ES2200044T3 - Instalacion de turbina tubular. - Google Patents
Instalacion de turbina tubular.Info
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Abstract
EL COJINETE (10) DE GUIA Y SOPORTE COMBINADO PARA UNA INSTALACION DE TURBINA TUBULAR MUESTRA UN COJINETE DE GUIA AXIAL, CON DOS SUPERFICIES (20,21) DE APOYO QUE DISCURREN EN UNA RANURA 19) ANULAR DEL EJE (4). LOS SEGMENTOS (22,23) DE APOYO ESTAN SUJETOS CADA UNO DE ELLOS EN TRAMOS QUE SE DISPONEN INTERIORMENTE DE FORMA RADIAL EN UNA VIGA (24) DE SOPORTE CONJUNTA, DE MODO QUE LA VIGA (24) SOPORTE ESTA SUJETA DE MANERA DESMONTABLE EN EL SOPORTE (11) DEL COJINETE Y DE MODO QUE LA VIGA SOPORTE SE SUMERGE EN LA RANURA (19) ANULAR INDICADA. UN COJINETE MONTADO DE ESTE MODO ES FACILMENTE ACCESIBLE, LOS SEGMENTOS SON REGULABLES DE MANERA FACIL Y PUEDEN SER TAMBIEN CAMBIADOS DE FORMA SENCILLA.
Description
Instalación de turbina tubular.
La invención se refiere, en general, a una
instalación de turbina tubular, que está constituida por un
generador rodeado por una carcasa y por una turbina de agua, que o
bien está dispuesta sobre un árbol común o cuyos extremos del árbol
están conectados entre sí a través de un acoplamiento, estando
previsto en la sección del árbol entre el generador y la turbina un
cojinete combinado de soporte y de guía. Se refiere especialmente a
un cojinete combinado de soporte y de guía para estas máquinas, en
el que el cojinete combinado de soporte y de guía está retenido por
un soporte de cojinete que lo rodea, en cuyo soporte de cojinete
están fijados primeros segmentos de cojinete, que colaboran con una
primera sección cilíndrica del árbol como superficie de soporte de
cojinete radial, y en cuyo soporte de cojinete están fijados dos
grupos de segundos segmentos de cojinete, que colaboran con dos
secciones de árbol dirigidas radialmente, distanciadas axialmente,
como superficies de soporte de cojinete axial, y están previstos
medios para el ajuste de la posición mutua de los segmentos de
cojinete con respecto a dichas secciones del árbol.
La invención parte en este caso, en general, de
un estado de la técnica, como se conoce, por ejemplo, a partir del
documento EP-A-0 586 861 y a partir
de la publicación de empresa Brown Boveri Mitteilungen Abril de
1970, Vol. 57, páginas 182 - 190, especialmente la figura 5, en la
página 186. Una estructura más detallada del cojinete combinado de
soporte y de guía para máquinas de este tipo es objeto del
documento WO 90/145234.
En los generadores tubulares, llamados también
generadores de turbinas tubulares, el cojinete combinado de soporte
y de guía que está dispuesto entre la turbina y el generador debe
soportar, además del peso propio de las partes giratorias, también
los muchos cientos de toneladas de empuje hidráulico. Este cojinete
combinado está retenido por un soporte de cojinete que lo rodea. En
el soporte de cojinete están fijados segmentos de cojinete axial,
que colaboran con superficies de soporte dirigidas radialmente en
un collar de árbol como superficies de soporte de cojinete axial. En
el soporte de cojinete están fijados, además, segmentos de cojinete
radial, que colaboran con la sección cilíndrica del árbol de dicho
collar como superficie de soporte de cojinete radial. Además, están
asociados a todos los segmentos medios para el ajuste de la
posición mutua de los segmentos de cojinete con respecto a dichas
superficies de soporte de cojinete axiales y radiales en las
secciones del árbol (ver el documento WO 90 /14523).
El apoyo de los segmentos de cojinete axial en el
soporte de cojinete es en este caso muy costoso desde el punto de
vista de la construcción, porque el soporte de cojinete debe rodear
dicho collar en el sentido más amplio en forma de U. En la
realización de trabajos de ajuste y de revisión deben retirarse
piezas de encofrado complicadas para acceder a los elementos de
ajuste de los cojinetes.
