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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Der
hierin offenbarte Gegenstand trifft einen Generator und insbesondere
eine Anordnung zur Befestigung eines Stators in einem Generator.
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Generatoren
verwenden üblicherweise
eine Kombination von einem Rotor und einem Stator um Rotationsenergie
in elektrische Energie umzuwandeln. Der Stator enthält im Allgemeinen
mehrere geblechte Kernsegmente, die in einem ringförmigen Rahmen
gestapelt sind. Bei bestimmten Generatorausführungen sind mehrere in Umfangsrichtung beabstandete
Keilstäbe
mit der Längsachse
des ringförmigen
Rahmens ausgerichtet und mit einem Schwingungsisolationsanordnung
verschweißt,
das am ringförmigen
Rahmen befestigt ist. Schwalbenschwänze der Keilstangen fluchten
mit entsprechenden Aussparungen um den Umfang der Kernsegmente herum,
um den Stator am ringförmigen
Rahmen zu befestigen. Unglücklicherweise
verursacht das Schweißen
der Keilstäbe
an ihrem Ort eine Schweißdeformation,
was die Schwierigkeit erhöht, eine
genaue Keilstab-Ausrichtung aufrecht zu erhalten. Die Keilstab-Schwalbenschwänze können maschinell
hergestellt werden, nachdem die Keilstäbe an ihrem Ort angeschweißt wurden,
aber diese Art der Herstellung ist teuer und wegen der beträchtlichen
Größe, die
bestimmte Generatoren aufweisen, auf wenige Fräsmaschinen in der Welt beschränkt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Bestimmte
Ausführungsformen,
die mit der ursprünglich
beanspruchten Erfindung in ihrem Umfang entsprechen, sind nachfolgend
zusammengefasst. Diese Ausführungsformen
sind nicht dazu bestimmt, dem Umfang der beanspruchten Erfindung zu
begrenzen, sondern diese Ausführungsformen sind
vielmehr dazu gedacht, lediglich eine kurze Zusammenfassung von
möglichen
Formen der Erfindung zur Verfügung
zu stellen. In der Tat kann die Erfindung eine Verschiedenheit von
Formen umfassen, die gleich sein können wie oder verschieden sein können von
den nachfolgend dargelegten Ausführungsbeispielen.
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Bei
einem ersten Ausführungsbeispiel
enthält
eine Anlage einen Generator, der einen Rotor, einen um den Rotor
angeordneten Stator und ein Gestell enthält, das um den Stator angeordnet
ist. Das Gestell enthält
einen äußeren ringförmigen Träger, einen äußeren axialen
Stab, der mit dem äußeren ringförmigen Träger verbunden
ist und einen inneren axialen Stab, der mit dem Stator verbunden
ist. Das Gestell enthält
auch einen Federring, der radial zwischen dem äußeren axialen Stab und dem
inneren axialen Stab angeordnet ist. Der Federring ist über eine
erste Führung
lösbar
mit dem äußeren axialen Stab
verbunden, die dazu eingerichtet ist, den Federring mit dem äußeren ringförmigen Träger auszurichten,
und der Federring ist über
eine zweite Führung lösbar mit
dem inneren axialen Stab verbunden, die dazu eingerichtet ist, den
inneren axialen Stab mit dem Stator auszurichten.
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In
einer zweiten Ausführungsform
weist eine Anlage einen Generatorträger auf, der einen Federring
enthält,
der dazu eingerichtet ist, lösbar
zwischen einem äußeren ringförmigen Träger und
einem Stator angebracht zu werden. Der Federring enthält eine
erste Führung,
die dazu eingerichtet ist, den Federring mit dem äußeren ringförmigen Träger in Umfangsrichtung
auszurichten, sowie eine zweite Führung, die dazu eingerichtet
ist, den Federring mit dem Stator in Umfangsrichtung auszurichten.
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Bei
einer dritten Ausführungsform
enthält eine
Anlage eine Rotationsmaschine, die einen ringförmigen Träger, einen innerhalb des ringförmigen Gestells
angeordneten Stator und einen gegenüber dem Stator radial innen
angeordneten Rotor aufweist und die dazu eingerichtet ist, um eine
Längsachse des
ringförmigen
Gestells zu rotieren. Die Rotationsmaschine enthält auch ein Statorbefestigungsanordnung,
die viele in Umfangsrichtung beabstandete Federstäbe aufweist,
die sich axial durch das ringförmige
Gestell erstrecken und an dem ringförmigen Gestell befestigt sind.
Die Statorbefestigungsanordnung enthält auch mehrere ringförmige Federringe,
die innerhalb des ringförmigen
Gestells angeordnet sind und über
viele U-Bügelklemmen
mit den Federstäben
verbunden sind, sowie mehrere Keilstäbe, die benachbart zu in den
ringförmigen
Federringen maschinell hergestellten Aussparungen angeordnet sind.
Die maschinell hergestellten Aussparungen sind dazu eingerichtet,
die Keilstäbe
in einer Umfangsrichtung festzulegen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Diese
und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden besser verstanden werden, wenn die nachfolgende detaillierte
Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung gelesen wird,
in der gleiche Bezugszeichen gleiche Teile darstellen durchgängig in
der Zeichnung, wobei:
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1 ein
schematisches Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Gas-und-Dampf-Kombikraftwerks
ist mit einer Gasturbine, einer Dampfturbine, einem Abhitzedampferzeuger
und Generatoren, die Gestelle aufweisen, die dazu eingerichtet sind, Herstellungskosten
in Übereinstimmung
mit bestimmten Ausführungsformen
der vorliegenden Technik zu reduzieren;
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2 ist
eine Querschnitts-Seitenansicht eines Generators, wie in 1 dargestellt,
in Übereinstimmung
mit bestimmten Ausführungsformen
der vorliegenden Technik;
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3 ist
eine perspektivische Schnittdarstellung eines Generatorgestells,
das in dem Generator nach 2 in Übereinstimmung
mit bestimmten Ausführungsformen
der vorliegenden Technik verwendet werden kann;
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4 eine
detaillierte perspektivische Ansicht eines Federstabs, eines Federrings
und eines Keilstabs innerhalb der Linie 4-4 nach 3 ist,
in Übereinstimmung
mit bestimmten Ausführungsformen
der vorliegenden Technik,
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5 eine
Querschnitts-Seitenansicht des Federstabs, des Federrings und des
Keilstabs nach 3 ist, in Übereinstimmung mit bestimmten
Ausführungsformen
der vorliegenden Technik;
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6 eine
Querschnitts-Vorderansicht des Federstabs, des Federrings und des
Keilstabs innerhalb der Linie 6-6 nach 5 ist, in Übereinstimmung mit
bestimmten Ausführungsformen
der vorliegenden Technik; und
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7 eine
Querschnitts-Seitenansicht des Federrings und des Keilstabs innerhalb
der Linie 7-7 nach 6 ist, in Übereinstimmung mit bestimmten Ausführungsformen
der vorliegenden Technik.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Eine
oder mehrere besondere Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend beschrieben. In dem
Bestreben eine knappe Beschreibung dieser Ausführungsbeispiele bereitzustellen,
kann es sein, dass nicht alle Merkmale einer aktuellen Ausgestaltung
in der Beschreibung beschrieben sind. Es sollte beachtet werden,
dass bei der Entwicklung von irgendeiner solchen aktuellen Ausführung, wie
bei irgendeinem Ingenieur- oder Design-Projekt eine Vielzahl von
ausführungsspezifischen
Entscheidungen getroffen werden muss, um die besonderen Ziele der
Entwickler, wie etwa die Übereinstimmung
mit systembezogenen und unternehmensbezogene Randbedingungen zu
erreichen, die von einer Ausführung
zu einer anderen variieren können.
Ferner sollte beachtet werden, dass solch eine Entwicklungsbestrebung
komplex und zeitaufwendig sein kann, aber dennoch eine Routineunternehmung
des Designs, der Fabrikation und der Herstellung für diejenigen
ist, die ein Durchschnittsfachwissen haben und über diese Beschreibung verfügen.
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Wenn
Elemente von verschiedenen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung eingeführt werden, sind die Artikel „ein”, „eine” „einer” „einen” „einem” „eines” „der” „die”, „das” und „diese”, „dieser”, „diesen”, „diesem”, „dieses” auszudrücken, dass
ein oder mehrere dieser Elemente vorliegen können. Die Begriffe „umfassen”, „enthalten” und „aufweisen” sind dazu
gedacht inklusiv zu sein und bedeuten, dass dort zusätzliche
andere als die aufgeführten
Elemente vorhanden sein können.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Offenbarung können
die Kosten und Zyklusdauer reduzieren, die mit der Generatorherstellung
verbunden sind durch Vermeidung von Herstellungskomplexität und Nacharbeit
im Zusammenhang mit der Korrektur von Schweißverformungen, der maschinellen
Bearbeitung ganzer Generatorgestelle zum Anbringen geschraubter
Kernaufhängungsvorrichtungen
und/oder der maschinellen Herstellung der Keilstab-Schwalbenschwänze nachdem
die Keilstäbe
am Gestell befestigt wurden. Ferner können Ausführungsformen ein kompakteres
Schwingungsisolationsanordnung ermöglichen, dadurch wird es einem
größeren Stator ermöglicht,
in ein ringförmiges
Gestell mit einem gegebenen Durchmesser zu passen. Bestimmte Ausführungsformen
können
mehrere Segmentplatten aufweisen, die von dem ringförmigen Gestell
radial nach innen ragen. Diese Segmentplatten können entlang der Längsachse
des ringförmigen
Gestells beabstandet sein und in Umfangsrichtung beabstandete Öffnungen
für axial
ausgerichtete Federstäbe aufweisen.
Mehrere ringförmige
Federringe, die im ringförmigen
Gestell angeordnet sind, können
durch mehrere U-Bügelklemmen
mit den Federstäben
fest verbunden sein. Diese Federringe können viele maschinell hergestellte
Ausnehmungen auf einer radial inneren Oberfläche aufweisen, um die Teilstäbe in einer
axialen Richtung auszurichten und die Keilstäbe in einer Umfangsrichtung
zu sichern. Weil diese maschinell hergestellten Ausnehmungen um
den Umfang der Federringe exakt angeordnet werden können, können die
Ausnehmungen eine korrekte Umfangsausrichtung der Keilstäbe relativ
zu Aussparungen in einem Stator sicherstellen. Die Keilstäbe können daher
vor dem Anbringen maschinell bearbeitet werden, wobei die Aufbaukosten
erheblich reduziert werden. Die Keilstäbe können durch das Einsetzen einer
Radial-Ausrichtscheibe zwischen der maschinell hergestellten Ausnehmung
und dem Keilstab und/oder durch das Einsetzen einer Federringscheibe
zwischen den Federstab und dem Federring radial angeordnet werden.
Bestimmte Ausführungsformen können eine
Keilstab-Befestigungsplatte enthalten, die zwischen dem Keilstab
und der maschinell hergestellten Ausnehmung angeordnet ist. Die
Keilstabbefestigungsplatte kann an den Keilstab geschweißt und in
der maschinell hergestellten Ausnehmung angeordnet sein, um Umfangsbewegungen
des Keilstabs zu blockieren.
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1 ist
ein schematisches Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Gas-und-Dampf-Kombikraftwerksanlage 10,
die eine Gasturbine, eine Dampfturbine und einen Abhitzedampferzeuger
(HRSG) aufweist. Die Anlage 10 ist nachfolgend zu dem Zweck
beschrieben, einen Zusammenhang für die Ausführungsformen von einheitlichen
Generatorkonfigurationen bereit zu stellen, die Gestellherstellungskosten
reduzieren können.
Es sollte beachtet werden, dass die nachfolgend beschriebenen Generatorausführungsformen
auch in anderen Kraftwerksanlagen verwendet werden können. Die
Anlage 10 kann eine Gasturbine 12 zum Antreiben
eines ersten Generators 14 zur Stromerzeugung enthalten.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
enthält
der Generator 14 ein Schwingungsisolationsanordnung 15,
die dazu eingerichtet ist, einen Stator an einem ringförmigen Gestell
des Generators 14 zu befestigen, um dabei Schwingungen
zu absorbieren. Die Schwingungsisolationsanordnung 15 kann
bestimmte Merkmale enthalten, die dazu eingerichtet sind, die Konstruktionskosten
im Zusammenhang mit dem Zusammenbau des Generators durch das Reduzieren
von maschinellen Bearbeitungsvorgängen nach dem Zusammenbau zu
senken. Die Gasturbine 12 kann eine Turbine 16,
einen Brenner oder Brennkammer 18 und einem Kompressor 20 aufweisen.
Die Anlage 10 kann auch eine Dampfturbine 22 zum
Antreiben eines zweiten Generators 24 aufweisen. Der zweite
Generator 24 kann auch ein Schwingungsisolationsanordnung 15 enthalten,
die dazu eingerichtet ist, Kosten des Generatorzusammenbaus zu reduzieren.
Zusätzlich,
obwohl die Gasturbine 12 und die Dampfturbine 22 separate
Generatoren 14 und 24 antreiben können, wie
dies beim veranschaulichten Ausführungsbeispiel
gezeigt ist, können
die Gasturbine 12 und die Dampfturbine 22 auch
im Tandem verwendet werden, um eine einzige Last über eine
einzige Welle anzutreiben. Beim veranschaulichten Ausführungsbeispiel
kann die Dampfturbine 22 einen Niederdruckabschnitt 26 (LP ST),
einen Mitteldruckabschnitt 28 (IP ST) und einen Hochdruckabschnitt 30 (HP
ST) aufweisen. Die spezifische Konfiguration der Dampfturbine 22wie
auch der Gasturbine 12 kann jedoch ausführungsspezifisch sein und irgendeine
Kombination von Abschnitten aufweisen.
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Die
Anlage 10 kann auch einen Mehrstufen-HRSG 32 enthalten.
Der veranschaulichte HRSG 32 ist gezeigt, um den allgemeinen
Betrieb solcher HRSG-Systeme vermitteln. Erhitztes Abgas 34 von der
Gasturbine 12 kann in den HRSG 32 transportiert und
dazu verwendet werden, Dampf zu erhitzen, der zum Betreiben der
Dampfturbine 22 verwendet wird. Abgas des Niederdruckabschnitts 26 der
Dampfturbine 22 kann in einen Kondensator 36 geleitet
werden. Kondensat des Kondensators 36 kann mit Hilfe einer Kondensatorpumpe 38 wiederum
in den Niederdruckabschnitt des HRSG 32 geleitet werden.
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2 ist
eine Querschnitts-Seitenansicht des Generators 64, der
als Generator 14 und/oder Generator 24 in der
Gas-und-Dampf-Kombikraftwerkanlage 10 oder verschiedenen
anderen Kraftwerksanlagen dienen kann. Der Generator 64 enthält ein ringförmiges Gestell 66,
einen Rotor 68, einen Stator 70 und eine Welle 72.
Die Welle 72 kann durch eine Gasturbine 12, eine
Dampfturbine 22, eine Windturbine, eine Wasserturbine,
einen internen Verbrennungsmotor oder irgendeine andere geeignete Einrichtung,
die dazu eingerichtet ist, Rotationsausgangsleistung bereit zu stellen,
angetrieben werden, um eine Rotationsachse zu drehen. Die Welle 72 ist mit
einem im Wesentlichen zylindrischen Rotor 68 verbunden,
der eine Drahtwicklung um einen magnetischen Kern aufweisen kann.
Der Rotor 68 ist innerhalb des Stators 70 angeordnet,
um ein stationäres magnetisches
Feld bereit zu stellen. Es versteht sich, dass die Rotation des
Rotors 68 im Stator 70 einen elektrischen Storm
in der Drahtwicklung generieren kann, wobei eine elektrische Ausgangsleistung
des Generators 64 erzeugt wird.
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Der
Stator 70 ist in einem Gehäuse 74 des ringförmigen Gestells 66 durch
die Schwingungsisolationsanordnung, die Statorbefestigungsanordnung oder
das Gestell 15 gehalten, das äußere ringförmige Träger oder ringförmige Segmentplatten 76, äußere axiale
Stäbe oder
Federstäbe 78,
Federringanordnungen 80 und innere axiale Stäbe oder
Keilstäbe 82 aufweist.
Wie im Detail nachfolgend beschrieben, kann der Stator 70 mahrere
geblechte Kernsegmente enthalten, wobei jedes in Umfangsrichtung
beabstandete Aussparungen aufweist. Jede Aussparung kann dazu eingerichtet
sein, mit einem Schwalbenschwanzabschnitt von jedem Keilstab 82 ineinander zu
greifen und die Kernsegmente an den Federstäben 82 zu befestigen.
Die Keilstäbe 82 können gleich beabstandet
um den Umfang des ringförmigen
Gestells 66 an den den Statoraussparungen entsprechenden
Stellen angeordnet sein. Die Keilstäbe 82 können durch
Federringanordnungen 80 an den Federstäben 78 befestigt sein.
Wie im Detail nachfolgend beschrieben, können die Federringanordnungen 80 Federringe,
Federring-Keilstab-Verbinder
und Federring-Federstab-Verbinder aufweisen. Die Federstäbe 78 verlaufen
durch axiale Öffnungen
(das heißt
Löcher)
in den Segmentplatten 76, um die Statorträgerkomponenten
am ringförmigen
Gestell 66 zu befestigen. Diese Konfiguration kann zur Dämpfung von
Schwingungen im Generator 64 dienen. Insbesondere werden
Schwingungen vom Stator 70 über die Keilstäbe 82 und
die Federringanordnungen 80 an die Federstäbe 78 übertragen.
Wie veranschaulicht sind die Federringanordnungen 80 mit
den Federstäben 78 an
dem ungefähren
Mittelpunkt zwischen den Segmentplatten 67 verbunden. Bei
dieser Konfiguration können,
die Federstäbe 78 sich
in radialer Richtung 77 und/oder in Umfangsrichtung 79 biegen,
wobei sie Schwingungsenergie abbauen. Wie dies nachfolgend detailliert
beschreiben wird, können
die Federringanordnungen 80 außerdem Merkmale aufweisen,
die die Kosten der Generatorproduktion verringern, in dem die Keilstäbe 82 relativ
zum Stator 70 so ausgerichtet werden, dass die Keilstabschwalbenschwänze maschinell
hergestellt werden können,
bevor die Keilstäbe 82 am
ringförmigen
Gestell 66 befestig werden.
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3 ist
eine perspektivische teilgeschnittene Darstellung eines Generatorgestells 66,
das beim Generator 64 nach 2 verwendet
werden kann. Wie vorstehend beschrieben, enthält das Gestell 66 ringförmige Segmentplatten 76 (z.
B. hohle scheibenförmige
Platten oder Ringe), die im Wesentlichen gleich beabstandet in axialer
Richtung 81 entlang der Länge des Gestells 66 angeordnet
sind und sich nach radial innen erstrecken. Wie veranschaulicht enthält das Gestell 66 neun
Segmentplatten 76. Bei alternativen Ausgestaltungen kann
das Gestell 66 mehr oder weniger Segmentplatten 76,
wie zum Beispiel 3, 5, 7, 10, 15, 20 oder mehr Segmentplatten 76 aufweisen.
Die Federstäbe 78 sind
in axiale Richtung 81 ausgerichtet und um den Umfang der
Segmentplatten 76 beabstandet. Insbesondere verlaufen zehn
Federstäbe 78 durch
Löcher
in den Segmentplatten 76. Bei alternativen Ausführungsformen
können
mehr oder weniger Federstäbe 78 verwendet werden.
Zum Beispiel können
4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22 oder mehr Federstäbe 78 durch
die Löcher in
den Segmentplatten 76 verlaufen. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen
können
die Federstäbe 78 mit
den Segmentplatten 76 an der Kreuzung zwischen den Federstäben 78 und
den Löchern
befestigt sein (zum Beispiel geschweißt, geschraubt, geklebt, usw.),
um die Federstäbe 78 an
den Segmentplatten 76 zu fest zu legen.
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Die
Federstäbe 78 sind
mit den Keilstäben 82 durch
Federringanordnungen 80 verbunden. Jede Federringanordnung 80 weist
einen Federring 84, mehrere Federstab-Federring-Verbinder 86 und mehrere
Federring-Keilstab-Verbinder 88 auf. Die Zahl der Federringanordnungen 80 kann
gleich sein oder ähnlich
sein wie die Zahl der Segmentplatten 76. Zum Beispiel kann
eine Federringanordnung 80 mit den Federstäben 78 zwischen
jeder Segmentplatte 76 verbunden sein. Diese Konfiguration
kann Schwingungen zwischen dem Stator 70 und dem ringförmigen Gestell 66 durch
die Nachgiebigkeit der Federstäbe 78 dämpfen. Mit
anderen Worten können sich
die Federstäbe 78 in
radiale Richtung 77 und/oder in Umfangsrichtung 79 biegen, wobei
sie Schwingungsenergie abbauen. Alternative Ausführungsformen können mehrere
(z. B. 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder mehr) Federringanordnungen 80 zwischen
jeder Segmentplatte 76 oder eine Federringanordnung 80 pro
Mehrzahl (2, 3, 4, 5 oder mehr) von Segmentplatten 76 aufweisen.
Wie veranschaulicht sind die Federstäbe 78 an einer radial äußeren Oberfläche der
Federringe 84 angeordnet, während die Keilstäbe 82 an
einer radial inneren Oberfläche
angeordnet sind. Federstab-Federring-Verbinder 86 können dazu dienen,
jeden Federstab 78 mit jedem Federring 84 zu verbinden.
Gleichermaßen
können
Federring-Keilstab-Verbinder 88 jeden Keilstab 82 mit
jedem Federring 84 verbinden. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind 15 Keilstäbe 82 im
Wesentlichen gleich beabstandet um den Umfang des ringförmigen Gestells 66 angeordnet.
Alternative Ausführungsformen
können
mehr oder weniger Keilstäbe 82,
wie etwa 5, 10, 20, 25, 30, 35 oder mehr Keilstäbe 82 enthalten. Wie
im Detail nachfolgend beschrieben, können die Federringe 84 und/oder
die Federring-Keilstab-Verbinder 88 bestimmte Merkmale
aufweisen, die dazu eingerichtet ist, die Keilstäbe 82 korrekt gegenüber dem
Stator 70 auszurichten, so dass die Keilstab-Schwalbenschwänze vor
der Keilstabinstallation maschinell hergestellt werden können, wobei
Gestellherstellungskosten reduziert werden.
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4 ist
eine detaillierte perspektivische Ansicht der Ferdering-Anordnung 80,
die zwischen einem Federstab 78 und Keilstäben 82 angeordnet
ist, innerhalb der Linie 4-4 in 3. Wie veranschaulicht, enthält der Federstab-Federring-Verbinder 86 (zum Beispiel
lösbare
Klemme) eine U-Bügelklemme 90 und
eine Klemmenplatte 92, die auf der radial äußeren Oberfläche 93 des
Federrings 84 angeordnet ist. Insbesondere können die
Klemmenplatte 92 und der Federring 84 radiale
Befestigungsaufnahmen aufweisen (das heißt Bolzenlöcher oder radiale Öffnungen), die
vor dem Einsetzen der U-Bügelklemme 90 ausgerichtet
werden können.
Nach dem Ausrichten kann die Klemmenplatte 92 benachbart
zum Federstab 78 angeordnet sein. Die U-Bügelklemme 90 kann
dann um den Federstab 78 herum angeordnet sein, so dass
die Enden der U-Bügelklemme 90 durch
Bügellöcher in
der Klemmenplatte 92 und dem Federring 84 verlaufen.
Bei bestimmten Ausführungsformen sind
die Enden der U-Bügelklemme 90 mit
einem Gewinde versehen. Bei diesen Ausführungsformen könne Muttern
mit den Enden befestigt werden, wodurch die Federstäbe 78 mit
dem Federring 84 verbunden werden. Weitere Ausführungsformen
können
andere Befestigungsausführungen
aufweisen, um den Federstab 78 am Federring 84 zu
befestigen. Durch das präzise
Positionieren der ersten Führung
(z. B. Bolzenlöcher
im Federring 84), kann der Federring 84 in Umfangsrichtung
in ringförmigen
Gestell 66 ausgerichtet werden, so dass die Keilstab-Schwalbenschwänze mit
den Statoraussparungen fluchten. Außerdem kann diese Konfiguration
Konstruktionskosten im Zusammenhang mit dem Zusammenbau des Gestells
reduzieren, indem relativ kostengünstige U-Bügelklemmen 90 verwendet
werden anstelle von teuren Schweißverbindungen.
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4 veranschaulicht
auch die Federring-Keilstab-Verbinder 88 (z.
B. lösbare
Klemmen), die eine Federring-Klemmenplatte 94 eine Befestigungsplatte 96 und
ein Paar von Befestigungsmitteln oder Bolzen 98 aufweisen.
Die Federring-Klemmenplatte 94 ist auf einer radial äußeren Oberfläche 93 des
Federrings 84 angeordnet, während die Befestigungsplatte 96 an
einer radial inneren Oberfläche 99 angeordnet
ist. Diese Konfiguration ordnet den Federring 84 zwischen
der Federringklemmenplatte 94 und der Befestigungsplatte 96 an.
Die Bolzen 98 erstrecken sich in radialer Richtung 77 durch
radiale Befestigungsausnehmungen (z. B. Löcher) in entgegen gesetzten
axialen Enden der Federringklemmenplatte 94 und der Befestigungsplatte 96.
Bei der vorliegenden Ausführung,
sind die Bolzen 98 axial vom Federring 84 versetzt,
so dass die Bolzen 98 nicht durch den Federring 84 verlaufen.
Die Bolzen 98 enden im Keilstab 82, wobei sie
den Keilstab 82 am Federring 84 festlegen. Während zwei
Bolzen 98 beim vorliegendem Ausführungsbeispiel verwendet werden,
können
alternative Ausführungsformen
mehr oder weniger Bolzen 98 aufweisen. Zum Beispiel können in
bestimmten Ausführungsformen
1, 3, 4, 5, 6 oder mehr Bolzen 98 verwendet werden, um
jeden Keilstab 82 an jedem Federring 84 zu befestigen. Diese
Konfiguration kann durch das Verwenden von Schraubverbindungen zwischen
den Federringen 84 und den Keilstäben 82 Kosten des
Gestellaufbaus reduzieren. Ferner kann der Federring 84 zweite
Führungen
oder maschinell hergestellte axiale Ausnehmungen 97 auf
einer radial inneren Oberfläche 99 aufweisen,
um jeden Federring-Keilstab-Verbinder 88 präzise in
Umfangsrichtung 79 zu positionieren. Insbesondere kann
jede Befestigungsplatte 96 in jeder maschinell hergestellten
Ausnehmung 97 angeordnet sein, so dass die Keilstäbe 82 in
Umfangsrichtung mit dem Statoraussparungen mit ausreichender Präzision ausgerichtet
sind, um zu ermöglichen,
dass die Keilstäbe 82 maschinell
vor der Installation bearbeitet werden. Diese Ausgestaltung kann
die Kosten des Gestellaufbaus reduzieren verglichen mit dem Schweißen der
Keilstäbe 82 an
die Federringe 84 vor dem maschinellen Herstellen der Schwalbenschwänze.
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5 ist
eine Querschnitts-Seitenansicht der Segmentplatten 76,
eines Federstabs 78, eines Keilstabs 82 und Federringanordnungen 80.
Wie veranschaulicht enthält
der Keilstab 82 einen Schwalbenschwanz 100, der
dazu eingerichtet ist, mit einer dazugehörigen Aussparung in Stator 70 ineinander zu
greifen. Weil die Keilstäbe 82 entlang
des Umfangs der Federringe 84 angeordnet sind, kann die Verbindung
zwischen den Schwalbenschwänzen 100 und
den zugeordneten Aussparungen den Stator 70 am ringförmigen Gestell 66 sowohl
in radialer Richtung 77, als auch in Umfangsrichtung 79 festlegen. Zusätzlich sind
mehrere Kompressionsbänder 102 in Umfangsrichtung
um die Keilstäbe 82 herum
angeordnet. Die Kompressionsbänder 102 können eine
im Wesentlichen feste Verbindung zwischen den Keilstäben 82 und
dem Stator 70 ermöglichen,
um „Keilstabklappern” oder das
Bewegen der Keilstäbe 82 relativ
zum Stator 70 erheblich zu reduzieren oder zu verhindern.
Die Anzahl von Kompressionsbändern 102 kann
basierend auf der Generatorausführung
variieren. Zum Beispiel können
2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20 oder mehr Kompressionsbänder 102 in
bestimmten Ausführungsformen
verwendet werden. Wie vorstehend beschrieben, kann das Anbringen der
Federringanordnungen 80 an den Federstäben 78 an den ungefähren Mittelpunkten
zwischen Segmentplatten 76 den Federstab 78 in
die Lage versetzten, Schwingungsenergie sowohl in Radialrichtung 77 als
auch in Umfangsrichtung 79 zu absorbieren. Außerdem kann
diese Ausgestaltung die Kosten des Gestellaufbaus durch das präzise Ausrichten
der Keilstäbe 82 in
axialer Richtung 81 reduzieren, so dass die Schwalbenschwänze 100 mit
den Statoraussparungen fluchten ohne teure und zeitaufwendige Gestellnacharbeit.
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6 ist
eine Querschnitts-Vorderansicht der Federstäbe 78, eines Keilstabs 82 und
einer Federringanordnung 80 gemäß der Linie 6-6 nach 5.
Wie vorstehend beschrieben ist jeder Federring 84 mit jedem
Federstab 78 mittels eines Federring-Federstab-Verbinders 86 verbunden,
der eine U-Bügelklemme 90 und
eine Klemmenplatte 92 enthält. Wie veranschaulicht enthält die Klemmenplatte 92 einen
konturierten Abschnitt 104, der angepasst ist an den Kreisquerschnitt
des Federstabs 78. Zusätzlich
enthält
der Verbinder 86 auch Muttern 106 und eine Radial-Ausgleichscheibe 108.
Diese Ausführung
kann eine im Wesentlichen feste Verbindung zwischen dem Federstab 78 und
dem Federring 84 herstellen. Insbesondere können Bolzenlöcher 110 in der
Klemmenplatte 92 mit Bolzenlöchern 112 im Federring 84 ausgerichtet
werden. Die Klemmenplatte 92 kann dann benachbart zu dem
Federstab 78 angeordnet werden, so dass der Federstab 78 mit
dem konturiertem Abschnitt 104 in Kontakt steht. Ein gekrümmter Abschnitt 114 der
U-Bügelklemme 90 kann um
den Federstab 78 herum angeordnet werden, so dass die geraden
Enden 116 durch die Bolzenlöcher 110 in der Klemmenplatte 92 und
die Bolzenlöcher 112 in
Federring 84 hindurch verlaufen. Die Muttern 106 können dann
an den geraden Enden 116 der U-Bügelklemme 90 befestigt
werden, wobei der Federstab 78 mit dem Federring 84 verbunden
wird. Durch das präzise
Positionieren der Bolzenlöcher 112 kann
der Federring 84 in Umfangsrichtung innerhalb des ringförmigen Gestells 66 ausgerichtet
werden, so dass der Keilstab-Schwalbenschwanz 100 mit einer
Statoraussparung 118 fluchtet, wodurch es ermöglicht wird,
den Schwalbenschwanz 100 maschinell vor dem Zusammenbau
des Generators herzustellen.
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Eine
radiale Position des Federrings 84 kann durch das Einsetzen
einer Ausgleichsscheibe 108 zwischen der Klemmenplatte 92 und
dem Federring 84 eingestellt werden. Zum Beispiel können bestimmte
Keilstab-Schwalbenschwänze 100 auf Grund
von Fertigungstolleranzen radial versetzt von den entsprechenden
Fügeschlitzen
oder Aussparungen 118 im Stator 70 sein. Daher
können
Ausgleichsscheiben 108 zwischen die Klemmenplatten 92 und die
Federringe 84 eingesetzt werden, um diesen Versatz zu kompensieren.
Eine Dicke 120 von jeder Ausgleichsscheibe 108 kann
einzeln gewählt
werden, um jeden Schwalbenschwanz 100 mit jeder Statoraussparung 118 korrekt
auszurichten. In bestimmten Ausführungsformen
können
Ausgleichsscheiben 108 aus einem Satz von Ausgleichsscheiben
mit verschiedenen Dicken 120 ausgewählt werden. Zum Beispiel können Ausgleichscheiben 108 5,
10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70 oder mehr Mils dick sein. Ferner können mehrere
Ausgleichsscheiben 108 zwischen der Klemmenplatte 92 und
dem Federring 84 gestapelt werden. Zum Beispiel kann eine
5-Mil-Ausgleichsscheibe
mit einer 30-Mil-Ausgleichsscheibe kombiniert werden, um einen Versatz
von 35 Mils zu erhalten. Jede Ausgleichsscheibe 108 kann
auch Bolzenlöcher 122 aufweisen,
um den Durchtritt der U-Bügelklemme 90 durch
die Ausgleichsscheibe 108 aufzunehmen.
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6 veranschaulicht
auch den Federring-Keilstab-Verbinder 88,
der in Umfangsrichtung versetzt vom Federring-Federstab-Verbinder 86 ist. Wie
vorstehend beschrieben, enthält
der Verbinder 88 eine Federringklemmenplatte 94,
eine Befestigungsplatte 96 und Bolzen 98. Wie
veranschaulicht ist die Federringklemmenplatte 94 benachbart
mit der äußeren radialen
Oberfläche 93 des
Federrings 84 verbunden, während die Befestigungsplatte 96 mit der
radial innern Oberfläche 99 verbunden
ist. Die Bolzen 98 verlaufen durch Löcher 124 in der Federringklemmenplatte 94 und
Löcher 126 in
der Befestigungsplatte 96 und erstrecken sich in Ausnehmungen 128 im
Keilstab 82. Diese Ausgestaltung befestigt den Keilstab 82 mit
dem Federring 84 in radialer Richtung 77. In bestimmten
Ausführungsformen kann
der Keilstab 82 an der Befestigungsplatte 96 durch
eine Schweißverbindung 130 befestigt
sein. Zum Beispiel kann der Keilstab 82 an die Befestigungsplatte 96 geschweißt und maschinell
bearbeitet werden, um einen Schwalbenschwanz 100 zu erzeugen,
bevor der Keilstab 82 mit dem Federring 84 verbunden
wird. Diese Anordnung kann sicherstellen, dass der Schwalbenschwanz 100 korrekt
positioniert ist mit Bezug zur Befestigungsplatte 96. Daher,
wie dies detailliert nachfolgend beschrieben wird, kann der Schwalbenschwanz 100 korrekt
mit der zugehörigen
Statoraussparung 118 ausgerichtet werden, wenn die Befestigungsplatte
am Federring 84 befestigt wird.
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Außerdem kann
eine Radial-Ausgleichsscheibe 132 zwischen der Befestigungsplatte 96 und dem
Federring 84 zwischengelegt sein. Entsprechend der Ausgleichsscheibe 108,
die zwischen der Klemmenplatte 92 und dem Federring 84 angeordnet ist,
kann die Ausgleichsscheibe 132 dazu verwendet werden, die
radiale Position des Keilstabs 82 mit Bezug zum Stator 70 einzustellen.
Bei bestimmten Ausführungsformen
kann die Dicke 134 der Ausgleichsscheibe 132 aus
einem Satz von Ausgleichsscheiben ausgewählt werden, die jeweils unterschiedliche
Dicken 134 aufweisen. Zum Beispiel können die Ausgleichsscheiben 132 5,
10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70 oder mehr Mils dick sein. Außerdem können mehrere Ausgleichscheiben 132 zwischen
der Befestigungsplatte 96 und dem Federring 84 gestapelt
werden. Zum Beispiel kann eine 10-Mil-Ausgleichsscheibe mit einer
20-Mil-Ausgleichsscheibe kombiniert werden, um einen 30-Mil-Versatz zu erhalten.
Weil die Ausgleichsscheiben 132 eine radiale Einstellung
der Keilstäbe 82 ermöglichen,
kann die Keilstabposition während
des Anbringens des Stators 70 an Gestell 66 verändert werden.
Insbesondere können
die Schwalbenschwänze 100 korrekt
innerhalb zugeordneter Aussparungen 118 im Stator 70 durch
das Einstellen der Keilstabposition ausgerichtet werden, ohne zusätzliche
Schweiß-
oder maschinelle Bearbeitungsverfahren, die die Anordnung verschmutzen könnten. Jede
Ausgleichsscheibe 132 kann auch Bolzenlöcher 136 aufweisen,
um den Durchtritt der Bolzen 98 durch die Ausgleichsscheibe 132 aufzunehmen.
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Die
Befestigungsplatte 96 und die Ausgleichsscheibe 132 (wenn
eine radiale Einstellung des Keilstabs 82 gewünscht ist)
sind in einer maschinell hergestellten Ausnehmung 97 in
der radial inneren Oberfläche 99 des
Federrings 84 angeordnet. Die Ausnehmung 97 ist
präzise
entlang des Umfangs des Federrings 84 angeordnet, um den
Keilstab 82 mit Bezug zum Stator 70 korrekt zu
positionieren. Insbesondere ist die Position der Ausnehmung 97 derart gewählt, dass
der Keilstab-Schwalbenschwanz 100 präzise in
die zugehörige
Aussparung 118 im Stator 70 passt. Zum Beispiel
ist die Ausnehmung 97 bei bestimmten Ausführungsbeispielen
innerhalb von etwa 0,015 Zoll der gewünschten Position angeordnet.
Diese Toleranz kann bei alternativen Ausführungsformen größer oder
kleiner sein. Zum Beispiel kann die Toleranz kleiner als ungefähr 0,005,
0,010, 0,020, 0,025 oder 0,030 Zoll sein. Das maschinelle Herstellen
der Ausnehmung 97 mit solch einer Toleranz kann dazu dienen,
die Keilstäbe 82 mit
Bezug zum Stator 70 korrekt anzuordnen ohne teure und zeitaufwendige
Nacharbeit am Gestell. Außerdem können die
Keilstäbe 82 maschinell
vor der Federringbefestigung hergestellt sein, weil die Ausnehmungen 97 dazu
eingerichtet sind, die Keilstäbe 82 korrekt
zu positionieren. Diese Verfahren können die Herstellungsdauer
signifikant reduzieren und Produktionskosten in Verbindung mit dem
Aufbau des Gestells senken.
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Außerdem kann
eine Breite 140 der Ausnehmung 97 auch präzise hergestellt
werden, um der Breite 142 der Befestigungsplatte 96 zu
entsprechen. Zum Beispiel kann die Toleranz kleiner als 0,005, 0,010,
0,020, 0,025 oder 0,030 Zoll sein. Es versteht sich, dass eine elektromagnetische
Interaktion zwischen dem rotierenden Rotor 68 und dem stationären Stator 70 ein
Moment auf den Stator 70 ausübt. Die Verbindung zwischen
dem Stator 70 und dem Federring 84 kann dazu dienen,
den Stator 70 am ringförmigen
Gestell 66 festzulegen. Insbesondere wird dem auf den Stator 70 entlang
der Umfangsrichtung 79 ausgeübte Moment durch den Federstab 82 entgegen
gewirkt. Das Moment wird dann zum Beispiel durch die Schweißverbindung 130 auf
die Befestigungsplatte 96 übertragen. Ein Moment wird
durch die Befestigungsplatte 96 über den Kontakt zwischen der
Befestigungsplatte 96 und der Ausnehmung 97 auf
den Federring 84 ausgeübt.
Daher kann das präzise
maschinelle Herstellen der Ausnehmung 97 dazu dienen, die
Bewegung der Befestigungsplatte 96 mit Bezug zum Federstab 84 zu
begrenzen (d. h. Schwingungen zu reduzieren). Diese Ausgestaltung kann
auch sicherstellen, dass die Position der Befestigungsplatte 96 gegenüber dem
Federring 84 durchgängig über die
Betriebs-Lebensdauer
des Generators 64 im Wesentlichen fix bleibt. Ferner kann
das präzise
maschinelle Herstellen der Ausnehmung 97 Scherkräfte auf
die Bolzen 98 begrenzen. Insbesondere können die Bolzen 98 durch
das Begrenzen der Bewegung der Befestigungsplatte 96 und
des Keilstabs 82 mit Bezug zum Federring 84 geringere Scherkräfte während des
Auftretens von Fehlzustands-Momenten (d. h. Momenteng die einen
größeren Betrag
haben als beim Generatornormalbetrieb) erfahren. Diese Ausgestaltung
kann es ermöglichen,
die Bolzen 98 aus dünneren
und weniger teuren Materialien herzustellen, wobei Gestellaufbaukosten
reduziert werden.
-
Bei
alternativen Ausführungsformen,
kann die Befestigungsplatte 96 weggelassen werden. Bei einer
solchen Ausgestaltung kann der Keilstab unmittelbar in der Ausnehmung 97 des
Federrings 84 angeordnet werden. Die Ausnehmung 97 kann
maschinell hergestellt werden, so dass die Breite der Ausnehmung 97 im
Wesentlichen gleich ist wie die Breite des Keilstabs 82,
wodurch die Bewegung des Keilstabs 82 mit Bezug auf den
Federring 84 begrenzt wird. Ferner kann die Breite der
Ausgleichsscheibe 132 angepasst werden, um der Breite der
Ausnehmung 97 zu entsprechen. Diese Ausgestaltung kann durch
das Beseitigen der Befestigungsplatte 96 Herstellungskosten
reduzieren. Zusätzlich
kann ein Stator 70 mit größerem Durchmesser in einen
gegebenen Gestelldurchmesser passen, weil der radiale Abstand zwischen
dem Federstab 82 und dem Federring 84 reduziert
ist. Der Keilstab 82 kann jedoch derart ausgestaltet sein,
dass der Stator 70 nicht in Kontakt steht mit den U-Bügelklemme 90 und/oder
den Muttern 106 während
des Betriebs des Generators (d. h. während der Abstand zwischen
dem Stator 70 und dem Federring 84 auf Grund von
Federstabbiegungen variiert). Insbesondere kann die radiale Ausdehnung
des Keilstabs 82 größer sein,
als der minimale radiale Trennabstand zwischen dem Stator 70 und
den U-Bügelklemmen 90 und/oder
den Muttern 106.
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7 ist
eine Querschnitts-Seitenansicht eines Federrings 84, eines
Keilstabs 82 und des Federring-Keilstab-Verbinders 88 innerhalb der
Linie 7-7 nach 6. Wie vorstehend beschrieben,
kann der Keilstab 82 am Federring 84 über eine
Federringklemmenplatte 94, eine Befestigungsplatte 96 und Bolzen 98 befestigt
sein. Insbesondere ist der Federring 84 in einer Umfangsausnehmung 144 der
Federringklemmenplatte 94 angeordnet. Eine Breite 146 des
Federrings 84 kann im Wesentlichen gleich sein wie die
Breite 148 der Ausnehmung 144. Diese Anordnung
kann in Kombination mit den Bolzen 98 dazu dienen, axialen
oder „Schienenwellen”-Lasten
zu widerstehen, durch das Befestigen des Keilstabs 82 mit dem
Federring 84 in axialer Richtung 81. Ferner, wie veranschaulicht,
erstreckt sich die Ausgleichsscheibe 132 entlang der gesamten
axialen Erstreckung der Befestigungsplatte 96. Bei alternativen
Ausführungsformen
kann sich die Ausgleichsscheibe 132 nur entlang der Breite 146 des
Federrings 84 erstrecken. Bei weiteren Ausführungsformen
kann die Befestigungsplatte 96 weggelassen werden und der
Federstab 84/die Ausgleichsscheibe 132 können unmittelbar
benachbart zum Keilstab 82 angeordnet sein. Jeder Ausgestaltung
kann die Herstellungskosten im Zusammenhang mit dem Aufbau des Gestells
durch das Ermöglichen
der genauen Positionierung der Keilstäbe 82 relativ zum
Stator 70 ohne maschinelle Bearbeitungs- oder Schweißverfahren
nach dem Zusammenbau reduzieren.
-
Diese
schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele um die Erfindung zu
offenbaren, einschließlich
der bevorzugten Ausführungsform
und auch um jeden Fachmann in die Lage zu versetzten, die Erfindung
auszuführen,
einschließlich
der Herstellung und der Verwendung irgendwelcher Einrichtungen oder Vorrichtungen,
und irgendwelche darin enthaltenen Verfahren auszuführen. Der
patentierbare Bereich dieser Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und
kann andere Beispiele enthalten, die den Fachleuten offenbar werden.
Solche andere Beispiele sind beabsichtigt innerhalb des Schutzbereichs
der Ansprüche
zu liegen, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich nicht
vom Wortlaut der Ansprüche
unterscheiden oder wenn sie äquivalente
strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden gegenüber dem
Wortlaut der Ansprüche
enthalten.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Gas-Dampf-Kombikraftwerk
- 12
- Gasturbine
- 14
- erster
Generator
- 15
- Schwingungsisolationsanordnung
- 16
- Turbine
- 18
- Brennkammer
- 20
- Kompressor
- 22
- Dampfturbine
- 24
- zweiter
Generator
- 26
- Niederdruckdampfturbinenabschnitt
- 28
- Mitteldruckdampfturbinenabschnitt
- 30
- Hochdruckdampfturbinenabschnitt
- 32
- Abhitzedampferzeuger
- 34
- aufgeheiztes
Abgas
- 36
- Kondensator
- 38
- Kondensatorpumpe
- 64
- Generator
- 66
- ringförmiges Gestell
- 68
- Rotor
- 70
- Statur
- 72
- Welle
- 74
- Gehäuse
- 76
- Segmentplatte
- 77
- radiale
Richtung
- 78
- Federstab
- 79
- Umfangsrichtung
- 80
- Federringanordnung
- 81
- axiale
Richtung
- 82
- Keilstab
- 84
- Federring
- 86
- Federringverbinder
- 88
- Keilstabverbinder
- 90
- U-Bügelklemme
- 92
- Klemmenplatte
- 93
- radial äußere Oberfläche
- 94
- Federringklemmenplatte
- 96
- Befestigungsplatte
- 97
- maschinell
hergestellte axiale Ausnehmung
- 98
- Bolzen
- 99
- radiale
innere Oberfläche
- 100
- Keilstab-Schwalbenschwanz
- 102
- Kompressionsband
- 104
- Konturierter
Abschnitt der Klemmenplatte
- 106
- Nut
- 108
- Radial-Ausgleichsscheibe
- 110
- Bolzenloch
in Klemmenplatte
- 112
- Bolzenloch
im Federring
- 114
- gekrümmter Abschnitt
der U-Bügelklemme
- 116
- gerades
Ende der U-Bügelklemme
- 118
- Statoraussparung
- 120
- radiale
Ausgleichsscheibendicke
- 122
- radiales
Bolzenloch der Ausgleichsscheibe
- 124
- Bolzenloch
der Federringklemmenplatte
- 126
- Bolzenloch
der Befestigungsplatte
- 128
- Keilstabausnehmung
- 130
- geschweißte Verbindung
- 132
- Radial-Ausgleichsscheibe
- 134
- radiale
Dicke der Ausgleichsscheibe
- 136
- Bolzenloch
der Radial-Ausgleichsscheibe
- 140
- Breite
der maschinell hergestellten axialen Ausnehmung
- 142
- Breite
der Befestigungsplatte
- 144
- Umfangsausnehmung
der Federringklemmenplatte
- 146
- Breite
des Federrings
- 148
- Breite
der Umfangsausnehmung der Federringklemmenplatte
