DE2918763C2 - Lageranordnung für Läufer elektrischer Maschinen, insbesondere für den Läufer eines Turbogenerators mit supraleitender Feldwicklung - Google Patents

Abstract

Der Laeufer, der aus einem Hohltrommel-Aussenlaeuferteil und einem die SL-Feldwicklung aufnehmenden Innenlaeufer besteht, hat auf der Erregerseite zwei koaxiale Wellenschenkel, einen aeusseren Aussenlaeufer-Wellenschenkel und einen inneren Innenlaeufer-Wellenschenkel. Zwischen beiden ist ein Dehnungskompensator vorgesehen. Erfindungsgemaess ist dem inneren und dem auesseren Wellenschenkel je ein separates Wellenlager mit je einer Lagerschale zugeordnet, wobei beide Wellenlager axial zueinander beabstandet sind. Das Hohlwellenlager (erstes Wellenlager) ist so ausgebildet, dass a) eine Justierung der Ausrichtung des Lagers in jeder Richtung der Radialebene auch waehrend des Betriebes ermoeglicht ist und b) die Lagerelastizitaet in mindestens zwei Richtungen in weiten Grenzen auch waehrend des Betriebes veraenderbar ist. Als besonderer Vorteil einer solchen Justierbarkeit ergibt sich, dass die Veraenderung der Lagersteifigkeit des Hohlwellenlagers das Schwingungsverhalten nicht nur des Aussenlaeuferteils (aeusserer Hohltrommellaeufer) beeinflusst, sondern auch eine Rueckwirkung auf den die supraleitende Feldwicklung tragenden Innenlaeuferteil ausuebt. ...U.S.W

Description

a) eine Justierung der Ausrichtung des Lagers in jeder Richtung der Radialebene auch während des Betriebes ermöglicht ist und

b) die Lagerelastizität in mindestens zwei Richtungen (bevorzugt die vertikale und horizontale Richtung) in weiten Grenzen auch während des Betriebes veränderbar ist

Als besonderer Vorteil einer solchen Justierbarkeit ergibt sich, daß die Veränderung der Lagersteifigkeit des Hohlwellenlagers das Schwingungsverhalten nicht nur des Außenläuferteils (äußerer Hchltrommelläufer) beeinflußt, sondern auch eine Rückwirkung auf den die supraleitende Feldwicklung tragenden Innenläuferteil ausübt Innenläuferteil und Außenläuferteil bilden nämlich ein gekoppeltes Schwingungssystem, dessen Eigenformen durch die Variation der Federung der Hohlwellenlagerung erheblich verändert werden können. Mit der Veränderung der Eigenformen ändern sich bei gegebener Unwuchtverteilung auch die Amplituden der erzwungenen Schwingung. Es läßt sich auf diese Weise ein Optimum einregulieren.

Was die Zentrierbarkeit angeht, so ist ein rotationssymmetrisches Gebilde, es kann sich um eine Welle oder um ein Gehäuse handeln, in bezug auf eine gedachte Zentrierungsachse bekanntlich dann zentrierbar, wenn es über seinen Umfang gesehen mindestens drei justierbare Kraftangriffspunkte aufweist, die über einen Umfangswinkel von mehr als 180° verteilt sein müssen. So können entsprechende Justierstellen in drei Achs-Ebenen vorgesehen sein, die untereinander z. B. einen Winkel von je 120° bilden, wobei an diesen drei Justierstellen auch der Kraftangriff der Federkörper liegt Eine besonders günstige Lageranordnung ist indessen im Anspruch 2 angegeben. Hierbei sind die Kraftangriffspunkte und die Federkörper in zwei aufeinander senkrecht stehenden Achsen angeordnet, wodurch eine Vierfachjustiermöglichkeit, nämlich in den beiden Horizontal- und in den beiden Vertikalrichtungen gegeben ist Justierbarkeit der resultierenden Federkonstanten bedeutet insbesondere, daß bei den hinsichtlich ihrer resultierenden Federkonstanten justierbaren Federkörperpaaren (fi—f2 bzw. /3-/4) mindestens je ein Federkörper /1 bzw. /3 in seiner Federsteifigkeit justierbar und hierzu mit einer progressiven Federcharakteristik versehen ist. Durch die Regulierung der resultierenden Federsteifigkeit über die Vorspannung der Federkörper in vertikaler und horizontaler Richtung kann die Lagerelastizität in weiten Grenzen verändert werden.

Weitere Merkmale sind in den Unteransprüchen 3,4, 6 und 7 beschrieben.

Durch die CH-PS 5 85 481 ist zwar ein Wechselstrommotor mit einer supraleitenden Rotorwicklung bekannt, welcher zwei koaxial zueinander gelagerte Rotorteile aufweist, von denen einer, der äußere, den inneren Rotorteil übergreift und die supraleitende Rotorwicklung trägt, wobei der innere Rotorteil freifliegend an seinem Wellenzapfen und der äußere Rotorteil sowohl an seinem äußeren Wellenzapfen als auch an seinem anderen Ende an L-förmigen, ihn übergreifenden Lagerschenkeln des Stators mittels Wälzlagern gelagert sind. Die Wälzlager des inneren und des äußeren Rotorteiles sind damit axial zueinander beabstandet, wobei eine separate Zentrierbarkeit nicht auszuschließen ist, jedoch handelt es sich bei diesor bekannten dynamoelektrischen Maschine um eine solche, bei welcher die beiden Rotorteile völlig voneinander entkoppelt, d.h. unabhängig voneinander drehbare Teile sind. Sie stellen demnach kein gekoppeltes Schwingungssystem dar. so daß durch Justierung des einen Läuferteils eine Beeinflussung der Laufeigenschaften des anderen Läuferteils nicht erfolgen kann. Demgegenüber betrifft die Erfindung eine Lageranordnung gemäß Gattungsbegriff, bei der die koaxial zueinander angeordneten Teile des Außen- und Innenläufers unter Bildung eines gekoppelten Schwingungssystems auf der Antriebsseite fest miteinander verflanscht sind, wogegen sie auf der Erregerseite unab-

to hängig voneinander axial wärmebeweglich gelagerte äußere und innere koaxiale Wellenschenkel aufweisen. Der bekannte Wechselstrommotor nach der genannten CH-PS ist damit hinsichtlich Aufbau und Funktion seiner Rotorkörper und seiner Lagerung mit dem Erfindungsgegenstand nicht vergleichbar.

Im folgenden wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels mit einer Abwandlung gemäß F i g. 4,5 die Lageranordnung nach der Erfindung noch näher erläutert Es zeigt in schematischer Darstellung

Fig-1 in einem Axialschnitt einen icirbogenerator-Läufer mit supraleitender Erregerwicklung in 3-Lager-Anordnung,

Fig.2 die erregerseitige doppelte Lageranordnung nach F i g. 1 vergrößert im Detail,

F i g. 3 einen achsnormalen Schnitt gemäß Schnittlinie HI-HI aus Fig.2, wobei durch Eintragung von Richtungspfeilen die Justiermöglichkeiten in den beiden horizontalen und den beiden vertikalen Richtungen verdeutlicht sind,

F i g. 4 eine Puffer- bzw. Wickelfeder im Schnitt und
F i g. 5 die zugehörige Kennlinie für eine Pufferfeder nach F i g. 4.

Die erfindungsgemäße 2-Lager-Anordnung L* ist in Fig. 1 rechts am erregerseitigen Wellenende ES des Turbogenerator-Läufers 1, der eine supraleitende Erregerwicklung 2 aufweist, dargestellt. Der Läufer I ist mittels 3-Lager-Anordnung gelagert, wobei die 2-Lager-Anordnung L* die beiden Traglager L X (erstes Wellenlager) und L 2 (zweites Wellenlager) umfaßt und das oritte Traglager L 3 zur Lagerung des Läufers an seinem turbinen- bzw. antriebsseitigen Wellenende TS mit Wellenschenkel Z3 vorgesehen ist. Die Lager L 1. L 2 und L 3 weisen entsprechende Lagerschaien 3, 4, 5 auf, wobei im Falle der Lager L1 und L 2 den beiden Lagerschalen 3, 4 ein Lagergehäuse 6 gemeinsam ist und die Lagerschale 5 des Lagers L 3 im Lagergehäuse 7 gehalten ist. Die Lagergehäuse 6,7 stützen sich auf Fundamentalebenen 8 ab. Der Läufer 1, dessen Wellenachse mit a bezeichnet und strichpunktiert angedeutet ist. besteht aus einem als Hohltrommel ausgebildeten Außenläuferteil la und einem die schon erwähnte supraleitende Feldwicklung 2 aufnehmenden Innenläuferteil Ib. Der im Tieftemperaturbereich betriebene Innenläuferteil Xb ist wärmeisojicrend in bezug auf den relativ 2am Innenläuferteil wärmeren Außenläuferteil la befestigt und mit diesem auf der Antriebsseite 75 fest verflanscht. Hierzu sind der Ringflansch Z31 des Wellenschenkels Z3, der Ringflanscii Ib 1 des lnnenläuferteils Xb und die

eo Ringsitzfläclie la 1 des Außenläuferteils la mittels Spannschrauben 9 mechanisch fest zur Läufereinheit 1 zusammengespannt. Auf der Erregerseite LS weisen dagegen Außen- und Innenläuferteil la, Xb jeweils eigene, unabhängig voneinander axial wärmebeweglich gelagerte äußere und innere koaxiale Wellenschenke! Z 1 und Z2 auf, zwischen denen ein Dehnungskompensator 10 angeordnet ist, welcher eine Relativbewegung vor allem in axialer Richtung und in begrenztem Umfange

