DE544391C - Lagerung eines Maschinenteiles in einem anderen mit die Verschiebung dieser Teile gegeneinander ermoeglichenden eingelegten Koerpern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagerung eines Maschinenteiles in einem anderen, bei der die Verschiebung dieser Teile gegeneinander durch zwischen die Lagerflächen eingelegte Körper ermöglicht wird. Es ist bereits bekannt, bei Dampf- oder Gasturbinen, bei welchen innere, nicht umlaufende Teile mit einem äußeren Gehäuse beweglich \^rerbunden sind, diese Teile durch schräg nach dem Turbineninnern gerichtete und ihrer Längsachse nach verschiebbare Stifte oder Bolzen zu verbinden. Die infolge der verschiedenen Ausdehnung der beiden Turbinengehäuse auftretende Verschiebung wird durch eine gleitende Bewegung dieser Stifte ausgeglichen. Diese Bewegung ist nur in einer bestimmten, durch Berechnung ermittelten Richtung möglich. Bei fehlerhafter Berechnung oder ungleichmäßiger Erwärmung können jedoch Abweichungen von dieser vorgesehenen Richtung auftreten. Es entstehen dann gegenüber der vorgesehenen Richtung axiale oder radiale Abweichungen, die eine große Biegebeanspruchung der nicht nachgiebigen Bolzen zur Folge haben. Die sich hieraus ergebenden Nachteile sollen erfindungsgemäß dadurch vermieden werden, daß die Bewegung der einzelnen Maschinenteile gegeneinander in eine rollende Bewegung bestimmter Teile gegeneinander umgewandelt wird. Die Erfindung besteht darin, daß die Lagenmgsflächen für den eingelegten Körper aus paarweise angeordneten kegeligen Ringflächen bestehen, deren Achse mit der der beiden Maschinenteile zusammenfällt und deren Neigung zur Achse durch die Richtung der aus der axialen und der radialen Temperaturverschiebung entstehenden Verlagerung des der schwankenden Temperatur ausgesetzten Maschinenteiles bestimmt wird. Der zwischen den einander gegenüberliegenden Lagerflächen eingelegte Körper besteht aus einem kegeligen Ringe mit zu den genannten Flächen entgegengesetzter Neigung zur Achse sowie mit abgerundeten Anlageflächen. Der Ring wird zweckmäßig federnd ausgebildet.

In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsformen dieses Erfindungsgedankens dargestellt, ,und zwar an dem Beispiele der Lagerung eines steifen inneren Turbinengehäuses in einem ebenfalls steifen äußeren Turbinengehäuse derart, daß die beiden Turbinengehäuse ihre gegenseitige Lage zur Turbinenachse unabhängig von solchen Größenänderungen unverändert beibehalten, die auf Temperaturschwankungen beruhen.

Abb. ι ist ein im wesentlichen schematischer Längsschnitt durch die Turbine.

Abb. 2 ist ein Längsschnitt in größerem Maßstabe durch die Lagerungsvorrichtung gemäß der Erfindung.

Abb. 3 ist ein. Längsschnitt durch eine, abgeänderte Lagerungsvorrichtung.

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Die in Abb. ι dargestellte Turbine ist eine mit Gegendruck arbeitende radial beaufschlagte Gegenlaufturbine. Die Turbine ist von einem äußeren tragenden Gehäuse ι umgeben und weist ferner ein inneres, wärmeisolierendes Gehäuse 2 auf. Das letztere umschließt die Beschaufelung 3 und ist somit dem Dampf unmittelbar ausgesetzt und daher größeren Temperaturschwankungen unterworfen als das durch die umgebende Luft umschlossene äußere Gehäuse 1, Die Turbinenwellen 4, 4 erstrecken sich durch beide Turbinengehäuse, und es ist deshalb notwendig, daß die beiden Gehäuse unabhängig von Größenänderungen ihre gegenseitige Lage zur Achse dieser Wellen unverändert beibehalten. Diese Bedingung wäre selbstverständlich ohne jede Bedeutung, falls die beiden Turbinengehäuse im übrigen voneinander vollkommen frei wären, es ist aber aus baulichen Gründen notwendig, das innere Gehäuse in dem äußeren zu lagern. Die Lagerung muß deshalb so geschehen, daß die genannte Bedingung erfüllt wird.

