CH440435A - Elektrische Maschine vertikaler Bauart mit Betongehäuse - Google Patents

Elektrische Maschine vertikaler Bauart mit Betongehäuse

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CH440435A
CH440435A CH87965A CH87965A CH440435A CH 440435 A CH440435 A CH 440435A CH 87965 A CH87965 A CH 87965A CH 87965 A CH87965 A CH 87965A CH 440435 A CH440435 A CH 440435A
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CH
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concrete
electrical machine
machine according
rods
stator core
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CH87965A
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Johannes Dipl Ing Muecke
Schmatloch Wolfhard
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Siemens Ag
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/18Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
    • H02K1/185Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures to outer stators

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Description


  Elektrische Maschine vertikaler Bauart mit Betongehäuse    Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Maschi  nen vertikaler Bauart mit einem ringförmigen, ge  schlossenen Mantel aus Beton und     Verstrebungsstäben     zwischen dem Betonmantel und dem     Ständerblechpaket.     



  Beim Betrieb derartiger Maschinen, insbesondere       Wasserkraftgeneratoren,    können erhebliche,     tangential     und radial gerichtete     Kräfte    .auftreten, die vom Funda  ment oder dem mit diesem verbundenen Gehäuse auf  genommen werden müssen. Derartige Kräfte werden  beispielsweise durch Erwärmung,     durch    das Drehmo  ment oder den magnetischen Fluss beim     Betrieb    der  Maschine verursacht.  



  Nach einem nichtvorveröffentlichten Vorschlag sol  len die Verstrebungen zwischen dem     Ständerblechpaket     und dem Betongehäuse aus     fachwerkartig    angeordneten  Spannschrauben bestehen, deren     gehäuseseitige    Knoten  punkte mit Hilfe von Stellschrauben im Beton ver  ankert sind. Bei dieser Anordnung können ein den fach  werkartigen Verstrebungen     infolge    von     tangentialen     Kräften Zug- und Druckspannungen auftreten, so dass  auf die Stellschrauben radial nach aussen     gerichtete     Kräfte, Schub- und eventuell auch Biegekräfte, aus  geübt werden können.

   Radial nach aussen wirkende  Kräfte wirken sich im Beton als für     @diesen    schädliche,       tangential    gerichtete Zugspannungen aus. Die Stell  schrauben für die Verankerung der     Fachwerkverstre-          bungen    im Beton sind in     Stahlrohren    geführt. Für die  Einbringung der Stahlrohre vor dem Betonieren oder  nach dem Betonieren in dafür vorgesehene Aussparun  gen und für ihre Fixierung ist daher eine hohe Mass  genauigkeit erforderlich, die mit wirtschaftlichen Mitteln  kaum einzuhalten ist.

   Die von den     fachwerkartigen     Verstrebungen auf die Stellschrauben übertragenen     tan-          gentialen    Kräfte wirken über die Stahlrohre     vorwiegend     auf die innere Randzone des Betongehäuses und führen  dort zu örtlich hohen und damit .schädlichen Bean  spruchungen des Betons.  



  Damit während des Betriebes der Maschine das  Betongehäuse im wesentlichen nur auf Druck und das         Ständerblechpaket    im wesentlichen nur auf Zug be  ansprucht sind, wird erfindungsgemäss vorgeschlagen,  dass der     Betonmantel    durch die gleichmässig über den       Umfang    des     Ständerblechpaketes.    verteilten und unter  Zugspannung stehenden     Verstrebungsstäbe    in Verbin  dung mit dem     Ständerblechpaket    ohne Verbund vor  gespannt und durch die     Verstrebungsstäbe    auf Abstand  zum Blechpaket gehalten ist.

   Mit besonderem Vorteil  bilden die Achsen der Stäbe     Tangenten    an die Mantel  fläche eines fiktiven, zum     Ständerblechpaket    koaxialen       Zylinders,    dessen     Durchmesser    kleiner als der Aussen  durchmesser des     Ständerblechpaketes        äst.    Dabei     sind     die Stäbe beispielsweise so angeordnet, dass jeder Stab  mindestens einen anderen Stab kreuzt. Da jeder ein  zelne     Verstrebungsstab    im Beton oder auf der Aussen  seite des Betons unter     Vorspannung    verankert ist, kön  nen die     Verstrebungsstäbe    nur auf Zug beansprucht  werden.

   Auf diese Weise entsteht ein     Eigenspannungs-          zustand,    der das Betongehäuse als geschlossenes Druck  gewölbe und das     Ständerblechpaket    statisch als Zug  ring wirken lässt. Die auf der Aussenseite des Beton  gehäuses verankerten Stäbe können im Inneren von       Hüllrohren    mit im Verhältnis zum Durchmesser der  Stäbe grosser lichter Weite frei verlegt werden, so dass  der     Spielraum    Richtungsabweichungen der Stäbe zu  lässt. Zur Vergrösserung des     Spielraumes    können die  die     Verstrebungsstäbe    aufnehmenden     Hohlräume    bzw.

    die.     Hüllrohre,    die als verlorene Schalung in den Beton  ring     einbetoniert    sein     können,    derart konisch ausgebil  det sein, dass die grössere Öffnung des Konus dem  Blechpaket zugewandt ist. Durch diese     Erweiterung     wird die mechanische Festigkeit des     Betonringes    nicht  nennenswert herabgesetzt. Der Durchmesser der dem  Blechpaket zugewandten Öffnungen der Hohlräume  bzw.     Hüllrohre    kann ein     mehrfaches,    beispielsweise das       2-3fache    des Durchmessers der Verstrebungen betra  gen.

   Die Verstrebungen können sich dann verschieben,  ohne dass sie mit dem     Betonring        in    Berührung kommen.  Das ist wesentlich, weil die Einhaltung der im Elektro-           maschinenbau    üblichen Toleranzgrenzen bei     der    Her  stellung von Betonringen .schwierig ist. Da     zur    Befesti  gung des Blechpaketes im allgemeinen mehrere über  einander angeordnete Verstrebungen .erforderlich sind,  ist es vorteilhaft, die     Hohlräume    nicht mit kreisförmi  gem, sondern mit     eliptischem,    sich erweiterndem Quer  schnitt auszuführen.  



  Zur Verankerung der Stäbe an der Aussenseite des       Betongehäues        können    beispielsweise glockenförmige  Ankerkörper verwendet werden, die von vornherein  einbetoniert werden. Diese Ankerkörper stellen dann  die einzige kraftschlüssige     Verbindung    mit dem Beton  gehäuse her, so dass :ein nachträgliches     Verpressen    mit  Zementmörtel nicht notwendig ist. Die Enden der     Ver-          strebungsstäbe    können in mehreren zueinander paralle  len Schichten oder Lagen im Beton verankert sein und  ebenso .in entsprechenden, zueinander parallelen Höhen  lagen am     Ständerblechpaket    angreifen.

   Natürlich kön  nen die     Verstrebungsstäbe    auch radial angeordnet sein,  so dass die Achsen der Stäbe sich     lagenweise    in einem  Punkt der Maschinenachse schneiden. Da die Stäbe in  diesem Falle jedoch nur radiale Kräfte aufnehmen kön  nen, muss wenigstens eine der das Blechpaket zusam  menhaltenden Druckplatten im Fundament oder im  Betongehäuse, das     normalerweise    mit dem Fundament  eine Einheit bildet, verankert sein. Zur Befestigung .der  Stäbe sind beispielsweise an beiden Enden Gewinde       aufgewalzt.     



       Zur    Einleitung von Zugspannungen in die     Ver-          strebungsstäbe    werden     zweckmässigerweise    mehrere über  den Umfang des Betongehäuses gleichmässig verteilte  hydraulische Einrichtungen, gegebenenfalls schrittweise  nacheinander, mit einer entsprechenden Anzahl von     Ver-          strebungsstäben    kraftschlüssig verbunden. Dabei werden  die hydraulischen Einrichtungen von einer Stelle aus  gesteuert und     gleichzeitig    und gleichmässig, gegebenen  falls unter Verwendung von     Prozessrechnern,    betätigt.  



  Anhand von in den Zeichnungen wiedergegebenen  Ausführungsbeispielen wird die Erfindung im folgenden  näher erläutert. In den Zeichnungen sind:       Fig.    1 ein     axialer    Teilschnitt     durch    den     Ständer     einer     elektrischen    Maschine vertikaler Bauart und das.

    diesen umgebende Betongehäuse,       Fig.    2 ein Teilquerschnitt durch die Anordnung  nach     Fig.    1,       Fig.    3 ein axialer Teilschnitt wie in     Fig.    1, jedoch  mit anderer Anordnung der     Verstrebungsstäbe,          Fig.    4 ein Teilquerschnitt durch die Anordnung nach       Fig.    3,       Fig.    5 und 6 Einzelheiten der Anordnungen nach       Fig.    2 und 4 in grösserem Massstab.  



  In     Fig.    1 und 2     sind        ein    Ständer 1 einer elektrischen  Maschine vertikaler Bauart und ein diese     Maschine     umgebendes Betongehäuse, das aus einer     ringförmigen     Betonwand 2 und einem Fundament 3 besteht, schema  tisch dargestellt. Das     Ständerblechpaket    1 wird durch  Druckplatten 4, 5 zusammengehalten und ist mit     Hilfe     einer Tragkonstruktion 6 auf dem Fundament 3 ab  gestützt. Das     Ständerblechpaket    ist, beispielsweise lagen  weise, durchgehend geschichtet.

   Die Verbindung des       Ständerblechpaketes    mit der Betonwand 2 ist     durch     speichenartig angeordnete Spannstäbe 7, 8 hergestellt,  und zwar in diesem     Ausführungsbeispiel    derart, dass die  über die     ständerseitigen    Enden verlängerten Achsen der  Spannstäbe 7 und 8 jeweils Tangenten an die Mantel  fläche eines gedachten Zylinders sind, dessen Durch-         messer    kleiner als der     Aussendurchmesser    des Ständer  blechpaketes ist.

       Die    Spannstäbe 7 sind beispielsweise  in zwei verschiedenen     Höhenlagen    und die zugeordne  ten Spannstäbe 8 jeweils in geringem Abstand zu diesen  angeordnet, so dass sich die     Mantelfläche    der Stäbe im  Höchstfalle gerade berühren. Nach     Fig.    2 sind je ein  Spannstab 7 und je ein Spannstab 8 an einem Punkt  des     Ständerblechpaketes    befestigt und die Befestigungs  punkte liegen so dicht beieinander, dass jeder Stab 7  vier Stäbe 8 und umgekehrt jeder Stab 8 vier Stäbe 7  kreuzt. Die in der Betonwand 2 verlaufenden Abschnitte  der Spannstäbe liegen ohne Verbund im Beton, d. h.

    sie laufen, abgesehen von der Verankerung, frei im  Beton und sind beispielsweise .in     Hüllrohren    9     geführt,     deren lichte Weite erheblich grösser als der Durchmesser  der Spannstäbe ist. Auf diese Weise haben die Spann  stäbe in den     Hüllrohren    genügend     Spielraum,    und die       Hüllrohre    9 können ohne hohe Anforderung an die  Massgenauigkeit bei der Herstellung der Betonwand in  diese eingebettet werden.

   Ferner können bei der Her  stellung der Betonwand zur Verankerung der Spann  stäbe 7 und 8 beispielsweise glockenförmige Anker  körper 10 einbetoniert werden.     Zweckmässigerweise     sind je zwei Ankerkörper für einen Spannstab 7 und  den benachbarten Spannstab 8 in einer im Beton vor  gesehenen Aussparung 12 angeordnet. Die Enden der  Spannstäbe 7 und 8 können beispielsweise mit auf  gewalzten Gewinden versehen sein, auf die Muttern 11  aufgeschraubt werden können.

   Zur Verbindung des       Ständerblechpaketes    mit der Betonwand, die beispiels  weise aus Spannbeton hergestellt ist, werden die Spann  stäbe 7 und 8 durch die     Hüllrohre    eingefädelt, am       Ständerblechpaket    befestigt, mit hydraulischen Einrich  tungen unter Spannung gesetzt und schliesslich durch  die Muttern 11 festgelegt. Für die in     Fig.    2 dargestellte  Art der Verstrebung werden mindestens vier hydrau  lische Einrichtungen, und zwar je zwei auf radial gegen  überliegenden Seiten des Gehäuses, benötigt.  



  Wenn die Aussenseite der Betonwand nicht zugäng  lich ist, dann werden die Spannstäbe einschliesslich auf  gesetzter Mutter und einschliesslich des auf den Spann  stab aufgeschobenen Ankerkörpers und     Hüllrohres    bei  der Herstellung der Ringwand :einbetoniert. Dabei ist  oberhalb des Ankerkörpers ein kleiner Hohlraum vor  zusehen, in dem sich das mit der Mutter versehene  Ende der Spannstäbe frei bewegen kann. Infolge der       Hüllrohre    können die Anforderungen an die Genauig  keit der Ausrichtung ohne Schwierigkeiten eingehalten  werden.

   Bei dieser Ausführung werden die     Verstre-          bungsstäbe,    nachdem sie mit     Hilfe    von hydraulischen       Einrichtungen    unter     Vorspannung    gesetzt sind, am     Stän-          derblechpaket    befestigt.  



  Die     Fig.    3 und 4 zeigen schematisch ein weiteres  Ausführungsbeispiel der Erfindung. Soweit die Teile  mit denen in den     Fig.    1 und 2 übereinstimmen, sind  gleiche Bezugszeichen verwendet. In diesem Ausfüh  rungsbeispiel sind Spannstäbe 13 verwendet, die in zwei  verschiedenen Höhenlagen angeordnet sind und radial  verlaufen, d. h. sie schneiden sich     lagenweise    in je  einem Punkt der Maschinenwelle. Anstelle der glocken  förmigen     Ankerkörper    nach den     Fig.    1 und 2 sind  hier im wesentlichen scheibenförmige Ankerkörper 14  verwendet. Bei diesem     Ausführunsbeispiel    können die  Spannstäbe     nur    die radialen Zugkräfte aufnehmen.

         Tangentiale    Kräfte werden in diesem Falle über die  Tragkonstruktion 6 oder über den Tragstern 15 auf      das Fundament übertragen und von diesem aufgenom  men.  



  Der in     Fig.    5 in     vergrössertem    Massstab     dargestellte     Ausschnitt lässt die     Durchführung    der     Verstrebungs-          stäbe    durch das Betongehäuse deutlicher erkennen. An  die     Aussparungen    12 schliessen sich schräggestellte zy  lindrische Hohlräume an, durch welche die Stäbe 7, 8  geführt sind.     Das    eine Ende der Stäbe ist am Rücken  des Blechpaketes 1 befestigt,     während    das andere Ende  dieser Stäbe von den Ankerkörpern 10 gehalten werden.

    Die zur Aufnahme der Stäbe 7, 8 dienenden Hohl  räume sind     beispielsweise    .durch     Hüllrohre    6 gebildet,  die als verlorene Schalung in das     Betongehäue    2 ein  gebettet sind.  



  Nach     Fig.    6 sind die     Hüllrohre    6a bzw. die ent  sprechenden     Hohlräume    im Betonring konisch aus  gebildet und erweitern sich     in    Richtung auf das Blech  paket 1. Der Durchmesser der Austrittsöffnung beträgt  ein vielfaches vom Durchmesser der Verstrebungen 7,  B. Damit     die    Verstrebungen     ihre    Lage ohne Biege  beanspruchungen beliebig     ändern    können, wird     ihre     Auflage auf den Ankerkörpern     zweckmässigerweise     kugelig,     ballig    oder     schneidenförmig    gestaltet.  



  Durch die in die     Verstrebungsstäbe    eingeleitete Vor  spannung, für die ein möglichst hoher Wert anzustreben  ist, wirken Gehäuse und Blechpaket wie eine     Einheit     und sind daher wegen der hohen Eigenfrequenz un  empfindlich gegenüber allen praktisch auftretenden  Schwingungen. Die     Verstrebungsstäbe    und das Ständer  blechpaket werden nur auf Zug, der Betonring nur auf  Druck beansprucht.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Elektrische Maschine vertikaler Bauart mit einem ringförmigen, geschlossenen Mantel aus Beton und Ver- strebungsstäben zwischen dem Betonmantel und dem Ständerblechpaket, dadurch gekennzeichnet,
    dass der Betonmantel durch die gleichmässig über den Umfang des Ständerblechpaketes verteilten und unter Zugspan- nung stehenden Verstrebungsstäbe in Verbindung mit dem Ständerblechpaket ohne Verbund vorgespannt und durch die Verstrebungsstäbe auf Abstand zum Blech paket gehalten ist.
    <B>UNTERANSPRÜCHE</B> 1. Elektrische Maschine nach dem Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen der Stäbe Tangenten, an die Mantelfläche eines fiktiven, zum Stän- derblechpaket koaxialen Zylinders bilden, dessen Durch messer kleiner als der Aussendurchmesser des. Ständer blechpaketes ist. 2. Elektrische Maschine nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass jeder Stab mindestens einen anderen Stab kreuzt. 3.
    Elektrische Maschine nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Achsen der Stäbe sich lagenweise in deinem Punkt der Maschinenachse schnei den und wenigstens eine der beiden das Blechpaket zusammenhaltenden Druckplatten im Fundament ver ankert ist. 4. Elektrische Maschine nach dem Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Enden der Ver- strebungsstäbe Gewindeaufgewalzt sind. 5.
    Elektrische Maschine nach Unteranspruch 4, da ,durch gekennzeichnet, dass die Verstrebungsstäbe inner halb des Betons in Hüllrohren geführt und durch glok- kenförmige Ankerkörper im Beton gehaltert sind. 6. Elektrische Maschine nach Unteranspruch 5, da durch gekennzeichnet, dass die Hüllrohre konisch aus gebildet sind.
    7. Elektrische Maschine nach Unteranspruch 6, da durch gekennzeichnet, dass die Hüllrohre mit elipti- schem, sich erweiterndem Querschnitt ausgebildet sind. B. Elektrische Maschine nach Unteranspruch 6, da durch gekennzeichnet, dass die auf den Ankerkörpern aufliegenden Halterungselemente der Verstrebungen der art geformt sind, dass die Verstrebungen ihre Richtung ohne Biegebeanspruchungen beliebig ändern können.
CH87965A 1964-02-01 1965-01-21 Elektrische Maschine vertikaler Bauart mit Betongehäuse CH440435A (de)

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