DE4335485A1 - Einrichtung zur Befestigung eines Großmaschinenteils auf einem zementierten Fundament - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Befestigung eines Großmaschinenteils auf einem zementierten Fundament. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Befesti­ gung eines Lagers einer Dampfturbine, insbesondere einer Großdampfturbine nach Art eines Niederdruckteils eines mehrstufigen Turbosatzes zur Bereitstellung einer mechani­ schen Leistung von mehreren Hundert Megawatt. Ein Lager für eine derartige Dampfturbine wird üblicherweise be­ festigt auf einem Fundament aus Beton.

Bisher erfolgte die Befestigung eines Dampfturbinenteils auf einem zementierten Fundament mit zumindest einem metallischen Spannanker, der das gesamte Fundament durch­ quert, ohne mit diesem formschlüssig verbunden zu sein, und sich an einer Unterseite des Fundamentes abstützt. Zur Befestigung des Dampfturbinenteils werden dieses und das gesamte Fundament mittels des Spannankers gegeneinanderge­ preßt. Dabei kommt es insbesondere zu einer Druckbelastung des Fundamentes, auf die das Fundament mit einer Kriech­ deformation reagiert. Eine solche Kriechdeformation führt zu Lageänderungen des Dampfturbinenteils, die, obwohl sie in der Regel über Monate hinweg nur in der Größenordnung von Millimetern liegen, die Funktion der Dampfturbine er­ heblich beeinträchtigen können. Eine Lageänderung eines Lagers für die Welle einer Dampfturbine, die gemäß üb­ licher Praxis in einem unabhängig gelagerten Gehäuse ange­ ordnet ist, bewirkt nämlich eine Änderung des radialen Spiels des Läufers der Dampfturbine. Eine Lageänderung des Läufers der Dampfturbine verändert somit unmittelbar die Dichtung, die zwischen dem Läufer und den feststehenden Teilen der Dampfturbine erforderlich ist, und kann den Wirkungsgrad der Dampfturbine erheblich beeinträchtigen. Lageänderungen des Läufers von wenigen Millimetern können durchaus zu einer Verringerung der abgegebenen mechani­ schen Leistung in der Größenordnung von Prozenten führen.

Kriechdeformationen des Fundamentes beeinträchtigen darü­ berhinaus auch unmittelbar die Funktion des Spannankers, da sie zu einer Verringerung seiner Spannung führen und damit die Steifigkeit der Anordnung aus Dampfturbinenteil, Fundament und Spannanker beeinträchtigen. Hieraus können sich unter Umständen nachteilige Änderungen des Schwin­ gungsverhaltens dieser Anordnung ergeben.

Dementsprechend ist es erforderlich, die Spannung eines Spannankers und die Ausrichtung eines Dampfturbinenteils auf einem Fundament in regelmäßigen und nicht zu großen zeitlichen Abständen zu überprüfen und ggf. zu korrigie­ ren, was allerdings mit sehr aufwendigen Messungen und entsprechendem zeitlichen Aufwand erforderlich ist. Bei derartigen Messungen muß auch die betroffene Dampfturbine ruhen, was einen erheblichen Umsatzausfall nach sich zieht.

Mithin beruht die Erfindung auf der Aufgabe, eine Einrich­ tung zur Befestigung eines Großmaschinenteils auf einem zementierten Fundament anzugeben, bei der eine Beeinträch­ tigung durch eine Kriechdeformation des Fundamentes weit­ gehend vermieden wird.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Befestigung eines Großmaschinenteils auf einem zementierten Fundament ist gekennzeichnet durch zumindest einen metallischen und in das Fundament kraft schlüssig einzementierten Anker, an dem das Großmaschinenteil befestigbar ist.

