DE1016068B

DE1016068B - Vertikale Grossmaschine, insbesondere Wasserkraftgenerator, mit magnetischer Traglagerentlastung

Info

Publication number: DE1016068B
Application number: DES47460A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Guenter Barby
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1956-02-11
Filing date: 1956-02-11
Publication date: 1957-09-19

Description

Vertikale Großmaschine, insbesondere Wasserkraftgenerator, mit magnetischer Traglagerentlastung Bei vertikalen Großmaschinen elektrischer oder nicht elektrischer Art, bei denen neben dem Traglager noch ein Führungslager für die vertikale Welle vorgesehen, ist, kann man den Lagerdruck des Traglagers und die durch diesen Druck im Lager entstehenden Verluste dadurch vermindern, daß am Fundament ein Hubmagnet mit kreis- oder kreisringförmiger Fläche befestigt wird, der auf eine mit der vertikalen Welle der Maschine verbundene, entsprechend geformte Ankerscheibe eine Anziehungskraft ausübt. Bei den bekannten Anordnungen dieser Art hat man. dafür Sorge getragen, daß die Kraftliniendichte über dein Luftspaltflächen der einander anziehenden Teile, des Hubmagnets und der Ankerscheibe möglichst homogen ist. Wie: Untersuchungen gezeigt haben, werden durch elastische, Verformungen der vom Hubmagnet angezogenen Ankerscheibe infolge des beachtlichen Gewichtes der umlaufenden Teile geringfügige Änderungen des Luftspaltes zwischen Ankerscheibe und Hubmagnet hervorgerufen. Dadurch entstehen Inhomogenitäten in der Verteilung der Kraftlinien über die Luftspaltfläche, so daß sich Taumelbewegungen der umlaufenden Teile einstellen und damit auf das Führungslager der vertikalen Welle senkrecht zur Wellenachse verlaufende Querkräfte ausgeübt werden, die infolge des großen Hebelarmes beachtliche Werte annehmen können.
Die Erfindung beseitigt die erwähnten Schwierigkeiten, die sich bei der magnetischen. Traglagerentlastung von vertikalen Großmaschinen, insbesondere von Wasserkraftgeneratoren, ergeben, durch eine inhomogene Verteilung der magnetischen Kraftlinien im Luftspalt, und zwar nimmt gemäß der Erfindung die Kraftliniendichte zwischen den kreis- oder kreisringförmigen Flächen des Hubmagnets und der Ankerscheibe in radialer Richtung von außen nach innen zu. Dadurch üben die magnetischen Kraftlinien eine zentrierende Wirkung auf die mit der vertikalen Welle verbundene umlaufende Ankerscheibe aus, so daß Taumelbewegungen der beschriebenen Art, die (las Führungslager ungünstig beanspruchen, vermieden werden. Die nachteiligen Auswirkungen der elastischen. Verformungen der Ankerscheibe werden also kompensiert.
Es ist zwar bei elektrischen. Meßgeräten, beispielsweise bei Elektrizitätszählern, oder auch bei Getrieben bekannt, die umlaufende Welle durch Kräfte magnetischer Natur zu entlasten, wobei auch inhomogene Magnetfelder verwendet werden; infolge des geringen Gewichtes der umlaufenden Teile dieser Geräte treten hierbei aber keine elastischen Verformungen der Ankerscheibe auf, wie es beispielsweise bei vertikalen Wasserkraftgeneratoren der Fall ist, die dann zu Taumelbewegungen führen, die auf das Führungslager ungünstig einwirken. Die Gestalt der bei den erwähnten Geräten verwendeten Magnetfelder kann daher keine Anregung für die Ausgestaltung der magnetischen Traglagerentlastung von vertikalen Großmaschinen geben.
Die in radialer Richtung von. außen nach innen zunehmende, Vergrößerung der magnetischen. Kraftliniendichte gemäß der Erfindung über der kreis- oder kreisringförmigen Luftspaltfläche der, einander anziehenden Teile von Hubmagnet und Ankerscheibe kann durch. entsprechende Verteilung der erregenden Amperewindungen des Hubmagnets herbeigeführt werden, so daß die einander gegenüberstehenden Flächen des Hubmagnets und; der Ankerscheibe nach wie vor eben, und' der Luftspalt in radialer Richtung gleich groß ist. Vortei.lhafterwcise wird jedoch die ungleichmäßige Verteilung der magnetischen Kraftliniendichte in radialer Richtung durch entsprechende Gestaltung des Luftspaltes, zwischen Hubmagnet und Ankerscheibe bewirkt. Beispielsweise kann hierzu von den beiden einander gegenüberstehenden Luftspaltflä.chen des Hubmagnets und der Ankerscheibe die: eine oder auch beide die Mantelfläche eines sehr flachen Kegels bilden, und zwar derart, da,ß der Luftspalt in radialer Richtung nach außen. hin größer wird. Wie Untersuchungen gezeigt haben, läßt sich damit eine: sehr stabile Zentrierung des Umlaufes von vertikalen Großmaschinen erreichen.
An Hand der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. 1 ist die Welle einer vertikalen Maschine, und zwar eines Wasserkraftgenerators. Auf der Welle befindet sich. ein Tragkopf 2, der auf einem Traglager 3 beim Lauf gleitet. Der ruhende Teil des Traglagers besteht in, bekannter Weise aus sektorförmigen, neigbaren Platten (Mitchellager), die oben einen. Weißmetallausguß besitzen.. Das Traglager befindet sich in einem wannenförmigen Behälter mit einer Bodenscheibe 4 und ringförmigen Seitenwänden 5 und 13. Der Behälter dient für die Aufnahme des Schmieröls am Lager; er ist in die sternförmigen Tragarme 6 der Gesamtkonstruktion, eingeschweißt. Der rotierende Tragkopf ist an einer zylindrischen Außenfläche noch von dem Führungslager 7 umgeben, dessen ruhender Teil über die Stützen 8 an der Bodenplatte 4 befestigt ist. Die magnetische Traglagerentlastung besteht aus dem ringförmigen Hubmagnet 9 mit den. ringförmig angeordneten, in Nuten untergebrachten Erregerwicklungen 10. Der Hubmagnet ruht über die Zwischenringe 11 auf den Sternarmen 6 auf. Gegenüber der unteren Stirnfläche des Hubmagnets befindet sich die Ankerscheibe 12, die einen Teil des Tragkopfes 2 bildet. Durch die Magnetwirkung wird sie nach oben, gezogen und so das Lager 3 entlastet. Die geschilderte zentrierende Wirkung auf den Lauf der Maschine und damit die Vermeidung von Pressungen an dem Führungslager 7 wird nun gemäß der Erfindung dadurch erzielt, daß zwar der Hubmagnet 9 an den Luftspalt mit einer ebenen Stirnfläche angrenzt, daß aber die gegenüberliegende Fläche der Ankerscheibe 12 leicht konisch abgedreht ist, so daß der Luftspalt 14 zwischen Hubmagnet und Ankerscheibe in radialer Richtung nach außen hin zunimmt, wodurch die magnetischen. Kraftlinien auf den inneren Rand der Luftspaltfläche konzentriert werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Vertikale Großmaschine, insbesondere Wasserkraftgenerator, mit deren vertikaler Welle eine Ankerscheibe mit einer kreis- oder kreisringförmigen Fläche verbunden ist, auf die ein entsprechend geformter Hubmagnet eine Anziehungskraft ausübt, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Kraftliniendichte im Luftspalt zwischen den kreis- oder kreisringförmigen Flächen des Hubmagnets und der Ankerscheibe in radialer. Richtung von; außen nach innen zunimmt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ungleichförmige. Verteilung der magnetischen. Kraftlinien durch Änderung des Luftspaltes zwischen dem Hubmagnet und der Ankerscheibe: erzielt .ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß von den einander gegenüberstehenden Luftspaltflächen des Hubmagnets und der Ankerscheibe die eine oder beide die Mantel-' fläclhe von, flachen. Kegeln bilden, derart, daß der Luftspalt in radialer Richtung nach. außen hin zunimmt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 217 312; schweizerische Patentschriften. Nr. 140 759, 10 220: