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Trageuntergestell für dynamoelektrische Maschinen Die Erfindung bezieht
sich auf dynamo-elektrische Maschinen und insbesondere auf ein neuartiges Trageuntergestell
für derartige Maschinen. Die Erfindung wird zwar mit besonderem Bezug auf Maschinen
mit einem Wirbelstrominduktor, wie z. B.
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einem Wirbelstrom-Dynamometer, beschrieben und zeichnerisch dargestellt,
trotzdem sind aber viele erfindungsgemäße Merkmale auch bei anderen Arten dynamoelektrischer
Maschinen anwendbar.
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Die Grundkomponenten eines bekannten Dynamometers mit einem Wirbelstrominduktor
umfassen relativ zueinander drehbare Teile, d. h, einen Stator und einen Rotor,
sowie eine Erregerspule, die auf jedem der beiden Teile angebracht sein kann. Der
weitere
Versteifung wird durch eine horizontal verlaufende Bodenplatte erzeugt, die am Boden
des*Trageuntergestelles von einer Stirnwand zu Stirnwand und von Seitenwand zu Seitenwand
verläuft. Der untere Abschnitt dieses Untergestelles sammelt somit Kühlwasser und
leitet dieses von der Maschine ab.
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Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beschreibung und der anliegenden
Zeichnungen zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Figur 1 ist ein Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Maschine, wobei
der Schnitt entlang der Linie 1-1 in Figur 2 erfolgt.
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Figur 2 ist eine Ansicht auf die Stirnseite der Maschine, die teilweise
im Schnitt dargestellt ist, um die Konstruktion des Unterbaues zu zeigen.
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Figur 3 ist eine andere, teilweise im Schnitt dargestellte Teil ansicht
der Stirnseite, die eine -unterschiedliche AusfUhrungsform des Unterteiles darstellt.
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DerStator des Dynamometers gemäß den Figuren-1 und 2 ist aus Teilen
aufgebaut, die zusammengesetzt und zusammengeschweißt oder auf andere Weise miteinander
verbunden sind. Diese Verbindung kann beispielsweise auch durch Bolzen oder Schrauben
erfolgen.
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In der dargestellten Ausführungsforn sind drei Hauptteile des Statorgehäuses
oder des Rahmens vorhanden, und zwar ein in der Mitte-angeordneter Statorring 1
und zwei Stirnplatten 2, die zwischen sich zwei Kammern bilden, in der jeweils eine
Dreh=.
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scheibe 3 angeordnet ist. Diese Scheiben werden von der Welle 4 getragen
und drehen sich auch mit dieser Welle 4, die von einem Ende zum anderen Ende der
Maschine verläuft.Ein Ende dieser Welle kann mit einer zu prüfenden Außenmaschine
in Verbindung stehen und von dieser angetrieben werden. Da eine zweite zu prüfende
Außenmaschine an das andere Ende der Welle anschließbar ist, sind beide Enden der
Welle geeignet, durch geprüfte Maschinen angetrieben zu werden. Falls es erwünscht
ist, kann
Rotor ist auf Lagern, wie z. B. ölgeschmierten, hydrostatischen
Lagern oder anderen geeigneten Lagern, gehalten und durch eine äußere, zu prüfende
Vorrichtung gedreht, wie z. B. einem Motors dessen Ausgangsleistung zu messen ist.
Desgleichen ist der Stator pendelnd in geeigneten Lagern gehalten5 aber durch eine
Drehmomentmeßanordnung an einer Rotation gehindert.
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Der Unterbau zur Halterung einer derartigen dynamoelektrischen Maschine
enthält typischerweise ein hohles Gußstück oder ein zusammenmontiertes Gestell,
das einen Sammelbehälter für Abflußwasser bildet, das zur Kühlung der Maschine verwendet
worden ist. Das Gußstück ist oben durch entsprechende Bearbeitung mit einer ebenen
Fläche versehen worden, um an jedem Ende der Maschine ein gelagertes Auflager anzubringen.
Diese Auflager sind mit Bolzen oder auf andere Weise an der bearbeiteten Oberfläche
des Gußstückes befestigt. Mit solchen Anordnungen sind jedoch oft unerwünschte Vibrationsprobleme
verbunden, die insbesondere bei hohen Drehzahlen auftreten.
