DE2638631A1

DE2638631A1 - Kompensationsring fuer eine rotationsmaschine

Info

Publication number: DE2638631A1
Application number: DE19762638631
Authority: DE
Inventors: Alexander A Carroll; Robert G Ryncosky
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 1975-09-11
Filing date: 1976-08-27
Publication date: 1977-03-17
Also published as: NL7609718A; FR2323904A1; NO152307C; US4032253A; FR2323904B1; JPS5613197B2; JPS5235306A; BR7605924A; NO152307B; IT1071665B; CH596437A5; GB1538499A; NO763098L; DE2638631C2; CA1041969A

Description

Syracuse, New York 13 201
USA

8000 MÜNCHEN 2 · MOZARTSTR. 23

Kompensationsring für eine Rotationsmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf Rotationsmaschinen und insbesondere auf eine Vorrichtung zur Verwendung einer Rotationsmaschine mit einem inneren und einem äußeren Gehäuse, die das innere Gehäuse zentriert bezüglich der Maschinenwelle hält, wenn die Gehäuse unter unterschiedlichen thermischen und/oder Druckbelastungen größer werden.

Es wurde als vorteilhaft herausgefunden, in Rotationsmaschinen wie Turbinen und Kompressoren, die hohen Innendrücken und Temperaturen unterliegen, die Maschine sowohl mit einem inneren als auch mit einem äußeren Gehäuse zu versehen. Im Zusammenbau werden die stationären Komponenten der Maschine im wesentlichen von dem inneren Gehäuse getragen und das Gehäuse axicfi/dem Rotoraufbau ausgerichtet, der die beweglichen Maschinenkomponenten trägt Ein schwereres äußeres'Gehäuse wiederum wird über das innere Gehäuse gebracht, so daß ein ringförmiger Raum dazwischen vorge-

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sehen ist. Unter Betriebsbedingungen steht der Raum zwischen den beiden Gehäusen unter Druck. Im Falle eines Kompressors wird der Raum zwischen den Gehäusen normalerweise auf den Maschinenentladungsdruck durch einfaches Entnehmen von Entladungsströmungsmittel aus diesem Gebiet gebracht. Die Gehäuse sind so angeordnet, daß das innere Gehäuse fest in dem äußeren Gehäuse eingepaßt ist.

Wenn mit hohen Drücken und mit hohen öbergangstemperaturen gearbeitet wird, vergrößert sich das äußere Gehäuse der Maschine mit einer unterschiedlichen Rate gegenüber dem inneren Gehäuse, wodurch das äußere Gehäuse normalerweise dazu neigt, sich von dem inneren Gehäuse zu entfernen. Da sich die Rotorwelle im allgemeinen axial durch die Maschine erstreckt, können die beiden Gehäuse nicht gegenseitig um ihre gemeinsam geteilte Achse gelagert werden, um die koaxiale Ausrichtung während der Vergrößerungsperiode aufrechtzuerhalten. Wie zu ersehen ist, kann dieses unkontrollierte Anwachsen der beiden Gehäuse zu einer Fehlausrichtung der Maschinenkomponenten und schließlich zu einem Maschinenfehl verhalten führen.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Rotationsmaschinen, die einen inneren und einen äußeren Gehäuseaufbau verwenden, zu verbessern.

Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist es, die Komponenten der Rotationsmaschine, die sowohl ein inneres als auch ein äußeres Gehäuse besitzt, in Ausrichtung zu halten, wenn die Gehäuse unter hohen Innendrucken und Temperaturen anwachsen.

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Ein weiteres Merkmal/Öer vorliegenden Erfindung ist es, Mittel zur Zentrierung des inneren Gehäuses einer Rotationsmaschine in Ausrichtung mit der Maschinenwelle vorzusehen, während gleichzeitig es dem äußeren Gehäuse ermöglicht wird, von dem inneren Gehäuse weg sich auszudehnen.

und
Diese/weitere Merkmale dervorl legenden Erfindung werden in Rotationsmaschinen erzielt, die ein äußeres Gehäuse haben, das ein inneres Gehäuse umgibt, um einen ringförmigen Raum dazwischen zu bilden, der ein ringförmiges Teil zwischen den beiden Gehäusen besitzt, das als ein Träger dient, der auf einem elastischen Untergrund festgelegt ist, wobei das ringförmige Teil innerhalb des äußeren Gehäuses durch Vorschrumpfen des Teiles unter' Druck eingepaßt wird, so daß es gegen die Innenwand des äußeren Teiles in einem vorgespannten Zustand sitzt, wobei das Teil weiterhin ein ringförmiges Reaktionspolster besitzt, das gegen die Außenwand des inneren Gehäuses wirkt, wenn das äußere Gehäuse sich von dem inneren Gehäuse ausdehnt, wodurch das innere Gehäuse in konzentrischer Ausrichtung mit der Maschinen- ' welle während der Ausdehnungsperioden gehalten wird.

