DE3635203C1 - Leitschaufellagerung fuer Wasserturbinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Leitschaufellagerung für Wassertur­ binen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei der Lagerung von Leitschaufelzapfen finden wartungsfreie Gleitlager Verwendung, die keiner Fett- oder Ölschmierung be­ dürfen. Die bei diesen Lagern eingesetzte, zu einem wesentli­ chen Teil aus Polytetrafluoräthylen betehende Gleitwerkstoff­ schicht kann nur mit relativ großen Toleranzen gefertigt wer­ den, was zu ungünstigen Lagerspielverhältnissen führt. Außerdem können bei bestimmten Betriebszuständen, insbesondere von Pump­ turbinen, kurzfristig Dreh- und Biegeschwingungen der Leit­ schaufeln auftreten, die verstärkt durch zu großes Lagerspiel, zusätzlich zum normalen Verschleiß eine zunehmende Abnutzung der Gleitwerkstoffschicht zur Folge haben (Voith-Druck t 2428).

Aus der DE-OS 35 01 731 ist ein Radiallager der eingangs genannten Gattung bekannt, bei dem eine äußere Buchse eine kreiszylindrische Innenbohrung aufweist, in der eine innere, mehrteilige Buchse radial und axial unverstellbar sitzt. Eine Gleitlagerwerkstoffschicht ist nur abschnittsweise über den La­ gerumfang mit der inneren Buchse verbunden. Die Werkstoffschicht kann im übrigen Umfangsbereich von der inneren Buchse abgehoben werden durch Beaufschlagung mit einem zwischen der Schicht und der Buchse eingeführten hydraulischen Druckmedium. Hierdurch kann diese bekannte Lagerung radial spielfrei eingestellt werden.

Sie benötigt dazu jedoch eine entsprechend ausgestaltete, aus­ fallsichere Versorgung für das Druckmedium. Außerdem muß dessen Entweichen aus dem Raum zwischen der inneren Buchse und der Werkstoffschicht vermieden werden. Dies setzt eine wirkungsvolle Abdichtung der Einzelteile der inneren Buchse untereinander, so­ wie gegenüber der Gleitlagerwerkstoffschicht voraus. Insgesamt gesehen ist diese bekannte Ausführungsform einer Lagerung sehr aufwendig ausgebildet und nicht völlig betriebssicher.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine hinsicht­ lich des Lagerspiels mechanisch einfach ein- und nachstellbare sowie betriebssichere Leitschaufellagerung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichne­ ten Merkmale gelöst.

Die Lösung ist insofern vorteilhaft, als zum Ein- bzw. Nach­ stellen des Lagerspiels lediglich der Paßring in seiner Dicke nachgearbeitet, d. h. verringert werden muß. Beim Zusammenfügen des ersten Ringes und des Paßringes mit der feststehenden, äu­ ßeren Buchse wird die geschlitzte, innere Buchse tiefer in die Innenbohrung der äußeren Buchse gepreßt und damit ihr Innen­ durchmesser verringert, was zu einer entsprechenden, genau be­ meßbaren Verminderung des Lagerspiels führt.

Die Anpassung der Dicke des Paßringes kann durch spanende Bear­ beitung oder, entsprechend der im Anspruch 2 angegebenen Ausge­ staltung, durch Entfernen einer Ringscheibe oder mehrerer Ring­ scheiben vorgenommen werden.

Mit der im Anspruch 3 angegebenen Maßnahme wird eine ungewollte Veränderung des eingestellten Lagerspiels durch axiales Ver­ schieben der inneren Buchse in der feststehenden, äußeren Buch­ se vermieden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Querschnitt durch eine Pumpturbine und

Fig. 2 als Einzelheit II in Fig. 1 eine Leitschaufella­ gerung in größerem Maßstab.

