DE3413725C2 - Anordnung zur Begrenzung von Schublasten bei Dampfturbinenwellen - Google Patents
Anordnung zur Begrenzung von Schublasten bei DampfturbinenwellenInfo
- Publication number
- DE3413725C2 DE3413725C2 DE3413725A DE3413725A DE3413725C2 DE 3413725 C2 DE3413725 C2 DE 3413725C2 DE 3413725 A DE3413725 A DE 3413725A DE 3413725 A DE3413725 A DE 3413725A DE 3413725 C2 DE3413725 C2 DE 3413725C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- housing
- bearing
- rotor
- rotor shaft
- steam turbine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D3/00—Machines or engines with axial-thrust balancing effected by working-fluid
- F01D3/04—Machines or engines with axial-thrust balancing effected by working-fluid axial thrust being compensated by thrust-balancing dummy piston or the like
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/16—Arrangement of bearings; Supporting or mounting bearings in casings
- F01D25/166—Sliding contact bearing
- F01D25/168—Sliding contact bearing for axial load mainly
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
Description
Die Erfindung richtet sich auf eine Dampfturbine mit fliegend gelagertem Rotor
und insbesondere auf eine Anordnung und eine Vorrichtung zur
Reduktion der axialen Wellenbewegung bzw. der axialen Belastung
bei solchen Turbinen.
Turbinen werden Schubbelastungen unterworfen, und zwar sowohl
in radialer als auch in axialer Richtung. Die Lager solcher
Maschinen müssen diese Belastungen aufnehmen, wobei durch
übermäßige Belastungen Verluste und Abnutzung bedingt sind.
Dementsprechend sind Einrichtungen zur Begrenzung der Wellen
belastungen erforderlich. Die vorliegende Erfindung richtet
sich auf die Begrenzung der axialen Schublast bei
Dampfturbinen mit fliegend gelagertem Rotor.
Aufgrund ihrer Konstruktion weist eine solche Turbine
eine axiale Schubbelastung auf, welche im allgemeinen gleich
ist dem Produkt aus 1. Fläche der Wellenprotuberanz (d. h.
des überhängenden Endes der Welle) und 2. des Differenzdrucks relativ
zur Umgebung, welcher an dieser Fläche anliegt. Erfin
dungsgemäß soll diesen Problemen dadurch entgegengewirkt werden,
daß ein abgedichteter Ausgleichskolben an dem überhängenden
Wellenende verwendet wird, welcher mit Umgebungsdruck belüftet
werden kann, um den Schub auszugleichen, welcher aber auch
mit einem Steuerdruck beaufschlagt werden kann, um jeder anderen
unausgeglichenen verbleibenden Kraft längs der Turbine entgegen
zuwirken.
Herkömmliche Verfahren zur Lösung dieses Problems umfaßten
Schublager. Die Verwendung von Schublagern für solche Anwen
dungsfälle wird beschrieben in der US-PS 4 005 572.
Schublager arbeiten jedoch dann am besten, wenn die Belastung
relativ konstant ist oder sich langsam über die Zeit ändert.
Aus der US-PS 41837-13 ist eine Pitot-Pumpe bekannt, bei
der der Rotor über einen druckbeaufschlagten, abgedichteten
Ausgleichskolben an der Stirnseite des Rotors von axialen
Schubbelastungen entlastet ist.
Auch bei der Verwendung derartiger Druckausgleichsmaßnahmen
zur Minimierung der axialen Schubänderungen unterliegen Schub
lager einem Verschleiß und müssen ersetzt werden. Bei manchen
Turbinen mit fliegend gelagerten Rotoren sind die Schub- und Drehlager in einem
Lagergehäuse untergebracht, welches unmittelbar stromaufwärts
von sowohl dem Rotor als auch einer zugehörigen Wellendichtungsan
ordnung vorgesehen ist. Durch diese Anordnung wird die Rotorsta
bilität erhöht. Bei manchen kompakten Konstruktionen sind
die Schublager und die Drehlager in einem gemeinsamen Gehäuse
untergebracht, welches so konstruiert sein muß, daß es die
Entfernung der Rotorwelle durch das Turbinengehäuse ermöglicht.
Dies ist außerordentlich schwierig und bedeutet eine zeitaufwen
dige Aufgabe. Dementsprechend muß sich jede Lösung des Problems
veränderlicher Schubbelastung an der praktischen Notwendigkeit
orientieren, sowohl die Welle zu entfernen und die Lager zu
ersetzen, und zwar jeweils unter schwierigen Zugangsbedingungen.
Eine wesentliche Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine
Anordnung zur Minimierung der Änderung in den Schubkräften
längs der Welle einer Dampfturbine mit fliegend gelagertem Rotor zu schaffen.
Weiterhin soll eine Turbine mit einer Dichtungsanordnung zur Verminderung des
stromabwärtigen Schubs auf die Rotorwelle bei einer solchen
Turbine geschaffen werden.
