DE635496C - Reibradanordnung an schnellaufenden Kreiselmaschinen, insbesondere Dampf-oder Gasturbinen - Google Patents

Description

Der Antrieb von Hilfsmaschinen, z. B. von Reglern, Ölpumpen oder Erregermaschinen, wird bei Kreiselmaschinen, insbesondere Dampf- oder Gasturbinen und den mit diesen gekuppelten Stromerzeugern, üblicher Weise an einem freien Wellenende der Kreiselmaschinen mittels starrer oder nachgiebiger Kupplung oder mittels Zahnradantrieb abgeleitet. Selbst in Fällen, in denen eine derartige Ableitung des Hilfsmaschinenantriebes ohne besondere Schwierigkeiten durchführbar ist, befriedigt diese Anordnung häufig nicht, da sich nachteilige Rückwirkungen auf den Schwingungszustand der Hauptwelle der Kreiselmaschine nicht mit Sicherheit vermeiden lassen. Auch wird die Zugänglichkeit der Kreiselmaschine nicht selten behindert. Die Nachteile der beschriebenen, üblichen Antriebsarten für die Hilfsmaschinen treten besonders scharf hervor, wenn beide freien Wellenenden einer Kreiselmaschine durch freifliegende, umlaufende Teile besetzt sind, die sich in unter Über- oder Unterdruck stehenden Räumen befinden. In diesem Falle wird es erforderlich, die Welle an einer Seite über das übliche Maß hinaus zu verlängern und unter Abdichtung mittels einer besonderen Stopfbüchse aus dem unter Druck stehenden Gehäuse herauszuführen, damit die Ableitung des Hilfsmaschinenantriebes an dem so geschaffenen freien Wellenende erfolgen kann. Die Vielteiligkeit der Anordnung, der große freifliegende Überhang der Stopfbüchse, die Kupplungsstelle und die erheb- liehe Behinderung der Zugänglichkeit der umlaufenden Teile der Kneisehnaschine lassen diese Lösung nicht als voll befriedigend erscheinen, wenn auch schädliche Schwingungen an der Wellenverlängerung nach einem bereits gemachten Vorschlag durch Anordnung eines freifliegenden Drucklagers an der Kupplungsstelle weitgehendst verringert werden können.

Auch der Vorschlag, die Hilfsmaschinen zwischen den Lagern der Kreiselmaschine auf der Hauptwelle selbst anzuordnen, befriedigt nicht. Die Hilfsmaschinen müssen dann mit großen Durchmessern gebaut werden, um eine Schwächung der Hauptwelle zu verhüten. Sie werden dadurch teuer und schwer und wirken immerhin noch nachteilig auf die Hauptwelle ein, deren kritische Drehzahl sie durch ihr Gewicht und insbesondere durch die vergrößerte Lagerentfernung herabsetzen. Auch verlieren die Hilfsmaschinen bei einer derartigen Anordnung an Zugänglichkeit. Ebensowenig ist es angängig, den bekannten Zahnradantrieb zwischen den Lagern der Hauptwelle oder in deren Nähe anzuordnen, da auch die Zahnräder bei den "hohen Um- So laufgeschwindigkeiten von Kreiselmaschinen nicht mit entsprechend großen Durchmessern ausgeführt werden können, ohne daß Nachteile auftreten. Insbesondere üben die Zähne von Zahnrädern mit derartig hohen Umfangsgeschwindigkeiten (soweit sie überhaupt noch zulässig erscheinen) schädliche Stoßwirkungen auf die Hauptwelle aus, während gerade jedwede Rückwirkung auf den Schwingungszustand der Hauptwelle vermieden werden