Eine Pumpturbine 10 weist ein vertikalachsig angeordnetes Lauf­ rad 11 auf, das oberseitig durch einen inneren Turbinendeckel 12 begrenzt ist. An diesen schließt sich ein äußerer Turbinen­ deckel 13 an. Auf der anderen Seite des Laufrades 11 liegt dem Turbinendeckel 12, 13 ein Leitradring 14 gegenüber. Im Umfangs­ bereich des Laufrades 11 sind eine Anzahl Leitschaufeln 15 in gleichmäßiger Teilung angeordnet. Die Leitschaufeln 15 sind mit ihrem Stiel 16 im äußeren Turbinendeckel 13 zweifach gelagert. Oberhalb des äußeren Turbinendeckels 13 stehen die Leitschau­ felstiele 16 mit einem Leitapparat 17 für die Schaufelverstel­ lung in Verbindung. Im Leitradring 14 sind die Leitschaufeln 15 mit einem Zapfen 18 gelagert. Radial nach außen grenzt an den äußeren Turbinendeckel 13 sowie den Leitradring 14 ein Stütz­ schaufelring 19 an, der in ein Spiralgehäuse 20 übergeht.

Die Lagerung einer Leitschaufel 15 ist in Fig. 2 anhand des Leitschaufelzapfens 18 dargestellt. Eine derartige Lagerung kann aber auch im Bereich des Leitschaufelstiels 16 Anwendung finden.

In einer vom Leitschaufelzapfen 18 durchdrungenen Wand 21 des Leitradrings 14 ist eine zylindrische Bohrung 22 angeordnet, in der passend eine Buchse 23 (nachfolgend als äußere Buchse be­ zeichnet) sitzt. In ihrem von der Leitschaufel 15 abgewandten Bereich hat die äußere Buchse 23 einen Flansch 24, der gegen die Wand 21 abgestützt und durch Schrauben 25 mit dieser ver­ bunden ist. Die feststehende, äußere Buchse 23 ist mit einer konischen Innenbohrung 26 versehen, die sich zum Flansch 24 hin erweitert. Zur Leitschaufel 15 hin geht die Innenbohrung 26 in eine Freidrehung 27 über.

In der Innenbohrung 26 der äußeren Buchse 23 sitzt passend eine zweite Buchse 28 (nachfolgend als innere Buchse bezeichnet) gleicher Konizität. Die innere Buchse 28 erstreckt sich über die gesamte Länge der konischen Innenbohrung 26 der äußeren Buchse 23. Leitschaufelseitig endet die innere Buchse 23 an der Freidrehung 27, während sie mit ihrem von der Leitschaufel 15 abgewandten Endabschnitt 29 über die freie Stirnseite 30 des Flansches 24 der äußeren Buchse 23 ragt. Die innere Buchse 28 weist einen Längsschlitz 31 auf und ist vom Zapfen 18 der Leit­ schaufel 15 in voller Länge durchgriffen. Eine von der inneren Buchse 28 umfaßte, dünnwandige Buchse 32 ist innenseitig mit einer Gleitlagerwerkstoffschicht 33 für die Lagerung des Leit­ schaufelzapfens 18 versehen. Diese Buchse 32 erstreckt sich über nahezu die gesamte axiale Länge der inneren Buchse 28 und ist ebenfalls längsgeschlitzt.

Gegen die leitschaufelabgewandte, durchmessergrößere Stirnseite 34 des Endabschnitts 29 der inneren Buchse 28 ist ein über die angrenzende Stirnseite 30 der äußeren Buchse 23 greifender er­ ster Ring 35 mit einem hohlzylindrischen Ansatz 36 abgestützt. Zwischen der Stirnseite 30 der äußeren Buchse 23 und dem ersten Ring 35 verbleibt daher ein Abstand, welcher der axialen Länge der Freidrehung 37 entspricht. Wie in Fig. 2 mit strichpunk­ tierten Linien angedeutet, kann der erste Ring 35 auch als ge­ schlossener Deckel ausgebildet sein, da der Leitschaufelzapfen 18 unmittelbar nach der inneren Buchse 28 endet. Die innere Buchse 28 und der erste Ring 35 sind durch Stifte 37 und Schrauben 38 miteinander verbunden.