Diese Aufgaben werden durch die im Kennzeichnungsteil des
Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Demnach ist
ein Teil der Welle außerhalb
der Dichtungsausnehmung angeordnet und steht in Strömungsverbindung
mit dem stromabwärtigen Ende oder der Auslaßseite (Konden
sator-Seite) des Turbinenrotors, wobei ein anderer Teil
der Welle innerhalb der Dichtungsausnehmung angeordnet ist
und in Strömungsverbindung mit einem Bereich relativ konstanten
(nahezu atmosphärischen) Drucks steht, welcher durch einen
Druckmechanismus wie z. B. einem Stopfbuchsensystem aufrechter
halten wird. In einer Ausführungsform umfaßt die Dichtungsan
ordnung ein erstes Dichtungsteil, welches fest mit dem Turbinen
gehäuse verbunden ist, und ein zweites Dichtungsteil, welches
an dem überhängenden Ende der Turbinenrotorwelle befestigt
ist. Das erste Dichtungsteil ist innerhalb der erwähnten Aus
laßöffnung angeordnet und steht in Strömungsverbindung
mit einer Quelle relativ konstanten Drucks (d. h. einem Stopf
buchsensystem). Das erste Dichtungsteil weist ein offenes
Ende auf, welches zum überhängenden Ende der Rotorwelle hin
angeordnet ist. Das zweite Dichtungsteil ist an der Rotorwelle
befestigt und steht in dichtender Anlage an dem ersten Dichtungs
teil. Die Dichtungsanordnung bildet dabei einen Bereich unmittel
bar stromabwärts von dem überhängenden Ende der Welle, welcher
im wesentlichen auf atmosphärischem Druck gehalten wird. Auf
diese Weise wird die auf das freie Ende der Welle durch die
atmosphärische Umgebung ausgeübte Kraft ausgeglichen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die ersten
und zweiten Dichtungsteile eine Labyrinthdichtung, die
Turbine weist einen Auslaßdiffusor am stromabwärtigen
Ende des Rotors auf und das erste Dichtungsteil umfaßt einen
Dichtungsring, welcher fest an dem Auslaßdiffusor befestigt
ist.
Weiterhin soll erfindungsgemäß eine Turbine mit einer Dichtungsanordnung geschaf
fen werden, welche sich leicht austauschen läßt oder benutzt
werden kann in Verbindung mit einem Ventilationsdichtungsring,
der an der Rotorwelle ohnehin befestigt ist. Bei solchen Turbi
nen umfaßt die Rotorwelle Einrichtungen zur lösbaren Befestigung
von Ventilationsdichtungsringen an denselben. Dementsprechend
ist das zweite Dichtteil mit Einrichtungen versehen, welche
komplementär zu den vorerwähnten Befestigungseinrichtungen
sind und zur Befestigung des zweiten Dichtungsteils statt
des Ventilationsdichtungsrings an der Rotorwelle dienen.
Ein weiterer Gegenstand gemäß der Erfindung liegt in der Schaf
fung einer Lageranordnung für die Welle einer überhängenden
Turbine, wobei zwei Radiallager die Welle lagern und zwei einander
gegenüberliegende Schublager die axiale Wellenbewegung begren
zen, wobei weiterhin Einrichtungen zur Befestigung eines der
Schublager an einem der Radiallager derart vorgesehen sind,
daß die Welle leicht durch das Turbinengehäuse entfernt werden
kann. Vorzugsweise sind die Lager horizontal geteilt ebenso
wie das Lagergehäuse, welches die Lager aufnimmt, so daß die
Schublager und Radiallager leicht ohne Entfernung der Welle
ausgetauscht werden können.
Weiterhin soll erfindungsgemäß eine Lageranordnung für eine
überhängende Turbine geschaffen werden, bei welcher zwei Radial
lager und zwei Schublager eine Welle lagern und Einrichtungen
vorgesehen sind, um eines der Schublager an einem entfernbaren
Ring zu befestigen, welcher vom Lagergehäuse getragen wird.
Bei dieser Ausführungsform wird ein geteilter Adapterring
durch das Lagergehäuse statt durch eines der Radiallager wie
bei der vorstehenden Ausführungsform getragen. Vorzugsweise
ist das Gehäuse für die Lageranordnung horizontal geteilt,
der Adapterring ebenfalls horizontal geteilt und sowohl die
Drehlager als auch die Schublager horizontal geteilt, um
die schnelle Montage und Demontage der Lager ohne Entfernung
der Welle zu ermöglichen.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Dabei zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Turbine
unter Verwendung der erfindungsgemäßen Anordnung;
Fig. 2 einen Schnitt der in Fig. 1 dargestellten Turbine längs
der Linie II-II in Fig. 1;
Fig. 3 einen Ausschnitt aus Fig. 2 in vergrößertem Maßstab
zur Darstellung der Dichtungsanordnung gemäß der Erfin
dung;
Fig. 4 einen Ausschnitt aus Fig. 2 in vergrößertem Maßstab
zur Veranschaulichung der erfindungsgemäßen Lageranord
nung; und
Fig. 5 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 4 zur Veranschau
lichung einer weiteren Ausführungsform der Lageranordnung.
Vor einer Beschreibung der erfindungsgemäßen Details wird
nachfolgend eine Dampfturbine mit fliegend gelagertem Rotor beschrieben, so
daß die erfindungsgemäßen Aspekte deutlicher heraustreten.
Fig. 1 zeigt eine solche Dampfturbine mit der erfindungsge
mäßen Anordnung zur Minimierung der axialen Wellenbewegung.
Die Turbine umfaßt ein Turbinengehäuse 10, ein horizontal
geteiltes Lagergehäuse 12 und ein Transmissionsgehäuse 14.
Das Turbinengehäuse 10 umfaßt einen Dampfeinlaß 16, welcher
mit einer Druckdampfquelle verbindbar ist, ein Regelventilge
häuse 18, einen ringförmigen Dampfkasten 20, ein Rotorgehäuse 22
und ein kombiniertes Diffusor- und Auslaßgehäuse 24. Der Druck
dampf tritt am Einlaß 16 in Richtung des Pfeiles 26 ein und
passiert das Regelventil, um in den Dampfkasten 20 zu gelangen.
