DE1144063B

DE1144063B - Federnde Lagerung von Grossmaschinen mit horizontaler Welle und pulsierendem oder wechselndem Drehmoment, insbesondere von Einphasen-Wechselstrom-Generatoren

Info

Publication number: DE1144063B
Application number: DEL36647A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Hagedorn
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1960-07-22
Filing date: 1960-07-22
Publication date: 1963-02-21

Description

Federnde Lagerung von Großmaschinen mit horizontaler Welle und pulsierendem oder wechselndem Drehmoment, insbesondere von Einphasen-Wechselstrom-Generatoren Die Erfindung bezieht sich auf eine federnde Lagerung elektrischer Großmaschinen mit horizontaler Welle, wobei sich durch die Federung geringe Drehverschiebungen des Ständerblechpaketes um die Maschinenachse ermöglichen lassen. Derartige Abfederungen sind besonders bei großen Einphasen-Wechselstrom-Generatoren wichtig, da diese leicht zu Pendelungen neigen. Die bekannten federnden Lagerungen solcher Gehäuse haben meist den Nachteil, daß sie auch radiale Schwingungen zulassen, womit sich der Abstand der rotierenden von den feststehenden Maschinentellen ändert, was fast immer sehr unerwünscht ist. Bei elektrischen Maschinen bedeutet dies eine Luftspaltänderung und Änderung der magnetischen Zugkräfte, die Ständer und Läufer aufeinander ausüben, wodurch die Schwingungen verstärkt werden können.
So ist es bereits bekannt, das Gehäuse einer Maschine mit pulsierendem oder wechselndem Drehmoment federnd auf dem Fundament abzustützen, wn sowohl das Fundament als auch die Umgebung desselben vor schädlichen Erschütterungen zu schützen. Diese Anordnungen haben dabei meist zwei diametrale Ansätze, die sich über Federn auf das Fundament abstützen. Jede Unwucht führt dabei auch zu radialen Schwingungen. Es ist auch bei kleinen Maschinen bekannt, die Nabe im Schildlager so aufzuhängen, daß sie begrenzte Schwingungen um die Längsachse, jedoch nicht Schwingungen in radialer Richtung ausführen kann. Diese Anordnung ist für Großmaschinen nicht anwendbar. Auch sind bei Wasserkraftgeneratoren vertikaler Bauart federnde Tragelemente in Form von hochkant gestellten Federn bekannt, auf denen das Gehäuse ruht und taugential schwingen kann. Diese Anordnung ist nur auf Vertikalmaschinen beschränkt. Bekannt ist auch eine Lagerung des Gehäuses auf Rollen. Da aber die Gehäuseteile der Maschinen meist eine sehr großes polares Trägheitsmoment haben, werden die Ausschläge bzw. wird der Verdrehwinkel, vom betrieblichen Wechseldrehmoment erzeugt, sehr klein. Die Schwingweite eines großen Gehäuses beträgt dabei, am Umfang gemessen, nur etwa 1/1. mm. Ferner ist es bekannt, das Innengehäuse eines Einphasengenerators gegen das Außengehäuse durch einige Stabfedern abzustützen, deren Zahl der Zahl der Schwalbenschwänze des Blechpaketes entspricht. Diese Anordnung läßt zwar keine radialen Bewegungen des Statorblechkernes zu, erfordert aber sehr schwere Außengehäuse.
Gegenstand der Erfindung ist eine federnde Lagerung von Großmaschinen mit horizontaler Welle und pulsierendem oder wechselndem Drehmoment, bei der sich nur Drehschwingungen des Gehäuses um die Längsachse desselben, jedoch keine Radialschwingungen ausbilden können, insbesondere für Einphasen-Wechselstrom-Generatoren. Erfindungsgemäß ist das Gehäuse der Maschine auf einer großen Anzahl sich radial erstreckender Federn, z. B. Federstäbe oder einzelner bzw. gebündelter Federbleche, gelagert, wobei die Angriffspunkte der Federn nur auf einem Teil des Gehäuseumfanges liegen.
Die erfindungsgemäße Federanordnung ist infolge der Tatsache, daß eine Stabfeder, auf Knickung belastet, wesentlich größere Kräfte aufnehmen kann als bei einer Biegungsbelastung, in radialer Richtung praktisch steif, während lediglich in tangentialer Richtung Schwingungen möglich sind, deren Amplituden jedoch sehr klein bleiben.
Die kleinen Federkräfte in tangentialer Richtung der zahlreichen biegungsweichen Federn ergeben Schwingungen von sehr niedriger Frequenz. Der Ab- stand der Eigenfrequenz des aus den Federn und dem Gehäuse bestehenden Schwingungssysterns von der Frequenz der schwingungserregenden, pulsierenden oder auch wechselnden Drehmomente kann ohne weiteres so groß gemacht werden, daß eine Resonanz nicht zu befürchten ist. Das bedeutet, daß die erfindungsgemäß vorgesehenen Federn hinsichtlich ihrer Federkonstanten nicht genau abgestimmt werden müssen. Im Gegensatz dazu ist bei den bekanntgewordenen Federendenabstützungen von Maschinengehäusen stets eine sehr genaue Abstimmung des Schwingungssystems im Hinblick auf die Erregerfrequenz notwendig.
Zur Veranschaulichung der Wirkungsweise der erfindungsgemäß vorgesehenen zahlreichen biegungsweichen Stützfedern des Maschinengehäuses kann man sich vorstellen, daß das Maschinengehäuse gleichsam auf dem erfindungsgemäßen Federbett »schwimmt«, ähnlich wie ein Skiläufer auf einer Bürstenbahn.
Die Federn werden erfindungsgemäß entsprechend der radialen Verteilung des Gewichtes des zu lagernden Körpers, verschieden dicht am Gehäuseumfang angeordnet.
Die einzelnen Federkörper brauchen nicht aus Stahl zu bestehen, sondern es können auch Kunststoffstäbe bzw. -platten verwendet werden. Darüber hinaus können im Rahmen der Erfindung auch Wickelfedern, Tellerfedern oder Ringfedern so ausgebildet werden, daß sie in tangentialer Richtung leicht nachgeben.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele dargestellt, die im folgenden erläutert werden.
Fig. 1 gibt dabei den Querschnitt durch eine erfindungsgemäß gefederte elektrische Maschine wieder, Fig. 2 den teilweisen Längsschnitt derselben, Fig. 3 die Anordnung eine-s Federstabes zwischen dem Gehäuse und dem Federbett und die Fig. 4 bis 7 verschiedene Federformen, die zur erfindungsge,mäßen Abstützung geeignet sind.
Nach Fig. 1 ist das Gehäuse 1 einer elektrischen Maschine, das das Ständerblechpaket 2 enthält, über die radial gerichteten Federstäbe 3 mit dem Federbett 4 verbunden, das auf dem Fundament 5 ruht. Das Gehäuse 1 mitsamt der erfindungsgemäßen Federanordnung ist, da hier eine wasserstoffgekühlte elektrische Maschine dargestellt worden ist, von einem Gasbehälter 6 umgeben, der außer dem Wasserstoff Gasrückkühler 7 und 9 enthält. Dieser Gasbehälter 6 hat also keinerlei Schwingungskräfte, aufzunehmen und kann lediglich im Hinblick auf dem gewünschten Gasdruck ausgebildet werden.
Die Anordnung der Federstäbe 3 zwischen dem Gehäuse 1 und dem Federbett 4 geht aus dem Längsschnitt nach Fig. 2 hervor.
Nach Fig. 3 ist jeder Federstab 3 in dem Federbett 4 fest eingespannt, während er mit seinem anderen Ende in eine Vertiefung 14 des Gehäuses 1 eingreift. Eine derartige Vertiefung zwischen den Federstäben 3 und dem Gehäuse 1 reicht völlig aus, um die gewünschte Kraftübertragung zu sichern.
An Stelle des Federstabes 3 können gemäß den Fig. 4 bis 7 auch Wickelfedern 10 (Fig. 4) oder Ringfedem 11 (Fig. 5) oder Tellerfedem 12 (Fig. 6) oder Federbleche 13 (Fig. 7) verwendet werden. Nach einem weiteren Erfindungsgedanken ist es. möglich, Drehschwingungsamplituden des Gehäuses 1 dann,wenn diese infolge nicht betriebsmäßigergroßer, Drehmomente zu stark anwachsen, äurch feste Anschläge zu begrenzen. In Fig. 1 der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für diese erfindungsgemäße Amplitudenbegrenzung dargestellt. Die beiden am Fundament 5 befestigten Arme 15 und 16 greifen mit ihren Enden 17 und 18 jeweils mit Spiel in die Rillen 19 und 20 des Gehäuses 1 ein. Wenn die Drehschwingungsamplituden des Gehäuses 1 größer sind als der tangentiale Abstand zwischen den Enden 17 bzw. 18 und den Wandungen der Rille 19 bzw. 20, so kommt es zur Berührung zwischen den Enden 17 bzw. 18 der festen Arme 15 bzw. 16, und eine weitere Erhöhung der Schwingungsamplitude ist damit verhindert.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Federnde Lagerung von Großmaschinen mit horizontaler Welle und pulsierendem oder wechselndem Drehmoment, bei der sich nur Drehschwingungen des Gehäuses um die Längsachse desselben, jedoch keine Radialschwingungen ausbilden können, insbesondere für Einphasen-Wechselstrom-Generatoren, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) der Maschine auf einer großen Anzahl sich radial erstreckender Federn (3, 10 bis 13), z. B. Federstäbe oder einzelner bzw. gebündelter Federbleche, gelagert ist wobei die Angriffspunkte der Federn nur auf einem Teil des Gehäuseumfanges liegen.
2. Federnde Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (3) an einem Ende fest eingespannt und an dem anderen Ende beweglich gelagert sind. 3. Federnde Lagerung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn aus nichtmetallischen Werkstoffen bestehen. 4. Federnde Lagerung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn an sich bekannte Wickel- (10), Teller- (12) oder Ringfedern (11) sind. 5. Federnde Lagerung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehschwingungsamplituden des Gehäuse-s (1) durch feste Anschläge (17 bis 20) begrenzt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1057 214; österreichische Patentschrift Nr. 166 002; USA.-Patentschrift Nr. 2 905 411.