Zwischen die Stirnseite 30 der äußeren Buchse 23 und den ersten Ring 35 ist ein in der Dicke verringerbarer Paßring 39 unter gegenseitiger Anlage an den beiden genannten Bauteilen einge­ fügt. Der Paßring 39 kann, wie dargestellt, einstückig ausge­ bildet sein oder (wie mit strichpunktierten parallelen Linien angedeutet) aus deckungsgleich aufeinanderliegenden Ringschei­ ben bestehen. Der erste Ring 35, der Paßring 39 und die äußere Buchse 23 sind durch mehrere, über den Umfang dieser Bauteile gleichmäßig verteilte Schrauben 40, welche in die Wand 21 des Leitradrings 14 eingreifen, lösbar miteinander verbunden.

Zum Ein- und Nachstellen des Lagerspiels zwischen dem Leit­ schaufelzapfen 18 und der Gleitlagerwerkstoffschicht 33 müssen die Schrauben 40 und 38 entfernt werden, damit der erste Ring 35 und der Paring 39 abgenommen werden können. Unter Berück­ sichtigung der Konizität der Innenbohrung 26 und dem zu erzie­ lenden Lagerspiel wird nun der Paßring 39 in seiner Dicke durch spanendes Bearbeiten verringert. Bei Verwendung von aufeinan­ derliegenden dünnen Ringscheiben anstelle des Paßrings 39 kann der Scheibenstapel durch Weglassen eines oder mehrerer dieser Ringscheiben entsprechend angepaßt werden. Bei der Montage des ersten Ringes 35 sowie des in der Dicke angepaßten Paßringes 39 (bzw. der Ringscheiben) wird beim Anziehen der Schrauben 40 die innere Buchse 28 zusammen mit der die Gleitlagerwerkstoff­ schicht 33 tragenden Buchse 32 tiefer in die feststehende äu­ ßere Buchse 23 gepreßt. Dabei wird eine Durchmesserverringerung der inneren Buchse 23 und damit auch eine Verringerung des Lager­ spiels zwischen dem Leitschaufelzapfen 18 und der Gleitla­ gerwerkstoffschicht 33 erzielt. Ein ungewolltes Verändern die­ ses Lagerspiels während des Betriebes der Pumpturbine 10 auf­ grund axialen Wanderns der inneren Buchse 28 in der äußeren Buchse 23 ist durch die form- und kraftschlüssige Verbindung des ersten Rings 35 mit der inneren Buchse 28 ausgeschlossen.

Claims (3)

1. Leitschaufellagerung für Wasserturbinen, insbesondere Pump­ turbinen, mit konzentrischen feststehenden Buchsen, wobei ein Schaufelzapfen in einer längsgeteilten mit einer Gleitlagerwerkstoffschicht versehenen inneren Buchse gelagert ist, gekennzeichnet durch die Merkmale:

• a) die feststehende, äußere Buchse (23) ist mit einer konischen Innenbohrung (26) versehen;
• b) in der Innenbohrung (26) dieser Buchse (23) sitzt pas­ send eine zweite, innere Buchse (28) gleicher Konizi­ tät,
• c) die längsgeteilte innere Buchse (28) ist längsge­ schlitzt,
• d) mit der durchmessergrößeren Stirnseite (34) der inne­ ren Buchse (28) ist ein über die angrenzende Stirnsei­ te (30) der äußeren Buchse (23) greifender erster Ring (35) verbunden,
• e) zwischen den ersten Ring (35) und die Stirnseite (30) der äußeren Buchse (23) ist unter gegenseitiger Anlage ein in der Dicke verringerbarer Paßring (39) eingefügt,
• f) die äußere Buchse (23), der erste Ring (35) und der Paßring (39) sind lösbar miteinander verbunden.

2. Leitschaufellagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Paßring (39) aus deckungsgleich aufeinander­ liegenden Ringscheiben besteht.

3. Leitschaufellagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der erste Ring (35) und die innere Buchse (28) miteinander verschraubt und verstiftet sind.