Von dem Dampfkasten 20 passiert der Hochdruckdampf durch die
Rotorblätter innerhalb des Rotorgehäuses 22 und überträgt
auf diese Drehbewegung. Der Abdampf tritt durch einen Diffusor 44
(vgl. Fig. 2) innerhalb des Auslaßgehäuses 24 und eine Auslaß
öffnung 28 zu einem Kondensator aus (welcher
der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt ist), und zwar
in Richtung des Pfeiles 30. Die Richtung des Pfeils 30 definiert
die "Stromabwärts-Richtung" der Turbine. Der "Stromabwärts-
Bereich" liegt auf den Kondensator hin. Gehäusedurchlässe
und Stopfbuchsenauslässe 25 sind ebenfalls vorgesehen. Eine
Rotorwelle 31 (vgl. Fig. 2) erstreckt sich durch das Lagergehäuse
12 in das Transmissionsgehäuse 14, in welchem ein geeignetes
Reduktionsgetriebe und weitere Last aufnehmende Elemente
enthalten sind.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfaßt das Lagergehäuse 12
ein horizontal geteiltes Gehäuse, welches durch zwei mit Flan
schen versehene Gehäusehälften 32 und 34 gebildet wird. Diese
sind längs ihrer aneinanderliegenden Seiten über Bolzen 36
verbunden. Das Lagergehäuse 12 enthält geteilte Radiallager,
so daß die Lager ohne Entfernung der Rotorwelle 31 (siehe
Fig. 2) ausgetauscht werden können. Ein Zugang zu den Lagern
wird dadurch erhalten, daß das obere Gehäuseteil 32 von dem
unteren Gehäuseteil 34 abgenommen wird und die beiden Hälften
des zu wechselnden Lagers getrennt werden, neue Lagereinlagen
anstelle der verschlissenen Lagereinlagen eingesetzt werden,
die Lager wieder zusammengebaut und dann die beiden Gehäusehälf
ten 32 und 34 montiert werden.
In Fig. 2 ist eine Turbine mit fliegend gelagertem Rotor dargestellt. Die
Anordnung ist innerhalb des Turbinengehäuses 10 im Bereich
des ringförmigen Dampfkastens 20 angeordnet. Druckdampf innerhalb
des Dampfkastens 20 passiert durch die Ringöffnungen 35 und 37
(feste Schaufeln) und über eine Mehrzahl von Rotorschaufeln
38 V und 40 V auf den beiden Rotoren 38 und 40 (rotierende Schau
feln) in Richtung der Pfeile 42. Der Abdampf passiert
einen Diffusor 44 und tritt dann durch die Auslaßöffnung
28 aus.
Es ist bekannt, daß beim Durchströmen einer Turbine mit fliegend
gelagertem Rotor eine Kraft aufgrund einer sich einstellenden Druckdif
ferenz entsteht, welche längs der Rotorwelle anliegt (d. h.
der Druck der Atmosphäre auf das freie Ende der Welle). Hier
ist nun eine Dichtungsanordnung 46 zur Verminderung der Druck
differenz über die Enden der Rotorwelle vorgesehen (d. h. Patm
gegenüber PKond). Die Dichtungsanordnung 46 wird verwendet
zur Ausbildung eines taschenförmigen Bereiches 48 unmittelbar stromabwärts
von dem Ende 50 der Rotorwelle 31, welches relativ nahe im
Bereich atmosphärischen Drucks gehalten wird. Auf diese Weise
wird durch eine Reduktion des Drucks am Mittelabschnitt oder
Ende 50 der Rotorwelle 31 der stromaufwärts gerichtete axiale Schub
gegen die Rotorwelle relativ zu dem vermindert, welcher anliegt,
wenn eine Welle im taschenförmigen Bereich 48 voll dem Abdampf ausgesetzt
ist.
Stromaufwärts der Rotoren 38 und 40, aber noch innerhalb des
Rotorgehäuses 22 ist eine Dichtungsanordnung 52 vorgesehen,
welche eine Mehrzahl geteilter Ringdichtungen umfaßt, welche
dichtend an dem Abschnitt 54 der Rotorwelle 31 anliegen, welche
unmittelbar vor bzw. stromaufwärts in dem Turbinengehäuse
10 liegen. Die Rotorwelle 31 erstreckt sich in das Lagergehäuse
12 durch einen Öldamm 56, der dort vorgesehen ist. Ein Abschnitt
58 mit vermindertem Durchmesser der Rotorwelle 31 ist verbunden
mit einem vergrößerten Abschnitt 60 der Rotorwelle, so daß
hierdurch eine Ringschulter 62 gebildet wird. Noch weiter
stromaufwärts ist der Abschnitt 60 der Rotorwelle 31 mit ver
größertem Durchmesser mit einem Abschnitt 64 von wiederum
vermindertem Durchmesser verbunden, so daß eine weitere ring
artige Schulter 66 ausgebildet wird. Die Rotorwelle 31 greift
dann in eine Kupplung 68 ein, welche ihrerseits mit einer
Welle (die nicht dargestellt ist) im Transmissionsgehäuse 14
(siehe Fig. 1) in Verbindung steht.