Erfindungsgemäß kann zur Befestigung eines Großmaschinen­ teils auf einem zementierten Fundament weitgehend von dem Aufbringen hoher Druckspannungen auf das Fundament abge­ sehen werden, so daß Kriechdeformationen im wesentlichen vermieden werden. Die Kräfte, die von dem Großmaschinen­ teil auf das Fundament ausgeübt werden, werden nicht mehr von den das gesamte Fundament verspannenden Spannankern, sondern von spannungslos in das Fundament einzementierten metallischen Einbauteilen übernommen.

Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung erstreckt sich der Anker nur über einen Teil einer Höhe des Fundamentes und stellt damit ein kompaktes, leicht zu fertigendes und weitgehend problemlos zu transportierendes Bauteil dar.

Mit weiterem Vorteil ist der Anker aus mehreren winklig, vorzugsweise etwa senkrecht, zueinander angeordneten Trägern zusammengebaut und hat somit eine Gestalt, die für eine feste Verankerung in dem Fundament besonders günstig ist.

Die Träger sind vorteilhafterweise miteinander ver­ schweißt.

Besonders vorteilhaft ist es, daß der Anker einen senk­ rechten Träger und mehrere daran befestigte waagrechte Träger aufweist. Um die Verankerung dieses Trägers weiter zu verbessern, kann jeder waagrechte Träger von zumindest einem in das Fundament einzementierten, metallischen Ver­ stärkungsbogen überspannt sein. Ein solcher Verstärkungs­ bogen, der mit dem eigentlichen Anker keine metallische Verbindung aufweisen muß und von dem Anker beabstandet sein kann, verbessert die Krafteinleitung von dem Anker in das Fundament und trägt somit bei zu der Stabilität der Einrichtung.

Ebenso vorteilhaft ist es, daß der Anker Rippen aufweist, die sich in das Fundament hinein erstrecken und den Kraft­ schluß zwischen dem Anker und dem Fundament weiter ver­ bessern. Die Rippen werden günstigerweise realisiert durch den Einbau zumindest eines Trägers mit H-förmigem Quer­ schnitt in den Anker.

Das zementierte Fundament besteht mit besonderem Vorteil aus Beton, vorzugsweise mit einer metallischen Armierung, insbesondere aus Stahlbeton.

Wie bereits angedeutet, kann bei der Befestigung eines Großmaschinenteils an der Einrichtung jedweder Ausgestal­ tung davon abgesehen werden, das Fundament zwischen dem Anker und dem Großmaschinenteil, selbstverständlich abge­ sehen von der Schwerkraft als solche, mit Druckspannungen zu belasten. Auf diese Weise werden Kriechdeformationen des Fundamentes in besonderem Maße vermieden. Insbesondere wird dies dadurch realisiert, daß das Großmaschinenteil und der Anker ohne Einspannung des Fundamentes gegenein­ ander verspannt sind.

Die Einrichtung jedweder Ausgestaltung ist besonders ge­ eignet zur Befestigung eines Dampfturbinenteils, insbe­ sondere eines Lagers für eine Welle einer Dampfturbine.

Ausführungsbeispiele der Erfindung gehen aus der Zeichnung hervor. Dort zeigen:

Fig. 1 ein Großmaschinenteil in Form eines Lagers, welches an einer Einrichtung der vorstehend beschriebenen Art auf einem Fundament befestigt ist;

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel dieser Einrichtung;

Fig. 3 und Fig. 4 zwei Ansichten einer speziellen Ausfüh­ rungsform ein es Ankers für eine solche Einrichtung.

Einleitend sei darauf hingewiesen, daß mit keiner der Zeichnungen eine maßstabsgetreue Wiedergabe einer Einrich­ tung zur Befestigung eines Großmaschinenteils auf einem zementierten Fundament oder bestimmter Bestandteile einer solchen Einrichtung beabsichtigt ist. Die Wahl der Ab­ messungen einer derartigen Einrichtung sowie aller ihrer Bestandteile obliegt entsprechend den Anforderungen des jeweiligen Einzelfalls dem dazu tätigen Fachmann.