Zum besseren Verständnis der Erfindung und weiterer Merkmale wird auf die folgende detaillierte Beschreibung der Erfindung im Zusammenhang mit den zugehörigen Zeichnungen Bezug genommen, in denen:

Fig. 1 eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist; und

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Fig. 2' ein Seitenschnitt der Vorrichtung nach Fig. 1 ist, die ebenfalls den Aufbau des ringförmigen Teils zwischen dem inneren und dem äußeren Gehäuse der -Maschine darstellt.

Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, ist ein ringförmiges Teil, das allgemein mit 11 bezeichnet ist, zwischen dem inneren Gehäuse 12 und dem äußeren Gehäuse 13 einer Rotationsmaschine gelagert, die zur Erklärung als ein Kompressor 10 dargestellt ist. Soll jedoch festgehalten werden, daß die Vorrichtung der

in

vorliegenden Erfindung/jeder Art von Rotationsmaschinen verwendet werden/kann, die ein inneres Gehäuse besitzen, das innerhalb eines äußeren Gehäuses angebracht ist. üblicherweise werden in den zwei Gehäuseanordnungen die stationären Maschinenkomponenten, wie z. B. Membranen oder ähnliches, von dem inneren

, daß sie

Gehäuse freygehalten und sind so angeordnet, / mit den bewegenden Maschinenteilen, die von der Rotorwelle getragen werden, zusammenzuwirken. Aus Gründen der einfacheren Darstellung werden diese Teile in den vorliegenden Zeichnungen nicht gezeigt.

Die Maschinenwelle erstreckt sich axial durch die beiden Gehäuse und kann drehbar in der Endv/and der Maschine oder auf Gestellen außerhalb der Maschine getragen werden. Da die Rotorwelle sich axial durch die Maschine erstreckt, können die beiden ineinander gelagerten Gehäuse nicht, wie zu sehen ist, zentral entlang ihrer gemeinsamen Achse angeordnet werden, um sie in Ausrichtung während der Periode unterschiedlicher Bewegung zwischen den Gehäusen zu halten, die durch vorübergehende Wärmeausdehnung und/oder Druckausdehnung erzeugt wird.

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Wie unten erklärt wird, besitzt die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung die Fähigkeit, das innere Gehäuse in Ausrichtung mit der Maschinenwelle zu halten, während zugleich das äußere Gehäuse sich unter hohen Drucken und Temperaturen ausdehnsn kann. .

Wie aus den Zeichnungen zu sehen ist, besitzt das Teil 11 einen deformierbaren, ringförmigen Träger 17,.der an jedem Ende auf" ringförmigen Befestigungspolstern 19 und 20 getragen wird. Mittig angeordnet auf dem Träger ist ein Reaktionsring 21. In Anwendung ist der Träger in axialer Ausrichtung innerhalb der Innenöffnung angebracht, die innerhalb des äußeren Gehäuses auf den beiden Befestigungspolstern gebildet wird. Ein Polster, das Polster 20, sitzt gegen einen Lokalisierungsvorsprung 26, der von dem äußeren Gehäuse getragen wird und dazu dient, das ringförmige Teil il im Zusammenbau an seinem Ort zu halten. Der Reaktionsring 21 ist so angeordnet, daß er sich, nach innen in radialer Richtung zur Außenfläche des inneren Gehäuses erstreckt.

Da2 ringförmige Teil ist aufgrund seiner geometrischen Form dazu geeignet, als ein Lager, das auf einem elastischen Träger befestigt ist, zu dienen. In dem normalen oder nichtdeformierten Zustand nimmt das ringförmige Teil eine geometrische Gestalt an, die ähnlich der durch gestrichelte Linien in Fig. 2. dargestellt ist. Der Träger reagiert, wenn er zusammengedrückt wird, mit einer hyperbolischen Biequng,wodurch er versucht, in seinem normalen Zustand der oben beschriebenen Art zurückzukehren. Der Außendurchmesser des nichtdeformierten