In Fig. 4 und 5 ist dargestellt, daß gemäß einem weiteren
Aspekt der Erfindung zwei Radiallageranordnungen 70 und 72 inner
halb des Lagergehäuses 12 vorgesehen sind, welche die Rotorwelle
31 an jeder Seite des Abschnitts 60 mit vergrößertem Durch
messer der Welle lagern. Diese Radiallageranordnungen 70 und
72 sind horizontal geteilt, um das Entfernen und Ersetzen
der Lagerelemente ohne das Erfordernis des Entfernens der
Rotorwelle 31 aus dem Lagergehäuse 12 zu ermöglichen. Zwei
Schublageranordnungen 74 und 76 tragen zur Minimierung der
resultierenden axialen Bewegung der Rotorwelle 31 bei. Der
Druckabfall über die Rotoren 38 und 40 und der ungleiche
Druck über den Enden der Rotorwelle 31 resultieren in einer verbleiben
den Kraft auf die Rotorwelle 31 in Richtung stromabwärts. Die Schub
lageranordnungen 74 und 76 sind jeweils im Bereich der Schultern
62 und 66 an jedem Ende des vergrößerten Wellenabschnitts
60 angeordnet. Wie nachfolgend im einzelnen erläutert wird,
kann nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eine Schublager
anordnung 74 durch einen horizontal geteilten Adapter
ring 114 getragen werden, welcher an dem unteren Gehäuseteil
34 (siehe Fig. 2 und 4) befestigt ist. Gemäß einer anderen
Ausführungsform ist die Schublageranordnung 74 direkt an der
anlegenden Radiallageranordnung 70 befestigt (vgl. Fig. 5).
Nach der vorstehenden Beschreibung der Grundkomponenten wird
die Dichtungsanordnung 46 nachfolgend im Detail beschrieben.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, besteht die Anordnung 46 aus
einer zweiteiligen Labyrinthdichtung umfassend: ein zylindrisches
erstes Dichtungsteil 78, welches an dem Diffusor 44
mit Hilfe von Schrauben oder Bolzen 80 lösbar befestigt ist
und ein zweites Dichtungsteil 82, welches Zahnelemente 84
umfaßt und welches lösbar an dem überhängenden Ende der Rotor
welle 31 mittels eines Dichtungsbefestigungsrings 86 angebracht
ist. Der Dichtungsbefestigungsring 86 ist lösbar mit der Rotor
welle 31 mit Hilfe von Befestigungseinrichtungen oder Bolzen
88 verbunden, welche dazu verwendet werden, die Rotoren 38
und 40 auf der Rotorwelle festzulegen. Das zweite Dichtungs
teil 82 wiederum ist lösbar an dem Dichtungsbefestigungsring
86 mit Hilfe von Gewindebefestigungseinrichtungen 90 befestigt,
wovon der Übersichtlichkeit halber nur eine dargestellt ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Dichtungsanord
nung 46 geeignet, nachträglich an eine Dampfturbine angepaßt
zu werden, welche einen vorher bestehenden Ventilationsdicht
ring aufweist, welcher am überhängenden Ende der Rotorwelle
31 mit Hilfe der Rotorbefestigungseinrichtungen bzw. Bolzen
88 angebracht ist. Mit anderen Worten ist der Abschnitt 92
des zweiten Dichtungsteiles 82, wie teilweise durch die unter
brochene Linie 94 dargestellt, vorzugsweise identisch mit
einem bereits vorhandenen Ventilationsdichtring. Erfindungsge
mäß wird der normalerweise an dem Dichtungsbefestigungsring
86 mit Hilfe von Befestigungseinrichtungen 90 angebrachte
Ventilationsdichtring vom Rotor 40 getrennt und das zweite
Dichtungsteil 82 wird an seiner Stelle auf dem Rotor befestigt.
An dem Diffusor 44 ist ein taschenförmiger Bereich 48 unmittelbar
hinter dem mittleren Abschnitt 50 der Rotorwelle 31 ausgebildet.
Der Bolzenkreis an dem Dichtungsbefestigungsring 86 für die Gewinde
befestigungseinrichtungen 90 liegt an einem peripheren Abschnitt
der Rotorwelle 31 (d. h. in radialem Abstand vom zentralen
Abschnitt 50 der Rotorwelle). Dementsprechend weist das zweite
Dichtungsteil 82 einen im wesentlichen L-förmigen Querschnitt
auf und ähnelt etwas einem Hut mit einem nach innen von einem
Randbereich vorstehendem Bereich, wobei sich dieser Bereich
in das zweite Dichtungsteil 82 und den taschenförmigen Bereich 48 am stromabwär
tigen Ende des Diffusors 44 erstreckt.
Der taschenförmige Bereich 48, welcher am Diffusor 44 ausgebildet ist, und
die Dichtungsanordnung 46 stehen in Strömungsverbindung mit
einer Stopfbuchsenauslaßleitung 96. Beim Fehlen der Dichtungs
anordnung 46 würde der mittlere Abschnitt 50 des Rotors 40
im wesentlichen den Druck des Kondensator-Einlasses aufweisen.
Dieser Druck kann sehr starkem Unterdruck (leicht lastbeauf
schlagte Turbine) oder leichtem Überdruck (schwerlastbeaufschlag
te Turbine) entsprechen. In jedem Fall ist der Druck geringer
als derjenige der umgebenden Atmosphäre. Die Dichtungsanord
nung 46 als solche stellt sicher, daß der Druck am überhängenden
Ende der Rotorwelle 31 verhältnismäßig hoch im Vergleich zu
einem starken Unterdruck ist und im wesentlichen dem der umgeben
den Atmosphäre entspricht. Dementsprechend wird die Druckdiffe
renz über die Achse der Rotorwelle 31 reduziert und der strom
abwärts gerichtete Schub (vgl. Pfeil 97), welcher durch eine
solche Druckdifferenz erzeugt wird, wird dabei vermindert,
wenn die Dichtungsanordnung 46 an ihrem Platz ist. Darüber
hinaus wird so die Schubkraft auf die zugehörige Schublageran
ordnung 74 und der Verschleiß der Schublagereinlagen dieser
Anordnung vermindert.