In der in den Abb. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ist die Lagerung des inneren Turbinengehäuses in dem äußeren folgendermaßen ausgeführt. An jeder Stirnwand des äußeren Turbinengehäuses ist durch BoI-zen 5 ein zur Turbinenachse konzentrischer Ring 6 befestigt. Dieser Ring ist mit einer äußeren kegeligen Fläche 7 und einer inneren kegeligen Fläche 8 ausgebildet. Diese beiden Flächen sind von derselben Neigung zur Achse, und ihre Achse fällt mit der Turbinenachse zusammen. Das innere Turbinengehäuse 2 weist eine gerade gegenüber der kegeligen 'Fläche 7 liegende ähnliche kegelige Fläche 9 auf, während ein durch Bolzen 10 am Turbinengehäuse 2 befestigter Ring 11 eine gerade gegenüber der kegeligen Fläche 8 liegende ähnliche kegelige Fläche 12 aufweist. Zwischen den kegeligen Flächen 7 und 9 ist ein im Verhältnis zu den genannten Flächen entgegengesetzt kegeliger Ring 13 eingelegt, und zwischen den kegeligen Flächen 8 und 12 liegt ein ähnlicher Ring 14. Die Ringe 13 und 14 sind derart bemessen, daß sie"etwas federn können, indem sie einen dünneren Steg zwisehen zwei stärkeren Endteilen aufweisen. Sie sind zweckmäßig aus Formstahl hergestellt, der derart abgedreht ist, daß der Querschnitt die in Abb. 2 dargestellte Abrundung an den Enden der Ringe erhält, bei denen die Ringe mit den genannten kegeligen Flächen in Eingriff stehen.

Die zueinander parallelen kegeligen Flächen

7, 8, 9, 12 bilden mit der Turbinenachse einen Winkel, der ganz oder nahezu mit dem Winkel zusammenfällt, den die aus der axialen und radialen Ausdehnung oder Zusammenziehung entstehende Verlagerung des inneren Turbinengehäuses mit derselben Achse innerhalb derjenigen Temperaturgrenzen bildet, die in Betracht kommen, und zwar unter Berücksichtigung der Ausdehnungsziffer des Baustoffes.

Beim Inbetriebsetzen der Turbine wird zunächst das innere Turbinengehäuse erwärmt und dehnt sich aus. Von dem Turbinengehäuse 2 aus pflanzt sich die Wärme zunächst auf die Ringe 13, 14 fort, wobei die gegen die Flächen 9 und 12 anliegenden Teile der Ringe in erster Reihe erwärmt werden und im Verhältnis zu den Ringen im übrigen an Durchmesser zunehmen. Die Ringe 13, 14 verdrehen sich dann teils zufolge der Ausdehnung des inneren Turbinengehäuses, teils zufolge ihrer eigenen Ausdehnung in solchem Maße, daß der Kegelwinkel des Ringes 13 größer und der des Ringes 14 kleiner wird, wodurch die Ringe auf den Flächen 7, 9 und 8, 12 eine rollende Bewegung ausführen. Weil die Ringe federnd sind, können sie Beanspruchungen aufnehmen, die von unberücksichtigt gelassenen Einflüssen herrühren, und zufolge ihrer schrägen Stellungen können die Ringe sowohl axiale als auch radiale Drücke aufnehmen, während sie gleichzeitig zufolge ihrer kegeligen Gestalt selbstzentrierend sind.

