DE760564C

DE760564C - Lageranordnung an Dampf- oder Gasturbinengehaeusen

Info

Publication number: DE760564C
Application number: DES147228D
Authority: DE
Inventors: Georg Bauer
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1941-10-09
Filing date: 1941-10-09
Publication date: 1953-01-26

Description

Lageranordnung an Dampf- oder Gasturbinengehäusen Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit der Lageranordnung an Dampf- oder Gasturbinengehäusen zum Zweck der Aufrechterhaltung der zentrischen Lagerung der Welle des umlaufenden gegenüber dem feststehenden Teil bei allen Betriebszuständen der Turbine, und zwar geht sie von der bekannten Bauform aus, bei weicher der Lagerbock vom Gehäuse getrennt ist.
Die Unterstützung eines Turbinengehäuses erfolgt üblicherweise nach Fig. i und 2 durch die Lagerkörper q. und 5, auf denen die Pratzen 2 und 3 des Gehäuses i ruhen. Die Lagerkörper sind zugleich als Lagerböcke ausgebildet. Das Drehmoment und das Gewicht desTurbinengehäuses i werden also über die Lagerung und Lagerböcke q. und 5 in das Fundament 9 geleitet. Der Wärmedehnungen wegen, denen das Turbinengehäuse unterworfen ist, ist nur der Lagerbock 5 fest auf der Grundplatte g aufgeschraubt, während der andere Lagerbock sich in axialer Richtung frei verschieben kann. Dazu ist eine Führung dieses Lagerbocks in axialer Richtung durch eine Gleitbahn 7 notwendig.

DieWärmedehnungen des Turbinengehäuses bringen aber eine Aufweitung des seitlichen Abstandes der Pratzen mit sich, wodurch sich

die Lagerung verschieben kann. Die Lagerung

soll aber genau zentrisch erfolgen, um ein

Anstreifen der Laufteile an den Leitteilen des

Gehäuses zu vermeiden. Wenn die Turbine mit

gutem Wirkungsgrad arbeiten soll, ist. ins-

besondere bei Beaufschlagung des Lauf- oder

Leitteiles mit Dampf hoher Temperaturen und

Drücke, ein kleines Spiel zwischen Lauf- und

Leitteil unerläßlich: dieses muß sich auch bei

allen Betriebszuständen der Turbine aufrecht-

erhalten. Um deshalb die Lagerung. frei von

Wärmespannungen zu halten, sieht man eine

Verbindung der Pratzen mit der Lagerung

ebenfalls über Gleitflächen 6 vor. Dabei muß

das Gewicht des Gehäuses so groß sein. da13

ein Abheben der Pratzen von den Gleitflächen

verhütet wird.

Zur Aufnahme des Drehmomentes des Ge-

häuses werden üblicherweise Seitenfixierun-

gen 8 angebracht. Sie gestatten eine Gehäuse-

dehnung in radialer Richtung, ohne die axiale

Koppelung zwischen Gehäuse und Lagerung

zu stören. die wegen der verschiedenen

Wärmedehnungen des Gehäuses und der Lager-

böcke notwendig ist. Infolge des einseitigen

Angriffes des Drehmomentes hl entsteht jedoch

am Gehäuse eine Reaktionskraft R (Fig. i), die

die Mittenlage des Laufteiles gegenüber dem

Leitteil der Turbine beeinträchtigt. Aus diesem

Grunde ist bereits eine Anordnung der Mitten

führung nach Fig.3 vorgeschlagen «-orden. i

Auch hierbei ist durch die diametrale Führung

der Klauen 8 die Mittenlage immer noch nicht

bei allen Betriebszuständen der Maschine ge-

währleistet; denn durch das Gegendrehmoment

des Gehäuses werden auf die Pratzen und die

Lagerböcke Kräfte ausgeübt. die nach Fig. 4.

die zentrische Lagerung des Laufteiles gegen-

über dem Turbinengehäuse beeinträchtigen,

insbesondere für den Fall. daß das Gehäuse

der Turbine nicht so schwer ausgebildet ist,

daß ein Anheben der Pratzen unmöglich wird.