In Fig. 4 ist die Ausführungsform der Lageranordnung 74, welche
in Fig. 2 dargestellt ist, im einzelnen dargestellt. Eine
Radiallageranordnung 70 umfaßt ein Grundteil 98, welches durch
das untere Lagergehäuse 34 mit Hilfe geeigneter Befestigungsein
richtungen oder der Zwischenringe 100 getragen wird. An dem Basis
teil 98 ist eine Mehrzahl von Radiallagereinlagen 104 angeordnet,
welche gegen den Abschnitt 58 der Rotorwelle 31 lastaufnehmend
anliegen. Dementsprechend weist das andere Radiallager 72 eine
Basis 106 auf, welche durch das untere Lagergehäuseteil 34
getragen wird, welches wiederum eine Mehrzahl von auswechselbaren
Radiallagereinlagen 108 aufweist. Diese Lagereinlagen 108 sind
einstellbar lastaufnehmend im Bereich des Abschnitts 64 der
Rotorwelle 31 befestigt.
Die Schublageranordnung 76 an der stromaufwärtigen Schulter
66 des vergrößerten Wellenabschnitts 60 umfaßt einen horizon
tal geteilten Basisring 110, welcher an dem unteren Lagerge
gehäuse 34 befestigt ist. Eine Vielzahl von Schublagereinlagen
112 ist wiederum an dem Basisring 110 befestigt. Die Einlagen
112 sind so konstruiert, daß sie um eine radiale Achse der
Rotorwelle 31 gekippt sind und Last aufnehmend an der Schulter
66 der Welle gehalten sind.
Die andere Schublageranordnung 74 wiedersteht einer axialen
Bewegung der Rotorwelle 31 in stromabwärtiger Richtung. Anders
als die Anordnung 76 umfaßt sie eine horizontal geteilte Basis
119, welche an einem horizontal geteilten Adapterring 114
befestigt ist. Der Adapterring 114 ist radial im Abstand von
dem Rotorwellenabschnitt 58 angeordnet, welcher durch das
anliegende Radiallager 70 gelagert wird. Er ist in einer Nut
117 angebracht, welche durch die untere Hälfte des geteilten
Lagergehäuses 12 gebildet wird. Wie die andere Schublageranord
nung 76 ist eine Mehrzahl von Schublagereinlagen 116 an der
Basis 119 Last aufnehmend an der Schulter 62 der Rotorwelle
31 angeordnet.
In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform einer stromabwärtigen
Schublageranordnung 74′ dargestellt, welche anstelle der in
Fig. 4 dargestellten Anordnung 74 eingesetzt werden kann.
Die Basis 119′ ist, statt sie mit dem Adapterring 114 zu verbin
den, direkt an der Basis 98 der Radiallageranordnung 70′ befestigt.
Wie die Lageranordnung 70 weist die Lageranordnung 70′ eine
Mehrzahl von Radiallagereinlagen 122 an ihrer Basis 98 last
aufnehmend gegenüber Abschnitt 58 der Rotorwelle 31 auf. Diese
Schublageranordnung 74′ weist auch Lagereinlagen 124 auf,
welche durch die Basis 119′ getragen werden. Die Basis 119
ist mit der Basis 98 der Radiallageranordnung 70′ mit Hilfe
eines Kupplungsrings 126 verbunden.
Gemäß einem wesentlichen erfindungsgemäßen Aspekt sind alle
Lageranordnungen 70, 72, 74, 76 ebenso wie das Lagergehäuse
12 horizontal geteilt, um eine Entnahme der Lageranordnungen
zum Austausch der jeweiligen Lagereinlagen ohne das Erfordernis
des Entfernens der Rotorwelle 31 zu ermöglichen.
Ein Prototyp mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung
wurde bei einer Dampfturbine mit 30 cm Wälzkreisdurch
messer und einer Nominalgeschwindigkeit von 20 000 U/min erfolgreich installiert.
Diese Turbine leistete bis zu 3000 PS bei einer Abtriebsgeschwin
digkeit von 500 bis 18 000 U/min über eine epizyklische Getriebe
transmission oder bei einer Geschwindigkeit von 20 000 U/min
bei direktem Antrieb. Der Eingangsdampf wies einen Druck von 700
PSIG und eine Temperatur von 750°F auf. Der rückwärtige Druck
lag zwischen 300 PSIG bis zu Kondensationsdruck. Die Vorwärts
schubaufnahme in einem Versuch konnte eine Schubbelastung
von 1000 Lbs ohne Überhitzung aufnehmen. Versuche zeigten
auch, daß die Rotorbauteile in ca. 2 Std. gewechselt werden
konnten. Dies ist eine ganz wesentliche Verbesserung.
Aus dem Vorstehenden wird deutlich, daß die Erfindung mit zahlreichen
Abwandlungen realisiert werden kann. Zum Beispiel kann statt der Verwen
dung eines Adapterrings zur Befestigung eines der Schublager
auch zur Befestigung beider Schublager ein Adapterring verwendet
werden. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, daß
die Zahl von Einzelteilen minimiert wird und die Ersatzteil
lagerhaltung wird vereinfacht. Gemäß einer weiteren Abwandlung
könnte der Dichtungsbereich der Dichtungsanordnung einem ge
steuerten Druck unterworfen werden, um alle anderen Schubbe
lastungen der Turbine oder von deren Bauteile zu kompensieren.
