichtung verlaufende Schubverformung hervorruft.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet-, dass die Führungsvorrichtung e'ine an der Befestigungsstelle vorgesehene, rechtwinklig zur Dehnungsrichtung des Gehäuses (1) zwischen diesem und dem Fundament (3) angeordnete Blattfeder (6, 6') aufweist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (6,6') in ihrer Mitte mit dem Gehäuse (1) und an ihren Enden über eine Fundamentplatte (4) mit dem Fundament (3) verbunden ist.

8. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (6,6') an ihren Enden mit dem Gehäuse (1) und in

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ihrer Mitte über eine Fundamentplatte (²I) mit dem Fundament (3) verbunden ist.

9. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (6, 6') im montierten Zustand derselben eine in Richtung der Zentralebene.des noch unausgedehnten Gehäuses (1) gerichtete primäre Durchbiegung aufweist, deren Grosse annähernd der Hälfte der auftretenden maximalen Dehnungsverschiebung des Gehäuses (1) in dessen Befestigungspunkt entspricht.

10. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (6, 6^f) eine in deren Längsrichtung wirkende Zug-Vorspannung aufweist, welche grosser ist als die von der maximalen Betriebskraft herrührende, in Längsrichtung der Blattfeder (6,6*) wirkende Normalspannung.

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