Der Einfluß des Gehäusegewichtes und des

Drehmomentes stört infolge elastischer Ver-

formung der Pratzen die zentrische Lage des

umlaufenden gegenüber dem feststehenden

Teil der Turbine, wenn Gehäusegewicht und

Drehmoment über die gleichen Bauelemente

übertragen «-erden. In Fig. 4. ist die elastische

Verformung der Pratzen durch eine Feder F

veranschaulicht. In dem gezeigten Diagramm

ist die elastische Formänderung in Abhängig-

keit von der Belastung dargestellt. Durch das

Gehäusegewicht allein sei die Verformung auf

der Linie D-B' angenommen. Bei Einwirkung

eines Drehmomentes in gleicher Größe wie das :,

Gehäusegewicht in Richtung des Pfeiles 11

werden im Federdiagramm die Punkte C -_-I`

erreicht. Da die Strecke s auf der linken Seite

von B nach C kleiner ist als die Strecke s' auf

der rechten Seite von B' nach .d', so wird der

Gehäusemittelpunkt um den Betrag m nacr

oben verschoben. Bildet man andererseits die

" Pratzen so schwer aus, daß sie den Durchgang

des Drehmomentes vom Gehäuse zu den Lager-

Böcken ohne Verformung aufnehmen würden;

so leiten sie verformende Kräfte in die Lage-

; rung der Maschine ein und stellen durch ihre

Masse Körper dar, in denen sich die Wärme in

großem Umfange stauen wird.

i Die Erfindung, durch die diese Schwierig-

keiten vermieden werden sollen, geht von der

bekannten Bauform aus, bei der die Ver-

bindung des Turbinengehäuses mit dem Lager-

bock auf zwei Bauteile aufgeteilt ist, deren

eines nur für die Übertragung des Gehäuse-

; drehmomentes und deren anderes nur für die

l-bertragung des Gehäusegewichtes auf den

Lagerbock dient. Diese Bauteile sind dabei

svmmetrisch zur Turbinenachse angeordnet.

Die Erfindung besteht darin, daß die zur Dreh-

momentübertragung dienenden Bauteile um so

viel steifer als die zur Auflagerung dienenden

Bauteile sind. daß die Lagerungsbauteile vom

Gehäusedrehmoment praktisch frei sind. Durch

diese Maßnahmen wird erreicht, daß das

Gegendrehmoment des Gehäuses unmittelbar

von einem kräftig ausgebildeten Lagerbock

übernommen wird, selbstverständlich unter

Wahrung einer axialen und radialen Ver-

schieblichkeit durch die Klauenkupplung

zwecks Ausgleich der verschiedenen Wärme-

dehnungen, während das Gehäusegewicht

federnd über die entsprechend ausgebildeten

Pratzen auf dem Lagerbock ruht und weder

an dem Durchgang des Drehmomentes noch an

einer Übertragung der Gehäusewärtne ent-

scheidend Anteil nimmt. Insbesondere von der

Übertragung des Gehäusedrehmomentes sind

die Pratzen durch die Klauenkupplung voll-

kommen entlastet. Dies ist aber für die Auf-

rechterhaltung der zentrischen Lage der Lauf-

teile gegenüber den Leitteilen der Turbine

sehr wesentlich. da durch die Maßnahme

gemäß der Erfindung keine wesentlich ver-

spannenden Momente mehr in die Lagerung

der Turbine gelangen. Zweckmäßig sieht man

mindestens zwei Klauenkupplungen zur siche-

ren und drehsteifen Übertragung des Ge-

häusedrehmomentes vor und verbindet die

üblicherweise diametral angeordneten Klauen-

kupplungen durch einen Kupplungsring.

