DE19517524A1 - Electrical machine with horizontal axis - Google Patents
Electrical machine with horizontal axisInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine horizontalachsige elek trische Maschine mit einem in einem horizontal geteilten Ge häuse angeordnetem Statorblechkörper, der mittels über an seinem Umfang verteilten Befestigungskeilen in orthogonal zur Maschinenlängsachse angeordneten, gegenseitig beabstan deten Tragringen verspannt ist, welche Tragringe an ihrem Außenumfang über Befestigungsteile mit dem Gehäuseunterteil der Maschine verbunden sind, welche Befestigungsteile azimu tale Befestigungsplatten aufweisen, die symmetrisch zur ver tikalen Symmetrieebene der Maschine verlaufen.The invention relates to a horizontal-axis elek tric machine with one in a horizontally divided Ge housing arranged stator sheet metal body, which by means of fastening wedges distributed in its circumference in orthogonal arranged to the machine longitudinal axis, mutually beabstan the support rings is clamped, which support rings on their External circumference via fastening parts with the lower housing part connected to the machine, which fasteners azimu tale mounting plates that are symmetrical to ver tical plane of symmetry of the machine.
Die Erfindung nimmt dabei Bezug auf einen Stand der Technik, wie er sich beispielsweise aus der CH-PS 665 507 oder der US-PS 4,663,553 ergibt.The invention relates to a prior art, as it is for example from CH-PS 665 507 or U.S. Patent 4,663,553 results.
Gegenstand der CH-A-665 507 ist ein luftgekühlter Turbogene rator, dessen Statorblechkörper mittels parallel angeordne ter, zu der Achse der elektrischen Maschine senkrechten und gegenseitig beabstandeten Tragringen in einem zweiteiligen, horizontal geteilten Gehäuse angeordnet ist. Um auftretende Schwingungen und thermische Spannungen während des Betriebes möglichst klein zu halten, sind die Tragringe in zwei Berei chen ihrer vertikalen Symmetrieebene beidseits über vertikal geradlinig verlaufende Erweiterungen mittels Befestigungs teilen mit dem unteren Gehäuseunterteil verbunden. Der weit aus größte Teil des Umfangs der Tragplatten ist vom Gehäu seunter- und -oberteil beabstandet. Der Statorblechkörper ist durch über seinen ganzen Umfang gleichmäßig verteilte Befestigungskeile in den Tragringen verspannt. Die Befesti gungsteile bestehen aus Befestigungsplatten, die jeweils mit den Erweiterungen der Tragringen verschweißt sind, sowie aus horizontalachsigen Rohrstücken, welche sowohl mit den Befestigungsplatten als auch mit dem Gehäuseunterteil ver schweißt sind.CH-A-665 507 relates to an air-cooled turbogen rator, the stator plate body arranged by means of parallel ter, perpendicular to the axis of the electrical machine and mutually spaced support rings in a two-part, horizontally divided housing is arranged. To occur Vibrations and thermal stresses during operation The support rings are to be kept as small as possible in two areas their vertical plane of symmetry on both sides across vertical straight-line extensions by means of fastening share connected to the lower housing base. The far most of the circumference of the support plates is from the casing spaced below and upper part. The stator sheet metal body is distributed evenly over its entire circumference Fixing wedges clamped in the support rings. The fasteners parts consist of mounting plates, each with the extensions of the support rings are welded, and from horizontal-axis pipe sections, which both with the Ver mounting plates as well as with the lower housing part are welded.
Bei der Montage wird der mit den Tragringen und angeschweiß ten Tragplatten und bereits mit der komplett verschalteten Statorwicklung versehene Statorblechkörper in das Gehäuseun terteil abgesenkt, ausgerichtet und die geschilderte Verbin dung mittels der Rohrstücke hergestellt. Diese Befestigung des Statorblechkörpers erlaubt eine einfache Montage, leichte Zugänglichkeit der zu verschweißenden Konstrukti onsteile und gewährleistet eine gute Qualität der Schweiß nähte.During assembly, it is welded to the support rings and support plates and already with the completely interconnected Stator sheet metal body provided stator winding in the housing lower part, aligned and the described connection manure made by means of the pipe pieces. This attachment the stator sheet metal body allows easy assembly, easy access to the construction to be welded parts and ensures good quality of sweat stitched.
