DE3233929C1 - Wärmeelastische Abstützung für eine Pumpe - Google Patents

Description

• Die Pumpe list eine mehrstufige Sicherheitseinspeisepumpe (13 Stufen) und besitzt ein sogenanntes Topfgehäuse 2. Sie dient zur Förderung von Kühlwasser eines Druckwasserreaktors im Nachkühlsystem und hat eine Fördermenge von 250 m 3/h bei einem Förderdruck von 100 bar Das Gehäuse 2 der Pumpe 1 ist im wesentlichen zylindrisch mit einem Durchmesser von 70 cm und einer Länge von 140 cm.
• An der einen Seite des Zylinders ist ein horizontal verlaufender Saugstutzen 3 angebracht. An der gleichen Seite befindet sich etwas tiefer der Druckstutzen 4.
• Die Pumpenwelle 5 sitzt in einem kombinierten Radial- und Drucklager 6 auf der in der F i g. 1 rechten Seite der Pumpe 1. Das andere Radiallager 7 ist dem Antriebsmotor 10 zugekehrt. Dies ist ein Elektromotor von zum Beispiel 600 kW mit einer Antriebswelle 11, die mit der Pumpenwelle 5 über eine Kupplung 12 verbunden ist.
• Das Motorpumpengerät 13 sitzt auf einer Grundplatte 14, die im Beton des Reaktorgehäuses verankert ist.
• Dabei ist der Motor 10 mit seinen Füßen 15 unmittelbar aufgeschraubt, wie durch die Striche 16 angedeutet ist.
• Die Pumpe 1 ist dagegen wärmebeweglich abgestützt, um den Wärmedehnungen zwischen der Raumtemperatur von 20 und der Betriebstemperatur von ca 200"C nachgeben zu können. Die wärmeelastische Abstützung an dem dem Motor 10 abgekehrten Ende ist als tangentiale Abstützung 18 ausgebildet und in Fig.3 näher dargestellt.
• Man erkennt, daß auf der Grundplatte 14 zwei Tragkörper 20, 21 symmetrisch zueinander mit Schrauben 22 und 23 befestigt sind, die in Gewindebohrungen 24 und 25 der Grundplatte 14 greifen. Auf den Tragkörpern 20, 21 sitzt ein Blech 27, das über einen stufenförmig abgesetzten Bolzen 28 mit dem Gehäuse 2 verbunden ist, weil der Bolzen 28 mit seinem im Durchmesser größeren Absatz 29 in eine Bohrung 30 des Gehäuses 2 ragt, während der kleinere Absatz 31 in eine Bohrung des Bleches 27 greift.
• Auf dem Blech 27 sitzen zwei gleiche T-Träger 32, deren Fuß 33 mit der Schraube 22 einerseits und einer weiteren Schraube 34 mit einer Mutter 35 festgelegt ist.
• Der Steg 26 jedes T-Trägers führt, wie die F i g. 3 deutlich zeigt, tangential an den Umfang des zylindrischen Gehäuses 2 und ist mit diesem ebenfalls durch die stufenförmig abgesetzten Bolzen 28 verbunden, die in weitere Bohrungen 37 und 38 des Gehäuses 2 eingesetzt sind. Die Bolzen 28 sind mit einer Deckelplatte 40 gesichert, die mit Schrauben 41 gegen das Gehäuse 2 gepreßt wird. Die Abstützung 18 mit den drei durch die Bolzen 28 gegebenen Befestigungsstellen am Gehäuse 2 ist in radialer Richtung nachgiebig, in axialer Richtung dagegen ein Festpunkt, der auch Verdrehungen um eine vertikale Achse ausschließt.
• An der dem Motor 10 zugekehrten Seite des Gehäuses 2 ist die stirnseitige Abstützung 45 als sogenannte Schiebelagerung ausgebildet, weil sie außcr solchen radialen Dehnungen auch die Wärmedehnungen in Längsrichtung des Gehäuses 2 aufnehmen soll Die Ausbildung der Schiebelagerung ist in F i g. 2 näher dargestellt.
• Auf der Grundplatte 14 ist auf zwei Zwischenlagern 46 ein Formkörper 47 mit Schrauben 48 aufgepreßt, die in Gewindebohrungen 49 der Grundplatte 14 eingeschraubt sind Der Formkörper 47 umfaßt einen Flansch 50 in Form eines im Querschnitt rechteckigen Stabes mit 30 mm Höhe und 200 mm Breite. Auf diesem sitzen zwei dreieckige Stützen 51 und 52. die 800 mm lang sind und die Verbindung zwischen den Befestigungspunkten 54 und 55 an der Grundplatte 14 und den Befestigungsstellen 56 und 57 am Pumpengehäuse 2 herstellen. Die Befestigungspunkte 56, 57 sind von der Pumpenwelle 5 280 mm und voneinander ca. 520 mm entfernt. Wegen der im Verhältnis zur Länge nur geringen Dicke der dreieckigen Stützen 51, 52 von 30 mm ist die Aufnahme axialer Dehnungen des Gehäuses im Bereich von einigen Millimetern ohne unzulässig große Kräfte möglich.
• Die strichpunktiert gezeichneten Linien 58,59,60 und 61 zeigen als Verbindungslinien zwischen den Befestigungspunkten 54, 56 einerseits und 55, 57 andererseits sowie als Verbindungslinien zwischen den Befestigungspunkten 56 und 57 und der Mitte 64 der Pumpenwelle 5 einen Winkel W von 90". Deshalb wandert der Befestigungspunkt 56, 57 der als Abstützung dienenden, in radialer Richtung steifen Dreiecke 51, 52 bei Wärmedehnungen in radialer Richtung von der Welle 5 weg nach außen, ohne daß die Lage der Pumpenwelle 5 in bezug auf ihre Höhe oder Seitenrichtung verändert wird.
• Bei der vorgenannten Wärmebewegung wirkt der der Pumpenwelle 5 zugekehrte Teil der Dreiecke 51, 52 als Zugstab 66 bzw. 67. Unter seiner Wirkung wird der Flansch 50 verbogen. Der mittlere Bereich 68 des Stabes 50, der zwischen den durch die strichpunktierten Linien 69 und 70 gegebenen Ansatzlinien der Zugstäbe 66, 67 freigelassen ist, wird bei der Erwärmung des Topfgehäuses 2 um zum Beispiel 1,5 mm nach oben gezogen. Er wirkt dabei als Gelenk, weil die Biegesteifigkeit des Flansches 50 gering ist gegenüber den durch die Wärmedehnung verursachten Kräften und die Zugstäbe 66, 67 dort um 40 mm gegeneinander versetzt angreifen.
• Die Befestigung der Dreiecke 51, 52 an der Stirnseite des Pumpengehäuses 2 erfolgt wiederum mit nicht weiter dargestellten Bolzen 28. Sie werden mit Deckeln 72 festgehalten, die mit Hilfe von vier Schrauben 73 am Pumpengehäuse befestigt sind, wie die F i g. 2 deutlich erkennen läßt.
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Claims (1)

