AT92424B - Elektromagnetische Entlastung von Spur- und Kammlagern. - Google Patents

Description

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  Elektromagnetische Entlastung von Spur-und Kammlagern. 



   Die Lagerung rotierender Maschinen mit grosser axialer Wellenbelastung und entsprechend hohen
Tourenzahlen bietet oft erhebliche Schwierigkeiten, da die Spur-und Kammlager solcher Maschinen einem verhältnismässig raschen Verschluss unterworfen sind und zu unangenehmen Betriebsstörungen häufig Anlass geben. 



   Diesen Übelstand suchte man unter anderm auch durch eine elektromagnetische Entlastung der Spur-und Kammlager zu beseitigen. Eine solche Entlastungseinrichtung bestand der Hauptsache nach aus einem mit der rotierenden Welle fest verbundenen Anker, welcher von einem oder mehreren feststehenden, die Welle umgebenden Elektromagneten in der Richtung der Achse entgegen dem axialen
Schub angezogen und dadurch eine gänzliche oder nur teilweise Entlastung der den Axialschub aufnehmende Spur-oder Kammlager erzielt wurde. 



   Die elektromagnetische Entlastung wurde aber bisher mit einem ruhenden magnetischen Gleichfeld   durchgeführt,   so dass eine Relativbewegung zwischen Feld und Anker stattfand und hiedurch sich Unzukömmlichkeiten ergaben, die eine solche Entlastungseinrichtung nicht immer als geeignet erscheinen liessen. 



   Zweck vorliegender Erfindung ist nun die an sich bereits bekannte elektromagnetische Entlastung mit einem magnetischen Drehfeld durchzuführen, welches dieselbe Umlaufzahl wie die rotierende Welle bzw. der mit ihr fest verbundene Anker besitzt, so dass zwischen Feld und Anker keine Relativbewegung stattfindet und die aus derselben sonst resultierenden Unzukömmlichkeiten vermieden werden. 



   Eine solche magnetische Drehfeldentlastung ist aus der Zeichnung zu ersehen. Die hier beispielsweise vertikal angenommene Welle 1 einer Dampfturbine 2, deren unterer Teil in der Zeichnung schematisch angedeutet und oberhalb welcher noch die angetriebene Maschine, z. B. eine Drehstromturbodynamo zu denken ist, besitzt zur Aufnahme der axialen Belastung ein Kugelspurlager 3. Die eigentliche Entlastungseinrichtung besteht aus dem feststehenden Elektromagneten 4 und dem mit der Welle fest verbundenen Anker 5. Ersterer ist ähnlich wie der Stator eines asynchronen Drehstrommotors ausgebildet, mit einer   Drehstromwicklung   versehen und, wie auch in der Figur angedeutet, in der Umfangsrichtung lamelliert ; letzterer ist im Gegensatz zur früheren Gleichfeldentlastung massiv.

   Die magnetische Dreh-   feldentlastung   kann dann mit Vorteil angewendet werden, wenn, wie es z. B. beim Antrieb von Drehstromgeneratoren der Fall ist, die Welle eine sogenannte Drehstromtourenzahl besitzt ; der feststehende Teil der Entlastungseinrichtung muss dann für eine solche Polzahl gewickelt sein, dass bei der gegebenen Periodenzahl des eingeleiteten Drehstroms das so entstehende Drehfeld dieselbe Umlaufzahl wie die Welle bzw. wie der Anker besitzt. Es befindet sich dann der rotierende Anker relativ in Ruhe zu dem mit der gleichen Umlaufzahl umlaufenden Drehfeld. Der Anker wird dann elektrisch nicht induziert und kann daher, wie schon früher erwähnt wurde, massiv ausgebildet werden.

   Dadurch nun, dass das Drehfeld den Anker bzw. die Welle nach oben zieht, wird das Spurlager entlastet, und kann der Grad der Entlastung je nach der Stärke der Erregung ein verschiedener sein. Ist die angetriebene Maschine ein Drehstromgenerator, so kann die Erregung der Entlastungseinrichtung direkt an die   Maschinen-bzw. Sammel-     schienenspa. nnung angeschlossen   werden, nur muss, damit das Drehfeld dieselbe Umlaufszahl wie die Welle bzw. wie der Anker erhält, der feststehende Teil der Entlastungseinriehtung für dieselbe Polzahl wie der Stator des Drehstromgenerators gewickelt sein. 



   Da sich bei rotierenden Maschinen der Axialschub häufig mit der Belastung ändert, kann durch 
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 erfindungsgemäss in der Weise reguliert werden, dass die Stärke des Magnetfeldes dem jeweils vorhandenen
Axialschub entsprechend selbsttätig geregelt wird. So kann z.

   B. in einem solchen Falle, wo sich bei einem Generatorantrieb der von der Wasser-oder Dampfturbine herrührende axiale Schub der Welle nahezu proportional mit der Belastung ändert, die Entlastung in nahezu demselben Sinne geändert werden, indem bei Zulassung geringer Sättigungen der Elektromagnet der Entlastungseinrichtung mit einem dem jeweiligen Belastungsstrome proportionalen Teilstrom erregt wird.   Erfindungsgemäss   kann aber auch bei der elektromagnetischen Entlastung der   Spur-oder Kammlagerdruek bei veränderlichem Axialschub   der Welle unter Zulassung eines Ungleichförmigkeitsgrades zwischen zwei beliebig festgesetzten Grenzen automatisch konstant gehalten werden.

   Die   diesbezügliche   für den beispielsweisen Fall einer Drehfeld- entlastung geltende Einrichtung ist in schematischer Darstellung aus der Zeichnung zu ersehen. Die
Spurplatte 6 des Kugellagers besitzt einen Kolben   7,   welcher in einem Zylinder 8 auf Flüssigkeit aufruht. 



   Dieser Zylinder steht durch ein Rohr 9 mit einem kleinen Zylinder 10 in Verbindung, in welchem ein
Kolben 11 auf-und abbewegt werden kann. Dieser Kolben steht einerseits unter der Wirkung jenes
Druckes, den die Spurlagerbelastung vermittels des Kolbens 7 auf die Flüssigkeit ausübt und anderseits unter der Gegenwirkung einer Feder   12,   die oberhalb des kleinen Kolbens 11 im Zylinder sich befindet und je nach der Stellung dieses Kolbens verschieden stark   zusammengedrückt wird.   Der Kolben 11 besitzt eine aus dem   Zylinder.

   M herausgeführte   Kolbenstange, die an ihrem Ende einen von der Kolben- stange entsprechend isolierten dreiphasigen Schleifkontakt 13 trägt, der über die der   ErTegerdrehstrom-   wicklung vorgeschalteten Widerstände 14 gleitet und durch sein Verstellen die Erregung bzw. den Grad der   Entlastung-ändert.

   Wird z.   B. infolge grösser gewordener Belastung der Axialschub bzw. die Belastung des Spurlagers grösser, so wird, um das Gleichgewicht zwischen dem   Flü. sigkeitsdruck   und der Federkraft herzustellen, der grosse Kolben 7 sich um ein Geringes senken, während der kleine Kolben 11 entsprechend weit nach oben verstellt wird ; hiedurch werden aber die vorgeschalteten Widerstände verkleinert bzw. die Erregung und damit die Entlastung verstärkt, wodurch wieder, da die Federkraft zu überwiegen beginnt, der kleine Kolben 11   zurückgeht :   aber nicht seine frühere Lage erreicht.

   Bei Änderung der Axialbelastung des Spurlagers kann ähnlich wie bei einer indirekten Regulierung der neue Gleichgewichtszustand erst nach Vollführung einiger Schwingungen erreicht werden oder die Einregulierung geht periodisch vor sich.   Das Übersetzungsverhältnis zwischen   den beiden Zylindern 8 und 10 muss ein derart grosser sein, dass dem der grössten Änderung der Spurlagerbelastung entsprechenden unmerklich kleinen Weg des Kolbens   7,   ein   entsprechend-grosser Verstellweg des   Kolbens 11 entspricht, dessen
Verstellkraft auch genügen muss, die entsprechend abgestuften Vorschaltwiderstände entweder direkt oder über eine Übersetzung zu verstellen. 



   Die an Hand der Zeichnung beschriebene und für Spurlager geltende elektromagnetische Entlastungseinrichtung kann selbstverständlich in sinngemässer Weise auch bei den Kammlagern von horizontal gelagerten Wellen zur   Anwendung   gelangen. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektromagnetische Entlastung von   SpelT-und Kanunlagern,   bestehend aus einem mit der rotierenden Welle fest verbundenen Anker, der von einem feststehenden, die Welle umgebenden Elektromagneten in der Richtung der Achse entgegen dem axialen Schub angezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der feststehende Teil durch Drehstrom erregt ist, wobei das Drehfeld dieselbe Umlaufszahl wie die Welle bzw. der rotierende Anker besitzt.

Claims (1)

1. 2. Einrichtung nach Anspruch 1 beim Antrieb von Drehstromgeneratoren, dadurch gekennzeichnet, dass der feststehende Teil der Entlastungseinrichtung für dieselbe Polzahl wie der Stator des Drehstromgenerators gewickelt ist und vom Strome des letzteren erregt wird.

   3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2 für rotierende Maschinen mit veränderlichem axialen Schub, wobei durch Änderung der Erregung des Elektromagneten mittels Widerstände die magnetische Entlastung reguliert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke des Magnetfeldes dem jeweils vorhandenen axialen Schub entsprechend selbsttätig geregelt wird.

   4. Einrichtung nach denAnsprüchenlbis3 für den Fall des Antriebes von elektrischenGeneratolel1, dadurch gekennzeichnet, dass der feststehende Teil der Entlastungseinrichtung von einem dem jeweiligen Generatorstrome proportionalen Teilstrom erregt wird.

   5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei veränderlichem Axialschub der Welle der Spur- oder Kammlagerdruck unter Zulassung eines Ungleichförmigkeitsgrades zwischen zwei festgesetzten Grenzen automatisch in der Weise konstant gehalten wird, dass die Spur des Lagers einen Kolben besitzt, mit dem sie in einem Zylinder auf Flüssigkeit aufruht und mit ihrem Druck durch ein Rohr auf einen in einem entsprechend kleineren Zylinder und unter der Gegenwirkung einer Feder befindlichen kleineren Kolben wirkt, derart, dass bei einer Änderung der Lagerbelastung der die Lagerspur tragende grössere Kolben fast unmerklich seine Lage ändert,

   während der kleinere Kolben durch Verstellung von Widerständen die Erregung des Entlastungsmagneten und damit die Entlastung in der Weise vergrössert oder verkleinert ; dass die Lagerbelastung innerhalb der festgesetzten Grenzen bleibt.