Mit einer Rohrturbine zu kuppelnder Einphasenwechselstromgenerator Die Erfindung betrifft einen mit einer Rohrturbine zu kuppelnder Einphasenwechselstromgenerator.
Bei Einphasenwechselstromgeneratoren treten be kanntlich infolge der mit der doppelten Netzfrequenz pulsierenden elektrischen Leistungsabgabe aber dem konstanten Drehmoment der Antriebsmaschine Pulsa- tionen des Generatordrehmomentes mit der doppelten Netzfrequenz auf, die sich als pulsierende Reaktions kräfte über das Generatorgehäuse auf das Maschinen- Fundament auswirken.
Es ist bekannt, die schädlichen Auswirkungen der Pulsationen auf das Maschinen Fundament durch eine federnde Aufstellung des Ge- neratorgehäuses auszugleichen. Die Dimensionierung dieser Federn erfolgt in den meisten Fällen so, dass nur die Kräfte der Schwingungen mit der doppelten Netzfrequenz verkleinert werden,
jedoch andererseits beim Auftreten eines Netzkurzschlusses - der bei einem für die Speisung eines Bahnnetzes bestimmten Generator viel häufiger auftreten kann als bei einem Generator für ein normales Netz der Landesversor- gung - oder eines Klemmenkurzschlusses Kräfte mindestens in einer solchen Höhe auftreten, als ob das Gehäuse ohne Federung auf dem Fundament ge lagert wäre. Man kann jedoch auch die Federkonstante der Gehäusefederung so wählen, dass auch beim Auf treten des Stosskurzschlussstromes die Fusskräfte er heblich reduziert werden.
Für die Anordnung der Federung nach der zuerst beschriebenen Art sind zahlreiche Ausführungsfor men für horizontal gelagerte Maschinen bekannt ge worden. Soll auch bei einem Netz- oder Klemmen- kurzschluss eine Reduzierung der auf das Fundament wirkenden Kräfte eintreten, sind grosse Federwege erforderlich, was bei einer elastischen Lagerung der Maschine gewisse Schwierigkeiten bereitet. Bei einer solchen Art der Federung wird jedoch das Maschinen- Fundament am meisten geschont.
Für den Zusammenbau mit Rohrturbinen be stimmte Drehstromgeneratoren mit Getriebe zwischen Turbine und Generator ist das Generatorgehäuse be kanntlich in einem wasserumflossenen Turbinenrohr angeordnet. Bei einer direkten Kupplung zwischen Turbine und Generator bildet das Generatorgehäuse selbst einen Teil des wasserumflossenen Rohrkörpers und ist zwischen die Turbinenrohre zwischenge flanscht. Mit Rücksicht auf eine günstige Wasser strömung wird bei einer solchen Anordnung ein kleinstmöglicher Gehäusedurchmesser erforderlich.
Die Abstützung des Generatorgehäuses selbst und die Aufnahme der Kräfte aus dem Drehmoment und der im Kurzschlussfalle resultierenden Kräfte erfolgt über Füsse, die sich bei den bekannten Bauarten auf einen Mittelpfeiler aus Beton abstützen.
Verständlicherweise kann mit Rücksicht auf die Wasserströmung das Fundament eines Rohrgenerators nicht so kräftig ausgeführt werden, wie bei einem in einem Maschinenhaus aufgestellten Generator. Bei einem als Einphasenwechselstromgenerator ausgebil deten Rohrgenerator ist eine federnde Aufstellung mit Rücksicht auf die beschränkten, durch das Fundament aufnehmbaren Kräfte, eine Dimensionierung der Fe dern, die die auf das Fundament wirkenden Kurz- schlusskräfte reduziert, eine zwingende Notwendigkeit.
Bei den bekannten, für die Aufstellung in einem Maschinenhaus bestimmten Wechselstromgeneratoren werden die Federelemente in dem über den Fuss hin- ausgezogenen Rücken des Generatorgehäuses ange ordnet. Dies bedeutet jedoch eine erhebliche Ver grösserung des Gehäusedurchmessers im Bereich der Gehäusefüsse. Bei einem Rohrgenerator ist die be kannte Anordnung der Federn schon deswegen un- zweckmässig, weil dann die Federelemente nicht zu- gänglich sind.
Von entscheidender Bedeutung ist aber, dass die Unterbringung der Federung eine erhebliche Vergrösserung des Durchmessers des Generatorge- häuses erforderlich machen würden.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen mit einer Rohrturbine zu kuppelnder Einphasenwechselstrom- generator zu schaffen, für den sich ein möglichst kleiner Durchmesser ergibt, bei dem sich nur eine ge ringe Auswirkung des pulsierenden Drehmomentes auf die Befestigungskonstruktion ergibt und bei dem die bei einem Kurzschluss auftretenden Kräfte nur zum Teil auf das Fundament wirken.