La invención tiene el cometido de crear una
instalación de turbina tubular con un cojinete combinado de soporte
y de guía, que resiste todas las solicitaciones, presenta una
estructura sencilla y en el que los segmentos de cojinete son bien
accesibles junto con sus elementos de ajuste.
Este cometido se soluciona según la invención
porque en la sección del árbol entre la turbina y el generador está
configurada una ranura anular con superficies de soporte del
cojinete que se extienden ortogonalmente con respecto al eje del
árbol, porque los segundos segmentos de cojinete están fijados en
la sección radialmente interior de una viga de soporte común, cuya
viga de soporte está fijada de forma desprendible en el soporte de
cojinete, y cuya viga de soporte penetra en dicha ranura
anular.
Las ventajas de la invención se pueden ver en
que
- -
- se pueden realizar fácilmente el montaje y desmontaje de los segmentos de cojinete;
- -
- tanto los segmentos de cojinete radial como también los segmentos de cojinete axial son bien accesibles y se pueden ajustar individualmente;
- -
- se pueden realizar rápidamente los trabajos de servicio y de inspección;
- -
- los cojinetes están libres de aceite cuando la máquina está parada;
- -
- debido a la configuración constructiva y a la disposición en voladizo de las vigas de soporte, se puede adaptar de manera sencilla la elasticidad del cojinete axial a la elasticidad general del generador tubular.
A continuación se explica en detalle un ejemplo
de realización de la invención así como otras ventajas que se
pueden conseguir con ella con la ayuda del dibujo.
En el dibujo se representa de forma esquemática
un ejemplo de realización de la invención, y en particular:
La figura 1 muestra una sección longitudinal muy
simplificada a través de un una instalación de turbina tubular.
La figura 2 muestra una sección longitudinal más
detallada a través del cojinete de soporte y de guía del generador
según la figura 1.
La figura 3 muestra una sección transversal a
través de una parte del cojinete de guía radial del generador según
la figura 2 a lo largo de su línea AA.
La figura 4 muestra una sección longitudinal a
través de una parte de un cojinete de soporte y de guía
alternativo.
En la representación muy esquemática de una
instalación de turbina tubular según la figura 1, un generador
junto con instalaciones auxiliares, que está acoplado con una
turbina de agua (no representada), está dispuesto en una cápsula 1
en forma de gota, que está retenida por debajo de agua por medio de
un apoyo inferior 2 y de un apoyo superior 3. La turbina y el
generador están dispuestos en el ejemplo sobre el mismo árbol 4. El
generador está dispuesto en voladizo sobre el árbol 4 y comprende un
estator 5 y un rotor 6. Este último presenta un cuerpo de rotor 7
con polos de rotor (no representados), que está fijado sobre una
construcción 8 de soporte de rotor. Ésta está fijada de forma
desprendible en la región del cubo 9 en el lado frontal del árbol
4. En el otro extremo del árbol 4 está dispuesta la rueda de
turbina.
El cojinete combinado de soporte y de guía, que
está identificado, en general, con el número de referencia 10, se
asientan en la sección del árbol entre el generador y la turbina y
es soportado por un soporte de cojinete 1, que está retenido sobre
una pieza de fijación cónica 12 y una pieza de fijación 13
configurada radialmente en el caso del ejemplo, en una pestaña 14 en
la pared interior de la cápsula 1. El cojinete está rodeado
totalmente por un encofrado de cojinete 15, 16 de varias partes, que
penetra en el extremo del lado del árbol a modo de una junta de
obturación de intersticio radial en ranuras 17, 18 en el árbol.
A este respecto, se conocen instalaciones de
turbinas de gas y se describen y representan, por ejemplo, en la
publicación citada al principio de Brown Boveri Mitteilungen,
mencionada anteriormente.
Como se deduce sin más a partir de la figura 5 de
las Brown Boveri Mitteilungen o también a partir de la figura única
del documento WO 90/14523, la facilidad de acceso de los segmentos
de cojinete para fines de trabajos de ajuste o de servicios no sólo
está dificultada por los encofrados del cojinete, sino también por
los componentes del soporte de cojinete. Esto se aplica
especialmente para cojinetes combinados de soporte y de guía según
el documento WO 90/14523, es decir, construcciones en las que los
segmentos de cojinete axial colaboran con las dos superficies
laterales del collar del árbol.
