DE2655322A1

DE2655322A1 - Anordnung zur lagerung einander zugewandter wellenenden von turbomaschinen

Info

Publication number: DE2655322A1
Application number: DE19762655322
Authority: DE
Inventors: John Peter Dipl Ing Naegeli
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1976-12-03
Filing date: 1976-12-07
Publication date: 1978-06-08
Also published as: IT1087228B; JPS5370204A; CH610983A5; US4170388A; JPS6024329B2; FR2372958B1; FR2372958A1

Description

P. 5120/Wg/IS

Gebrüder Sulzer, Aktiengesellschaft, Winterthur/Schweiζ

Anordnung zur Lagerung einander zugewandter Wellenenden von Turbomaschinen

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Lagerung einander zugewandter Wellenenden von Turbomaschinen, wobei die Wellenenden durch eine feste Kupplung miteinander verbunden sind.

Bei der Kupplung von Arbeitsmaschinen - z.B. Turboverdichtern oder Kreiselpumpen - und Antriebsmaschinen - z.B. Dampf-, Gasturbinen oder Elektro-Motoren - haben sich feste Kupplungen als vorteilhaft erwiesen; denn bei diesen erfolgt die Uebertragung des Drehmoments ohne bewegliche Zwischenglieder, welche

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Ermüdungserscheinungen ausgesetzt sein können. Weiterhin benötigen feste Kupplungen keine Schmierung, wie sie bei Zahnkupplungen üblich ist und dort infolge Verschmutzung zu Schwierigkeiten führen könnte. Ausserdem kann eine Zahnkupplung zur Ueberlastung von Axiallagern führen, weil die axialen Reibungskoeffizienten nicht mit Sicherheit vorausgesagt werden können.

Die Methode der festen - im allgemeinen geflanschten - Kupplung hat sich seit vielen Jahren bewährt, weil es dadurch unter anderem gelingt, den Rotorstrang einer n-gehäusigen Turbogruppe' lediglich mittels (n + 1)-Lagern abzustützen, was zu erheblichen Leistungsersparnissen führen kann.

Werden Maschinen verschiedener Hersteller oder verschiedenen Typs gekuppelt oder können z.B. aus konstruktiven Gründen die Kupplungsflanschen nicht an der Welle angeschmiedet, sondern müssen aufgezogen werden und sind deshalb radialen Belastungen wegen der nur einfachen Lagerung zwischen zwei Gehäusen nicht ohne weiteres gewachsen, so sind häufig zwei Lager in kurzem Abstand nebeneinander anzuordnen. Das kann zu ungleichmässiger Lagerbelastung führen, weil die Achsen der nahe nebeneinander liegenden Lager unter Umständen zu wenig genau fluchten. Dafür können Montage-Ungenauigkeiten oder betriebliche Lageänderungen der Lagerböcke oder Gehäuse infolge unterschiedlicher thermischer Ausdehnung verantwortlich sein, welche nicht in allen Fällen restlos vermieden werden können.

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Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei Maschinensätzen mit derart nahe benachbarten Lagern die geschilderten, ungleichmassigen Lagerbelastungen mit all ihren Folgen zu vermeiden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die beiden der Kupplung benachbarten Wellenlager der zu kuppelnden Machinen in einem gemeinsamen und von den Maschinengehäusen getrennten Lagergehäuse zusammengefasst sind, welches seinerseits mit zwei horizontalen, zu den Rotorachsen senkrechten Drehzapfen in einem Ständer gelagert ist. Bei der erfindungsgemässen Anordnung kann sich auf diese Weise das gemeinsame Lagergehäuse um eine horizontale Achse, die senkrecht zur Lagerachse liegt, frei drehen. Diese drehbare Lagerung gewährleistet eine gleichmässige Belastung und deshalb ein einwandfreies Laufverhalten der beiden Lager auch unter zeitlich ändernden Betriebszuständen, ohne dass aufgezogene Kupplungsflanschen radial überlastet werden.

Vorteilhaftervreise kann dabei die Drehzapfenachse auf der Höhe der Wellenachsen angeordnet sein, wodurch erreicht wird, dass der Wellenmittelpunkt zwischen den beiden Lagern bei den Kippbewegungen um die Drehzapfenachse nicht aus der horizontalen Mittelebene auswandert.

Weiterhin ist es - solange Lagerentlastungen des Drehzapfens nicht zu befürchten sind - in diesem Falle konstruktiv einfach und wirtschaftlich, die Drehzapfen als nach unten gerichtete

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Halbzylinder auszubilden, die in einer entsprechenden Halbschale gelagert sind, wobei als Sicherung gegen ein Herausgleiten der Drehzapfen aus ihren Schalen infolge von grossen Axialschüben die Massnahme getroffen sein kann, dass auf der Oberseite der Halbzylinder Rundkeile befestigt sind, die

u ihrerseits von an den Abstützungen für die Lagerschale der

Zapfen befestigten Briden gehalten sind.

Kann ;es während des Betriebs entgegen dem Gewicht der rotierenden Teile zu vollständigen Zapfenentlastungen kommen, so reichen selbstverständlich halbzylindrische Drehzapfen nicht mehr aus; aus konstruktiven Gründen ist es in diesem Falle vorteilhaft, wenn der Drehzapfen als Vollzylinder ausgebildet ist und - aus herstellungstechnischen Gründen - vorzugsweise unterhalb der horizontalen Gehäuse-Trennungsebene der Haschine angeordnet ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert:

Fig. 1 zeigt skizzenhaft eine Anordnung eines erfindungsgemäss ausgerüsteten Maschinensatzes, wobei

Fig. 2 als Detail aus Fig. 1 einen schema tisch dargestellten vertikalen Schnitt durch das zwischen den Rotoren der Maschine gelegene Lagergehäuse wiedergibt.

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Fig. 3 ist eine Seitenansicht einer ebenfalls schematisch dargestellten konstruktiven Ausführung für die erfindungsgemässe Lageranordnung zwischen den beiden Maschinen; der Deckel des Lagergehäuses ist dabei im Schnitt III-III von Fig. 5 dargestellt;

Fig. 4 ist eine Aufsicht auf die Maschinenteile nach Fig. 3, wobei der Lagergehäuse-Deckel angenommen ist;

Fig. 5 schliesslich ist der Schnitt V-V von Fig. 3.

Der über eine erfindungsgemässe Anordnung zusammengefügte Maschinensatz hat einen Rotor 1 (Fig. 1) einer Arbeitsmaschine, z.B. eines Verdichters, der mit einem Rotor 2 einer zweiten Maschine, z.B. einer doppelflutigen Dampfturbine, zusammengekuppaltist. Zwischen beiden Rotoren, deren Wellen mit 3 und 4 bezeichnet sind, ist ein Lagergehäuse 5 angeordnet, das über je einen seitlichen Drehzapfen 6 in einem Ständer 7 selbst drehbar gelagert ist.

Wie Fig. 2 verdeutlicht, sind die Wellen 3 und 4 über Flanschen 8 und 9 innerhalb des Gehäuses 5 starr miteinander verbunden. In dem Lagergehäuse oder Lagerbock 5 ist für jede der Wellen 3 und 4 je ein Radiallager 10 und 11 vorhanden; die Wellen 3 und 4 ruhen auf den Aussenseiten der beiden Maschinen 1 und 2 in Lagern 12 und 13, wobei das äussere, antriebsmaschinen-

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seitige Lager 12 neben dem Radial- auch noch ein Axiallager umfasst. Letzteres könnte aber -auch innerhalb des Gehäuses 5 untergebracht sein, wobei dann die Axialschubkräfte über den Drehzapfen 6 auf das Fundament 15 zu übertragen sind.

Die nur schematisch dargestellten Enden der in der horizontalen Achsebene geteilten Maschinengehäuse der beiden Maschinen 1 und 2 sind mit ihren Unterteilen 20 und 21 (Fig. 3-5) über Pratzen 22 und 23 auf dem Ständer 7 abgestützt und mit Passkeilen 24 und 25 axial fixiert. Der Ständer 7, welcher auch das Lagergehäuse trägt, umfasst eine Grundplatte 28 mit Seitenführungen 29 und 30, welche die Gehäuseunterteile 20 und 21 seitlich fixieren.