Claims (10)
1. Dampfturbine mit einem fliegend gelagerten Rotor (38, 40), einer Rotor
welle (31), einem Rotorgehäuse (22) mit einem Auslaßgehäuse (24) und
einer Auslaßöffnung (28), einem Gehäuseteil (Diffusor 44) in dem Auslaß
gehäuse (24) zur Bildung eines stromabwärtigen Niederdruckbereiches
(taschenförmiger Bereich 48) innerhalb des Rotorgehäuses (22) mit relativ
konstantem, niedrigem Druck, und einer Dichtungsanordnung (46) zwischen
der Auslaßöffnung (28) und dem Niederdruckbereich (taschenförmiger Be
reich 48), gekennzeichnet durch ein erstes Dichtungsteil (78), welches von
dem Gehäuseteil (Diffusor 44) innerhalb des Auslaßgehäuses (24) getragen
wird und in Strömungsverbindung mit dem stromabwärtigen Niederdruckbe
reich (taschenförmiger Bereich 48) steht, und ein zweites Dichtungsteil
(82), welches von dem stromabwärtigen der Rotorwelle (31) getragen wird und an
dem ersten Dichtungsteil (78) dichtend, unter Ausbildung einer Druck
barriere zwischen dem stromabwärtigen Niederdruckbereich (taschenförmi
ger Bereich 48) und der Auslaßöffnung (28), anliegt, wobei das Ende der
Rotorwelle (31) als durch die Dichtungsanordnung (46) abgedichteter
Ausgleichskolben ausgebildet ist, der zur Axialschubentlastung der
Rotorwelle (31) mit dem im Niederdruckbereich (taschenförmiger Bereich
48) herrschenden Druck beaufschlagbar ist.
2. Dampfturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten
und zweiten Dichtungsteile (78, 82) eine Labyrinthdichtung umfassen,
deren eines Ende in Strömungsverbindung mit der Auslaßöffnung (28) steht
und deren anderes Ende in Strömungsverbindung mit dem Niederdruckbe
reich (taschenförmiger Bereich 48) steht.
3. Dampfturbine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie
einen Diffusor (44) in dem Auslaßgehäuse (24) aufweist, der unter Bil
dung einer ringförmigen Auslaßleitung im Auslaßgehäuse (24) fest zwi
schen dem Rotor (40) und der Auslaßöffnung (28) angeordnet ist, wobei
dieser Diffusor (44) einen taschenförmigen Bereich (48) ausbildet, welcher
in Strömungsverbindung mit dem Niederdruckbereich steht und welcher am
stromabwärtigen Ende der Rotorwelle (31) angeordnet ist.
4. Dampfturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich
net, daß das erste Dichtungsteil umfaßt: einen ersten Dichtungsring (78)
innerhalb des taschenformigen Bereiches (48) des Diffusors (44) und
Einrichtungen (Bolzen 80) zur lösbaren Befestigung des Dichtungsrings
(78) an dem Diffusor (44).
5. Dampfturbine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich das
zweite Dichtungsteil (82) von der Peripherie des stromabwärtigen Endes
der Rotorwelle (31) nach innen in den ersten Dichtungsring (78) erstreckt
und Befestigungseinrichtungen (Dichtungsbefestigungsring (86), Bolzen (88),
Gewindebefestigungseinrichtungen (90)) an der Peripherie der Rotorwelle
(31) zur lösbaren Befestigung des zweiten Dichtungsteils (82) an der Welle
(31) vorgesehen sind.
6. Dampfturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rotorwelle (31) Befestigungseinrichtungen
(Dichtungsbefestigungsring (86), Bolzen (88)) am stromabwärtigen
Ende der Rotorwelle (31) zur Befestigung eines üblichen Ventilationsdichtrings
(86) daran aufweist, und daß das zweite Dichtungsteil (82) passend
zu den Befestigungseinrichtungen (Dichtungsbefestigungsring (86), Bolzen (88)) ausgebildet und
geeignet ist, anstatt des Ventilationsdichtrings (86) nach dessen
Entfernung mit Hilfe der Befestigungseinrichtungen
(Dichtungsbefestigungsring (86), Bolzen (88))
an dem Rotor (38, 40) befestigt zu werden.
7. Dampfturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch
ein horizontal geteiltes Lagergehäuse (12), welches relativ zum Rotor
gehäuse (22) befestigt ist und eine Lagerausnehmung für einen die Welle
(31) umschließenden Abschnitt aufweist, wobei ein Radiallager (70, 72)
von diesem Gehäuse (12) der Welle (31) gegenüber Last aufnehmend getra
gen wird, und wobei das Radiallager (70, 72) zwei horizontal geteilte
Radiallagerhälften aufweist und ein Paar von Schublagern (74, 76) in dem
Gehäuse (12) axial ist aufnehmend gegenüber der Welle (31) angeordnet
ist, und schließlich Einrichtungen (114, 110) zur lösbaren Befestigung
eines dieser Schublager (74, 76) an dem Lagergehäuse (12) vorgesehen
sind.
8. Dampfturbine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das eine
Schublager (74) zwischen dem überhängenden Ende der Rotorwelle (31) und
dem anderen Schublager (76) angeordnet ist.
9. Dampfturbine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das eine
Schublager (74) durch das Radiallager (Radiallageranordnung 70′)
getragen wird.
10. Dampfturbine nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen horizontal
geteilten Adapterring (114), welcher an dem Gehäuse (12) lösbar befestigt
ist, und durch Einrichtungen (119) zur Befestigung des Schublagers (74)
an dem Adapterring (114), wobei das andere Schublager (76) an dem
Gehäuse (12) befestigt ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/484,529 US4557664A (en) | 1983-04-13 | 1983-04-13 | Control of steam turbine shaft thrust loads |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3413725A1 DE3413725A1 (de) | 1984-10-18 |
DE3413725C2 true DE3413725C2 (de) | 1994-05-05 |
Family
ID=23924529
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3413725A Expired - Fee Related DE3413725C2 (de) | 1983-04-13 | 1984-04-12 | Anordnung zur Begrenzung von Schublasten bei Dampfturbinenwellen |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4557664A (de) |
JP (1) | JPS59206604A (de) |
BR (1) | BR8401707A (de) |
CA (1) | CA1327376C (de) |
DE (1) | DE3413725C2 (de) |
FR (1) | FR2544380B1 (de) |
IT (1) | IT1176021B (de) |
MX (1) | MX158910A (de) |
Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4808013A (en) * | 1988-01-11 | 1989-02-28 | Avco Corporation | Bearing assembly |
CA1326476C (en) * | 1988-09-30 | 1994-01-25 | Vaclav Kulle | Gas compressor having dry gas seals for balancing end thrust |
CA1309996C (en) * | 1988-12-13 | 1992-11-10 | Vaclav Kulle | Axial thrust reducing arrangement for gas compressor having an overhung impeller shaft |
US5051637A (en) * | 1990-03-20 | 1991-09-24 | Nova Corporation Of Alberta | Flux control techniques for magnetic bearing |
US5344160A (en) * | 1992-12-07 | 1994-09-06 | General Electric Company | Shaft sealing of steam turbines |
DE4422594A1 (de) * | 1994-06-28 | 1996-01-04 | Abb Patent Gmbh | Kondensationsturbine mit mindestens zwei Dichtungen zur Abdichtung des Turbinengehäuses |
JP3772019B2 (ja) * | 1998-04-21 | 2006-05-10 | 株式会社東芝 | 蒸気タービン |
US6669372B1 (en) | 2002-07-30 | 2003-12-30 | Honeywell International Inc. | Turbocharger thrust bearing |
US6957945B2 (en) | 2002-11-27 | 2005-10-25 | General Electric Company | System to control axial thrust loads for steam turbines |
US20080232962A1 (en) * | 2007-03-20 | 2008-09-25 | Agrawal Giridhari L | Turbomachine and method for assembly thereof using a split housing design |
US8061970B2 (en) * | 2009-01-16 | 2011-11-22 | Dresser-Rand Company | Compact shaft support device for turbomachines |
IT1393311B1 (it) | 2009-03-19 | 2012-04-20 | Turboden Srl | Turbina per espansione di gas/vapore con mezzi di contrasto della spinta assiale sull'albero di uscita |
US9039349B2 (en) * | 2009-04-28 | 2015-05-26 | Concepts Eti, Inc. | Turbocompressor and system for a supercritical-fluid cycle |
US8480352B2 (en) | 2010-06-23 | 2013-07-09 | General Electric Company | System for controlling thrust in steam turbine |
US8568084B2 (en) | 2010-06-23 | 2013-10-29 | General Electric Company | System for controlling thrust in steam turbine |
US9951784B2 (en) | 2010-07-27 | 2018-04-24 | R&D Dynamics Corporation | Mechanically-coupled turbomachinery configurations and cooling methods for hermetically-sealed high-temperature operation |
US10006465B2 (en) | 2010-10-01 | 2018-06-26 | R&D Dynamics Corporation | Oil-free water vapor blower |
US9476428B2 (en) | 2011-06-01 | 2016-10-25 | R & D Dynamics Corporation | Ultra high pressure turbomachine for waste heat recovery |
US9683453B2 (en) * | 2013-09-11 | 2017-06-20 | General Electric Company | Turbine casing clearance management system |
US11708766B2 (en) | 2019-03-06 | 2023-07-25 | Industrom Power LLC | Intercooled cascade cycle waste heat recovery system |
WO2020181134A2 (en) | 2019-03-06 | 2020-09-10 | Industrom Power, Llc | Compact axial turbine for high density working fluid |
Family Cites Families (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE191437C (de) * | 1904-09-06 | |||
US2465930A (en) * | 1946-01-12 | 1949-03-29 | Smith Corp A O | Bushing mounting for rotary pumps |
GB670710A (en) * | 1949-03-01 | 1952-04-23 | Bristol Aeroplane Co Ltd | Improvements in or relating to axial-flow compressors |
US2795371A (en) * | 1952-04-28 | 1957-06-11 | Sr Alfred Buchi | Overhung supported turbo-blower rotors |
US2877945A (en) * | 1956-01-09 | 1959-03-17 | Garrett Corp | Shaft end-play limiting bearing means |
US3043560A (en) * | 1960-01-28 | 1962-07-10 | Louis E Varadi | Turbine cooling system |
US3129922A (en) * | 1961-11-27 | 1964-04-21 | Frederick A Rosenthal | Self centering ring seal |
US3160107A (en) * | 1962-10-02 | 1964-12-08 | Allis Chalmers Mfg Co | Split casing pump |
US3431032A (en) * | 1964-12-30 | 1969-03-04 | Walter D Haentjens | Annular split bearing housing |
US3527053A (en) * | 1968-12-11 | 1970-09-08 | Gen Electric | Gas turbine engine with improved gas seal |
US3565543A (en) * | 1969-04-02 | 1971-02-23 | United Aircraft Corp | Pressure balanced starter rotor |
DE2043550C2 (de) * | 1970-01-07 | 1985-10-03 | Judson S. Los Angeles Calif. Swearingen | Steuervorrichtung für den Axialschubausgleich einer hydrodynamischen Drucklageranordnung |
DE2045675A1 (de) * | 1970-09-16 | 1972-03-23 | Kraftwerk Union Ag | : Als Ttag-Drucklager ausgeführtes Gleitlager für Läufer schwerer Turbomaschinen |
US3723022A (en) * | 1971-03-01 | 1973-03-27 | Caterpillar Tractor Co | Bearing supported coupling for turbochargers |
US3734580A (en) * | 1971-06-22 | 1973-05-22 | Gen Electric | Split sleeve bearing with integral seals |
US3702719A (en) * | 1971-11-09 | 1972-11-14 | Gen Electric | Integrated journal and thrust bearing |
US3806135A (en) * | 1972-10-04 | 1974-04-23 | Borg Warner | Cooling seal |
US3817586A (en) * | 1973-01-02 | 1974-06-18 | Gen Electric | Compact tilting pad thrust bearing |
US3941437A (en) * | 1973-12-27 | 1976-03-02 | Rajay Industries, Inc. | Bearing housing for high speed rotating shafts |
US3989410A (en) * | 1974-11-27 | 1976-11-02 | General Electric Company | Labyrinth seal system |
US4005572A (en) * | 1975-04-18 | 1977-02-01 | Giffhorn William A | Gas turbine engine control system |
US4183713A (en) * | 1975-11-17 | 1980-01-15 | Kobe, Inc. | Pitot pump with jet pump operated thrust balance |
US4137006A (en) * | 1977-01-26 | 1979-01-30 | K B Southern, Inc. | Composite horizontally split casing |
US4152092A (en) * | 1977-03-18 | 1979-05-01 | Swearingen Judson S | Rotary device with bypass system |
CH631523A5 (de) * | 1978-09-14 | 1982-08-13 | Bbc Brown Boveri & Cie | Kammlager. |
DE2948013A1 (de) * | 1979-10-31 | 1981-05-14 | BBC AG Brown, Boveri & Cie., Baden, Aargau | Kombiniertes kamm- traglager fuer turbogeneratoren |
US4304522A (en) * | 1980-01-15 | 1981-12-08 | Pratt & Whitney Aircraft Of Canada Limited | Turbine bearing support |
-
1983
- 1983-04-13 US US06/484,529 patent/US4557664A/en not_active Expired - Lifetime
-
1984
- 1984-04-06 FR FR848405607A patent/FR2544380B1/fr not_active Expired
- 1984-04-12 IT IT20501/84A patent/IT1176021B/it active
- 1984-04-12 MX MX201008A patent/MX158910A/es unknown
- 1984-04-12 DE DE3413725A patent/DE3413725C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1984-04-12 BR BR8401707A patent/BR8401707A/pt not_active IP Right Cessation
- 1984-04-13 CA CA000452033A patent/CA1327376C/en not_active Expired - Fee Related
- 1984-04-13 JP JP59073099A patent/JPS59206604A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2544380B1 (fr) | 1989-05-26 |
FR2544380A1 (fr) | 1984-10-19 |
CA1327376C (en) | 1994-03-01 |
DE3413725A1 (de) | 1984-10-18 |
US4557664A (en) | 1985-12-10 |
MX158910A (es) | 1989-03-17 |
IT8420501A0 (it) | 1984-04-12 |
BR8401707A (pt) | 1984-11-20 |
IT1176021B (it) | 1987-08-12 |
JPS59206604A (ja) | 1984-11-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3413725C2 (de) | Anordnung zur Begrenzung von Schublasten bei Dampfturbinenwellen | |
DE3050514C2 (de) | Mehrstufige Wellendichtung | |
EP1394363B1 (de) | Verstellbares Leitgitter für eine Turbineneinheit | |
EP2167792B1 (de) | Turbolader von einem fahrzeug mit einer spezifischen dichtungsanordnung | |
DE3201860C2 (de) | Berührungsfrei arbeitende Dichtung zwischen relativ zueinander umlaufenden Maschinenteilen | |
DE2416640A1 (de) | Lageranordnung zum lagern einer sich drehenden welle in einer stationaeren lagerhalterung | |
DE2357513A1 (de) | Stroemungsmitteldichte wellenlagerung | |
EP3591245B1 (de) | Abgedichtetes lagermodul | |
WO2003019004A1 (de) | Vorrichtung zum verdrehen von zwei bauteilen gegeneinander | |
DE1930959A1 (de) | Rotations-Stroemungsmaschine fuer elastische Stroemungsmittel | |
DE2602499A1 (de) | Mehrstufige pumpe | |
DE102008048942A1 (de) | Anordnung mit einer Wellendichtung | |
DE102009042504A1 (de) | Stützstruktur einer Welle, und Untersetzungsgetriebe | |
DE102018110925A1 (de) | Stellantrieb zum Verstellen eines Großwälzlagers | |
DE3736435C2 (de) | Mischerwellen-Dichtung und -Lagerung für Mischbehälter von Betonmischmaschinen | |
DE2619531A1 (de) | Steuereinrichtung zur aenderung der steigung von geblaesefluegeln | |
DE3405941C2 (de) | Turbinenwellen-Dichtungsanordnung | |
DE2026303C3 (de) | Mit Druckgas beschicktes Querlager | |
EP0038306A1 (de) | Hydrostatisches hydrodynamisches Lager | |
DE2352520C2 (de) | Hydrostatische Kolbenmaschine | |
DE102014206109A1 (de) | Drehteile eines Planetengetriebes | |
EP0763674A1 (de) | Rollenkette (Gelenkkette) | |
DE2025636A1 (de) | Hydrostatisches Lager | |
DE3920326A1 (de) | Vorrichtung zur geschlossen angeordneten lagerung, insbesondere zur lagerung der wellenscheibe eines exzentergetriebes | |
DE60200359T2 (de) | Kreiselpumpe mit Axial- und Radialspieleinstellung ohne das Pumpengehäuse zu öffnen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: DRESSER INDUSTRIES, INC., DALLAS, TEX., US |
|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |