DE2638631C2 - Ringförmiges Federelement - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein ringförmiges Federelement nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Rotationsmaschinen, wie Turbinen und Kompressoren, die hohen Innendrücken und Temperaturen ausgesetzt sind, sind vorteilhafterweise mit einem Innengehäuse und einem Außengehäuse versehen. Die stationären Komponenten der Maschine werden im wesentlichen vom Innengehäuse getragen, das axial in bezug auf eine Rotorwelle ausgerichtet wird, die die beweglichen Maschinenkomponenten trägt. Ein schwe- 5i> reres Außengehäuse wird im Abstand zum Innengehäuse angeordnet, so daß zwischen den Gehäusen ein Ringraum vorhanden ist. Unter Betriebsbedingungen steht dieser Ringraum zwischen den beiden Gehäusen unter Druck. Die Gehäuse sind so angeordnet, daß das Inneggehäuse fest in das Außengehäuse eingepaßt ist.

Wenn mit hohen Drücken und mit hohen Temperaturen gearbeitet wird, weitet sich das Außengehäuse der Maschine relativ zum Innengehäuse unterschiedlich stark auf, so daß der Abstand zwischen den Gehäusen normalerweise zunimmt. Diese unterschiedlich große Aufweitung der beiden Gehäuse kann zu einer Fehlausrichtung der Maschinenteile und schließlich zu einem Fehlverhalten der Maschine führen.

Um dies zu verhindern hat man zur Zentrierung des Innengehäuses in dem Außengehäuse ein ringförmiges Federelement vorgesehen, das der im Oberbegriff des Patentanspruchs beschriebenen Art entspricht (GB-PS 2 43 974). Dieses bekannte Federelement hat jedoch den Nachteil daß dann, wenn sich beide Gehäuse in Radialrichtung voneinander weg bewegen, zwischen dem Federelement und dem Außengehäuse bzw. dem Innengehäuse ein Spalt entsteht, so daß eine einwandfreie Zentrierung nicht mehr gewährleistet ist Im übrigen ist auch die Montage des Innengehäuses im Außengehäuse bei eingesetztem Fedetelement mit Schwierigkeiten verbunden.

Ein im wesentlichen auf dem gleichen Prinzip basierendes Federeiement ist aus der GB-PS 2 21 632 bekannt Ferner ist aus der DE-OS 21 15 638 eine Turbomaschinenabstützung in Form eines federnden Teiles bekannt, bei eier das federnde Teil unter Vorspannung eingebaut wird, um die Federwirkung über den gesamten Bewegungsbereich zu erhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein ringförmiges Federelement der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art zu schaffen, das auch bei einer radialen Auseinanderbewegung des Innengehäuses und Außengehäuses infolge von Temperatur- und Druckeinflüssen die Gehäuse zentrisch hält und gleichzeitig ein einfaches Einbauen des Innengehäuses ermöglicht

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Federelement gelöst, das die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs aufweist

Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Federelementes läßt sich das Innengehäuse wesentlich einfacher einbauen und ausbauen als dies beim Stand der Technik der Fall ist. Wenn im Normalzustand der Rotationsmaschine, d.h. ohne daß sich die Gehäuse relativ zueinander verschoben haben, ein geringer Abstand zwischen dem mittigen Ringvorsprung des Federelementes und der Außenfläche des Innengehäuses existiert, kann das Innengehäuse durch einen einfachen Gleitvorgang in Axialrichtung in die Rotationsmaschine eingesetzt werden. Gleiches trifft auf die Demontage zu. Wenn eine radiale Ausdehnung <es Außengehäuses vom Innengehäuse weg stattfindet, stellt das Federelement trotz des vorstehend aufgezeigten Vorteils die Zentrierung der Gehäuse sicher, da dann der Grundkörper entlastet und der mittige Ririgvorsprung in Haltekontakt gegen die Außenfläche des Innengehäuses bewegt wird.

Die Erfindung wird. nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Ansicht eines Teils einer Rotationsmaschine, der mit einem Federelement versehen ist; und

Fig.2 einen Axialschnitt durch den in Fig. 1 gezeigten Teil der Rotationsmaschine.

Wie in den F i g. 1 und 2 dargestellt ist, ist ein mit 11 bezeichnetes ringförmiges Federelement zwischen dem zylindrischen Innengehäuse 12 und dem zylindrischen Außengehäuse 13 einer Rotationsmaschine angeordnet, die als Kompressor 10 dargestellt ist. Das ringförmige Federeiement kann jedoch auch in jeder anderen Art von Rotationsmaschinen Verwendung finden, die ein Innengehäuse besitzen, das innerhalb eines Außengehäuses angebracht ist.

Eine Maschinenwelle 15 erstreckt sich axial durch die beiden Gehäuse und kann drehbar in der Endwand der Maschine oder auf Gestellen außerhalb der Maschine gelagert sein. Da sich die Rotorwelle axial durch die Maschine erstreckt, können die beiden ineinander gelagerten Gehäuse nicht zentral entlang ihrer gemein-

samen Achse positioniert werden, um sie während Phasen unterschiedlicher Bewegung zwischen den Gehäusen, die durch vorübergehende Wärmeausdehnung und/oder Druckausdehnung erzeugt werden, in Ausrichtung zu halten.

Wie nachfolgend erläutert wird, besitzt das ringförmige Federelement 11 die Fähigkeit, das Innengehäuse in Ausrichtung mit der Maschinenwelle zu halten, während sich zugleich das Außengehäuse unter hohen Drücken und Temperaturen ausdehnen kann.

Wie aus der Zeichnung zu erkennen ist, besitzt das Federelement Il einen deformierbaren, ringförmigen Grundkörper 17, der an jedem Ende mit äußeren Ringvorsprüngen 19 und 20 versehen ist. Mittig angeordnet auf dem Grundkörper ist ein innerer Ringvorsprung 21. Der Ringvorsprung 20 sitzt gegen einen Vorsprung 26 des Außengehäuses 13, der dazu dient, das Federelement 11 nach der Montage zu fixieren. Der mittige Ringvorsprung 21 ist so angeordnet, daß er sich nach innen in radialer Richtung zur Außenfläche des Innengehäuses 12 erstreckt

Das ringförmige Federelement dient aufgrund semer geometrischen Form als Lager, das auf einem elastischen Träger befestigt ist Im normalen oder nicht verformten Zustand nimmt das ringförmige Element eine geometrische Form an, die der durch die gestrichelte Linie 25 in F i g. 2 dargestellten entspricht Wird der Grundkörper durchgebogen, so nimmt er die in Fig.2 mit durchgezogenen Linien dargestellte Stellung ein. Der Außendurchmesser des nicht verformten Elementes, wie er vom Außenumfang der beiden äußeren Ringvorsprünge gebildet wird, ist größer als der Innendurchmesser des Außengehäuses. Bei der Montage wird das Federelement radial nach innen an den Vorsprüngen 19 und 20 zusammengedrückt, wodurch der Vorsprung 21 um einen gewissen Betrag entgegengesetzt zur Richtung der angelegten Kraft nach außen gedrückt wird, was zur einer Durchbiegung des Grundkörpers 17 führt Das zusammengedrückte ringförmige Element wird dann in das Außengehäuse eingeführt und am Vorsprung 26 in Stellung gebracht Die Kompressionskraft wird abgebaut, wodurch das Element dazu neigt, in seinen normalen, unbelasteten Zustand zurückzukehren- Da jedoch der Außendurchmesser des Elementes 11 größer als der Durchmesser des Außengehäuses ist, kann das Element nicht völlig entlastet werden. Folglich sitzen die äußeren Ringvorsprünge an der Innenwand des Außengehäuses und halten das Element in einem gebogenen oder vorgespannten Zustand. Dies kann am besten aus Fig.2 entnommen werden. Der Innendurchmesser des mittig angeordneten Ringvorsprunges 21 ist im gebogenen oder vorgespannten Zustand des Elementes etwas größer als der Außendurchmesser des Innengehäuses. Deshalb kann das Innengehäuse leicht eingeführt und relativ zu der Maschinenwelle positioniert werden.

Das Außengehäuse neigt dazu, sich gegenüber dem Innengehüuse auszudehnen, wenn die Rotationsmaschine hohen Betriebsdrücken und Temperaturen ausgesetzt ist Wenn der Raum zwischen den beiden Gehäusen zunimmt, beginnt das vorgespannte ringförmige Element das als Träger auf einem elastischen Unterbau wirkt, in die nicht durchgebogene Ausgangsform zurückzukehren. Durch die dabei auftretende Entlastung des Federelementes wird der mittige Ringvorsprung in Sitzkontakt gegen die Außenfläche des Innengehäuses bewegt. Somit wird eine im wesentlichen gleichmäßige Haltekraft auf das Innengehäuse ausgeübt, die dieses in konzentrischer Ausrichtung mit der Rotorwelle hält. Unter Arbeitsbeanspruchungen kann das Element nicht in seinen normalen, unbeanspruchten Zustand zurückkehren, wenn die maximal erlaubte Beanspruchung erreicht ist. Demzufolge wird eine zentrierende Kraft kontinuierlich über den gesamten Betriebsbereich der Maschine ausgeübt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Ringförmiges Federelement für die Zentrierung eines außen zylindrischen Innengehäuses in einem im Abstand zu diesem angeordneten innen zylindrisehen Außengehäuse einer im Betrieb Dehnungen ausgesetzten Rotationsmaschine, wobei das Federelement in dem durch die Gehäuse gebildeten Zwischenraum angeordnet ist und durch einen elastischen, ringförmigen Grundkörper gebildet wird, welcher an seinen Enden jeweils in einem schmalen Bereich im Außendurchmesser erweitert und in der Mitte in einem schmalen Bereich im Innendurchmesser verengt ist, wodurch ein mittiger und zwei äußere Ringvorsprünge gebildet werden, über welche das Federelement an den Enden mit dem Außengehäuse und im Betriebszustand in der Mitte mit dem Innengehäuse im Kontakt steht, dadurch gekennzeichnet, daß

   20

   a) der AüCendurchmesser der äußeren Ringvorsprünge (19, 20) größer ist als der Innendurchmesser des Außengehäuses (13), so daß das Federelement (11) beim Einbau in das Außengehäuse verspannt wird und sich dabei in der Mitte radial aufweitet, und

   b) der Innendurchmesser des mittigen Ringvorsprungs (21) so bemessen ist, daß er im verspannten Zustand des Federelementes geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des Innengehäuses (12), so daß bei einer radialen Ausnehmung des Außengehäuses vom Innengehäuse weg und atr dabei eintretenden Entlastung des Ftderelementes der mittige Ringvorsprung in Stützk.ntakt gegen die Außenfläche des Innengehäuses bewegt wird.