Es sei an dieser Stelle noch kurz auf einen

älteren Vorschlag eingegangen. dem eine ähn-

liche Aufgabe wie der Erfindung zugrunde

liegt. Dieser Vorschlag zur Lagerung des

Turbinengehäuses auf dem Lagerbock besteht

darin. daß das Turbinengehäuse mit einer

Kreisrippe versehen ist, die in einen Spalt

zwischen. Kreisrippen eingreift, welche am

Lagerbock der Turbine angeordnet sind. wobei

zur Achslagensicherung beider Teile radial

oder ungefähr radial angeordnete Zapfen dienen, die durch alle Kreisrippen hindurchgehen. Betrachtet man sich einmal die beiden in Achsmitte liegenden Radialbolzen, so werden diese durch das Gehäusegewicht beide in gleicher Weise nach unten durchgebogen. Die Maschinenachse wird also parallel zu sich ein Stück nach unten verlegt. Wenn nun über diese Radialbolzen das Gehäusedrehmoment geleitet wird, so wird der eine Bolzen mehr durchgebogen, da seine Belastung ansteigt, während bei dem anderen Bolzen infolge Lastverminderung die Durchbiegung zurückgeht. Es wird also die Gehäuseachse um einen gewissen Betrag verschoben und gedreht, ähnlich wie es in Fig. 4. dargestellt ist. Mit diesem Vorschlag läßt sich also die Aufgabe der Lagerung einer Turbine nicht einwandfrei lösen.

Die Fig. 5 und 6 stellen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar.
Das Turbinengehäuse i stützt sich über federnd ausgebildete Pratzen 2 und 3 auf die Lager- und Unterstützungsböcke 4 und elastisch ab. Pratzen und Lagerböcke nehmen damit das Gewicht des Turbinengehäuses auf. Das Gehäusedrehmoment wird durch axial und radial verschiebliche Klauenkupplungen 8 drehsteif abgefangen und unmittelbar in die Lagerböcke 4 und 5 oder in das Gehäuse ii der benachbarten angetriebenen Maschine abgeleitet. Durch diese Maßnahme der Erfindung werden auf die Lagerung 12 der Turbinenwelle 13 keinerlei verspannende Kräfte ausgeübt, so daß die Mittenlage des umlaufenden gegenüber dem feststehenden Teil der Turbine bei allen Betriebszuständen gewährleistet ist.
Die Klauenkupplungen 8 gestatten eine gewisse axiale und radiale Beweglichkeit, um der Wärmedehnung des Turbinengehäuses i Ausweichmöglichkeiten zu erlauben. Bei zweifacher Ausführung diametral gegeneinander sind sie vorzugsweise im rechten Winkel zur Ebene der Pratzenlagerung 2 und 3 angeordnet. Die Kupplungsklauen werden dabei durch je einen Kupplungsring io miteinander verbunden, und dieser Ring wird unmittelbar gegen die Lagerböcke 4 und 5 oder auch gegen das Fundament 9 oder das Gehäuse i i der angetriebenen Maschine, beispielsweise gegen den Generator, abgestützt. Der Kupplungsring io kann dabei zweiteilig ausgeführt sein, um eine bessere Zugänglichkeit zu der Lagerung i, zu schaffen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Lageranordnung an Dampf- oder Gasturbinen mit vom Gehäuse getrennten Lagerbock, bei der für die Aufnahme des Gehäusegewichtes und des Gehäusedrehmomentes getrennte, symmetrisch zur Maschinenachse angeordnete Bauteile vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Drehmomentübertragung dienenden Bauteile um so viel steifer als die zur Auffagerung dienenden Bauteile sind, daß die Lagerungsbauteile vom Gehäusedrehmoment praktisch frei sind.
2. Lageranordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerbock (.4, 5) mit dem Turbinengehäuse (i) einerseits für die Übertragung des Gehäusedrehmomentes durch eine starre. Klauenkupplung (8) und andererseits für die Übertragung des Gehäusegewichtes auf den Lager- und Unterstützungsblock durch federnde Pratzen (2, 3) verbunden ist.
3. Lageranordnung nach den Ansprüchen i und 2:, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Klauenkupplungen (8) zur Übertragung des Gehäusedrehmomentes angeordnet und die Klauen jeder Hälfte in einem Kupplungsring (io) zusammengefaßt sind.
Lageranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungsring (io) zweiteilig ausgebildet ist.
5. Lageranordnung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungsring (io) am Lagerbock (4., 5) selbst oder gegen das Fundament unmittelbar abgestützt ist.
6. Lageranordnung nach einem der Ansprüche i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kl'auenkupplungen (8) zur Übertragung des Gehäusedrehmomentes vorzugsweise im rechten Winkel zur Ebene der Pratzenauflagerung (2, 3) angeordnet sind. ZurAbgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschrift Nr. 570 934; britische Patentschrift N r. 228 172 v. J. 1903.