Fig. 1 zeigt ein Großmaschinenteil 1 in Form eines Lagers 1, in dem eine Welle 9 einer schematisch angedeuteten Dampfturbine 10 gelagert ist. Hierbei ist davon auszu­ gehen, daß die Dampfturbine 10 unabhängig von dem Lager 1 auf einem besonderen Fundament gelagert ist. Bei Dampftur­ binen 10 in Kraftwerken ist dies in der Regel der Fall, da eine solche Anordnung in relativ einfacher Weise die Be­ rücksichtigung von Wärmedehnungen, die sich beim Betrieb der Dampfturbine 10 ergeben, erlaubt.

Das Lager 1 ist auf einem im dargestellten Fall zweiteili­ gen Fundament 2 befestigt. Das Fundament 2 ist ein zemen­ tiertes Fundament und besteht aus Stahlbeton, also Beton mit einer eingelagerten stählernen Armierung 8. Diese Armierung 8 ist teilweise dargestellt; sie erstreckt sich entsprechend üblicher Praxis durch das gesamte Fundament 2. In das Fundament 2 einzementiert, nämlich eingegossen, sind zwei Anker 3 mit jeweils einem senkrechten metal­ lischen Träger 4 und einem unten an diesem angeschweißten waagrechten Träger 5. Jeder senkrechte Träger 4 weist Rippen 7 auf, welche vorzugsweise dadurch realisiert sind, daß der Träger 4 ein Profil mit H-förmigem Querschnitt hat, um so den Kraftschluß zwischen dem Anker 3 und dem Fundament 2 zu verbessern. Am oberen Ende jedes Ankers 3 ist ein Kasten 16 gebildet, der oben mit einer Oberplatte 17 abgeschlossen ist. In jedem Kasten 16 reicht jeweils ein Spannanker 11 hinab. Jeder Spannanker 11 ist mit zwei Muttern 14 gegen die Oberplatte 17 bzw. das Lager 1 ver­ schraubt. Eine feste Verbindung des Lagers 1 mit dem Fun­ dament 2 wird erreicht durch die Verspannung des Lagers 1 gegen die Anker 3 und den Kraftschluß, den die Anker 3 mit dem Fundament 2 bilden. Im dargestellten Fall liegt das Lager 1 über eine Zwischenplatte 15 auf dem Fundament auf. Eine solche Zwischenplatte 15 wird vielfach für ver­ schiedene Funktionen vorgesehen; im dargestellten Beispiel ist sie für die Befestigung des Lagers 1 von untergeord­ neter Bedeutung.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den oberen Teil eines Ankers 3. Zu sehen ist ein senkrechter Träger 4 mit Rippen 7. Die Rippen 7 sind zur Bildung des Kastens 16 über das obere Ende des senkrechten Trägers 4 hinweg fort­ gesetzt und tragen die Oberplatte 17. Auf der Oberplatte 17 liegt das Lager 1 auf und ist mittels eines Spannankers 11 mit dem Anker 3 verspannt. Der Spannanker 11 ist wieder­ um mit zwei Muttern 14, 12 fixiert, nämlich mit einer nor­ malen Mutter 14 am oberen Ende und einer Kugelmutter 12 am unteren Ende. Die Kugelmutter 12 liegt mit einer Kugel­ fläche an einer Kugelfläche eines Kugelsitzes 13, welcher gegen die Oberplatte 17 gepreßt wird, an und erlaubt somit in gewissem Umfang, daß der Spannanker 11 mit einer Neigung gegen die senkrechte eingebaut wird. Hierdurch können ggf. gewisse Unregelmäßigkeiten in der Abmessung des Fundamen­ tes 2 oder des Ankers 3, die sich bei der Herstellung er­ geben können, ausgeglichen werden.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine besonders günstige Ausge­ staltung eines Ankers 3. Nunmehr wird auf beide Figuren gemeinsam Bezug genommen. Die Figuren zeigen zwei Ansich­ ten eines Ankers 3 aus zueinander orthogonalen Richtungen; in Fig. 3 ist die Ansicht, die in Fig. 4 dargestellt ist, angedeutet durch die Linie IV-IV, in Fig. 4 die An­ sicht gemäß Fig. 3 durch die Linie III-III. Der Anker 3 trägt wiederum am oberen Ende einen Kasten 16, in den ein Spannanker oder dergleichen zur Befestigung des Großma­ schinenteils hinabreichen kann. An den Kasten 16 schließt sich ein senkrechter Träger 4 an, der in bekannter Weise wiederum Rippen 7 aufweist. An diesen senkrechten Träger 4 ist ein waagrechter Träger 5 mit H-förmigem Querschnitt angeschweißt; auch er trägt somit Rippen 7. An den waag­ rechten Träger 5 schließen sich nach unten zwei weitere senkrechte Träger 4 an, deren jeder ein L-förmiges Profil hat, wie angedeutet in Fig. 3. An diese beiden senkrech­ ten Träger schließt sich als unterstes Bauteil des Ankers 3 eine Unterplatte 18 an. Der waagrechte Träger 5 ist auf jeder Seite überspannt von zwei Verstärkungsbogen 6, die beide nicht unmittelbar metallisch mit dem Anker 3 ver­ bunden sind - von einer eventuell möglichen metallischen Verbindung über eine Armierung den Fundamentes, in das der Anker 3 einzugießen ist, vergleiche Fig. 1, abgesehen. Die Verstärkungsbogen 6 sind metallisch wie die Träger 4, 5, bestehen also insbesondere aus Stahl in entsprechender Qualität. Sie verbessern den Kraftschluß zwischen dem Anker 3 und dem Fundament und können somit einen wichtigen Beitrag zur Stabilität der mit dem Anker gebildeten Ein­ richtung zur Befestigung eines Großmaschinenteils auf einem zementierten Fundament liefern.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Befestigung eines Großmaschinenteils, insbesondere eines Lagers einer Dampfturbine, auf einem zementierten Fundament. Erfin­ dungsgemäß hat die Einrichtung zumindest einen metal­ lischen und in das Fundament kraftschlüssig einzementier­ ten Anker, an dem das Großmaschinenteil befestigbar ist. Hierdurch wird bei der Befestigung des Großmaschinenteils vermieden, daß das Fundament über die von der Schwerkraft ausgehenden Belastungen hinaus mit Druckeigenspannungen, welche Ursachen von Kriechdeformationen sein können, be­ lastet wird.