1. Patentanspruche: 1. Wärmeelastische Abstützung für eine Pumpe mit mehreren Stützen zwischen dem annähernd zylindrischen Pumpengehäuse und einer Grundplatte, wobei zwei Stützen auf gegenüberliegenden Seiten tangential zum Pumpengehäuse führen und zwei einen Winkel miteinander einschließende weitere Stützen an der Stirnseite des Pumpengehãuses angeordnet sind, durch die die Pumpenwelle führt, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden stirnseitigen Stützen (51, 52) am Gehäuse (2) außermittig derartig angebracht sind, daß eine durch die Mitte der Befestigungsstelle (56,57) am Gehäuse (2) und durch die Mitte der Pumpenwelle (5) verlaufende Gerade (60, 61) mit einer Geraden (58, 59) durch die Mitten der Befestigungsstellen (54 bis 57) am Gehäuse (2) und an der Grundplatte (14) einen Winkel (W) von 90° einschließt 2. Abstützung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden stirnseitigen Stützen (51,52) an ihrer Befestigungsstelle (54,55) an der Grundplatte (14) durch einen in Längsrichtung der Stützen biegbaren Stab (50) verbunden sind.

   3. Abstützung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsstellen (56, 57) am Gehäuse (2) durch je einen Zugstab (66, 67) mit der Mitte des Stabes (50) verbunden sind und daß die Zugstäbe (66, 67) in der Mitte (68) des Stabes (50) gelenkig miteinander verbunden sind.

   4. Abstützung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gelenkige Verbindung in Form eines Abstandes (68) zwischen den beiden Enden der Zugstäbe (66,67) in der Größe der Dicke des Stabes (50) ausgebildet ist.

   5. Abstützung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen (32,51,52) und Stäbe (27, 50) mit Ausnahme der als Gelenk wirkenden Bereiche mit Rippen versehen sind.

   Die Erfindung betrifft eine wärmeelastische Abstützung für eine Pumpe mit mehreren Stützen zwischen dem annähernd zylindrischen Pumpengehäuse und einer Grundplatte, wobei zwei Stützen auf gegenüberliegenden Seiten tangential zum Pumpengehäuse führen und zwei einen Winkel miteinander einschließende weitere Stützen an der Stirnseite des Pumpengehäuses angeordnet sind, durch die die Pumpenwelle führt.