Teiles, wie er von dem Außenumfang der beiden Befestigungspolster gebildet ist, ist größer als die innere öffnung, die in dem Außengehäuse vorgesehen ist. Im Zusammenbau wird das ringförmige Teil radial nach ir.nen an den Polstern 19 und 20 zusammengedrückt, was das Polster 21 veranlaßt, nach außen radial zu einem gewissen Betrag entgegengesetzt zur Richtung der angelegten Kraft zu expandieren, wodurch eine Deformation in dem ringförmigen Träger erzeugt wird. Das zusammengedrückte ringförmige Teil wird dann innerhalb des äußeren Gehäuses eingeführt und gegen den Lagerungsvorsprung in Stellung gebracht. Die Kompressionskraft wird abgebaut, wodurch das Teil dazu neigt, in seinen normalen, unbelasteten Zustand zurückzukehren. Da jedoch der Außendurchmesser des Teiles 11 größer als der Durchmesser des äußeren Gehäuses ist, kann das Teil nicht völlig unbelastet werden. Als Ergebnis sitzen die Trägerpolster gegen die Innenwand des Gehäuses und halten den Träger in einem gebogenem oder vorgespannten Zustand. Dieses kann am besten aus Fig. 2 gesehen werden. Durch die Konstruktion der Innendurchmesser des mittig angeordneten Reaktionsringes 21, wenn er in dem gebogenen oder vorgespannten Zustand gelagert ist, etwas größer als der Außendurchmesser des inneren Gehäuses. Deshalb können innere Gehäuse leicht eingeführt werden und im Zusammenbau bezüglich der Maschinenwelle angeordnet werden.

Wie oben festgehalten wurde, neigt das äußere Gehäuse dazu, sich gegenüber dem inneren Gehäuse auszudehnen, wenn die Rotationsmaschine, hohen Betriebsdrücken und Temperaturen unterliegen. Wenn der Raum zwischen den beiden Gehäusen zunimmt,

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beginnt das vorgespannte ringförmige Teil, das als ein Träger auf eiiem elastischen Unterbau wirkt sich, wie leicht einzusehen ist, sich in vorgeschriebener Weise gerade aufzurichten, was den Reaktionsring in haltende Berührung mit dem äußeren Gehäuse bringt. Eine im wesentlichen gleichmäßige Haltekraft wird somit um das innere Gehäuse ausgeübt, die das Gehäuse in konzentrischer Ausrichtung mit der Rotorwelle hält. Unter Arbeitsbeanspruchungen, wie sie z. B. von den ASME Regulations geregelt werden, kann der Träger nicht in seinem normalen, unbeanspruchten Zustand zurückkehren, wenn die maximal erlaubte Beanspruchung erreicht ist. Demzufolge wird eine zentrisch haltende Kra°t kontinuierlich von dem Teil auf das innere Gehäuse über den gesamten Betriebsbereich der Maschine ausgeübt.

Während die Erfindung unter Bezug auf den Aufbau, der hier geoffenbart ist, beschrieben wurde, ist sie nicht auf die aufgeführten Einzelheiten beschränkt, und diese Anmeldung soll alle Modifikationen oder Abänderungen, die in den Rahmen der folgenden Ansprüche falle^beinhalten.

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Claims

Ansprüche:

1. ] Rotationsmaschine mit einem äußeren Gehäuse, einem inneren ^-^ Gehäuse, das nach innen von dem äußeren Gehäuse beabstandet ist, einer Antriebswelle, die innerhalb des inneren Gehäuses angeordnet ist, und einem ringförmigen Abstandsteil, das zwischen dem inneren und dem äußeren Gehäuse eingefügt ist, um die Relativbewegung zwischen den beiden Gehäuse aufzunehmen, um die Konzentrizitat zwischen dem inneren Gehäuse und der Antriebswelle sicherzustellen, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandsteil (11) so ausgebildet ist, daß es eine hyperbolische Abbiegung erfährt, wenn es gebogen wird, wobei das Teil in einem gebogenem Zustand zwischen zwei Abschnitten (19 und 20), die der Innenwand des äußeren Gehäuses anliegen, gehalten wird, so daß das abgebogene Teil gegen das innere Gehäuse wirkt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandsteil ein Träger ist, der Endabschnitte (19 und 20) besitzt, die radial von dem restlichen Träger wegweisen und mit der Innenfläche des äußeren Gehäuses in Eingriff kommen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandsteil ein Träger ist, der beabstandete Endabschnitte" (19, 20) besitzt, die mit der Innenfläche des äußeren Gehäuses kommen, und einen Abschnitt (21) zwischen den Endabschnitten, der mit der Außenfläche des inneren Gehäuses in Eingriff kommt.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (21), der mit der Außenfläche des inneren Gehäuses in Eingriff/kommt, ein Polster von begrenzter axialer Ausdehnung ist.

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