Claims (11)

1. Einrichtung zur Befestigung eines Großmaschinenteils (1) auf einem zementierten Fundament (2), gekennzeichnet durch zumindest einen metallischen und in das Fundament (2) kraft schlüssig einzementierten Anker (3), an dem das Großmaschinenteil (1) befestigbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der das Fundament (2) eine Höhe hat und der Anker (3) sich nur über einen Teil der Höhe erstreckt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Anker (3) aus mehreren winklig, vorzugsweise etwa senkrecht, zueinander angeordneten Trägern (4, 5) zusammengebaut ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, bei der die Träger (4, 5) miteinander verschweißt sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, bei der der Anker (3) einen senkrechten Träger (4) und mehrere waagrechte Träger aufweist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, bei der jeder waagrechte Träger (5) von zumindest einem in das Fundament (2) einzementierten, metallischen Verstärkungsbogen (6) überspannt ist.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Anker (3) Rippen (7) aufweist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, bei der der Anker (3) zumindest einen Träger (4, 5) mit H-förmigem Querschnitt aufweist.

9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Fundament (2) aus Beton, vorzugsweise mit einer metallischen Armierung (8), besteht.

10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der an dem Anker (3) ein Großmaschinenteil (1) be­ festigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Großmaschinenteil (1) und der Anker (3) ohne Einspannung des Fundamentes (2) gegeneinander verspannt sind.

11. Verwendung einer Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Befestigung eines Dampfturbinenteils (1), insbesondere eines Lagers (1) für eine Welle (9) einer Dampfturbine (10).