   Aus der DE-PS 29 05 864 ist eine Abstützung der obengenannten Art bekannt, bei der die Stützglieder als Fachwerk wirken sollen, d. h. Gitterwerk aus Stäben, deren Verbindungen als Gelenke angesehen werden.

   Die Längsachsen der an der Stirnseite des Pumpengehäuses vorgesehenen beiden Stäbe verlaufen durch den Mittelpunkt der Pumpenwelle.

   Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, die Abstützung für den Fall zu verbessern, daß Wärmebewegungen nennenswerte Verschiebungen der Stützglieder bewirken. Dies ist dann der Fall, wenn große Temperaturänderungen von zum Beispiel 20"C (Raumtemperatur) auf 200"C (Betriebstemperatur) auftreten oder Pumpengehäuse mit relativ großen Abmessungen vorliegen. Im Extremfall ist beides gegeben, zum Beispiel bei sogenannten Topfpumpen für Hilfskreisläufe in wassergekühlten Kernkraftwerken. Hier können sich Wärmedehnungen in radialer Richtung des Pumpengehäuses von zum- Beispiel 1,5 mm und in Längsrichtung von 3 mm und mehr ergeben. Versucht man nun solche Wärmedehnungen durch ein Spiel in der Befestigung aufzunehmen so wird die Zentrierung ungenau. Dies ist aber im Hinblick auf den Antriebsmotor unzulässig, der solchen Erwärmungen praktisch nicht ausgesetzt ist und somit in seiner Lage zur Pumpe unverändert bleibt.

   Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe sind die beiden stirnseitigen Stützen am Gehäuse außermittig derartig angebracht, daß eine durch die Mitte der Befestigungsstelle am Gehäuse und durch die Mitte der Pumpenwelle verlaufende Gerade mit einer Geraden durch die Mitten der Befestigungsstellen am Gehäuse und an der Grundplatte einen Winkel von 90" einschließt.

   Mit der neuen Abstützung ist gewährleistet, daß die Wellenmitte ihre Lage behält, wenn sich das Pumpengehäuse bei Erwärmung ausdehnt. Die ursprüngliche Lage wird dabei durch die tangential zum Pumpengehäuse führenden Stützen festgehalten, die als Festpunktlagerung wirken. Sie ergeben den erforderlichen Halt, und zwar sowohl in vertikaler Richtung als auch in seitlicher Richtung, obwohl die Stützen mit der radialen Ausdehnung des Pumpengehäuses auseinander gebogen werden. Außerdem wird eine Verdrehung des Gehäuses um seine Achse verhindert. Die beiden stirnseitigen Stützen bewegen sich mit ihren gehäuseseitigen Befestigungsstellen in radialer Richtung bezüglich der Wellenmitte, so daß Höhe und Seitenlage der Pumpenwelle nicht beeinflußt wird.

   Die beiden stirnseitigen Stützen können an ihrer Befestigungsstelle an der Grundplatte durch einen in Längsrichtung der Stützen, also quer zu seiner eigenen Längsrichtung biegbaren Stab verbunden sein. Dabei ist es besonders günstig, wenn die Befestigungsstellen am Gehäuse durch je einen Zugstab mit der Mitte des Stabes verbunden sind und die Zugstäbe in der Mitte des Stabes gelenkig miteinander verbunden sind. Dies ergibt eine wesentliche Verfestigung der stirnseitigen Abstützung, ohne daß die Wärmedehnung behindert wird. Die gelenkige Verbindung kann vorteilhaft in Form eines Abstandes zwischen den beiden Enden der Zugstäbe in der Größe der Dicke des Stabes ausgebildet sein.

   Jedenfalls soll die Biegbarkeit des Stabes nicht durch die in der Mitte angreifenden Zugstäbe verringert werden.

   Eine bei gewünschter Festigkeit leichte Konstruktion ergibt sich, wenn die Stützen und Stäbe mit Ausnahme der als Gelenk wirkenden Bereiche mit Rippen versehen sind. Solche Rippenkonstruktionen sind zwar schon bei der Anordnung nach der DE-PS 29 05 864 vorgesehen. Sie eignen sich aber auch gut für die mit der Erfindung bewirkte wärmebewegliche Abstützung.

   Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben.

   Dabei zeigt die F i g. 1 die Abstützung eines aus Pumpen- und Antriebsmotor bestehenden Aggregats im ganzen in einer Seitenansicht. Die Fig.2 zeigt in einer Draufsicht die Ausbildung der stirnseitigen Abstützung und die F i g. 3 zeigt in einem Teilschnitt die Ausbildung der tangential angreifenden Abstützung.