Elektrische Maschine vertikaler Bauart mit Betonmantel Beim Betrieb
elektrischer Maschinen vertikaler Bauart, insbesondereWasserkraftgeneratoren, können
erhebliche, tangential und radial gerichtete Kräfte auftreten, die vom Fundament
oder dem, mit diesem verbundenen Gehäuse aufgenommen werden müssen. Derartige Kräfte
werden beispielsweise durch Erwärmung, durch das Drehmoment oder den magnetischen
Fluß beim Betrieb der Maschine verursacht.Electric machine of vertical construction with concrete jacket During operation
electrical machines of vertical construction, in particular hydropower generators, can
significant, tangential and radial forces arise from the foundation
or the housing connected to it. Such forces
are for example by heating, by the torque or the magnetic
Flux caused by the operation of the machine.
Zur Einstellung der Kreisform der Statorbohrung von Vertikalmaschinen
und zur Einstellung der zentrischen Lage des Rotors zur Statorbohrupg sowie zur
Einsparung von zusätzlichen, nicht aktiven Konstruktionsteilen ist es bereits bekannt,
das Statorgehäuse von Vertikalmaschinen, die in einem F'undamentschacht angeordnet
sind, mit der Schachtwand .durch stabförmige, mit Spannsd-hlössern versalhene Halteorgane
zu verbinden. Dabei dienen die Spannschlösser zur Einstellung des Druckes bzw. Zuges,
den die in Aussparungen der Schachtwand einzementierten Halteorgane auf das Ständergehäuse
ausüben. (Österreichische Patentschrift 174,1Q9.) Es ist ferner bereits bekannt,
das Gehäuse von elektrischen Maschinen vertikaler Bauart durch ein Gehäuse aus Beton
zu ersetzen. Dabei ist jedoch lediglich das Stahlblechgehäuse durch eine entspreeheude
und infolgedessen komplizierte Betonkonstruktion ersetzt. Als Halterungen für das
Ständerblechpaket sind für Stahlblechgehäuse übliche Befestigungsteile mit in den
Beton eingelassenen Ankern verschweißt. (ETZ, Ausgabe A, 1955, Seite 569.)
Dagegen betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine vertikaler Bauart mit einem
ringförmigen, geschlossenen Mantel .aus Beton und Verstrebungsstäben zwischen dem
Betonmantel und dem Ständerblechpaket.To set the circular shape of the stator bore of vertical machines and to set the central position of the rotor to the stator boring and to save additional, inactive structural parts, it is already known to connect the stator housing of vertical machines, which are arranged in a foundation shaft, to the shaft wall. to be connected by rod-shaped holding elements provided with tension locks. The turnbuckles are used to adjust the pressure or tension exerted on the stator housing by the retaining elements cemented in the recesses in the shaft wall. (Austrian patent 174, 1Q9.) It is also already known to replace the housing of electrical machines of vertical design with a housing made of concrete. However, only the sheet steel housing is replaced by a corresponding and consequently complicated concrete structure. Fastening parts that are customary for sheet steel housings are welded to anchors embedded in the concrete as holders for the stator core. (ETZ, Edition A, 1955, page 569.) In contrast, the invention relates to an electrical machine of vertical design with an annular, closed jacket. Made of concrete and bracing rods between the concrete jacket and the stator core.
Nach einem nicht vorveröffentlichten Vorschlag sind zwischen dem Ständerblechpaket
und dem Betonmantel fachwerkartig angeordnete Spannschrauben angeordnet, deren gehäuseseitige
Knotenpunkte mit Hilfe von Stellschrauben im Beton verankert sind. Bei dieser Anordnung
können in den fachwerkartigen Verstrebungen infolge von tangentialen Kräften Zug-und
Druckspannungen auftreten, so daß auf die Stellschrauben radial nach außen gerichtete
Kräfte, Schuh-und eventuell auch Biegekräfte, ausgeübt werden können. Radial nach
außen wirkende Kräfte wirken sich im Beton als für diesen schädliche, tangential
gerichtete Zugspannungen aus. Die Stellschrauben für die Verankerung der Fachwerkverstrebungen
im Beton sind in Stahlrohren geführt. Für die Einbringung der Stahlrohre vor dem
Betonieren oder nach dem Betonieren in dafür vorgesehene Aussparungen und für die
Fixierung ist daher eine hohe Maßgenauigkeit erforderlich, die mit wirtschaftlichen
Mitteln kaum einzuhalten ist. Die von den fachwerkartigen Verstrebungen auf die
Stellsclhrauben übertragenen tangentialen Kräfte wirken Über die Stahlrohre vorwiegend
auf die innere Randzone .des Betongehäuses und führen dort zu örtlich hohen und
damit schädlichen Beanspruchungen des Betons.According to a proposal that has not been previously published, there are between the stator core
and the concrete shell arranged like a lattice-like clamping screws, the housing-side
Junctions are anchored in the concrete with the help of adjusting screws. With this arrangement
can pull and pull in the truss-like struts as a result of tangential forces
Compressive stresses occur, so that the adjusting screws are directed radially outward
Forces, shoe and possibly also bending forces, can be exerted. Radial after
External forces have a tangential effect in the concrete that is harmful to it
directed tensile stresses. The adjusting screws for anchoring the truss struts
in the concrete are guided in steel pipes. For the introduction of the steel pipes before
Concreting or after concreting in the recesses provided and for the
Fixation is therefore required a high degree of dimensional accuracy, with economic
Funds can hardly be adhered to. The truss-like struts on the
The tangential forces transmitted by adjusting screws act predominantly via the steel pipes
on the inner edge zone of the concrete housing and lead there to locally high and
thus damaging stresses on the concrete.
Zur Vermeidung ,dieser Schwierigkeiten und zur Vereinfachung des Zusammenbaues
einer Vertikalmaschine am Aufstellungsort ist gemäß der Erfindung der Betonmantel
durch die gleichmäßig über den Umfang des Ständerbleclipaketes verteilten und nach
dessen Zusammenbau unter Zugspannung gesetzten Verstrebungsstäbe in Verbindung mit
dem Ständerblechpaket ohne Verbund vorgespannt und durch die Verstrebungsstäbe im
Abstand zum Blechpaket fixiert: Dadurch ist sichergestellt, daß während des Betriebes
der Maschine das Betongehäuse nur auf Druck und das Ständerblechpaket nur auf Zug
beansprucht sind. Mit besonderem Vorteil bilden die Achsen der Stäbe Tangenten an
411e Mantelfläche eines fiktiven, zum Ständerblechpaket koaxialenZylinders, dessenDurchmesser
kleiner als der Außendurchmesser des Ständerblechpaketes ist. Dabei sind die Stäbe
beispielsweise so angeordnet, daß jeder Stab mindestens einen anderen Stab kreuzt.
Da jeder einzelne Verstrebungs-Stab im Beton oder auf der Außenseite des Betons
unter Vorspannung verankert ist, können die Verstrebungsstäbe nur auf Zug beansprucht
werden. Auf diese Weise entsteht ein Eigenspaunungszustand, der das Betongehäuse
als geschlossenes Druckgewölbe und das Ständerblechpaket statisch als Zugring wirken
läßt. Die auf der Außenseite des Betongehäuses 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
zuläßt.'Zur Verankerung der Stäbe an der Außenseite des Betongehäuses könnenbeispielsweise
glockenförmigeAnkerkörper verwendet werden, die- von vornherein .einbetoniert werden.
Diese Ankerkörper stellen die'einzige kraftschlüssige Verbindung mit dem Betongehäuse
her, so daß ein nachträgliches Verpressen mit Zementmörtel nicht notwendig ist.
Die Enden der Verstrebungsstäbe können in mehreren zueinander parallelen Schichten
oder Lagen im Beton verankert sein und ebenso in entsprechenden, zueinander parallelen
Höhenlagen am Ständerblechpaket angreifen. Natürlich können 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 können,mußwenigstens eine der das Blechpaket zusammenhaltenden
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.To avoid these difficulties and to simplify assembly
of a vertical machine at the installation site is the concrete casing according to the invention
through the evenly distributed over the circumference of the stator sheet metal package and after
its assembly in conjunction with tensioned bracing rods
the stator core is pre-tensioned without a bond and through the bracing bars in the
Fixed distance to the laminated core: This ensures that during operation
of the machine, the concrete housing is only pressed and the stator core is only pulled
are claimed. The axes of the rods form tangents with particular advantage
411e lateral surface of a fictitious cylinder coaxial with the stator core, the diameter of which
is smaller than the outer diameter of the stator core. There are the bars
for example arranged so that each rod crosses at least one other rod.
Because every single bracing rod is in the concrete or on the outside of the concrete
is anchored under prestress, the bracing rods can only be subjected to tensile stress
will. In this way, a self-stressing state arises, that of the concrete housing
act as a closed compression arch and the stator core statically act as a pull ring
leaves. The rods anchored on the outside of the concrete housing can be inside
of ducts with larger in relation to the diameter of the rods
lights
Width can be laid freely, so that there is room for deviations in the direction of the rods
For anchoring the bars on the outside of the concrete housing, for example
Bell-shaped anchor bodies are used, which are concreted in from the start.
These anchor bodies provide the only non-positive connection with the concrete housing
so that subsequent grouting with cement mortar is not necessary.
The ends of the strut bars can be in several parallel layers
or layers anchored in the concrete and also in corresponding, mutually parallel
Attack at high altitudes on the stator core. Of course, the bracing bars can
also be arranged radially so that the axes of the rods are layered in one
Intersect the point of the machine axis. Since the rods - in this case, however, only radial
Can absorb forces, at least one of the laminations holding the laminated core together
Pressure plates in the foundation or in the concrete casing, which is usually with the foundation
forms a unit, be anchored. To attach the rods are for example
Thread rolled on both ends.
An Hand von in den Zeichnungen wiedergegebenen Ausführungsbeispielen
wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen ist: F i g.
1 ein axialer Teilschnitt durch den Ständer einer elektrischen Maschine vertikaler
Bauart und das -diesen umgebende Betongehäuse, F i g. 2 eine Draufsicht auf einen
Teil der Anordnung nach F i g.1, F i g. 3 ein axialer Teilschnitt wie in F i g.
1, jedoch mit anderer Anordnung der Verstrebungsstäbe, F i g. 4 eine Draufsicht
auf einen Teil der Anordnung nach F i g. 3.With reference to the embodiments shown in the drawings
the invention is explained in more detail below. In the drawings: F i g.
1 is an axial partial section through the stator of an electrical machine, vertical
Type of construction and the concrete housing surrounding it, F i g. 2 is a plan view of a
Part of the arrangement according to F i g.1, F i g. 3 shows an axial partial section as in FIG.
1, but with a different arrangement of the strut bars, F i g. 4 is a plan view
to part of the arrangement according to FIG. 3.
In F i g. 1 und 2 sind ein Ständerblechpaket 1 einer elektrischen
Maschine vertikaler Bauart und ein diese Maschine umgebendes Betongehäuse, das aus
einer ringförmigen Betonwand 2 und einem Fundament 3 besteht, schematisch dargestellt.
Das Ständerblechpaket 1 wird durch Druckplatten 4,5 zusammengehalten und ist mit
Hilfe einer Tragkonstruktion 6 auf dem Fundament 3 abgestützt. Das Ständerblechpaket
ist, beispielsweise lagenweise, 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 Mantelfläche
eines gedachten Zylinders sind, dessen Durchmesser kleiner als der Außendurchmesser
des Ständerblechpaketes ist. Die Spannstäbe 7 sind beispielsweise in zwei verschiedenen
Höhenlagen und die zugeordneten Spannstäbe 8 jeweils in geringem Abstand zu diesen
angeordnet, so -daß sich die Mantelflächen der Stäbe im Höchstfalle gerade berühren.
Nach F i g. 2 sind je ein Spannstab 7 und je ein Spannstab 8 an einem Punkt des
Ständerblechpaketes befestigt und .die Befestigungspunkte 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 sind beispielsweise in
Hüllroteren 9 geführt, deren lichte Weite erheblich größer als der Durchmesser der
Spannstäbe ist. Auf diese Weise haben die Spannstäbe in den Hüllröhren genügend
Spielraum und die Hüllrohre 9 können ohne hohe Anforderungen an die Maßgenauigkeit
bei der Herstellung der Betonwand in diese eingebettet werden. Ferner können bei
der Herstellung der Betonwand zur Verankerung der Spannstäbe 7 und 8 beispielsweise
glockenförmige Ankerkörper 1® einbetoniert werden. Zweckmäßigerweise sind je zwei
Ankerkörper für einen Spannstab 7 und den benachbarten Spannstab 8 in einer im Beton
vorgesehenen Aussparung 12 angeordnet. Die Enden der Spannstäbe 7 und 8 können beispielsweise
mit aufgewalzten Gewinden versehen sein, auf die Muttern 11 aufgeschraubt werden
können. Zur Verbindung :des Ständerblechpaketes mit der Betonwand, die beispielsweise
aus Spannbeton ohne Verbund hergestellt ist, werden die Spannstäbe 7 und 8 durch
die Hüllrohre eingefädelt, am Ständerblechpaket befestigt, mit mehreren hydraulischen
Einrichtungen gleichzeitig und gleichmäßig unter Spannung gesetzt und schließlich
durch die Muttern 11 festgelegt. Für die in F i g. 2 dargestellte Art der Verstrebung
werden mindestens vier hydraulische Einrichtungen, und zwar je zwei auf radial gegenüberliegenden
Seiten des Gehäuses, benötigt.In Fig. 1 and 2 are a stator core 1 of an electrical
Vertical machine and a concrete casing surrounding this machine, which is made of
an annular concrete wall 2 and a foundation 3, shown schematically.
The stator core 1 is held together by pressure plates 4.5 and is with
Supported on the foundation 3 with the aid of a supporting structure 6. The stator core
is layered continuously, for example in layers. The connection of the stator core
with the concrete wall 2 is made by tension rods 7, 8 arranged like spokes,
in this embodiment in such a way that the over the stand-side
The ends of the extended axes of the tie rods 7 and 8 are each tangent to the lateral surface
of an imaginary cylinder, the diameter of which is smaller than the outer diameter
of the stator core is. The tension rods 7 are for example in two different
Altitudes and the associated tie rods 8 each at a short distance from them
arranged so -that the outer surfaces of the rods just touch in the maximum case.
According to FIG. 2 are each a tie rod 7 and a tie rod 8 at a point of the
Stator core attached and .the attachment points are so close together,
that each bar 7 crosses four bars 8 and conversely each bar 8 crosses four bars 7. the
In the concrete wall 2 extending sections of the tie rods are for example in
Hüllroteren 9 out, the clear width is considerably larger than the diameter of the
Tie rods is. In this way, the tension rods in the cladding tubes have enough
Clearance and the cladding tubes 9 can without high demands on the dimensional accuracy
be embedded in the concrete wall during manufacture. Furthermore, at
the manufacture of the concrete wall for anchoring the tie rods 7 and 8, for example
bell-shaped anchor body 1® can be set in concrete. Appropriately there are two each
Anchor body for a tie rod 7 and the adjacent tie rod 8 in one in the concrete
provided recess 12 is arranged. The ends of the tie rods 7 and 8 can, for example
be provided with rolled-on threads onto which nuts 11 are screwed
can. To connect: the stator core with the concrete wall, for example
is made of prestressed concrete without a bond, the prestressing bars 7 and 8 are through
the ducts threaded in, attached to the stator core, with several hydraulic
Bodies simultaneously and evenly energized and finally
fixed by the nuts 11. For the in F i g. 2 type of bracing shown
are at least four hydraulic devices, two each on radially opposite one another
Sides of the case.
Wenn -die Außenseite der Betonwand nicht zu-A a nglich ist, dann werden
die Spannstäbe einschließ -lich aufgesetzter Mutter und einschließlich des auf den
Spannstab aufgeschobenen Ankerkörpers und Hüllrohres bei der Herstellung der Ringwand
einbetoniert. Dabei ist oberhalb des Ankerkörpers ein kleiner Hohlraum vorzusehen,
in dem sich das mit der Mutter versehene Ende der Spannstäbe frei bewegen kann.
Infolge der Hüllrohre können die Anforderungen an die Genauigkeit der Ausrichtung
ohne Schwierigkeiten eingehalten werden. Bei dieser Ausführung werden die Verstrebungsstäbe,
nachdem sie mit Hilfe von hydraulischen Einrichtungen unter Vorspannung gesetzt
sind, am Ständerblechpaket befestigt.If the outside of the concrete wall is not too close, then it will
the tie rods including the attached nut and including the on the
Tie rod of the anchor body and cladding tube in the production of the ring wall
set in concrete. A small cavity is to be provided above the anchor body,
in which the end of the tie rods provided with the nut can move freely.
As a result of the ducts, the requirements for the accuracy of the alignment
can be adhered to without difficulty. In this version, the bracing bars,
after being preloaded with the help of hydraulic devices
are attached to the stator core.
Die F i g. 3 und 4 zeigen schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Soweit die Teile mit denen in F i g. 1 und 2 übereinstimmen, sind
gleiche Bezugszeichen verwendet. In diesem Ausführungsbeispiel 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. An Stelle
der glockenförmigen Ankerkörper nach den F i g.1 und 2 sind hier im wesentlichen
scheibenförmige Ankerkörper 14 verwendet. Bei diesem Ausführungsbeispiel 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 aufgenommen.The F i g. 3 and 4 schematically show a further exemplary embodiment
the invention. As far as the parts with those in F i g. 1 and 2 match
the same reference numerals are used. In this exemplary embodiment, tie rods are 13
used, which are arranged at two different heights and run radially,
d. H. they intersect in layers at one point each on the machine shaft. Instead of
the bell-shaped anchor body according to FIGS. 1 and 2 are here essentially
disc-shaped anchor body 14 is used. In this embodiment, you can
the tension rods only absorb the radial tensile forces. Tangential forces are in
In this case, on the support structure 6 or on the support star 15 on the foundation
transmitted and recorded by this.
Durch die indie Verstrebungsstäbe eingeleitete Vorspannung, für die
ein möglichst hoher Wert anzustreben ist, wirken Gehäuse und Blechpaket wie eine
Einheit und sind daher wegen der hohen Eigenfrequenz unempfindlich gegenüber allen
praktisch auftretenden Schwingungen. Die Verstrebungsstäbe und das Ständerblechpaket
werden nur auf Zug, der Betonring nur auf Druck beansprucht.The prestressing introduced into the bracing bars for the
The aim is to achieve the highest possible value, the housing and the laminated core act as one
Unit and are therefore insensitive to all due to the high natural frequency
practically occurring vibrations. The bracing bars and the stator core
are only subjected to tension, the concrete ring only to compression.