Die Lösung der Aufgabe besteht gemäss der Erfindung darin, dass zwischen den an den Stirnseiten des im Rohrkörper schwenkbar angeordneten Generatorgehäuses ange ordneten Federträgern und am Rohrkörper ange brachten Federwiderlagern Federn in Umfangsrich tung des Generatorgehäuses angeordnet sind.
Bei einem beispielsweisen Einphasenwechselstrom- generator gemäss der Erfindung besteht eine Trennung zwischen dem mit der Turbine zusammengebauten Rohrkörper und dem Generatorgehäuse. Dieses weist einen etwas kleineren Aussendurchmesser auf als der Rohrkörper und ist in diesem schwenkbar gelagert. Das Gewicht des Generatorgehäuses wird im wesent lichen durch an der Stirnseite des Generatorgehäuses angeordnete Federn aufgenommen,
während die Füh rung des Generatorgehäuses im Rohrkörper durch eine Anzahl von ebenfalls an der Stirnseite des Stator- gehäuses mit ihren Drehachsen auf einem konzen- trisch zur Generatorwelle liegenden Kreis angeordne ten Rollen erfolgt,
die einerseits auf mehreren mit dem Generatorgehäuse verbundenen kreisförmig gebogenen Flächen abrollbar sind und sich andererseits auf mit dem Rohrkörper verbundenen Widerlagern abstützen. Das Generatorgehäuse weist dabei einen verhältnis- mässig niedrigen Rücken auf.
Der kräftige Aussen mantel des Generatorgehäuses ist z.B. über die Wik- kelköpfe hinaus nach beiden Seiten vorgezogen und endet an zwei Flanschen grosser radialer Höhe, so dass sich eine gute Steifigkeit des Gehäuses ergibt. Der kräftige wasserumflossene Rohrkörper umschliesst in geringem Abstand das Generatorgehäuse und ist über die Aussenflansche des Generatorgehäuses hinausge zogen und mit in radialer Richtung hohen Flanschen versehen.
Durch die hohen radialen Flansche des wasserum flossenen Rohrkörpers ergibt sich für diesen eine grosse Steifigkeit. Der Zwischenraum zwischen den Flanschen des Gehäuses und des Rohres kann am ganzen Umfang für den Einbau von Federn und Füh rungselementen, die vom Generatorinneren gut zu gänglich sind und jederzeit auswechselbar sind, her angezogen werden.
Zwischen dem Flansch am Generatorgehäuse und den Flanschen im Rohrkörper sind zweckmässig die Federelemente für die Aufnahme des Generatorge- wichtes sowie für den Ausgleich der pulsierenden und der bei einem Kurzschluss auftretenden Kräfte unter gebracht.
Es können zwei Gruppen von Federn vor gesehen sein von denen die eine Gruppe im wesent lichen zur Aufnahme des Gewichtes des Generators und die zweite Gruppe von Federn zum Ausgleich der durch das pulsierende. Drehmoment hervorgeru fenen Reaktionskräfte sowie der bei einem Kurzschluss des Generators auftretenden Kräfte dient.
Die Umfangskräfte wirken z.B. über die Federn auf die am Rohrkörper angebrachten Federträger und werden über den Rohrkörper und dessen Füsse auf das Fundament übertragen. Die Fusspartie des Rohr körpers ist mit Vorteil besonders kräftig ausgeführt und mit dem Betonsockel verschraubt.
Um das Generatorgehäuse in den Rohrkörper ein bringen zu können, wird dieses zweckmässigerweise zweiteilig ausgeführt. Die Federn werden erst nach dem Zusammenbau der beiden Rohrkörperhälften eingebaut.
Ein Ausführungsbeispiel eines Einphasenwechsel- stromgenerators gemäss der Erfindung ist in den Fig. 1 bis 3 der Zeichnung dargestellt. Die Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Einphasenwechselstromge- nerator gemäss der Erfindung. Die Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der Anordnung der Feder elemente zwischen Rohrkörper und Generatorgehäuse. Die Fig. 3 zeigt die Ansicht auf ein Federpaket des Generators nach Fig. 1 von innen gesehen.
In der Zeichnung sind mit 1 der Mantel des über die Wickelköpfe hinausgezogenen Generatorgehäuses, mit 2 die beiden an den beiden Enden des Gehäuse mantels 1 angebrachten, insbes. angeschweissten Flan sche und mit 3 der wasserumströmte Rohrkörper, in dem das Generatorgehäuse schwenkbar gelagert ist, bezeichnet. In dem Rohrkörper 3 sind ebenfalls kräf tige, diesen versteifende Flanschringe 4 eingeschweisst. Zwischen den beiden am Generatorgehäuse bzw.
Rohrkörper angeordneten Flanschringen 2 bzw. 4 be finden sich ringförmige Zwischenräume 5, in denen die der Führung dienenden Elemente untergebracht sind. Im Ausführungsbeispiel sind an dem mit dem Generatorgehäuse verbundenen Flanschring 2 mehrere Federträger 6 befestigt (siehe Fig. 2 und 3). An dem inneren, mit dem Rohrkörper 3 in Verbindung stehen den Flanschring 4 ist im Ausführungsbeispiel eben falls eine Anzahl von Federträgern 7 angebracht, z.B. angeschweisst.
Die Federn 8 sind jeweils zwischen einem Federträger 6 am Generatorgehäuse und an dem Federträger 7 am Rohrkörper eingespannt. Die Feder träger 6 des Generatorgehäuses sind dabei jeweils zwi schen zwei Federn 8 eingespannt. Diese Federn 8 sind so dimensioniert, dass sie im wesentlichen die durch das pulsierende Drehmoment hervorgerufenen auf das Generatorgehäuse wirkenden Reaktionskräfte aufneh men können.
Von diesen werden auch im wesentlichen die bei einem Kurzschluss des Generators auftreten den Kräfte aufgenommen.
Weiter sind am Flanschring 2 des Generatorge- häuses Federträger 9 am inneren Flanschring 4 des Rohrkörpers 3 Federträger 10 angeordnet, zwischen denen die der Aufnahme des Generatorgewichtes die nenden Federn 11 eingespannt sind.
Der zentrischen Führung des Generatorgehäuses 1 im Rotorkörper 3 dienen Rollen 12, deren Drehachsen auf einem konzentrisch zur Generatorachse angeord neten Kreis liegen und die sich auf an dem Flansch 4 des Rohrkörpers angeordnete Widerlager 13 zur Führung des Generators abstützen. Das Generator gehäuse ist um seine Achse schwenkbar, wobei sich die Rollen 12 auf dem am Flanschring 2 angeordneten kreisförmigen Flächen 14 abrollen.
Die Erfindung ist auf die beschriebene und dargestellte Ausführungs form nicht beschränkt, sondern kann innerhalb ihres Rahmens beliebige Abänderungen erfahren.
Single-phase alternator to be coupled to a bulb turbine The invention relates to a single-phase alternator to be coupled to a bulb turbine.
In single-phase alternators, as a result of the electrical power output pulsating at twice the line frequency, but the constant torque of the prime mover, pulsations of the generator torque at twice the line frequency occur, which act as pulsating reaction forces via the generator housing on the machine foundation.
It is known that the damaging effects of the pulsations on the machine foundation can be compensated for by a spring-loaded installation of the generator housing. In most cases, these springs are dimensioned in such a way that only the forces of the vibrations with twice the network frequency are reduced,
However, on the other hand, when a network short-circuit occurs - which can occur much more frequently with a generator intended for supplying a railway network than with a generator for a normal national supply network - or a terminal short-circuit, forces occur at least as high as if the housing were without Suspension would be stored on the foundation. However, you can also choose the spring constant of the housing suspension so that the foot forces are significantly reduced even when the surge short-circuit current occurs.
For the arrangement of the suspension according to the type described first, numerous Ausführungsfor men have been known ge for horizontally mounted machines. If the forces acting on the foundation are to be reduced in the event of a mains or terminal short-circuit, large spring deflections are required, which causes certain difficulties when the machine is elastically supported. With this type of suspension, however, the machine foundation is spared the most.
For assembly with bulb turbines be certain three-phase generators with gearbox between the turbine and generator, the generator housing is known to be arranged in a water-circulating turbine tube. In the case of a direct coupling between the turbine and the generator, the generator housing itself forms part of the tubular body in which water flows and is flanged between the turbine tubes. With regard to a favorable water flow, the smallest possible housing diameter is required in such an arrangement.
The support of the generator housing itself and the absorption of the forces from the torque and the forces resulting in the event of a short circuit take place via feet, which in the known designs are supported on a central pillar made of concrete.
Understandably, with regard to the water flow, the foundation of a tube generator cannot be made as strong as a generator installed in a machine house. In the case of a tube generator designed as a single-phase alternating current generator, a resilient installation with regard to the limited forces that can be absorbed by the foundation, a dimensioning of the springs that reduces the short-circuit forces acting on the foundation, is an imperative.
In the known alternators intended for installation in a machine house, the spring elements are arranged in the back of the generator housing that is pulled out over the foot. However, this means a considerable increase in the housing diameter in the area of the housing feet. In the case of a tube generator, the known arrangement of the springs is inexpedient because the spring elements are then not accessible.