Das beschriebene Konzept der Statoraufhängung hat sich seit Jahren bei luftgekühlten Turbogeneratoren bewährt. Ohne Mo difikation der beiden Gehäusehälften eignet sie sich jedoch nicht für wasserstoffgekühlte Maschinen. Es besteht jedoch ein erhebliches Bedürfnis, diese Technologie auch bei was serstoffgekühlten Turbogeneratoren anzuwenden.The described concept of stator suspension has been around since Years proven in air-cooled turbogenerators. Without Mon However, the two halves of the housing are suitable not for hydrogen-cooled machines. However, it does exist a significant need to use this technology in what to use nitrogen-cooled turbogenerators.
Ausgehend vom Bekannten liegt der Erfindung die Aufgabe zu grunde, die bekannte horizontalachsigen elektrischen Maschi ne so zu modifizieren, daß sie den Festigkeits- und Sicher heitsanforderungen bei Kühlung mit Wasserstoff gerecht wird, ohne den technischen Aufwand bei der Herstellung und Montage wesentlich zu erhöhen. Based on the known, the object of the invention basic, the well-known horizontal-axis electric machine ne to modify it so that it is firm and safe safety requirements for cooling with hydrogen, without the technical effort involved in the manufacture and assembly to increase significantly.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sowohl Gehäuseunterteil und Gehäuseoberteil mit Ausnahme ih rer Befestigungsstellen an den Befestigungsplatten zusammen genommen kreisrunden Querschnitt aufweisen, daß die hori zontale Trennebene zwischen Gehäuseunterteil und Gehäuseo berteil oberhalb der Befestigungsplatten liegt, daß an den einander zugewandten Längskanten von Gehäuseunterteil und Gehäuseoberteil flanschartige Verstärkungsbalken vorgesehen sind, deren Flachseiten planparallel zueinander und annä hernd radial bezüglich der Maschinenachse verlaufen, daß Gehäuseunterteil und Gehäuseoberteil an den besagten Ver stärkungsbalken gasdicht und lösbar miteinander verbunden sind, und daß die in Horizontalrichtung gemessene lichte Weite zwischen den inneren Kanten der Verstärkungsbalken am Gehäuseunterteil größer ist als der in Horizontalrichtung gemessene Außendurchmesser des Statorblechkörpers auf der Höhe der Verstärkungsplatten.This object is achieved in that both housing lower part and housing upper part with the exception of ih mounting points on the mounting plates taken circular cross-section that the hori zonal separation level between the lower part of the housing and the housing Upper part is above the mounting plates that the mutually facing longitudinal edges of the lower housing part and Upper housing part flange-like reinforcement bar provided are whose flat sides are plane-parallel to each other and approx radially with respect to the machine axis that Lower housing part and upper housing part on said Ver Strengthening bars gas-tight and detachably connected and that the light measured in the horizontal direction Width between the inner edges of the reinforcement bars on Lower part of the housing is larger than that in the horizontal direction measured outer diameter of the stator sheet metal body on the Height of the reinforcement plates.
Die erfindungsgemäße Ausbildung des Gehäuses und die Ver bindung des Statorblechkörpers mit dem Gehäuseunterteil er gibt eine optimale Aufhängung, die allen Betriebsbeanspru chungen gerecht wird und insbesondere den bei Wasserstoff kühlung auftretenden Drücken standhält, weil die beiden Ge häusehälften mit großer Steifigkeit ausgeführt werden kön nen. Diese Zweiteiligkeit erleichtert auch die Abdichtung der einzelnen Kühlkammer im Statorrücken. Auch bleiben alle Vorteile hinsichtlich schwingungs- und schallisolierter Blechkörperaufhängung und einfacher Montage erhalten.The inventive design of the housing and the Ver Binding of the stator sheet metal body to the lower housing part gives an optimal suspension that all operational demands and especially with hydrogen withstand the pressures occurring because the two Ge halves of the house can be executed with great rigidity nen. This two-part design also makes sealing easier the individual cooling chamber in the back of the stator. Everyone stays too Advantages in terms of vibration and soundproofing Received sheet metal suspension and easy assembly.
In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt; dabei zeigtIn the drawing, a preferred embodiment of the Invention shown; shows
Fig. 1 einen vereinfachten Querschnitt durch den Stator einer wasserstoffgekühlten elektrischen Maschine auf der Höhe der Tragringe; Figure 1 is a simplified cross section through the stator of a hydrogen-cooled electrical machine at the level of the support rings.
Fig. 2 das Detail X aus Fig. 1; FIG. 2 shows the detail X from FIG. 1;
Fig. 3 einen Horizontalschnitt durch eine Befestigungs stelle. Fig. 3 is a horizontal section through a mounting point.
Der grundsätzliche Aufbau des luftgekühlten Turbogenerators
entspricht weitgehend der aus der CH-PS 665 507 oder der US-
PS 4,663,553 bekannten elektrischen Maschine:
Im stark vereinfachten Querschnitt durch den Stator einer
elektrischen Maschine gemäß Fig. 1 ist ein Statorblechkörper
1 in einem zweiteiligen, horizontal geteilten Gehäuse mit
einem Gehäuseunterteil 2 und einem Gehäuseoberteil 3 ange
ordnet. Gehäuseunterteil 2 und Gehäuseoberteil 3 weisen zu
sammengenommen kreisrunden Querschnitt auf. Die Aufhängung/-
Befestigung des Statorblechkörpers 1 im Gehäuseunterteil 2
erfolgt in der selben Weise, wie es in EP-PS 0 166 114 oder
der US-PS 4,663,553 beschrieben ist:
In axial verlaufenden Nuten am Außenumfang sind sich über
die gesamte Länge des Statorblechkörpers 1 erstreckende
Pressbalken 4 eingelegt, die nach dem Zusammenpressen des
Blechkörpers 1 mit diesem verschweißt werden. An diesen
Pressbalken 4 wiederum sind jeweils Tragringe 5 unter Zwi
schenschaltung von Befestigungskeilen 6 befestigt.The basic structure of the air-cooled turbogenerator largely corresponds to the electrical machine known from CH-PS 665 507 or US-PS 4,663,553:
In a greatly simplified cross section through the stator of an electrical machine according to FIG. 1, a stator sheet metal body 1 is arranged in a two-part, horizontally divided housing with a lower housing part 2 and an upper housing part 3 . Lower housing part 2 and upper housing part 3 together have a circular cross section. The stator lamination body 1 is suspended / fastened in the lower housing part 2 in the same manner as described in EP-PS 0 166 114 or US Pat. No. 4,663,553:
In axially extending grooves on the outer periphery of the stator laminated core are inserted 1 extending press beam 4 over the entire length, which are after the pressing together of the sheet metal body 1, welded to it. On this press beam 4 in turn each support rings 5 are fixed with interposition of fastening wedges 6 .
Der Tragring 5 weist eine seitliche horizontale Erweiterung 7 auf, an die eine azimutal vertikal verlaufende Platte 8 angeschweißt ist. The support ring 5 has a lateral horizontal extension 7 to which an azimuthally vertical plate 8 is welded.
Die eigentliche Befestigung des Statorblechkörpers 1 mitsamt seinen Tragringen 5 und den daran befestigten Platten 8 er folgt in derselben Weise, wie es in der CH-PS 665 507 oder der US-PS 4,663,553 beschrieben und dargestellt ist:The actual attachment of the stator sheet metal body 1 together with its support rings 5 and the plates 8 attached to it follows in the same manner as described and illustrated in CH-PS 665 507 or US Pat. No. 4,663,553:
Der Gehäuseunterteil 2 weist im Bereich der Tragringe 5 vertikal verlaufende ebene verstärkte Gehäuseabschnitte in Form von Platten 9 auf. Symmetrisch zu der durch die Trag ringe 5 definierten Ebene sind in den besagten Platten 9 drei übereinanderliegende kreisrunde Bohrungen 10 angeord net. Nachdem der bereits mit seiner Statorwicklung versehene Statorblechkörper 1 mitsamt seinen Tragringen 5 in das Ge häuseunterteil 2 abgesenkt und ausgerichtet worden ist, wer den in diese Bohrungen 10 kurze Rohrstücke 11 gesteckt, bis sie an der Befestigungsplatte 8 anliegen. Der Außendurch messer dieser Rohrstücke 11 entspricht dabei dem Innendurch messer der Bohrungen 10. Dann werden die Rohrstücke innen mit der Befestigungsplatte 8 und außen mit der besagten Platte 9 verschweißt (Schweißnähte 12). Die Anordnung und Verteilung der Rohrstücke 11 in vertikaler Richtung ist dabei so gewählt, daß sie im mittleren Abschnitt der Befestigungsplatte 8 zu liegen kommen. Danach wird das Ge häuseoberteil 3 aufgesetzt und mit dem Gehäuseunterteil 2 verschraubt.The lower housing part 2 has, in the region of the support rings 5, vertically extending, flat, reinforced housing sections in the form of plates 9 . Symmetrical to the plane defined by the support rings 5 are in the said plates 9 three superposed circular holes 10 angeord net. After the stator winding body 1 already provided with its stator winding, together with its support rings 5 , has been lowered and aligned in the lower housing part 2 , who inserts 10 short pipe sections 11 into these bores until they abut the fastening plate 8 . The outside diameter of these pipe sections 11 corresponds to the inside diameter of the holes 10 . Then the pipe pieces are welded on the inside to the mounting plate 8 and on the outside to the said plate 9 (weld seams 12 ). The arrangement and distribution of the pipe sections 11 in the vertical direction is chosen so that they come to rest in the central portion of the mounting plate 8 . Then the Ge upper housing part 3 is placed and screwed to the lower housing part 2 .
Um nun eine den bei Wasserstoffkühlung herrschenden Innen druck standhaltende Verbindung zwischen Gehäuseunterteil 2 und Gehäuseoberteil 3 zu schaffen, sind die axial verlaufen den Kanten beider Gehäuseteile mit flanschartigen Verstär kungsbalken 13 bzw. 14 versehen. Die Flachseiten dieser Ver stärkungsbalken 13, 14 verlaufen planparallel zueinander und annähernd radial bezüglich der Maschinenachse. Die Radialen sind in Fig. 1 und 2 als strichpunktierte Linien eingezeich net, welche Linien gleichzeitig die Trennebene T beider Ge häuseteile darstellen. Um eine gasdichte Verbindung zu er halten, sind in den aufeinanderliegenden Flächen der beiden Verstärkungsbalken 13, 14 Nuten eingearbeitet, in welche eine Dichtung 15 eingelegt ist. Die eigentliche Verbindung zwischen Gehäuseunterteil 2 und Gehäuseoberteil 3 erfolgt durch Schrauben 16. Dreieckige Bleche 17 dienen zur Verstär kung der Flanschverbindung.In order to create a connection with the internal pressure prevailing in hydrogen cooling between the lower housing part 2 and the upper housing part 3 , the axially extending edges of both housing parts are provided with flange-like reinforcement bars 13 and 14 , respectively. The flat sides of these reinforcement bars 13 , 14 run plane-parallel to one another and approximately radially with respect to the machine axis. The radials are shown in FIGS. 1 and 2 as dash-dotted lines, which lines simultaneously represent the parting plane T of both parts of the housing. In order to maintain a gas-tight connection, grooves are incorporated in the superimposed surfaces of the two reinforcing beams 13 , 14 , into which a seal 15 is inserted. The actual connection between lower housing part 2 and upper housing part 3 is made by screws 16 . Triangular sheets 17 are used to reinforce the flange connection.
Damit der Statorblechkörper 1 in das Gehäuseunterteil 2 von oben her abgesenkt werden kann, sind die Trennstellen zwi schen Gehäuseunterteil 2 und Gehäuseoberteil 3 so gelegt, daß die in Horizontalrichtung gemessene lichte Weite w₁₃ zwischen den inneren Kanten der Verstärkungsbalken 13 am Ge häuseunterteil 2 größer ist als der in Horizontalrichtung gemessene Außendurchmesser w₈ des Statorblechkörpers auf der Höhe der Verstärkungsplatten 8.So that the stator sheet metal body 1 can be lowered into the lower housing part 2 from above, the separating points between the lower housing part 2 and the upper housing part 3 are placed so that the measured inside width w₁₃ between the inner edges of the reinforcing bar 13 on the lower housing part Ge 2 is greater than the outer diameter w₈ of the stator sheet metal body measured in the horizontal direction at the level of the reinforcing plates 8 .
In Fig. 1 ist ferner aus Gründe der Vollständigkeit die Befe stigung der Maschine auf dem Fundament veranschaulicht, die mittels seitlich am Gehäuseunterteil 2 befestigten Fußplat ten 18, die durch Bleche 19 verstärkt sind, erfolgt.In Fig. 1, for the sake of completeness, the fastening of the machine is illustrated on the foundation, which is made by means of foot plates 18 , which are fastened laterally to the lower housing part 2 and are reinforced by metal sheets 19 .
Wie bereits eingangs ausgeführt, läßt sich mit den be schriebenen Maßnahmen ein steifes, allen Betriebsbeanspru chungen standhaltendes Gehäuse schaffen. Die zweiteilige Ausführung des Gehäuses ermöglicht es darüber hinaus, zu sätzliche, weit nach innen reichende Versteifungselemente in Form von zweiteiligen Gehäuserippen am Gehäuseinnenumfang anzubringen, eine Konstruktion, die bei sogenannten Ein schiebe-Statoren nicht möglich ist. In Fig. 3 sind beispiel haft drei solcher radial nach innen weisende Versteifungs rippen 20, 21 und 22 am Gehäuseunterteil 2 befestigt, z. B. mit diesem verscheißt. Sie liegen jeweils zwischen zwei be nachbarten Tragringen 5. Aus Fig. 1, in der nur ein Rippen paar 20, 20′ sichtbar ist, erkennt man, daß die Trennung der beiden Gehäuserippen 20 und 20′ in der Trennebene T liegt, wo sie stumpf aufeinanderliegen. Im Bedarfsfall kann zwischen die Auflageflächen ein Dichtung (nicht dargestellt) einge legt sein, oder beide Rippen können dort in der Art einer Nut-Feder-Verbindung ineinandergreifen. As already mentioned at the beginning, the measures described can create a rigid housing that withstands all operating stresses. The two-part design of the housing also allows additional, far inward-facing stiffening elements in the form of two-part housing ribs to be attached to the inside of the housing, a construction that is not possible with so-called sliding stators. In Fig. 3, three such radially inwardly facing stiffening ribs 20 , 21 and 22 are attached to the lower housing part 2 , for. B. craps with this. They each lie between two adjacent support rings 5 . From Fig. 1, in which only one pair of ribs 20 , 20 'is visible, you can see that the separation of the two housing ribs 20 and 20 ' is in the parting plane T, where they lie butt against each other. If necessary, a seal (not shown) can be inserted between the bearing surfaces, or both ribs can interlock there in the manner of a tongue and groove connection.
Die Gehäuserippen 20, 20′, 21, 22 reichen bis nahe an den Statorblechkörper 1 heran, so daß nur ein vergleichsweise kleiner Spalt 23 freibleibt. In der mittleren und rechten Hälfte der Fig. 3 ist veranschaulicht, daß die Gehäuserippen eine weitere Funktion übernehmen können: Am Innenumfang der Gehäuserippen 21 und 22′ und ihrer Entsprechungen am Gehäu seoberteil 3 ist je eine in den Trennebenen geteilte Ring dichtung 24 angeordnet. Auf diese Weise wird die von den Rippen 21 und 22 axial begrenzte Kammer 25 von den benach barten Kammern 26 und 27 getrennt. Durch diese Kammern läßt sich Kühlgas gezielt durch die radialen Kühlkanäle 28 aus den Kammern bzw. zu den Kammern führen.The housing ribs 20 , 20 ', 21 , 22 extend up to close to the stator sheet metal body 1 , so that only a comparatively small gap 23 remains free. In the middle and right half of Fig. 3 it is illustrated that the housing ribs can take on a further function: on the inner circumference of the housing ribs 21 and 22 'and their counterparts on the housing seoberteil 3 , a ring seal 24 is each divided in the parting planes. In this way, the axially delimited by the ribs 21 and 22 chamber 25 from the neigh disclosed chambers 26 and 27 is separated. Through these chambers, cooling gas can be guided in a targeted manner through the radial cooling channels 28 out of the chambers or to the chambers.
BezugszeichenlisteReference list
1 Statorblechkörper
2 Gehäuseunterteil
3 Gehäuseoberteil
4 Pressbalken
5 Tragring
6 Befestigungskeile
7 seitliche Erweiterung von 5
8 Befestigungsplatten
9 Gehäuseplatten
10 Bohrungen in 9
11 Rohrstücke
12 Schweißnähte
13, 14 Verstärkungsbalken
14 Distanzen zwischen 4, 5; . . .
15 Dichtung
16 Schrauben
17 Bleche
18 Fundamentplatten
19 Bleche
20, 21, 22 Versteifungsrippen an 2
20′ Versteifungsrippe an 3
23 Spalt zwischen 1 und 20
24 Dichtung zwischen 21 bzw. 22 und 1
25, 26, 27 Kammern
28 radiale Kühlkanäle in 1
T Trennebenen
w₈ Außendurchmesser Statorblechkörper
w₁₃ lichte Weite zwischen 13 1 stator sheet metal body
2 lower housing part
3 upper housing part
4 press bars
5 support ring
6 fastening wedges
7 lateral extension of 5
8 mounting plates
9 housing plates
10 holes in 9
11 pipe pieces
12 welds
13 , 14 reinforcement bars
14 distances between 4 , 5 ; . . .
15 seal
16 screws
17 sheets
18 foundation plates
19 sheets
20 , 21 , 22 stiffening ribs on 2
20 ′ stiffening rib on 3
23 gap between 1 and 20
24 seal between 21 or 22 and 1
25 , 26 , 27 chambers
28 radial cooling channels in 1
T parting planes
w₈ outer diameter of stator lamination body
w₁₃ clear width between 13
Claims (4)
Priority Applications (1)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: ASEA BROWN BOVERI AG, BADEN, CH |
|
| 8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: LUECK, G., DIPL.-ING. DR.RER.NAT., PAT.-ANW., 7976 |
|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |