DD243150B1 - Elastische verbindung der statorblechpaketfuehrungsleisten mit gehaeusescheiben bei wasserkraftgeneratoren - Google Patents

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine aus Flachstahl geformte elastische Verbindung, die in Wasserkraftgeneratoren mit lotrechtem Rotor zwischen Statorblechpaket und Gehäusescheiben nachträglich eingebaut werden kann und die eine Reduzierung der Druckumfangsspannungen im Statorblechpaket ermöglicht.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Das Statorblechpaket besteht aus einer Vielzahl geschichteter, dünner Bleche. Es weist an seinem Innendurchmesser Nuten mit rechteckigem Grundquerschnitt zur Aufnahme der Wicklungsstäbe auf. Am Außendurchmesser sind Schwalbenschwanznuten angeordnet, in die Führungsleisten eingreifen. Die Führungsleisten sind das Verbindungselement zwischen dem Statorblechpaket und dem Ständergehäuse.

Für die konstruktive Gestaltung der Verbindung von Blechpaket und Gehäuse sind verschiedene Formen bekannt. Bei einer annähernd starren Verbindung, z. B. durch am Gehäuse angeschweißte Führungsleisten, kommt es im Betrieb zu großen Druckumfangsspannungen im Blechpaket. Diese sind dadurch bedingt, daß sich das Blechpaket wesentlich stärker als das Gehäuse erwärmt und von diesem in seiner radialen Ausdehnung behindert wird.

Überschreiten die Druckumfangsspannungen bestimmte Stabilitätsgrenzen, so kommt es zum Auskippen der Bleche des Blechpaketes, womit die axiale Deformation der Ständerbleche aus ihren Ebenen heraus bezeichnet wird. Die Größe der Stabilitätsgrenze, bei der Auskippen auftritt, hängt neben geometrischen Parametern vor allem von der axialen Flächenpressung im Blechpaket ab. Die beim Auskippen auftretenden Deformationen haben sowohl elastische als auch plastische Anteile und führen zu einer akuten Gefährdung der Wicklungsisolationen, die bei den heute gebräuchlichen Kunstharzisolierungen wesentlich größer als bei den früher verwendeten Asphaltisolierungen ist.

Dieses veränderte Verhalten der Isolation muß insbesondere dann berücksichtigt werden, wenn bei einer Reparatur an einer älteren Maschine eine Kunstharzisolierung verwendet werden soll und es an der Maschine im bisherigen Betrieb zum Auskippen der Bleche gekommen ist.

Es sind Ausführungen bekannt, wo zwischen den Führungsleisten und den zugehörigen Nuten im Blech zur Verringerung der Umfangsspannung ein radiales Spiel belassen wird. Nachteilig wirkt sich dabei jedoch aus, daß bei einer Radialbewegung infolge Erwärmung zwangsläufig auch ein Spiel in Umfangsrichtung auftritt, wodurch es bei unkontrollierten Bewegungen der Bleche ebenfalls zu Beschädigungen der Wicklung kommen kann. Diese Gefährdung ist insbesondere bei Vorliegen einer nicht ausreichenden axialen Pressung und einem die Richtung wechselnden Moment gegeben, wie es an Wasserkraftgeneratoren in Pumpspeichersätzen auftritt.

Für eine elastische Verbindung zwischen den Führungsleisten und dem Gehäuse zur Reduzierung der Druckspannungen im Statorblechpaket sind Lösungen bekannt. Für sehr große Wasserkraftgeneratoren mit einem Gehäuse in Form eines Betonringes sind in der DE-OS 2249978 (H 02 K, 1/06) sowie in der CH-PS 409099 (21 d 1,47) konstruktive Lösungen für elastische Verbindungselemente angegeben. Elastische Glieder, mit deren Hilfe im Statorblechpaket Zugvorspannungen und im Betongehäuse Druckvorspannungen aufgebracht werden können, sind in der CH-PS 440435 (21 d 1,47) angegeben. Verschiedene Möglichkeiten zur Aufbringung der Zugvorspannung im Statorblechpaket bei Stahlgehäusen sind in der CH-PS 553497 (H02 K, 1/18) aufgezeigt. Eine elastische Federung zwischen dem Statorblechpaket und dem Gehäuse, die radial genügend nachgiebig, tangential zwecks Einhaltung der Form genügend steif ist, wird auch in der DE-PS 903121 (21 d, 1,47) beschrieben. Mit der elastischen Federung wird dabei das Ziel verfolgt, eine Verminderung der Lärmabstrahlung bzw. eine Schwingungsisolation von elastischen Maschinen zu erreichen.