5 6

auch in radialer Richtung der beiden Wellenschenkel Wellenlager L 1, L 2 axial zueinander beabstandet ange-

ZI und Z 2 ermöglicht und weiterhin der Abdichtung ordnet, siehe Abstand a 1 zwischen den beiden achsnor-

des zwischen Innen- und Außenläuferteil 1 6. la vorhan- malen Lagermittelebenen ζ 1 und ζ 2. Ferner ist das dem

denen Hohlraumes 11 zum Außenraum dient. Der Hohl- äußeren Wellenschenkel Z1 zugeordnete erste Lager

raum Jl ist bevorzugt ein Hochvakuumraum, der den 5 L 1, das man wegen der Hohlwellenausbildung des äu-

crforderlichen Temperaturgradienten vom Tieftempe- ßeren Wellenschenkels Zl auch als Hohlwellenlager

raturbcreich des Innenläuferteils \b zur Umgebungs- bezeichnen kann, zur Beeinflussung des Läuferschwin-

temperatur des Außcnläurerteils la aufrechterhält. Zur gungsverhaltcns unabhängig vom /weiten Lager ju-

Unterstützung dieser Wirkung ist auf den Außenum- stierbar.

fang des Innenläuferteils \b ein Strahlungsschirm 12 10 Fig.2 und 3 zeigen nähere Einzelheiten. Insbesonde-

aufgebracht. Dieser schirmt den Innenläuferteil \b weit- re sind die beiden Wellenlager L1 und L 2 unabhängig

gehend von der vom Innenumfang des Außenläuferteils voneinander in bezug auf die Wellenachse a zentrierbar,

la ausgehenden Wärmestrahlung ab. Innerhalb des In- wobei die Zentriermittel im folgenden lediglich für das

nenläuferteils 16 ist ein Wicklungsträgerkörper 13 zen- Lager L 1 näher dargestellt und erläutert werden; sie

trisch gehalten und an beiden Enden mittels Hochvaku- 15 sind von besonderer Ausbildung und Anordnung, da sie

umräumen 13a und 136 und mittels Gegenstromkühlern auch im Betrieb verstellbar sein sollen. Für das Lager

14a 146 gegenüber dem Wellenschenkel Z3 mit L 2 genügen Zentriermittel, die ein Zentrieren des WeI-

sch Z31 und eeeenüber dem Wellenschenkel Z2 lenschenkels Z2 auf die Wellenachslinie a im Stillstand

Th hi D I l Di Mittl können z b darin bestehen daß

Flansch Z31 und eeeenüber dem Wellenschenkel Z2 lenschenkels Z2 auf die Wellen mit Ringflansch Z21 Thermisch abgeschirmt. Der Innen- zulassen. Diese Mittel können z. b. darin bestehen, daß läuferteil 16 ist mit dem Ringflansch Z 21 des inneren 20 der Oberteil 6a des Lagergehäuses 6 zu seinem Unter-Wellenschenkels Z2 an seiner Ringsitzfläche 162 mit- teil 66 in der Gleitebene el in Seitenrichtung gemäß tels Spannschrauben 15 verspannt. Die Flanschverbin- Pfeilen y2' einstellbar geführt ist und durch Anordnundung zwischen der Ringsitzfläche la 2 des Außenläufer- gen entsprechender (nicht dargestellter) Gleitkeile auch teils 1 a und dem Ringflansch Z11 des äußeren Wellen- in der Höhenlage gemäß Pfeilen ζ2' justierbar ist. Nach schenkeis Z1 erfolgt über einen weiteren Kranz von 25 Justierung wird dann das Oberteil 6a zum Unterteil 66 Spannschrauben 16. in üblicher Weise fixiert. Im übrigen ist zwischen der

Die Versorgung der supraleitenden Wicklung 2 mit Lagerschale 4 und dem Oberteil 6a des Lagergehäuses 6 Kühlmittel, insbesondere flüssiges Helium, erfolgt über eine kugtrfge Einstellmöglichkeit in Form der Kugelkoaxiale Zuleit- und Ableit-Wellenkanäle, die bei lc ge- gleitflächen 19 vorgesehen. Entsprechende Kugelgleitstrichelt angedeutet sind. Bevor das in der Wicklung 2 30 flächen 20 sind auch zwischen der Lagerschale 3 und aufgewärmte flüssige Helium, dann zum Teil dampfför- ihrem Haltekörper 6c angeordnet. Im folgenden wird mig den Bereich des Innenläuferteils 16 verläßt, wird es näher auf die Zentriermittel und federelastischen Mittel zunächst durch die Gegenstromkühler 14a, 146, bevor- zur Veränderung der Lagersteifigkeit beim ersten Lazugt durch spiralförmige Kühlschlangen, zur Kühlung ger L1 eingegangen, siehe F i g. 2 in Verbindung mit geleitet. 35 Fig.3.

Der turbinenseitige Wellenschenkel Z3 weist einen In der vertikalen Achsebene xz und in der norizonta- Kupplungsflansch Z32 auf, der erregerseitige innere ien Achsebene xy des Hohiwelienlagers Ll sind je·*ει.3 Wellenschenkel ζ 2 einen Kupplungsflansch Z 22. Der zwei diametral einander gegenüberhegende, justierbare Heliumanschlußkopf auf der Erregerseite ES ist nicht Kraftangriffspunkte k 1 (unten), k2 (oben), k3 (rechts)

dargestellt, desgleichen nicht der Ständer des supralei- 40 und A:4 (links) in Fig.3 an der Lagerschale 3, d.h. im

tenden Generators, da zum Verständnis der Erfindung dargestellten Falle am Haltekörper 6c der Lagerschale

nicht von Belang. Erwähnt sei lediglich, daß mit 17 ein 3, vorgesehen, und zwar derart, daß mit dem Haltekör-

am Außenumfang des Außenläuferteils la sitzender Au- per 6c die Lagerschale 3 in bezug auf den Lagergehäu-

ßendämpferschirm bezeichnet ist und mit 18 ein am Au- seteil 60 (der zugleich einen Lagerbock bildet) und in

ßenumfang des Wicklungsträgers 13 angebrachter In- 45 bezug auf die Wellenachse a in den vier Koordinaten-

nendämpferschirm. richtungen +z, -z, +yund -yhöhen- bzw. seitenver-

Bei Betrachtung von F i g. 1 erkennt man, daß gemäß stellbar ist. In F i g. 3 sind der Einfachheit halber ledig- Pfeilen χ 1 und χ 2 die Wellenschenkel Z1 und Z2 axiale lieh der rahmenförmige Lagerstuhl 21 und die innerhalb Wärmebewegungen ausführen, die bei instationären desselben angeordneten Lagerteile dargestellt Dieser Aufwärm- und Airkühlvorgängen voneinander unter- 50 Lagerstuhl 21 weist untere Keilflächen 21a auf, m^:* de-

schiedlich sein müssen, da der Außenläuferteil la wäh- nen er auf entsprechend keilförmigen Gegenflächen 22a

rend des Betriebes auf einem wesentlich höheren Tem- eines Lagersattels 22 aufruht (F i g. 3). In entsprechen-

peraturniveau liegt als der Innenläuferteil 16. Diese der Weise sind seitliche Keilflächen 23 des Lagerstuhls

axiale Relativbewegung tritt insbesondere beim Abküh- 21 an seitlichen Keilgegenflächen (nicht dargestellt) ge-

len des Innenläuferteils 16 relativ zum Außenläuferteil 55 führt Das Keilflächenpaar 21a, 22a dient der Vertikal-

Ia (Inbetriebsetzungs- und Anfahrphase) und beim Vor- verstellung des Lagersiuhls 21, die seitliche Keilfläche

gang des Aufwärmens des Innenläuferteils 16 relativ 23 mit der nicht dargestellten Keilgegenfläche dient der

zum Außenläuferteil la (Abfahren) auf. Außerdem ist Horizontal-bzw. Seitenverstellung,

erkennbar, daß die Läuferteile la, Xb ein im Bereich der Lagerschale 3, Haltekörper 6c, der Lagerstuhl 21 und

Ringflansche IaI, 161 gekoppeltes Schwingungssy- eo das Lagergehäuse 6, d. h. seine beiden den Lagern L X

stern bilden. Dieses gekoppelte Schwingungssystem soll und L 2 zugeordneten Teile 60 und 61, sind zweckmäßig

erfindungsgemäß nicht nur im Stillstand, sondern auch alle zweischalig mit einer in der horizontalen Achsebene

im Betrieb 2uf ein möglichst ruhiges Laufverhalten ju- oder parallel dazu angeordneten Teilfuge mit entspre-

stierbar sein. Hierzu sind — vgl. Fig. 1 in Verbindung chenden 1 eilfugenflanschen (nicht dargestellt), damit

mit F i g 2 - dem äußeren Wellenschenkel Z1 und dem 65 die Montage des Läufers 1 mit seinen Welienschenkein

inneren Wellenschenkel Z2 je ein separates erstes WeI- Zl, Z2 und Z3 ermöglicht wird. Im Bereich der Kraftlenlager L 1 und zweites Wellenlager L 2 mit je einer angriffspunkte k 1 bis k 4 sind zwischen dem Haltekör-

Laeerschaie 3 bzw. 4 zugeordnet und sind die beiden per 6c und dem Lagerstuhl 21 Federkörper /1 bis /4

eingeschaltet, von denen der untere Federkörper /1 und der rechts seitliche Federkörper /3 in ihrer Steifigkeit justierbar ausgebildet sind. Sie weisen hierzu eine progressive FedercharaKteristik auf und sind als mehrlagige Blattfedern ausgebildet. So ist der Federkörper /1 dreilagig ausgebildet mit den ausgehend von der untersten längsten Lage /11 abgestuft kürzer werdenden Lagen /Ί2 und /13, wobei die einzelnen Lagen mit verstärkten Mittelteilen 24 aneinanderliegen, d. h. zu einem Paket gestapelt sind, und an ihren Enden verstärkte Fußteile 25 aufweisen. Die unterste Lage /11 stützt siO-.h mit den verstärkten Fußteilen 25 ihrer beiden Enden auf dem Lagerstuhl 21 ab, der anhand von Fig.2 noch näher erläutert wird. Dieser Lagerstuhl 21 weist eine Aussparung 21 b auf, damit die Blattfeder /1 ausreichenden Raum nach unten zum Durchfedern hat. Die oberste Lage /13 der Blattfeder /1 greift mit ihrem verstärkten Mittelteil 24 an einer entsprechenden planen Fläche 26 des Haiiekörpers 6c an. Im übrigen ist die Blattfeder /1 und sinngemäß die Blattfeder /3 so dargestellt, daß ihre zweite und dritte Lage /12 und /13 bzw. /32, /33 mit ihren Füßen 25 noch nicht in Eingriff an der benachbarten Lage sind; dieser Eingriff erfolgt erst bei entsprechender Belastung durch den Läuferkörper 1 im Betrieb und/oder wenn die Federkörper /1 und entsprechend /3 vorgespannt sind, so daß sie sich unter der Vorspannung so weit durchbiegen, daß die Füße 25 der mittleren Lage /12 bzw. /32 und bei noch größerer Vorspannung oder Belastung auch die Füße 25 der obersten Lage /13 bzw. /33 in Eingriff gelangen.

Die Justierung der resultierenden Federkonstanten c_m nach der Formel

und

-V + 4r (Vertikale)
el c2

= —- + —- (Horizontale)

c.„ c 3 c4

erfolgt nun mittels der beiden in den Lagerstuhl 21 eingeschraubten Stellschrauben h 2 (oben) und Λ 4 (links).

F i g. 3 zeigt, daß die mit Außengewinden h 2 bzw. Λ 4 in entsprechende Gewindebohrungen 27 des Lagerstuhls 21 eingeschraubt sind, und zwar ist die Stellschraube h 2 mittig an der horizontalen Traverse 21.2 und die Stellschraube h 4 mittig innerhalb der Seitenwand 21.4 eingeschraubt Beide Stellschrauben h 2, h 4 weisen an ihrem äußeren Ende je einen Vierkantkopf 28 zum Angreifen von Gewindeschlüsseln auf. Längsverschieblich in Richtung ±zbzw. ±y innerhalb des Stellschrauben-Sackloches 29 gelagert sind jeweils Führungsbolzen 30 mit Bolzenkopf 30a, wobei die Bolzenköpfe der beiden Bolzen 30 jeweils in angepaßten Ausnehmungen k 20 und Jt 40 des äußeren Umfangs des Haltekörpers 6c eingreifen und beide Bolzenköpfe 30a weiterhin einen Federteller 30b aufweisen, der angeformt oder als gesonderte Scheibe ausgeführt sein kann. Diese Federteller 30b dienen als Lagerfläche für das eine Ende der Schraubendruckfedern /2 bzw. /4, welche auf die Schäfte der Bolzen 30 aufgeschoben sind und mit ihrem anderen Ende an der unteren bzw. rechten Stirnfläche der Stellschrauben h 2 bzw. h 4 ais zweiter Lagerfläche anliegen.

Wenn die Stellschraube Λ 2 in Richtung —zweiter in den Lagerstuhl 21 hineingeschraubt wird, dann wird die Schraubendruckfeder /2 mehr zusammengepreßt. Die größere Federkraft in der z-Richtung spannt die Blattfeder /1 mehr vor, bei welcher je nach Vorspanngrad entsprechend ihrer progressiven Charakteristik die Lagen /12 und ggf. /13 in Eingriff kommen. Das heißt, die Federsteifigkeit in der z-Achse wird erhöht und damit die resultierende Federkonstante c_m (siehe oben) verändert. Dementsprechend kann man auch durch Einschrauben der Stellschraube Λ 4 in Richtung +y die

ίο Federsteifigkeit der Feder /3 und die resultierende Federkonstante in der y-Achse erhöhen. Durch diese Iustiermaßnahmen wird im allgemeinen der Mittelpunkt des Wellenschenkels Z1 aus der zentrischen Fluchtlinie a der Wellenachse verschoben, und zwar z. B. vertikal um v, und horizontal um v_y, welches die resultierende Verschiebung um ν zum Punkt .4 ergibt. Das Lager L 1 muß also durch eine nachfolgende oder gleichzeitige Keilflächenjustierung wieder zentriert werden.

Zum Verständnis dessen wird zunächst das Keilflächenauflager 21,22 anhand von F i g. 2 näher erläutert.

Die obere Keilfläche 21a ist Teil des Lagerstuhls 2t. welcher radial verschieblich, jedoch axial fest innerhalb einer zugehörigen Aussparung 31 des Lagergehäuseteils 60 geführt ist. Der untere Gegenkeil 22 (Lagersattel) ist innerhalb einer zugehörigen Gehäuseaussparung 32 des Lagergehäuseteils 60 axial verschieblich an einer Führungsfläche 32a gelagert und über eine Antriebsstange 33 mit einem hydraulischen Verstellantrieb 34 gekoppelt. Dieser weist einen Arbeitszylinder 34a mit den beiden Kraftölzulaufstutzen 35a und 356 auf. die in den Kolbenraum 34£> beidseits des auf der Antriebsstange 33 sitzenden Kraftkolbens 34c münden. Im Bereich ihres freien äußeren Endes weist die Antriebsstange 33 noch zwei axial feste, zueinander axial beabstandete Teller 36a, 36Z> auf, die zusammen mit einem gehäusefesten Anschlag 37 eine Hubbegrenzung für den Kraftkolben 34c bilden. Die Bewegung des Gegenkeils 22 ist durch Aus- und Einschrauben der Antriebsstange 33 in beiden Bewegungsrichtungen justierbar, wozu sich im Gegenkeil 22 eine Gewindebohrung 22a und am äußeren Ende der Antriebsstange 33 ein Vierkant 33a befinden.

Als Widerlager für das Keilflächenauflager 21,22 dienen in den Oberteil des Lagergehäuses 60 von außen eingeschraubte und verstellbare Spannschrauben 38 mit Vierkant 386. in deren Sacklöcher 38a am Außenumfang des Lagerstuhles 21 sitzende Führungsstifte 39 in z-Richtung gleitend geführt sind, wobei auf die Führungsstifte 39 Schraubendruckfedern 40 geschoben sind, wel- ehe sich am Lagerstuhl 21 einerseits und an der unteren Spannschraubenstirnfläche andererseits abstützen. Durch Festziehen der Spannschrauben 38, z. B. mittels Drehmoment-Schlüssels, läßt sich eine gleichförmige Verspannung des Lagerstuhls 21 unter Anspannung der Schraubenfedern 40 erzielen. Eine entsprechende Lagerstuhl-Verspannung mit Keilflächenjustierung ist der in F i g. 3 rechts dargestellten Seite des Lagerstuhls 21 zugeordnet die im einzelnen nicht dargestellt ist.
Die erwähnte Justierung hinsichtlich der Federsteifigkeit und der Lagerelastizität und hinsichtlich der zentrischen Lage der Welle erfolgt zunächst vor Inbetriebnahme des Läufers 1. Bei einem Versuchsaufbau kann diese Justierung aber auch während des Betriebes vor sich gehen, um das ruhigste Laufverhalten einzujustieren. Man kommt auf diese Weise zu Erfahrungswerten, die dann für spätere gleichartig aufgebaute Läufer anzuwenden sind. Zur genauen Einstellung gleichartiger Läufer ist es darüber hinaus sinnvoll, auch während des

Betriebes die Justiermöglichkeit beizubehalten. Die einmal eingestellte Federsteifigkeit und Lagerelastizität bleibt beim Zentriervorgang mittels der Keilflächen 21a, 22a und der seitlichen Keilflächen erhalten, da nur der l.agcrstuhl 21 insgesamt verschoben wird.

Γ i g. 4 zeigt noch eine andere vorteilhafte Ausführungsmöglichkeit für die Federkörper /1, SX /3 und F4 in Form einer Pufferfeder /5, die bekanntlich zur Aufnahme großer Federkräfte bei verhältnismäßig kleinem Federweg und bei geringem Raumbedarf geeignet ist. Zur Vermeidung von Stoßen ist jedoch diese Pufferfeder so zu dimensionieren, daß auch bei den größten auftretenden dynamischen Kräften ein Aufsetzen von Windungsteilen auf die Anlagerfläche nicht eintritt. F i g. 5 zeigt noch qualitativ die Kennlinie einer solchen Pufferfeder, wobei über der Federlast P (Abszisse) die Federhöhe /"(Ordinate) aufgetragen ist und die Kennlinie ((P) die stetig zunehmende progressive Charakteristik aufzeigt.

20

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

25

30

35

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50

55

60

65

Claims (5)

1 2 6. Lageranordnung nach Anspruch 5, dadurch gePatentansprüche: kennzeichnet, daß die justierbaren Federkörper (fi, /3) als mehrlagige Blattfedern ausgebildet sind, wo-

1. Lageranordnung für Läufer elektrischer Ma- bei je nach Vorspannung lediglich die die längsten schinen, insbesondere für den Läufer eines Turboge- 5 Schenkel aufweisende Basisfeder oder eine oder nerators mit supraleitender Feldwicklung, wobei der mehrere der weiteren Blattfederiagen mit ihren Läufer aus einem als Hohltrommel ausgebildeten Schenkeln in Eingriff gelangen.
Außenläuferteil und einem die supraleitende Feld- 7. Lageranordnung nach Anspruch 5, dadurch gewicklung aufnehmenden Innenläuferteü besteht und kennzeichnet, daß die justierbaren Federkörner (fi der im Tieftemperaturbereich befindliche Innenläu- 10 bis /4) als Pufferfedern (Wickelfedern) ausgebildet ferteil wärmeisolierend in bezug auf den relativ zum sind.

Innenläuferteü wärmeren Außenläuferteil befestigt

sowie mit diesem unter Bildung eines gekoppelten

Schwingungssystems auf der Antriebsseite fest verflanscht ist, wogegen auf der Erregerseite Außen- 15

und Innenläuferteil eigene, unabhängig voneinander Die Erfindung bezieht sich auf eine Lageranordnung axial wärmebeweglich gelagerte äußere und innere für Läufer elektrischer Maschinen, insbesondere für den koaxiale Wellenschenkel aufweisen, zwischen denen Läufer eines Turbogenerators mit supraleitender Feldein auch der Abdichtung des zwischen Innen- und wicklung, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Außenläufer;«! vorhandenen Hohlraumes zum Au- 20 Eine solche Lageranordnung ist durch die CH-PS ßenraum dienender Dehnungskompensator vorge- 5 52 S07 bekannt Dort ist für die Lagerzapfen bzw. sehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß Wellenschenkel der beiden Läuferteile auf der Erregerbei voneinander unabhängiger Zentrierbarkeit der sehe eine gemeinsame Lagerschale vorgesehen. Insbeje eine Lagerschale (3,4) aufweisenden und zueman- sondere weisen beide Lagerzapfen den gleichen Außender axial beabstandeten Welienlager, des dem äuße- 25 durchmesser auf. Es ergibt sich hierdurch zwar eine sehr ren Wellenschenkel (Z 1) zugeordneten Hohlwellen- kompakte Lageranordnung, jedoch muß zwecks Inlager (L 1) und des dem inneren Wellenschenkel spektion und Wartung des Dehnungskompensators das (Z 2) zugeordneten Zapfenlagers (L 2), in bezug auf Doppellager demontiert werden. Auch in anderer Hindie Wellenachse (a) zumindest das Hohlwellenlager sieht ist diese bekannte Lageranordnung nachteilig, wie (L \) mit federelastischen Mitteln (fi bis /4) zur 30 es die folgenden Überlegungen zeigen. Ein supraleiten-Veränderung meiner Lagersteifigken versehen und der Läufer weist eine mit größter Präzision spielfrei das Hohlwellenlager (L *.) unabhängig vom Zapfen- befestigte Feldwicklung aus z. B. Niob-Titan-Supraleilager (L 2) auch während des Betriebes justierbar ist. tern auf. Die Spulenwindungen der Feldwicklung be-

2. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- steht aus Einzeldrähten, die zu Roebelbändern vereinigt kennzeichnet, daß in der vertikalen (xz) und in der 35 sind. Eine solche Wicklung ist sehr empfindlich und stellt horizontalen Achsebene (xy) des Hohiwellenlagcrs erhöhte Anforderungen an die Nutbefestigung und die (L 1) jeweils zwei diametral einander gegenüberlie- Vermeidung überhöhter Wellenschwingungen. Es gende, justierbare Kraftangriffspunkte (k 1, k 2 und kommt also darauf an, dem die supraleitende Wicklung jt 3. Jt 4) an der Lagerschale vorgesehen sind, derart, tragenden Läufer ein ruhiges Lauf ve ehalten zu geben, daß die Lagerschale (3) in bezug auf das Lagerge- 40 wenn eine ungünstige Beeinflussung der Wicklungslagehäuse (6,60) in den vier Koordinatenrichtungen (± 2, rung und im Grenzfall ein quench (plötzlicher Umschlag ±y) höhen- bzw. seitenverstellbar ist, und daß ferner des Supraleiters zum Normalleiter) vermieden werden zwischen Lagerschale (3) und Lagergehäuse (6, 60) sollen. Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß im Bereich der Kraftangriffspunkte (k 1 bis k 4) Fe- eine Beeinflussung des Laufverhaltens bei dem bekannderkörper (fi bis /4) eingeschaltet sind, wobei die 45 ten Doppellager mit einer beiden Wellenschenkeln geeinander gegenüberliegenden Federkörper (fi, /2 meinsamen Lagerschale nicht oder nur im begrenzten bzw. f3. /4) hinsichtlich ihrer resultierenden Feder- Umfange möglich ist, und stellt sich die Aufgabe, hier konstanten justierbar ausgebildet sind. Abhilfe zu schaffen. Eine Unteraufgabe besteht darin,

3. Lageranordnung nach Anspruch 2, dadurch ge- die Zugänglichkeit zum Dehnungskompensator so zu kennzeichnet, daß zumindest das Auflager des unte- so verbessern, daß für seine Inspektion eine Lagerdemonren Federkörpers (fi) hydraulisch verstellbar abge- tage nicht erforderlich ist

stützt ist. Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe bei einer

4. Lageranordnung nach Anspruch 3, dadurch ge- Lageranordnung der eingangs definierten Art durch die kennzeichnet, daß ein mit zur Horizontalen geneig- im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkten Keilflächen (21a, 22a) versehenes Keilpaar (2t, 55 male gelöst Unter Justierbarkeit des erregerseitigen 22) vorgesehen ist, wovon der obere Keil (Lager- Hohlwellenlagers wird hier wie im folgenden verstanstuhl 21) radial verschieblich, jedoch axial fest ge- den, daß bei dem insbesondere dreilagerigen Läufer, bei führt und als Täger eines Federkörpers (fi) ausge- dem sich ein Lager am turbinen bzw. antriebsseitigen bildet ist und der untere Keil (Lagersattel 22) axial- Ende befindet und die nach der Erfindung vorgesehenen verschieblich gelagert und mit einem hydraulischen 60 separaten ersten und zweiten Wellenlager sich am erre-Verstellantrieb (37) gekoppelt ist. gerseitigen Wellenende befinden, sich die Lage des erre-

5. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 2 gerseitigen Hohlwellenlagers (erstes Wellenlager) und bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei den hinsieht- seine Federsteifigkeit in jeder beliebigen Richtung der lieh ihrer resultierenden Federkonstanten justierba- achsnormalen bzw. Radial-Ebene innerhalb bestimmter ren Federkörperpaaren (fi — f2) bzw. (73—/4) min- 65 Grenzen verändern lassen, ohne die Ausrichtung des destens je ein Federkörper (fi) bzw. (73) in seiner Wellenstranges an TS- und ES-Kupplungsebenen nen-Federsteifigkeit justierbar und hierzu mit einer pro- nenswert zu stören. Das Hohlwellenlager ist also so eressiven Federcharakteristik versehen ist. ausgebildet, daß