sollte, um den guten Lauf der Kreiselmaschine, insbesondere die Einhaltung kleiner Dichtungsspiele, nicht zu beeinträchtigen. Da die Zahnraddurchmesser zur Erzielung möglichst stoj|- freien Laufes klein gehalten werden müssen, kann schließlich der erforderliche Achsabstand zwischen Hauptwelle und Hilfsmaschine nur durch Zwischenschaltung weiterer Zahnräder (Kette von Zahnrädern) erzielt werden, ίο wodurch Herstellungskosten, Schwingungserscheinungen und Geräusche vergrößert werden, wobei auf die hohe .Empfindlichkeit von Zahnrädern mit hoher Umfangsgeschwindig-' keit bezüglich genauester Einhaltung des richtigen Achsabstandes und der damit verbundenen Schwierigkeit des Ein- und . Ausbaues der Hilfsmaschinen besonders hingewiesen werden soll. Man hat für die Ableitung einer Antriebsleistung von einer schnellaufenden Welle auch schon die Anordnung von Reibrädern vorgeschlagen. Zur Übertragung wesentlicher Leistungen ,erfordert jedoch der Reibradantrieb hohe Anpreßdrücke, welche im Verhältnis zum WeI-lengewicht groß sind und daher die Welle aus der günstigsten Betriebsstellung in ihren Lagern verschieben. Die Reibradänordnung fand deshalb entweder nur bei Wellen Anwendung, welche gegen Erschütterungen nicht empfindlich" sind, oder sie brachte, soweit . von erschütterungsempfindlichen Hauptwellen von Kreiselmaschinen die gesamte Leistung durch sie abgenommen wurde/zum mindesten kerne Vorteile und wurde wieder verlassen. Li"Erkenntnis der geschilderten Schwierigkeiten ■ wird gemäß der vorliegenden Erfindung· vorgeschlagen, daß die Reibräder nur die im Vergleich zur gesamten Wellenleistung der Kreiselmaschine kleine Verbrauchsleistung von Hilfseinrichtungen, welche den. ungestörten Betrieb der Kreisehnaschine selbst aufrechterhalten sollen, an Flächen hoher Umfangsgeschwindigkeit bei im Verhältnis zum Wellengewicht kleinen AnpTeßdrücken übertragen. Derartige Reibräder können bei hohen Umlaufgeschwindigkeiten mit großen Durchmessern (hohen Umfangsgeschwindig- ■ keiten) ausgeführt werden, so daß der erforderliche Achsabstand zwischen Hauptwelle und Hilfsmaschine sehr einfach ■ verwirklicht werden kann. ·- Große Reibraddurchmesser haben den Vorteil, daß die zu übertragende Umfangskraft infolge der Vergrößerung des Hebelarmes abnimmt, wodurch der notwendige Anpreßdruck entsprechend verringert wird. Insbesondere üben Reibräder bei kleinen Anpreßdrücken infolge ihrer, ganz glatten-Oberfläche keinerlei Rückwirkungen auf den Schwingungszustand der Hauptwelle aus. Um aber auch jeden Einfluß kleiner Anpreßdrücke der Reibräder auf die Hauptwelle auszuschließen, wird in weiterer Ausbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß der bereits durch Benutzung von Flächen hoher Umfangsgeschwindigkeit im Verhältnis £$φη Wellengewicht herabgesetzte Anpreß- |;f|ruck auf mehrere Reibräder verteilt und 'gleichmäßig verteilt auf die Hauptwelle der Kreiselmaschine ausgeübt ist. Zur Erzielung völliger Gleichheit der geringen, gleichmäßig verteilt ausgeübten Anpreßdrücke geschieht .die Anpressung der Reibräder an die Hauptwelle oder an ein auf der Hauptwelle angeordnetes Reibrad hierbei vorteilhaft durch eine Flüssigkeit, und zwar zweckmäßig mittels Drucköl. Die Rückwirkungsdrücke der den Anpreßdruck erzeugenden Vorrichtungen lassen sich besonders einfach aufnehmen, wenn diese Vorrichtungen, z. B. mit Kolben versehene Öldruckbehälter, an die Hauptwelle umgebenden, in sich geschlossenen Laternen befestigt sind. Um 'ein Schleifen der Reibräder bei Fortfall des Öldruckes zu verhindern, können, an den Druckkolben dieser Anpreßvorrichtungen Federn angebracht werden, welche die Reibräder selbsttätig außer Berührung bringen.

Auf die besonders gute und einfache Einund' Ausbaumöglichkeit bei Reibradantrieb sei besonders hingewiesen.

In der Abb. 1, welche eine teilweise geschnittene Aufsicht darstellt, ist 1 die Welle der Dampfturbine 2 und des von dieser angetriebenen Stromerzeugers 3. Die Welle ist an dieser Seite des Stromerzeugers in dem Lager 4 gelagert, ein ähnliches Lager befindet sich auf der andern, nicht gezeichneten Seite des Stromerzeugers 3. Die Dampfturbine 2 ist freifliegend angeordnet, und auch der nicht gezeichnete Wellenstummel am andern Ende des Stromerzeugers 3 ist durch umlaufende Teile einer Kreiselmaschine, z. B. des Niederdruckdampfturbinengehäuses, versperrt. Die Verbindung zwischen dem gezeichneten Turbinengehäuse 2 und dem Gehäuse des Stromerzeugers 3 wird durch eine ringförmig geschlossene Laterne 5 bewirkt, die zweckmäßig ohne axiale Teilfuge ausgeführt ist, um Verwerfungen unter einer Erwärmung zu vermeiden. In dieser Laterne ist auch das Lagergehäuse 6 in nicht gezeichneter Weise abgestützt.

Auf der Welle 1 ist zwischen dem Lager 4 und dem Stromerzeuger 3 eine Verdickung 7 vorgesehen, auf welche ein Reibrad 8 beispielsweise aufgeschrumpft ist. Das Reibrad kann natürlich auch aufgeschraubt werden oder durch Keile gesichert sein. An dieses Reibrad 8 werden von jeder Seite aus mit · gleicher Kraft je ein Reibrad 9 und 10 anepreßt. Das Reibrad 9 treibt eine Erregermaschine 11,. das Reibradio die Regelvor-

richtung und ölpumpe 12. Die Gehäuse der Vorrichtungen 11 und 12 sind waagerecht und senkrecht zur Welle verschiebbar und werden durch die öldruckgesteuerten Vorrichtungen 13 und 14 zur Welle 1 hin gedrückt, so daß die beiden Reibräder 9 und ι ο mit genau der gleichen Kraft an das Reibrad 8 angepreßt werden. Die öldruckgesteuerte Vorrichtung 13 ist in der Abb. 1 im Schnitt dargestellt. Durch die Rohrleitung 15 tritt Drucköl in den Raum 16 und drückt gegen den Kolben 17. Der auf diesen Kolben ausgeübte Druck wird von der Spindel 18 auf das Gehäusen übertragen, deren Lager den Druck dem Reibrad 9 mitteilen. Um die Reibräder bei Fortfall des Öldruckes nicht aneinander reiben zu lassen, ist eine Feder 19 vorgesehen, die den Kolben zurückdrückt.
Die Abb. 2 stellt einen senkrechten Schnitt

ao nach Linie 11-11 durch die Reibräder der Abb. ι dar. Aus diesem Schnitt ist ersichtlich, wie die hinter den Reibrädern 9 und 10 punktiert sichtbaren Gehäuse 11 und 12 (s. Abb. 1) mittels ihrer Füße 19' auf Führungsleisten 20 verschiebbar sind. Eine seitliche Führung wird hierbei durch die in Nuten der Gehäusefüße gleitenden Keile 21 bewirkt. Die Reibräder selbst können mit besonderen Reifen (harte Bandagen) über-, zogen sein, um die Abnutzung zu verringern oder die Reibung zu vergrößern.

Die Hilf smaschinen 11 und 12 liegen bei einer solchen Anordnung an sehr gut zugänglichen Stellen. Die Länge der Welle 1 wird nicht fühlbar vergrößert und der Lauf der Welle durch die ganz glatten Reibräder, die von beiden Seiten bei gleicher Bemessung der Ölkolben ganz gleichmäßig mit entsprechend der hohen Umfangsgeschwindigkeiten geringen Kräften drücken, in keiner Weise nachteilig beeinflußt. Derzurungestörten Anordnung erforderliche Wellenabstand kann durch entsprechende Bemessung der Reibraddurchmesser leicht erzielt werden, da bei Reibrädern hohe Umfangsgeschwindigkeiten zulässig sind.

Besonders vorteilhaft wird die Anordnung dadurch, daß die Anpreßvorrichtungen 13 und 14 an der ringförmig in sich, geschlossenen Laterne 5 befestigt werden können. Die Rückdruckwirkungen dieser Vorrichtungen, die dem hohen Anpreßdruck gleich sind, heben sich also über die Laterne auf. Nach außen hin treten also keinerlei Kräfte in Erscheinung.

Eine bisher immer wieder große Schwierigkeiten bereitende Aufgabe findet durch die vorliegende Erfindung eine sehr einfache und in jeder Beziehung vorteilhafte Lösung. Die Lösung dieser Aufgabe ist deshalb besonders wichtig, da z. B. die beiderseitige Besetzung der Wellenstummel einer angetriebenen Maschine mit Turbinenscheiben einen erheblichen Fortschritt in der Wirtschaftlichkeit der Turbine zu erreichen gestattet, aber die Ausnutzung dieser Möglichkeit immer wieder durch die Schwierigkeit gehemmt wird, den Antrieb der Hilfsmaschinen zweckmäßig zu lösen.

Die Abbildungen stellen nur ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar, an das diese in keiner Weise gebunden ist.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Reibradanordnung an schnellaufenden Kreiselmaschinen, insbesondere Dampfoder Gasturbinen, zur Ableitung einer Antriebsleistung unmittelbar von der gegen Erschütterungen empfindlichen Hauptwelle der Kreiselmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibräder nur die im Vergleich zur gesamten Wellenleistung der Kreiselmaschine kleine Verbrauchsleistung von Hilfseinrichtungen, welche den ungestörten Betrieb der Kreiselmaschine selbst aufrechterhalten sollen, an Flächen hoher Umfangsgeschwindigkeit bei im Verhältnis zum Wellengewicht kleinen Anpreßdrücken übertragen.

2. Reibradanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bereits durch Benutzung von Flächen hoher Umfallgeschwindigkeit im Verhältnis zum Wellengewicht herabgesetzte Anpreßdruck auf mehrere Reibräder verteilt und gleichmäßig verteilt auf die Hauptwelle der Kreiselmaschine ausgeübt ist.

3. Reibradanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibräder zur Erzielung völliger Gleichheit der geringen, gleichmäßig verteilt ausgeübten Anpreßdrücke durch eine Flüssigkeit, zweckmäßig mittels Drucköl, angepreßt sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Anpreßdruck von Reibrädern erzeugende Vorrichtungen, z. B. mit Kolben versehene Öldruckbehälter, an die Hauptwelle umgebenden, in sich geschlossenen Laternen befestigt sind.

5. Vorrichtung nach einem der An-Sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Druckkolben der mittels Drucköl gesteuerten Anpreßvorrichtungen Federn angebracht sind, welche die Reibräder bei Fortfall des Flüssigkeitsdruckes selbsttätig außer Berührung bringen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen