DE1056719B - Tangential federnder Staender einer horizontalen elektrischen Maschine - Google Patents

Description

• Tangential federnder Ständer einer horizontalen elektrischen Maschine Bei elektrischen Maschinen, insbesondere bei Einphasengeneratoren, die mit verschiedenen Betriebsfrequenzen betrieben werden, treten entsprechend der Pulsation des Luftspaltdrehmomentes im Ständer Drehmomente auf, die sich als Fundamentschwingungen störend bemerkbar machen. Es ist bekannt, zur Herabsetzung dieser Erschütterungen den Ständer in tangentialer Richtung federnd-. zu- lagern. So sind horizontale elektrische Maschinen bekannt, deren Ständer durch Federn gegenüber dem Fundament abgestützt und gleichzeitig zwangläufig geführt wird, damit der magnetische Zug die Achslage des Ständers gegenüber dem Läufer nicht verschieben kann. Es hat sich jedoch gezeigt, daß infolge der zwangläufigen Führung des Ständers die Fundamentschwingungen nicht in ausreichendem Maße beseitigt werden können, und zwar zeigt sich dies um so stärker, je tiefer die kleinste Betriebsfrequenz liegt.
• Weiterhin ist es bekannt, das Gewicht des Ständers einer horizontalen Einphasenmaschine über drehbare Rollen auf dem Fundament abzustützen und durch Feder- oder Gummipuffer die Drehmomentstöße des Ständers abzudämpfen. Abgesehen davon, daß eine solche Lagerung einen verhältnismäßig großen Widerstand gegenüber Ständerverdrehungen aufweist, da außer dem Rollwiderstand noch ein zusätzlicher Reibwiderstand überwunden werden muß, der durch die drehbare Lagerung der Rollen bedingt ist, läßt sich eine solche Lagerung nur für verhältnismäßig kleine Maschinen ausführen, da bei größeren Maschinen, also beispielsweise bei Maschinen mit einer Leistung von 3000 kVA und mehr, die auftretenden Lagerpressungen zu groß werden.
• Für vertikale Einphasenmaschinen ist es weiterhin bekannt, das Gewicht des vertikalen Ständers mittels verteilter Rollenlager möglichst reibungsfrei auf das Fundament zu übertragen, während zur Übertragung der auftretenden Drehmomente am Ständerumfang verteilte elastische Puffer vorgesehen sind.
• Die Erfindung, die sich mit der Aufstellung des Ständers einer horizontalen elektrischen Maschine, insbesondere eines horizontalen Einphasengenerators, befaßt, sieht vor, das Gewicht des horizontal angeordneten Ständers ganz oder überwiegend über mindestens zwei achsparallele Wälzkörper auf das Fundament abzustützen, die mit Zahnrädern oder Zahnsegmenten versehen sind, die in entsprechende Zahnstangen oder Zahnsegmente des Ständers eingreifen. Die Abstützung des Ständergewichtes erfolgt alsoähnlich wie es bei der Abstützung von Brücken der Fall ist - mit Hilfe von an sich ungelagerten Wälzkörpern, d. h. mit Hilfe von homogenen, ungelagerten Rotationskörpern. Neben einem verhältnismäßig geringen Rollwiderstand, der bei der Verdrehung des Ständers zu überwinden ist, haben solche Wälzkörper vor allem den Vorteil, daß sie sehr hohe Mantellinienpressungen aufnehmen können, so daß diese Art der Lagerung auch bei großen und größten Maschinen angewendet werden kann. Die vorgesehenen Zahnräder bzw. Zahnsegmente, die in entsprechende Zahnstangen oder Zahnsegmente des Ständers eingreifen, verhüten bei Entlastungen des Ständers ein Verkanten oder gar Abrollen der Wälzkörper, so daß die genau achsparallele Lage dieser Wälzkörper stets gewährleistet ist.
• Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß eine Verminderung der Fundamentschwingungen nur dann in ausreichendem Maße erzielt werden kann, wenn das Verhältnis der Ständerdreheigenfrequenz zur erregenden Frequenz wesentlich kleiner als 0,5 ist, d. h., die kleinste erforderliche Dreheigenfrequenz des Ständers, beispielsweise des Ständers eines Stoßgenerators in dreiphasigem Klemmenkurzschluß, muß wesentlich kleiner als die halbe Betriebsfrequenz sein. Infolge der vorgesehenen Entlastung der Federn vom Ständereigengewicht kann eine Dreheigenfrequenz des Ständers unterhalb der halben kleinsten erregenden Frequenz gewählt werden. Wesentlich ist mithin, daß das Ständereigengewicht ganz oder überwiegend von Wälzkörpern- und nicht von den vorgesehenen Federn aufgenommen wird. Außerdem ist von Bedeutung, daß die bei bekannten Anordnungen zum Teil erforderlichen Mittel zur zwangläufigen Führung des Ständers, wie beispielsweise Gelenkstützen, Stabfedern, Gleitführungen, Gleitstangen, doppelte Rollenführungen usw., in Fortfall kommen.
• Gestattet es die gewählte Ständerdreheigenfrequenz, einen Teil des Ständereigengewichts, auf die Federn abzustützen, so empfiehlt es sich, die zur Abfederung des Torsionsmomentes vorgesehenen Federn in an sich bekannter Weise in der durch die Achse des Ständers gehenden Horizontalebene am Ständef zu befestigen.
• An Hand der in den Fig.1 bis. 4 dargestellten Ausführungsbeispielesei die Erfindung erläutert.
• Fig. 1 gibt einen gemäß der Erfindung gelagerten Einphasengenerator schematisch wieder, während in den Fig. 2 bis 4 Einzelheiten dieser Lagerung vergrößert wiedergegeben sind.
• Das Eigengewicht G des Ständers 1 wird über die beiden Walzen 2 und 3 auf die Auflageflächen 4 und 5 des Fundamentes 6 abgestützt. Das Eigengewicht G hält also den Ständer 1 auf den Walzen 2 und 3 und verhindert somit das Auftreten von Stampfschwingungen. Gleichzeitig werden durch diese Anordnung der Walzen Querschwingungen des Ständers 1 verhindert, so daß die Federn 7 und 8 nur durch die Torsionsschwingungen des Ständers belastet werden. Die Federn 7 und 8 sind so bemessen und befestigt, daß sie in der Nullstellung des Ständers 1 völlig entlastet sind und somit Zug- und Druckkräfte entsprechend einer Drehbewegung des Ständers aufnehmen können.
• Damit ein Verkanten oder gar Abrollen der Walzen 2 und 3 bei einer Entlastung des Ständers 1 vermieden wird und somit stets eine achsparallele Führung der Walzen 2 und 3 gewährleistet ist, sind an den beiden Seiten der Walzen 2 und 3, wie es in der Fig. 2 im einzelnen dargestellt ist, die Zahnräder 9 befestigt, deren Zähne in die Zahnstangen 10 eingreifen, die sich seitlich der Lauffläche des. Ständers 1 befinden. Der Teilkreisdurchmesser der Zahnräder 9 ist dabei gleich dem betriebsmäßigen Durchmesser der das Ständergewicht aufnehmenden Walzen 2 und 3.
• Die Anordnung der Walzen 2 und 3 unter einem Winkel von etwa 45° gegen die Horizontale, wie es in Fig. 1 schematisch angedeutet ist, gewährleistet eine ausreichende Zentrierung gegen horizontale und vertikale Kräfte, ohne daß die Druckkomponente auf die Walzen eine unzulässige Größenordnung erreicht. Durch die Linienberührung zwischen dem Ständer 1, den Walzen 2 und 3 sowie den Auflageflächen 4 und 5 des Fundamentes tritt örtlich eine hohe Spitzenbeanspruchung auf, die wesentlich über der Streckgrenze der Walzen und der Auflageflächen liegen kann. Infolge der dadurch bedingten Oberflächenhärtung tritt nach, kurzer Zeit ein stabiler Zustand ein. Es ist also nicht erforderlich, die Walzen in besonderer Weise zu bearbeiten, sondern es genügt, daß die Oberflächen der Walzen lediglich abgedreht sind.
• Damit die fertigungsmäßig auftretenden Toleranzen ausgeglichen werden können,- empfiehlt es sich, die die Walzen 2 und 3 tragenden Auflageflächen 4 und 5 des Fundamentes verstell- und justierbar auszubilden.
• Die Laufflächen des Ständers, mit denen dieser auf den Wälzkörpern aufliegt, sowie die Auflageflächen des Fundamentes können als gesonderte Leisten ausgebildet werden, deren Öberfläche entweder eben oder zentrisch um die Maschinenachse gewölbt ist. Ausführungsbeispiele hierfür sind in den Fig.3 und 4 wiedergegeben. In diesen Figuren gleitet die Walze 2 zwischen der Auflagefläche 4 des Fundamentes und der Leiste 11, die am Ständer befestigt ist. Die aus Stahl hergestellte Leiste 11 ist in die achsparallele Nut 12 des Ständers 1 eingesetzt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, nimmt die Nut 12 gleichzeitig die Zahnstangen 3 auf. Da die Länge der Leiste 11 der Länge der Walze 2 entspricht, dient diese Leiste gleichzeitig als Abstandsstück für die auf beiden Seiten vorgesehenen Zahnstangen 10.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Tangential federnder Ständer einer horizontalen elektrischen, Maschine, insbesondere eines Einphasengenerators, bei dem das Gewicht des nicht zwangläufig geführten Ständers gegenüber dem Fundament abgestützt ist, während auf dem Fundament befestigte Federn ausschließlich oder fast ausschließlich das Torsionsmoment des Ständers aufnehmen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht des horizontal angeordneten Ständers (1) ganz oder überwiegend über mindestens zwei achsparallele Wälzkörper (2, 3) auf das Fundament (6) abgestützt ist, die mit Zahnrädern (9) oder Zahnsegmenten versehen sind, die in entsprechende Zahnstangen (10) oder Zahnsegmente des Ständers (1) eingreifen.
2. 2. Ständer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder (9) oder Zahnsegmente an den beiden Seiten der Wälzkörper (2; 3) angeordnet sind.
3. 3. Ständer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet; daß die zur Abfederung, des Torsionsmomentes vorgesehenen Federn- (7, 8) in der Nullage des Ständers entlastet sind.
4. 4. Ständer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilkreisdurchmesser der Zahnräder (9) oder Zahnsegmente gleich dem betriebsmäßigen Durchmesser der das Ständergewicht aufnehmenden Wälzkörper (2, 3) ist.
5. 5. Ständer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Laufflächen am Ständer 1 und/oder am Fundament (6) gesonderte Leisten (11) vorgesehen sind, deren Oberflächen entweder eben oder zentrisch um die Maschinenachse gewölbt sind.
6. 6. Ständer nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die von achsparallelen Nuten (12) des Ständers aufgenommenen Leisten (11) gleichzeitig- als Abstandshalter -der Zahnstangen (10) oder Zahnsegmente dienen.
7. 7. Ständer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstangen (10) bzw. die Zahnsegmente in die gleichen Nuten (12) -wie die Leisten (11)- eingesetzt sind. B.
8. Ständer nach Anspruch 1, dadurch g7kennzeichnet, daß die die Wälzkörper (2, 3) tragenden: Auflageflächen (4, 5) des Fundamentes (6) verstell-und justierbar ausgebildet sind.
9. 9. Ständer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Abfederung des To:rsionsmomentes vorgesehenen Federn (7, 8) in der durch die Achse des Ständers- (1) gehenden Horizontalebene am Ständer befestigt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 300 682; schweizerische Patentschriften Nr. 263 119, 288 852; französische Patentschrift Nr. 454 253;-USA.-Patentschrift Nr. 2 456 612.