Para crear ahora una instalación de turbina
tubular con un cojinete combinado de soporte y de guía, que resiste
todas las solicitaciones, presenta una estructura sencilla y en el
que los segmentos de cojinete junto con sus elementos de ajuste son
bien accesibles, está previsto ahora según la invención configurar
en la sección del árbol entre la turbina y el generador una ranura
anular 19 con superficies de soporte 20, 21 del cojinete que se
extienden ortogonalmente al eje del árbol. Los segmentos de
cojinete 22, 23 asociados a las dos superficies de soporte 20, 21
del cojinete están fijados en el extremo interior de una viga de
soporte 24 alineada radialmente. Las vigas de soporte -en el caso
del ejemplo son 12- están distribuidas de una manera regular sobre
la periferia (ver la figura 3). Las vigas de soporte 24 están
fijadas de forma desprendible en el soporte de cojinete 11 por medio
de bulones roscados 25, que atraviesan totalmente axialmente el
soporte de cojinete 11 y penetran junto con los segmentos 22, 23
fijados en el mismo en dicha ranura anular 19. En el caso del
ejemplo se ha tomado una disposición tal que la superficie de
fijación 26, que se extiende ortogonalmente con respecto al eje del
árbol 4, en el soporte de cojinete 11 se encuentra a la misma
altura axial que la superficie de soporte 20 del cojinete en la
pared lateral de la ranura 19. De esta manera, la viga de soporte
junto con los segmentos 22, 23 se pueden estirar radialmente hacia
fuera y de pueden desmontar después de aflojar y retirar los bulones
roscados 25.
Si la superficie de fijación 26, que se extiende
ortogonalmente al eje del árbol 4, en el soporte de cojinete 11 no
se encuentra a la misma altura axial que la superficie de soporte
20 del cojinete en la pared lateral de la ranura 19 -esta forma de
realización se representa a modo de ejemplo en la figura 4, estando
provistas las partes iguales con los mismos signos de referencia que
en la figura 2., entonces hay que procura que la anchura radial b23
de los segmentos 23 sea menor que la anchura de holgura b entre el
anillo individual 32 y el árbol 4. Si se cumple esta condición,
entonces se puede tirar de la viga de soporte junto con los
segmentos 23, 23 en primera lugar radialmente hacia fuera y luego en
dirección axial, después de aflojar y retirar los bulones roscado
25, y de esta manera se pueden desmontar.
Los segmentos de cojinete 22, 23 están fijados de
forma desprendible de manera conocida por medio de primeros medios
de ajuste 27 que actúan axialmente en la viga de soporte y están
bien accesibles desde el exterior. La superficie de soporte 28 de
los segmentos 28 del cojinete de soporte radial en el árbol 4 se
conecta directamente en la ranura anular 19. Los segmentos 29 del
cojinete de soporte radial están fijados de forma desprendible en
la periferia interior del soporte de cojinete 11 a través de dos
medios de ajuste 30 que actúan radialmente y, dado el caso, a través
de placas distanciadoras 31.
El soporte de cojinete 1 propiamente dicho está
constituido (en el estado final) por un anillo doble con dos
anillos individuales 32, 33 distanciados axialmente entre sí, que
están unidos por soldadura entre sí a través de nervaduras 34
dirigidas radialmente, que se extienden axialmente. Para que las
fuerzas de sujeción para las vigas de soporte 24 no actúen sobre las
costuras de soldadura, se ha realizado una construcción tal que los
taladros atraviesan las nervaduras 34 axialmente y cada anillo 32,
33 individual está constituido por una pluralidad de segmentos
anulares, que están unidos por soldadura a tope en cada caso con
los extremos de las nervaduras 34. Los lados estrechos de las
nervaduras que se extienden axialmente, que están dirigidos
apuntando hacia dentro, sirven en este caso al mismo tiempo para la
guía y la fijación de los segmentos 28 del cojinete de soporte
radial.