Zwischen den beiden vertikal etwas erniedrigten Abstützungen und 32 für die Pratzen 22 und 23 hat der Ständer 7 in einem bis in die horizontale Teilungsebene der Maschinengehäuse reichenden Mittelteil beidseits eine halbzylinderische Ausnehmung 47, welche die Lagerschalen 51 und 52 aus einem Material mit Trockenschmiereigenschaften aufnimmt. Die Zapfen 6 bilden die senkrecht zur Maschinenachse bzw. zu den Wellen 3 und 4 stehende Drehoder Kippachse für das Lagergehäuse 5 und sind in den Lagerschalen 51 bzw. 52 gelagert. Die Drehzapfen 6 sind in der dargestellten Konstruktion ebenfalls als Halbzylinder ausgeführt und tragen auf ihren Horizontalflächen verstiftet je einen kleinen Rundkeil 33. Dieser hat, wie erwähnt, die Aufgabe,

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bei grossen Axialschüben ein Herausgleiten der Halbzylinder aus ihren Schalen 47 zu verhindern. Auf ihrer Oberseite sind die Rundkeile 33 durch in dem Mittelteil der Ständer 7 verschraubte Briden 48 mit minimalem Spiel abgedeckt.

Die Drehzapfen 6 sind ein integraler Bestandteil des Unterteils 34 (Fig. 4) des Lagergehäuses 5, das die zu kuppelnden Enden der Wellen 3 und.4'aufnimmt. Dieser Unterteil 34, ebenfalls gegen seitliche horizontale Verschiebungen durch einen Führungskeil 35 (Fig. 5) fixiert, hat Anschlüsse 36 und 37_# an die nicht dargestellte Zu- und Wegführleitungen für Schmier-

anschliessbar sind;
oel /sein Innenraum wird, durch einen Deckel 38 abgedeckt. Für den Durchtritt der Oelleitungen sind in den Mittelteilen des Ständers 7 Oeffnungen 49 und 50 (Fig. 5} vorgesehen.

In dem Lagergehäuse 5 befinden sich die Radiallager 10 und 11 ■ für die Wellen 3 und 4. Diese Lager sind über Lagerschalen und 40 und Lagerstützringe 41 und 42 im Unterteil 34 und im Gehäusedeckel 38 abgestützt. In ihnen lagern die Wellen 3 und 4. Die Durchtrittsöffnungen in das Lagergehäuse 5 sind mit Oelabstreifblechen 43 und 44 versehen.

Die starre Verbindung der Wellen 3 und 4 erfolgt über Kupplungsflanschen 8 und 9, wobei der antriebsmaschinen-seitige Flansch 8 in Fig. 4 als aufgezogener Flansch angedeutet ist.

Weiterhin sind in Fig. 4 für die Radiallager 10 und 11 Zufuhrkanäle 45 und 46 für Schmieroel eingezeichnet, die mit dem Anschluss 36 in nicht gezeigter Weise verbunden sind.

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Claims

Patentansprüche

¹I. Anordnung zur Lagerung einander zugewandter Wellenenden von Turbomaschinen, wobei die Wellenenden durch eine feste Kupplung miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden der Kupplung (8, 9) benachbarten Wellenlager (10, 11) der zu kuppelnden Maschinen (1, 2) in einem gemeinsamen und von den Maschinengehäusen (20, 21) getrennten
Lagergehäuse (5) zusammengefasst sind, welches seinerseits mit horizontalen, zu den Rotorachsen (3, 4) senkrechten Drehzapfen (6) in einem Ständer (7) gelagert ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse der Drehzapfen (6) mindestens annähernd auf der Höhe der Achse der Wellen (3, 4) angeordnet ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzapfen (6) als nach unten gerichtete Halbzylinder ausgebildet sind, welche in entsprechenden Halbschalen (32) gelagert sind.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberseite des Halbzylinders (6) Rundkeile (33) befestigt sind, welche ihrerseits von an den Abstützungen (7) für die Lagerschalen (51, 52) der Drehzapfen (6) befestigten Briden (48) gehalten sind.

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ORIGINAL !NSFECTED
5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzapfen (6) als Vollzylinder ausgebildet ist und vorzugsweise unterhalb der horizontalen Trennungsebene der Maschine (1, 2) angeordnet ist.

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