It is of decisive importance, however, that accommodating the suspension would require a considerable increase in the diameter of the generator housing.
It is the object of the invention to create a single-phase alternating current generator to be coupled with a bulb turbine, for which the smallest possible diameter results, in which there is only a small effect of the pulsating torque on the mounting structure and in which the short circuit occurs occurring forces only partially affect the foundation.
The object is achieved according to the invention in that springs are arranged in the circumferential direction of the generator housing between the spring supports arranged on the end faces of the generator housing pivotably arranged in the tubular body and spring abutments attached to the tubular body.
In a single-phase alternating current generator according to the invention, for example, there is a separation between the tubular body assembled with the turbine and the generator housing. This has a slightly smaller outer diameter than the tubular body and is pivotably mounted in it. The weight of the generator housing is essentially absorbed by springs arranged on the front of the generator housing,
while the generator housing is guided in the tubular body by a number of rollers also arranged on the end face of the stator housing with their axes of rotation on a circle concentric to the generator shaft,
which on the one hand can be rolled over several curved surfaces connected to the generator housing and on the other hand are supported on abutments connected to the tubular body. The generator housing has a relatively low back.
The strong outer jacket of the generator housing is e.g. Pulled forward beyond the winding heads on both sides and ends at two flanges of great radial height, so that the housing has good rigidity. The sturdy tubular body, surrounded by water, encloses the generator housing at a small distance and is pulled out over the outer flanges of the generator housing and provided with high flanges in the radial direction.
Due to the high radial flanges of the wasserum flowed tubular body results for this a great rigidity. The space between the flanges of the housing and the tube can be tightened around the entire circumference for the installation of springs and Füh guide elements that are easily accessible from the inside of the generator and can be replaced at any time.
Between the flange on the generator housing and the flanges in the tubular body, the spring elements for absorbing the generator weight and for balancing the pulsating forces and those occurring in the event of a short circuit are expediently accommodated.
It can be seen in front of two groups of springs, one of which is a group essentially to absorb the weight of the generator and the second group of springs to compensate for the pulsating. Torque generated reaction forces and the forces that occur in the event of a short circuit in the generator are used.
The circumferential forces act e.g. Via the springs on the spring carriers attached to the tubular body and are transferred to the foundation via the tubular body and its feet. The foot section of the pipe body is advantageously made particularly strong and screwed to the concrete base.
In order to be able to bring the generator housing into the tubular body, this is expediently made in two parts. The springs are only installed after the two tubular body halves have been assembled.
An embodiment of a single-phase alternating current generator according to the invention is shown in FIGS. 1 to 3 of the drawing. 1 shows a longitudinal section through a single-phase alternating current generator according to the invention. Fig. 2 shows a schematic representation of the arrangement of the spring elements between the tubular body and generator housing. FIG. 3 shows the view of a spring assembly of the generator according to FIG. 1 seen from the inside.
In the drawing, 1 denotes the jacket of the generator housing pulled out over the winding heads, 2 denotes the two attached to the two ends of the housing jacket 1, in particular welded flanges, and 3 denotes the tubular body in which the generator housing is pivotably mounted . In the tubular body 3, these stiffening flange rings 4 are also kräf term welded. Between the two on the generator housing or
Pipe body arranged flange rings 2 and 4 be there are annular spaces 5 in which the elements serving for guidance are housed. In the exemplary embodiment, several spring supports 6 are attached to the flange ring 2 connected to the generator housing (see FIGS. 2 and 3). On the inner, with the tubular body 3 in connection, the flange ring 4 is in the embodiment also a number of spring supports 7 attached, e.g. welded on.
The springs 8 are each clamped between a spring carrier 6 on the generator housing and on the spring carrier 7 on the tubular body. The spring carrier 6 of the generator housing are each clamped between two springs 8's. These springs 8 are dimensioned so that they can essentially accommodate the reaction forces acting on the generator housing caused by the pulsating torque.
Of these, the forces that occur in the event of a short circuit in the generator are also essentially absorbed.
Furthermore, spring supports 9 are arranged on the flange ring 2 of the generator housing 3 on the inner flange ring 4 of the tubular body 3, between which the springs 11 for receiving the generator weight are clamped.
The central guidance of the generator housing 1 in the rotor body 3 are rollers 12 whose axes of rotation are concentric to the generator axis angeord designated circle and which are supported on the flange 4 of the tubular body abutment 13 for guiding the generator. The generator housing can be pivoted about its axis, the rollers 12 rolling on the circular surfaces 14 arranged on the flange ring 2.
The invention is not limited to the embodiment described and shown, but can undergo any changes within its scope.