El encofrado de los cojinetes en el extremo del
lado de la turbina del cojinete de soporte y de guía se realiza con
una placa 16, que está constituida por dos o más partes anulares,
que penetra en la ranura 18 y está atornillada en la superficie
frontal 35 del lado del generador del soporte de cojinete 11. El
encofrado del cojinete en el extremo del lado de la turbina se lleva
a cabo por medio de una cubierta 36 en forma de cajón de dos o más
partes, con sección transversal en forma de L, que está fijada de
forma desprendible en la parte de fijación radial 13. En el brazo
que apunta radialmente hacia dentro, está fijada de forma
desprendible, de una manera similar al extremo del lado del
generador, una placa anular 37 de dos o más partes, que penetra en
la ranura 17. La obturación propiamente dicha del cojinete con
respecto al espacio de la turbina y del generador se realiza de una
manera conocida a través de juntas de obturación de contacto 38 y
39, respectivamente, que están fijadas de forma desprendible en el
exterior en la cubierta 36 y en el anillo 33, respectivamente.
Para completar, en la figura 2 se representa
también la alimentación de aceite del cojinete 10. Ésta comprende
un conducto anular 40, que se extiende dentro de la cubierta 36, y
desde el que se derivan conductos de derivación 41, 42, 43 hacia los
segmentos 29, 22 y 23, respectivamente.
Como se deduce sin más a partir de la figura 2,
la construcción descrita del cojinete combinado de soporte y de
guía 10 posibilita, después de la retirada de la cubierta 36, un
acceso sin problemas a las partes esenciales del cojinete. Tanto los
segmentos radiales como también los segmentos de soporte no sólo se
pueden ver y ajustar fácilmente, sino que se pueden desmontar
también con pocas manipulaciones. En efecto, después de la retirada
de las vigas de soporte 24, también los segmentos 29 del cojinete
radial se pueden desplazar fácilmente en la dirección de la ranura
anular 19 y se pueden desmontar fuera del espacio anular entre el
árbol 4 y el cojinete de
\hbox{soporte 11.}
Otra ventaja de la disposición descrita es que la
guía axial y el alojamiento radial se pueden realizar de forma muy
compacta sin dispositivos complicados de soporte y de retención,
porque están fijados en un órgano de retención común, el soporte de
cojinete 11. La utilización de un único órgano de retención (viga
de soporte 24) para dos segmentos 22, 23 respectivos permite,
además, introducir a través del dimensionado adecuado de la viga de
soporte, por ejemplo a través de su sección transversal, una
rigidez definida o también elasticidad en el alojamiento axial, que
se puede modificar, además, también posteriormente en caso
necesario, por ejemplo a través de substitución por otras vigas de
soporte.
La construcción de cojinete ha sido descrita con
la ayuda de una instalación de turbina tubular, en la que el
generador y la turbina están dispuestos sobre un árbol común 4, y en
la que el rotor del generador está montado en voladizo. Se puede
emplear evidentemente también en instalaciones, en las que el
generador y la turbina se emplean sobre un árbol intermedio, como es
el caso, por ejemplo en la figura 5, en la página 186 de Brown
Boveri Mitteilungen, mencionado anteriormente.
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
1 \+ Cápsula\cr 2 \+ Apoyo inferior\cr 3 \+ Apoyo superior\cr
4 \+ Árbol\cr 5 \+ Cuerpo de chapa del estator\cr 6 \+ Rotor\cr
7 \+ Cuerpo del rotor\cr 8 \+ Cuerpo del soporte del rotor\cr 9
\+ Cubo de 6\cr 10 \+ Cojinete combinado de soporte y de guía\cr
11 \+ Soporte de cojinete\cr 12 \+ Parte cónica de fijación\cr
13 \+ Parte radial de fijación\cr 14 \+ Pestaña en 1\cr 15, 16
\+ Encofrados de cojinete\cr 17, 18 \+ Ranuras en 4\cr 19 \+
Ranura anular en 4\cr 20, 21 \+ Superficies de soporte del
cojinete en 4\cr 22, 23 \+ Segmentos de cojinete axial\cr 24 \+
Vigas de soporte para 22 y 23\cr 25 \+ Bulón roscado\cr 26 \+
Superficie de apoyo para 24 en 11\cr 27 \+ Medios de ajuste para
22 y 23\cr 28 \+ Superficie de soporte del cojinete radial\cr 29
\+ Segmento del cojinete radial\cr 30 \+ Medios de ajuste para
29\cr 31 \+ Placa distanciadora\cr 32, 33 \+ Anillos
individuales\cr 34 \+ Nervaduras\cr 35 \+ Superficie frontal del