Bei den Ringen darf kein Spielraum vorhanden sein, und eine bestimmte Nachstellung soll deshalb möglich sein. In der dargestellten Ausführungsform ist dies dadurch gesichert, daß der Ring 11 mit Hilfe der Bolzen 10 mehr oder weniger kräftig angezogen werden kann, indem er nur an seinem inneren Rand auf dem inneren Turbinengehäuse fest aufliegt.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform kann man sich denken, daß sich das innere Turbinengehäuse um einen bestimmten Winkel im Verhältnis zum äußeren Turbinengehäuse um die Turbinenachse dreht. Um dies zu verhindern, kann der eine oder andere Ring, z. B. 14, durch eine Mehrzahl abgestumpfter Kugeln 15 (Abb. 3) ersetzt werden, die je in einer zylindrischen Bohrung \^rerlegt sind, deren Wände teils durch den Ring 6 und teils durch den Ring 11 gebildet sind. Die Achsenrichtung dieser zylindrischen Bohrungen ist parallel zur Richtung der Flächen 8,

12 der oben beschriebenen Ausführungsform. Es versteht sich, daß auch der federnde Ring

13 durch solche Kugeln ersetzt werden kann; in solchem Falle aber geht man der federnden Wirkung der Ringe wie auch der Fähigkeit der Ringe verlustig, zufolge ihrer Federwirkung Beanspruchungen aufnehmen zu können. Bei Ausdehnung des inneren Turbinengehäuses wirken die abgestumpften Kugeln in der gleichen Weise wie der Ring 14, indem sie

eine Kippbewegung ausführen. Weil ihr Durchmesser dem Durchmesser der Bohrungen entspricht, verhindern sie eine gegenseitige Drehung der Teile 6 und 11 um die Turbinenachse.

Obwohl die Erfindung im vorstehenden nur in Verbindung mit Turbinen beschrieben ist, ist sie jedoch nicht auf dieses Gebiet beschränkt, sondern kann überall dort verwendet werden, wo es sich darum handelt, einen Maschinenteil derart zu lagern, daß er sich frei ausdehnen, gleichzeitig aber seine Lage im Verhältnis zur Umgebung in bezug auf eine bestimmte Achse oder Richtung beibe-

»5 halten kann.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Lagerung eines Maschinenteiles in zo einem anderen, bei der die Verschiebung dieser Teile gegeneinander durch zwischen die Lagerflächen eingelegte Körper ermöglicht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Lagerungsfiächen aus paarweise angeordneten kegeligen Ringflächen bestehen, deren Achse mit der der beiden Maschinenteile zusammenfällt und deren Neigung zur Achse durch die Richtung der aus der axialen und der radialen Temperaturverschiebung entstehenden Verlagerung des der schwankenden Temperatur ausgesetzten Maschinenteiles bestimmt wird, wobei zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen kegelige Ringe mit zu den genannten Flächen entgegengesetzter Neigung zur Achse sowie mit abgerundeten Anlageflächen eingelegt sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Paare der kegeligen Ringflächen durch stellenweise vorgesehene Aussparungen ersetzt sind, die im wesentlichen zylindrische Taschen darstellen, deren Achse mit der Richtung der aus den Temperaturverschiebungen entstehenden Verlagerung ganz oder annähernd zusammenfällt, wobei in jede dieser Taschen je ein Rollkörper eingelegt ist, dessen Durchmesser demjenigen der Taschen entspricht, damit diese Körper eine gegenseitige Ausdehnung oder Zusammenziehung der betreffenden Maschinenteile zulassen und gleichzeitig eine gegenseitige Drehung dieser Teile um diejenige Achse verhindern, zu welcher die Maschinenteile zentriert werden sollen.

3. Einrichtung nach Anspruch I₁. dadurch gekennzeichnet, daß die kegeligen Ringe federnd ausgebildet sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einander gegenüberstehende Lagerungsflächen zueinander verstellbar angeordnet sind, um den Druck der dazwischenliegenden Körper zu regeln.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerungsflächen (z. B. 9 und 12) des einen Teiles aus einander gegenüberstehenden Seiten einer Aussparung dieses Teiles gebildet sind, während die Lagerungsflächen

(z. B. 7 und 8) des anderen Teiles aus einander gegenüberstehenden Seiten eines in diese Aussparung eingreifenden Vorsprunges (z. B. 6) gebildet sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Wände der genannten Aussparung (z. B. 12) nachgiebig und nachstellbar angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

ÖERLItf. OKDRUCKT IN UFR