DE946716C

DE946716C - Arrangement for bracing the head of a turbo rotor with respect to the ball of the foot by a plurality of tie rods

Info

Publication number: DE946716C
Application number: DES28058A
Authority: DE
Inventors: Hans Memmel; Dipl-Ing Karl Stupp
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1952-04-10
Filing date: 1952-04-10
Publication date: 1956-08-02

Description

Anordnung zur Verspannung des Kopfes eines Turborotors gegenüber dem Ballen durch eine Mehrzahl von Zugankern Turborotoren großer Maße werden im allgemeinen nicht als Massivkärper sondern als Hohlkörper ausgeführt. Dann ist aber die Herstellung aus einem Stück nicht mehr möglich, sondern es muß mindestens an einem Ende eine Trennung des Kopfes vom Ballen vorgesehen werden. Die Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, Kopf und Ballen sicher und mit geringstem Bauaufwand zu verbinden.DieAufgabe als solche ist schon alt und hat zahlreiche Lösungen gefunden, die aber bei neuzeitlichen Turbinen mit ihren großen Abmessungen und den hohen Arbeitstemperaturen nicht mehr genügen. Reine Schraubverbindungen sind nur dort zulässig, wo, die Schrauben nur die Aufgabe haben, den axialen Zusammenhalt zu sichern. Die Funktion der Zentrierung und der Drehmomentübertragung können derartige Schraubverbindungen nicht übernehmen. Schrumpfverbindungen waren wohl früher bei den wesentlich geringeren Arbeitstemperaturen empfehlenswert. Sie genügen bei hohen Temperaturen. nicht mehr, da weder die radiale noch die axiale Verspannung sicher genug ist, auch nicht in Verbindung mit Radialbolzen, was auch bereits vorgeschlagen wurde. Die Aufgabe wird besonders schwierig, wenn der Kopf lang ist, so, daß auch die, axialen Ankerbolzen entprechend lang ausgeführt werden müssen. Hierbei ist nämlich folgendes zu berücksichtigen: Der Ankerbolzen. kann bei seiner Länge (300, 400 mm und länger) nicht auf seiner ganzen Länge eingepaßt werden. Das wäre werkstattmäßig kaum durchführbar. Soweit überhaupt eine genaue Passung gefordert wird, muß diese auf die Zone beiderseits der Teifuge zwischen. Welle und Kopf beschränkt werden. Auf der übrigen Länge ist zwischen Ankerbolzen und Bohrung ein Zwischenraum vorhanden. Abgesehen davon, daß sich dann der Bolzen unter der Einwirkung der Fliehkraft ausbiegen kann, was eine zusätzliche Beanspruchung bedeutet, tritt die weit gefährlichere Erscheinung auf, daß der Bolzen wegen des als Wärmeisolation wirkenden Zwischenraumes an der Erwärmung des Turborotors in wesentlich geringerem Maße und mit starker zeitlicher Verzögerung teilnimmt. Die rechnerische Behandlung des Falles zeigt, daß die Differenzdehnung zwischen Rotor und Ankerbolzen :2 bis 3 mm, gegebenenfalls sogar noch mehr betragen kann. Es leuchtet ein, daß hierdurch ganz erhebliche Zusatzbeanspruchungen, in den Ankerbolzen hineinkommen, die nicht tragbar sind. Uberlegungen, die Verspannung zwischen Welle und Kopf in eine Schweißnaht zu verlegen, haben bisher noch nicht zu einem befriedigenden Ergebnis geführt. Die Verbindung dieser beiden Teile hat eine so überragend wichtige Bedeutung, daß man keine Bauform wählen darf, die auch nur den geringsten Unsicherheitsfaktor enthält.Arrangement for bracing the head of a turbo rotor against the Bale by a plurality of tie rods large size turbo rotors are generally used not designed as a solid body but as a hollow body. But then there is the production No longer possible from one piece, but at least one end at one end Separation of the head from the ball of the foot should be provided. The invention is concerned with the task of connecting the head and ball of the foot safely and with the least amount of construction work as such is already old and has found numerous solutions, but those with modern ones Turbines with their large dimensions and high working temperatures are no longer there suffice. Pure screw connections are only permitted where, the screws only have the task of ensuring axial cohesion. The function of centering and torque transmission cannot take over such screw connections. Shrink connections were probably earlier at the much lower working temperatures recommendable. They are sufficient at high temperatures. no longer because neither the radial the axial bracing is still secure enough, not even in connection with radial bolts, which has already been suggested. The task becomes especially difficult when the head is long so that the axial anchor bolts are also made correspondingly long Need to become. The following has to be taken into account: The anchor bolt. its length (300, 400 mm and longer) cannot fit along its entire length will. That would Hardly feasible in terms of workshop. So far an exact fit is required, this must be on the zone on both sides of the Teifuge between. Shaft and head are restricted. The remaining length is between anchor bolts and hole there is a gap. Apart from the fact that the bolt can bend under the action of centrifugal force, causing additional stress means, the far more dangerous phenomenon occurs that the bolt because of the acting as thermal insulation space on the heating of the turbo rotor in participates to a much lesser extent and with a long delay. the Mathematical treatment of the case shows that the differential expansion between the rotor and anchor bolts: 2 to 3 mm, possibly even more. It glows one that this results in very considerable additional stresses in the anchor bolt, that are not portable. Considerations, the tension between shaft and head in Laying a weld seam has not yet led to a satisfactory result guided. The connection between these two parts is of such paramount importance, that one must not choose a design that has even the slightest uncertainty factor contains.

Es ist jedoch gemäß der Erfindung gelungen, die Schwierigkeiten in der Verbindung zwischen. Welle und Kopf mit Hilfe von Ankerbolzen in einwandfreier Weise und auf einem verhältnismäßig einfachen, Weg dadurch zu beheben, daß die Zuganker in der Zone beiderseits der Teilfuge als Paßbolzen mit vergrößertem Schaftdurchmesser ausgebildet und in axialer Richtung durch Radialbolzen gehalten sind, durch die die Verspannungskraft geht, und daß der Zwischenraum zwischen der Bohrung und dem Paßbolzenschaft geringeren Durchmessers durch eine wärmeleitende Stützschicht ausgefüllt ist. Der Bolzen ist dabei nicht nur gegen eine Durchbiegung unter der Fliehkraftwirkung abgestützt, sondern. er wird weiter in etwa gleicher Weise wie der Rotorkörper aufgeheizt, so daß schädliche Dehnungsunterschiede zwischen. Ankerbalzen und Rotorkörper ausgeschaltet sind.However, according to the invention it has been possible to overcome the difficulties in the connection between. Shaft and head in perfect condition with the help of anchor bolts Way, and in a relatively simple way, by fixing the tie rods in the zone on both sides of the parting line as a fitting bolt with an enlarged shaft diameter are formed and held in the axial direction by radial bolts through which the tensioning force goes, and that the space between the bore and the Fitting bolt shank of smaller diameter filled with a thermally conductive support layer is. The bolt is not only against bending under the effect of centrifugal force supported, rather. it continues to be heated in roughly the same way as the rotor body, so that harmful elongation differences between. Anchor bolts and rotor body switched off are.

Für die praktische Durchführung der Erfindung hat es sich als am einfachsten erwiesen, den Wärmetransport zwischen Rbtorkörper und Ankerbolzen durch Metallbüchsen herzustellen, die durch Ein.-stemmen, gegen Bohrungswandung und Bolzen dicht angelegt werden.It has proven to be the simplest for practicing the invention proved the heat transport between the reactor body and anchor bolts through metal bushings to produce, which by chiseling in, applied tightly against the wall of the bore and the bolt will.

Ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung gemäß der Erfindung ist in der Figur dargestellt. Es handelt sich darum, den Kopf i eines Turborotors mit dem Ballen 2 zu verbinden. Das Mittel hierfür sind Ankerbolzen 3, die in einer entsprechenden Anzahl kreisförmig angeordnet werden. In der. Zone 4 beiderseits der Teilfuge 5 zwischen Ballen und Kopf sind die Bolzen 3 als Paßbolzen ausgebildet, weisen jedoch auf der übrigen Länge einen Durchmesser d auf; der wesentlich geringer als der Durchmesser D der Bohrung ist. Außerdem sind die Bolzen, wie es die gestrichelte Linie 6 andeutet, hohl gebohrt. Sie werden. mit Hilfe von Konusmuttern 7, gegebenenfalls unter gleichzeitiger Erwärmung, angezogen.An embodiment of an arrangement according to the invention is shown in FIG shown in the figure. It is about the head i of a turbo rotor with the Bale 2 to connect. The means for this are anchor bolts 3, which are in a corresponding Number to be arranged in a circle. In the. Zone 4 on both sides of the parting line 5 between the ball and the head, the bolts 3 are designed as fitting bolts, but have the remaining length has a diameter d; which is much smaller than the diameter D is the hole. In addition, as indicated by the dashed line 6, the bolts are bored hollow. You will be. with the help of conical nuts 7, possibly with simultaneous Warming, attracted.

Der Zwischenraum zwischen dem Durchmesser d und dem Durchmesser D ist gemäß der Erfindung durch eine Anzahl von Büchsen.8 aus weichem Kohlenstoffstahl oder aus einem anderen gut wärmeleitenden Metall ausgefüllt, die an ihren Köpfen zweckmäßig eingedreht sind, wie es bei 9 angedeutet ist. Auf diese Weise entstehen zwei schmale Stemmkanten, so. daß die Büchsen innen und außen: fest anliegen. Es ist also jetzt ein guter Wärmetransport von dem Kopf i über die Büchsen 8 an den Bolzen 9 gewährleistet. Gleichzeitig dienen die Büchsen zur Abstützung der Bolzen, 3 gegen die Fliehkraftwirkung.The space between diameter d and diameter D. is according to the invention by a number of sleeves.8 made of soft carbon steel or filled in from another highly conductive metal that attaches to their heads are expediently screwed in, as indicated at 9. In this way arise two narrow caulking edges, like this. that the bushings inside and outside: fit tightly. It So there is now a good heat transfer from the head i via the sleeves 8 to the Bolt 9 guaranteed. At the same time, the bushes serve to support the bolts, 3 against the effect of centrifugal force.

Der Kopf selbst ist in bekannter Weise bei io auf einen entsprechenden Ansatz des Ballens 2 aufgeschrumpft. Die axiale Lage der Bolzen 3 ist durch Radialbolzen ii gesichert, die die Ankerbolzen seitlich teilweise durchdringen.The head itself is in a known manner at io on a corresponding Approach of the bale 2 is shrunk on. The axial position of the bolts 3 is determined by radial bolts ii secured, which laterally partially penetrate the anchor bolts.

Um zu vermeiden., daß beim Anwärmen der Ankerbolzen 3 zwecks Anziehen der Bolzenmuttern 7 die hohlgebohrten Bolzen in den Bohrungen. des Kopfes i gestaucht werden bzw. umgekehrt die Bolzen auf die Welle eine auftreibende Wirkung ausüben, können die Bolzen über die Länge ihrer Hohlbohrung mit ein oder zwei Längsschlitzen versehen werden.In order to avoid. That when heating the anchor bolts 3 for the purpose of tightening the bolt nuts 7 the hollow bolts in the holes. of the head i upset or vice versa, the bolts exert a buoyant effect on the shaft, the bolts can have one or two longitudinal slots over the length of their hollow bore be provided.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for bracing the head of a turbo rotor in relation to the ball of the foot by a plurality of tie rods, characterized in that da.ß the tie rods in the zone on both sides of the parting line as fitting bolts with enlarged Shaft diameter formed and held in the axial direction by radial bolts are through which the tensioning force goes, and that the space between the Hole and the fitting bolt shank smaller, diameter through a thermally conductive Support layer is filled.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that that the support layer consists of individual liners stacked one behind the other, in particular is composed of plastically deformable metal. Documents considered "Werft, Reederei, Hafen" magazine from June 15, 1936, panel II.