lado del generador\cr \+ de 11\cr 36 \+ Cubierta en forma de L\cr
37 \+ Anillo de varias parte\cr 38, 39 \+ Juntas de obturación
de contacto\cr 40 \+ Conducto anular\cr 41, 42, 43 \+ Conductos
de
derivación\cr}
Claims (7)
1. Instalación de turbina tubular, que está
constituida por un generador (5, 6, 7) rodeado por una carcasa o
cápsula (1) y por una turbina de agua, que o bien está dispuesta
sobre un árbol común (4) o cuyos extremos del árbol están
conectados entre sí a través de un acoplamiento, estando previsto
en la sección del árbol entre el generador y la turbina un cojinete
combinado de soporte y de guía (10), cuyo cojinete combinado de
soporte y de guía está retenido por un soporte de cojinete (11) que
lo rodea, en cuyo soporte de cojinete están fijados primeros
segmentos de cojinete (29), que colaboran con una primera sección
cilíndrica (28) del árbol como superficie de soporte de cojinete
radial, y en cuyo soporte de cojinete (11) están fijados dos grupos
de segundos segmentos de cojinete (22, 23), que colaboran con dos
secciones de árbol dirigidas radialmente, distanciadas axialmente,
como superficies de soporte de cojinete axial, y están previstos
medios (27, 30) para el ajuste de la posición mutua de los segmentos
de cojinete con respecto a dichas secciones del árbol,
caracterizada porque en la sección del árbol entre la
turbina y el generador está configurada una ranura anular (19) con
superficies (20, 21) de soporte del cojinete que se extienden
ortogonalmente con respecto al eje del árbol, porque los segundos
segmentos de cojinete (22, 23) están fijados en la sección
radialmente interior de una viga de soporte (24) común, cuya viga
de soporte (24) está fijada de forma desprendible en el soporte de
cojinete (11), y cuya viga de soporte penetra en dicha ranura
anular (19).
2. Instalación de turbina tubular según la
reivindicación 1, caracterizada porque el soporte de
cojinete está constituido por dos anillos individuales (32, 33)
distanciados axialmente, que están distanciados por medio de
nervaduras (34) dirigidas radialmente, que se extienden axialmente,
y están conectadas fijamente con los primeros.
3. Instalación de turbina tubular según la
reivindicación 2, caracterizada porque las vigas de soporte
(24) están fijadas por medio de bulones roscados (25) en el soporte
de cojinete, que atraviesan axialmente todo el soporte de cojinete
(11).
4. Instalación de turbina tubular según la
reivindicación 1, caracterizada porque el soporte de
cojinete está constituido por nervaduras (34) dirigidas
radialmente, que se extienden axialmente, porque en los dos
extremos de las nervaduras (34) están soldados a tope segmentos
anulares que se extienden en la dirección circunferencial y las
nervaduras y los segmentos anulares forman de esta manera un
soporte de cojinete (11) del tipo de doble anillo, y porque las
vigas de soporte (24) están fijadas de forma desprendible en el
soporte de cojinete (11) por medio de bulones roscados que
atraviesan axialmente las nervaduras (34).
5. Instalación de turbina tubular según la
reivindicación 1, 2 ó 4, caracterizada porque los primeros
segmentos de cojinete (29) están fijados de forma desprendible en
los lados frontales de las nervaduras (34) bajo la intercalación de
medios de ajuste (30; 31).
6. Instalación de turbina tubular según una de
las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la
superficie de fijación (26), que se extiende ortogonalmente con
respecto al eje (4), en el soporte de cojinete (11) se encuentra a
la misma altura axial que la superficie de soporte (20) del
cojinete en la pared lateral de la ranura (19).
7. Instalación de turbina tubular según una de
las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque cuando la
superficie de fijación (26) en el soporte de cojinete, por una
parte, y la superficie de soporte (20) del cojinete sobre la pared
lateral de la ranura (19), por otra parte, se encuentran a niveles
axiales diferentes, la anchura de la holgura (b) entre el árbol (4)
y el soporte de cojinete (11) es mayor que la anchura radial (b23)
del segmento (23) que está adyacente al soporte de cojinete
(11).
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