Neben einer bekannten Festlegung des Statorblechpaketes mit Spiel zum Ausgleich der Wärmespannungen mit gleichzeitiger Verhütung einer tangentialen Verschiebung der Bleche (DR-PS 515599,21 d 1,45) und neben einem Ausgleich durch Federwirkung durch nachgiebige Gestaltung der Gehäusewangen bzw. der tragenden Gehäusescheiben (DR-PS 657790, Id 1,45, dort beschriebener Stand der Technik) ist es nach DE-PS 906475,21 d 1,45, auch bekannt, die Führungsleisten des Statorblechpaketes mit dem Gehäuse über federnde Zwischenglieder, im besonderen über Blattfedern, zu verbinden. Weiterhin sind durch DE 1031412 (21 d 1,45) nachgiebige Trägerstäbe für die nachgiebige Lagerung des Statorkerns in dynamoelektrischen Maschinen bekannt geworden, die Rechteckquerschnitt aufweisen.

Allen angeführten, bekannten Lösungen einer elastischen Verbindung zwischen dem Statorblechpaket und dem Gehäuse ist gemeinsam, daß ihre nachträgliche Anwendung an einem bestehenden Wasserkraftgenerator bei Weiterverwendung des Statorblechpaketes und des Gehäuses aus Platzgründen nicht möglich ist. Die Anwendung einer Ringzugvorspannung im Statorblechpaket verlangt außerdem eine formschlüssige Verbindung der einzelnen ЭіалаегЫесЬе untereinander-in Umfangsrichtung die im allgemeinen nicht gegeben ist.

Nach SL)-PS 843101 (H 02 К, 1/18) sind weiterhin Federbügel in V-Form bekannt, die einen nachträglichen Einbau in eine bestehende Maschine möglich erscheinen lassen. Untersuchungen haben jedoch gezeigt, daß die in der o.g. PS angegebenen Formen der Federbügel die Forderung nach einer hinreichend großen Nachgiebigkeit in radialer Richtung zwar gut erfüllen, aber die ebenso notwendige Bedingung der Übertragung der Umfangskräfte ohne Überschreitung der zulässigen Beanspruchungen nicht gewährleisten können. Diese Federbügel weisen zueinander parallel verlaufende Teilabschnitte auf, die in ihrem Querschnitt frei verformbar sind. Dadurch treten bei der Übertragung der aus dem Drehmoment resultierenden Umfangskräfte in diesen Teilabschnitten unzulässig hohe Torsionsbeanspruchungen auf, die zu bleibenden Formänderungen und letztlich zum Versagen der Bauteile führen können. Diese zu hohe Beanspruchung kann durch die Wahl der Querschnittsparameter bei Einhaltung der anderen Bedingungen nicht umgangen werden.

Ziel der Erfindung

Mit der nachstehend beschriebenen Erfindung sollen Ausfälle, die durch Wickiungsschäden infolge des Auskippens der Bleche der vorhandenen Wasserkraftgeneratoren ihre Ursache haben, vermieden werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Zielstellung folgend, besteht die technische Aufgabe darin, eine solche Form von Federbügeln zu finden, die sowohl die Forderung nach geringer Steifigkeit in radialer Richtung und nach großer Steifigkeit in Umfangsrichtung erfüllt als auch den nachträglichen Einbau in vorhandene Wasserkraftgeneratoren ermöglicht.

Die Lösung der technischen Aufgabe besteht darin, daß die Federbügel aus zwei zueinander senkrecht stehenden geraden Schenkeln mit dazwischenliegendem Bogenstück bestehen und daß die Enden der Schenkel mit vollem Querschnitt senkrecht jeweils an die Statorblechpaketführungsleisten bzw. Gehäusescheiben angeschweißt sind. Diese Lösung hat zur Folge, daß sich der Blechkörper bei Erwärmung radial verschieben kann, wobei in den Federbügeln nur geringe Reaktionskräfte geweckt werden. Damit bleiben auch die Druckumfangsspannungen im Statorblechpaket klein. Dadurch und durch die Erhöhung der Stabilitätsgrenze aufgrund der vergrößerten axialen Pressung wird ein erneutes Auskippen der Statorbleche vermieden. Beider Relativbewegung zwischen Blechpaket und Gehäuse in radialer Richtung bleibt die seitliche Führung durch die Federbügel gewährleistet. Durch die wesentlich größere Biegesteifigkeit in Umfangsrichtung gegenüber der radialen Richtung wird die Drehmomentenübertragung einschließlich aller Sonderlastfälle gesichert.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den zugehörenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: den Wasserkraftgenerator im Vertikalschnitt, rechtsseitige Hälfte,

Fig.2: den Wasserkraftgenerator im Schnitt A-A nach Fig. 1 in Teildarstellung,

Fig.3: einen Federbügel in vergrößerter Darstellung nach Fig. 1,

Fig.4: den Federbügel im Schnitt B-B nach Fig.3.

Nach Fig. 1 und Fig. 2 weist das das Statorblechpaket 5 mit Wicklungsstäben 6 tragende Gehäuse ringförmige Gehäusescheiben 1 auf und wird komplettiert durch den Gehäusemantel 2, die Stegbleche 8 sowie den Gehäusekopf 9 und den Gehäusefuß 10. Das Statorblechpaket 5 ist auf der unteren Gehäusescheibe 1 aufgesetzt und wird durch eine Anzahl Statorblechpaketführungsleisten 3 über den Umfang in seiner Lage geführt und durch jeweils zwischen den Statorblechpaketführungsleisten 3 angeordnete Spannbolzen 7 und die Preßplatten 11 axial zusammengedrückt. Das Statorblechpaket 5 nimmt in Nuten an seinem Innendurchmesser die Wicklungsstäbe 6 auf. Jede Statorblechpaketführungsleiste 3 ist durch sechs Federbügel 4 mit den Gehäusescheiben 1 verbunden. Nach Fig.3 und Fig.4istein Federbügel 4 vergrößert dargestellt. Er weist einen Rechteckquerschnitt auf, dessen Hauptträgheitsachse radial orientiert ist, so daß in radialer Richtung eine geringe und Umfangsrichtung dagegen eine große Biegesteifigkeit vorliegt. Ein gerader Schenkel 13 des Federbügeis 4 verläuft parallel zur Oberfläche der Statorblechpaketführungsleiste 3 und trifft senkrecht auf die Oberfläche der Gehäusescheibe 1 auf, wo er mit einer Stumpfnaht 15 angeschweißt ist. Der zweite gerade Schenkel 12 des Federbügels 4 verläuft parallel zur Oberfläche der Gehäusescheibe 1 und trifft senkrecht auf die Oberfläche der Statorblechpaketführungsleiste 3 auf, wo er ebenfalls mit einer Stumpfnaht 15 angeschweißt ist. Diebeidengeraden Schenkel 12; 13 des Federbügels 4 sind durch ein Bogenstück 14 mit konstantem Biegeradius verbunden. Somit weisen die Federbügel 4 keinen zueinander parallel verlaufenden Teilabschnitt auf, wodurch hohe Torsionsbeanspruchungen bei Belastung in Umfangsrichtung 17 vermieden werden und wobei gleichzeitig in Radialrichtung 16 eine ausreichend große radiale Nachgiebigkeit gegeben ist.

Claims (2)

1. Elastische Verbindung der Statorblechpaketführungsleisten mit Gehäusescheiben bei Wasserkraftgeneratoren mit Hilfe aus Flachstahl bestehender Federbügel, die einerseits an den Statorblechpaketführungsleisten und andererseits an den Gehäusescheiben angeschweißt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Federbügel (4) nur aus zwei zueinander senkrecht stehenden, geraden Schenkeln (12; 13) und dazwischen liegenden Bogenstück (14) bestehen und daß die Enden der Schenkel (12; 13) senkrecht jeweils an die Statorblechpaketführungsleisten (3) bzw. die Gehäusescheiben (1) angeschweißt sind.

   Hierzu
2. 2 Seiten Zeichnungen