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Um diese Vibrationsprobleme zu vermeiden, ist das Dynamometer in geeigneten
Pendellagern auf einem Unterbau einer vorzugsweise zusammengeschweißten Konstruktion
gehalten. Senkrecht zur Maschinenachse verlaufende Stirnwände haltern die Pendellager
an den Enden des Stators. Diese Stirnwände sind durch Seitenwände verbunden, die
zur Drehachse mehr oder weniger parallel verlaufen und mit den Stirnwänden eine
oben offene, kastenähnliche Konstruktion bilden. Um ein steif es, festes Rahmengehäuse
mit minimaler Vibration in dem Drehzahlbereich, für den die Maschine ausgelegt ist,
zu bilden, sollte die kastenähnliche Konstruktion mit Streben versehen und verstärkt
sein.
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Zu diesem Zweck bilden die Innenwände ein mehr oder weniger durchgehendes
Gebilde um den Unterteil des Stators herum.
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Dieses Gebilde verläuft im wesentlichen vertikal und erstreckt sich
weiterhin von einer Stirnwand zur anderen Stirnwand und von einer Seitenwand zur
anderen Seitenwand, wobei .dessen Stirn- und Seitenkanten an diesen Wänden befestigt
sind. Eine
durch die Welle weiterhin ein Tachometer angetrieben
werden.
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Dies kann beispielsweise durch einen Riementrieb oder durch eine andere
Vorrichtung geschehen.
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Die zwei Kammern auf gegenüberliegenden Seiten des Statorringes 1
sind auf beliebige Weise, beispielsweise durch Zylinder 5, ergänzt und auf dem Umfang
abgeschlossen, wobei die Innenränder der Zylinder auf den Umfangsteil des Rahmenringes
1 passen und auf beliebige Weise damit verbunden sind. Die Außenränder der Zylinder
5 stehen mit dem Umfang der Stirnplatten 2 in Verbindung und sind auf irgendeine
geeignete Weise daran befestigt. Hierfür ist beispielsweise bei 6 eine Schweißnaht
angedeutet.
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Jede Kammer umschließt zwei Sätze oder Reihen von Zähnen oder Polstücken,
die auf entgegengesetzten Seiten der Drehscheibe 3 angeordnet sind. Wie in der Zeichnung
dargestellt ist, erstrekken sich die Polstücke 7 eines Satzes in radialer Richtung
von einem Haltering 8 und sie sind mit diesem aus einem Stuck ausgebildet. Diese
Einheit ist auf beliebige Weise, beispielsweise durch Schrauben 9, an der benachbarten
Stirnplatte 2 befestigt. Ein ähnlicher Satz Polstücke oder Zähne 10 sowie ein Haltering
11 sind an dem Statorringrahmen 1 mittels Schrauben 12 befestigt. Es ist verständlich,
daß diese Anordnung in der anderen Scheibenkammer auf entsprechende Weise ausgebildet
ist.
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Zum Aufbau eines Magnetflusses sind Mittel zur Erzeugung einer Erregung
vorgesehen. Der Magnetfluß verläuft durch den Rahmen und zwischen die gegenüberliegenden
Polstücke 7 und 10, tritt durch die Luftspalte zwischen den Drehscheiben 3 und den
Polstücken und erzeugt auf bekannte Weise Wirbelströme in den sich drehenden Induktorscheiben.
In jeder Scheibenkammer ist e-in Haltering oder Zylinder 13 angeordnet, der die
Drehscheibe 3 umgibt. Die Halterungen 13 werden dadurch festgehalten, daß sie zwischen
den Statorring 1 und die Stirnplatten 2 eingeklemmt sind. Von den Rändern jeder
Halterung 13 ragen Flansche
14 radial nach außen und vorzugsweise
sind zwischen den Flanschen 14 und zwischen der benachbarten Stirnplatte 2 sowie
dem Statorrahmen 1 geeignete Abdichtungen 15 angeordnet. Diese Konstruktion schafft
einen U-förmigen Kreisanal für eine Erregerspule 16.
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Der Stator der Maschine ist in Pendellagern drehbar gehaltert, die
hier als Kugellager 17 dargestellt sind. Zu diesem Zweck ist an jeder Stirnplatte
2 oder an einem mit dieser aus einem Stück bestehenden Ring 19, beispielsweise durch
Schrauben 20, ein Lagerzapfen 18 befestigt. Jeder Lagerzapfen mündet in einer Nase
21 mit verkleinertem Durchmesser, die den inneren Lauf ring 22 des Kugellagers 17
trägt. Der äußere Laufring 23 des Kugellagers wird von der noch zu beschreibenden
Unterteilkonstruktion getragen. Dies geschieht insbesondere mittels einer Halbringhalterung
24 und einer Kappe 25, wobei ein Paßring 26 zwischen den Haltering 24 und seine
Kappe 25 und den äußeren Kugellagerlaufring 23 eingefügt ist. Der Paßring ermöglicht
eine Umfangsjustierung des äußeren Laufringes 23, um eine Abnutzung auszugleichen.
Vorzugsweise ist die Stirnseite der Kugellagerhalterung durch eine geeignete Abdeckplatte
27 abgeschlossen, die durch Schrauben oder ähnliche Mittel mit dem Haltering 24
und der Kappe 25 in Verbindung stehen-.
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Die Welle 4 rotiert auf der Innenseite des Auflagers 18, 21 und ist
vorzugsweise von Lagern, wie z. B. einem Kugellager 28, getragen. Der innere Laufring
29 dieses Kugellagers 28 ist auf der Welle und der äußere Laufring 30 ist auf der
Innenseite des Auflagers 18 angebracht. Yorzugsweise ist der Raum um dieses Kugellager
28 herum so ausgestaltet, daß Öl zu KUhl- und Schmierzwecken hindurchströmen kann.
Um diesen Raum abzuschließen, ist der Außenteil des Auflagers mit einer Dichtnut
oder Nuten 31 um die Welle 4 herum versehen. Desgleichen trägt der Haltering 19,
der einen Teil der Stirnplatte 2 bildet, eine zweckmäßige Wellenabdichtung 32, die
beispielsweise durch Schrauben 33 an dem Haltering befestigt und mit einer oder
mehreren Dichtnuten 34 um die Welle 4 herum versehen ist. Das Öl wird beispielsweise
über eine Ölleitung 35 in den Raum zwischen den Abdichtungen 31
und
34 eingeführt und das verbrauchte Öl kann in irgendeiner gewünschten Weise aus dem
Raum abgeführt werden.
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Es wird deutlich, daß der beim Betrieb durch die Spule 16 er zeugte
Magnetfluß durch die Rahmenteile und zwischen die Polstücke 7 und 10 fließt, durch
die Luftspalte zwischen diesen Polstücken sowie den cheibenflächen der Drehscheiben
3 tritt und weiterhin durch die Scheiben hindurchfließt und somit in diesen Induktoren
Wirbelströme erzeugt. Folglich wird ein Drehmoment auf den Stator ausgeübt, das
ihn in seinen Pendellagern 17 zu drehen versucht. Diese Drehung wird durch eine
geeignete Meßanordnung aufgenommen, die eine Anzeige für das Drehmoment gibt, das
durch die die Welle 4 drehende Außenmaschine erzeugt ist.
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Eine bekannte Begleiterscheinung bei diesem Betrieb besteht darin,
daß infolge der induzierten Wirbelströme in der Maschine eine große Wärmemenge erzeugt
wird und diese Wärme muß absorbiert und durch geeignete Kühlvorrichtungen abgeführt
werden. Gewöhnlich fließt eine Kühlflüssigkeit, wie z. B. Wasser, durch derartige
Maschinen, das mit denjenigen Bereichen in Berührung kommt, die leicht überhitzt
werden. In dem hier interessierenden Fall ist es wichtig, beide Flächen jeder Drehscheibe~3
und ebenso die gegenUberliegenden Flächen der Polstücke 7 und 10 zu kühlen. Zu diesem
Zweck ist es wünschenswert, eine sich in zentrifugaler Richtung bewegende KUhlwasserschicht
zu schaffen, die über jede Stirnfläche jeder Drehscheibe verteilt wird und zwischen
der Scheibe und den benachbarten Polstücken f ortschreitet e Andere Merkmale des
beschriebenen Aufbaues betreffend ein FlUsslgkeitskthlsystem für die Drehscheibe
sind in einer gleichzeitig eingereichten Anmeldung mit dem Titel 11Kühlvorrichtung
für dynamoelektrische Maschine" beschrieben, die durch diese Bezugnahme in die vorliegende
Erfindung aufgenommen wird.
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Die insoweit allgemein beschriebene Maschine wird auf einem Unterteil
befestigt, der die bereits erwähnten Pendellager trägt und der speziell so angeordnet
und aufgebaut ist, daß er eine maximale Steifheit und eine minimale Vibration in
dem Betriebsbereich der Maschine ausweis. Es ist weiterhin vorteilhaft, diesen verbesserten
Unterteil aus zusammengeschweißten Plattenelementen aufzubauen, um die Verwendung
schwererer und teurerer Gußstücke und Bearbeitungsgänge zu vermeiden. Desgleichen
sollen die Trennwände so angeordnet werden, daß sie für eine maximale Steifheit
und Festigkeit sorgen.
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Wie aus der Figur 1 und 3 ersichtlich ist, enthält die dargestellte
Ausführungsform des Unterteiles zwei im Abstand angeordnete und im wesentlichen
parallele Stirnwände 56. An jeder dieser Stirnwände ist an dem Oberrand eine der
oben erwähnten Halbringhalterungen 24 für die Pendellager 17 angeschweißt. Die oberen
Ränder der Stirnwände 56 weisen horizontal verlaufende Deckplatten 57 auf, die von
der Halbring-Lagerhaltung 54 zu den Seiten des Unterteiles nach außen laufen und
die auch mit der Lagerkappe 25 zusammenwirken, die den Paßring 26 und das Pendellager
17 in ihrer Lage halten.
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Wie-aus Figur 1 ersichtlich ist, sind die Stirnwände 56 vorzugsweise
relativ schwer ausgeführt, um so das Gewicht der Maschine zu tragen, und sie erstrecken
sich bis zu der Unterseite des Unterteiles, wo sie auf Fußkonsolen 58 gehalten sind,
Ferner sind die Stirnwände 56 auf einer oder beiden Seiten der Maschine mit Verlängerungen
59 versehen (siehe Figur 2 und 3), um gestellähnliche Ansätze 60 zu tragen, auf
denen eine Hilfsausrüstung, wie beispielsweise Skalen und ähnliche Mittel, angebracht
sein kann.
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An den Seiten des Unterteiles sind die Stirnplatten 56 durch im Abstand
angeordnete vertikale Seitenplatten-61 verbunden, die zwischen den Stirnplatten
56 oberhalb der Fußstützen 58 verlaufen. Weiterhin erstrecken sich an den Rändern
der gestellartigen
Vorsprünge 60 zwischen den Verlangerungen 59
und den Fußstützen 58 tiefer angeordnete Seitenplatten 62. Der Boden des Unterteiles
wird durch eine Bodenplatte 63 ergänzt, die sich zwischen den Stirnplatten 56 sowie
zwischen den Seitenplatten 61 erstreckt, um so den Unterteil abzuschließen. Die
Fußstütze 58 können durch sie hindurchführende Löcher aufweisen, damit die gesamte
dynamoelektrische Maschine an dem Fußboden befestigt werden-kann. Da sich das Ablußwasser
in dem Unterteil sammelt, wie es bereits oben beschrieben worden ist, sind Abflußmlttel,
wie z. B. ein Abflußrohr 64, vorgesehen, wie es in Figur 1 gezeigt ist.
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Es wird deutlich, daß ein in den Pendellagern 17 gehaltenes Dynamometer
etwa zur Hälfte in dem oben offenen, kastenähnlichen Unterteil eingeschlossen ist,
das von den oben beschriebenen Seiten und Stirnwänden sowie der Bodenwand gebildet
wird. Um dieses Rahmengerüst gegen Vibration bei hohen Drehzahlen abzustützen und
zu versteifen, sind zusätzliche Trennwände vorgesehen, die vorzugsweise eine im
wesentliciien wannenähnliche Struktur bilden, die sich unterhalb des Bodenteiles
der Maschine erstreckt. Dieses wannenähnliche Gebilde verläuft von Stirnwand zu
Stirnwand der Maschine und ist auf geeignete Weise, beispielsweise durch Verschweißen,
mit den Stirnwänden verbunden, um auf diese Weise eine viel größere Längsstabilität-
eu erhalten, als sie lediglich durch die Stirnwände 56 und die Seitenwände 61 erhalten
werden könnte. Diese Stabilität iSt auch wesentlich größer als sie mit der bekannten
Konstruktion gewährleistet werden könnte, in der ein schweres Unterteil-Gußstück
bearbeitet wird, um die jeweils an einem Ende der Maschine an das Unterteil angeschraubten
Auf lager aufzunehmen. Weiterhin verläuft das wannenähnliche Gebilde vorzugsweise
von Sitenwand 61 zu Seitenwand 61, um eine zusätzliche Versteifung quer zur Maschinenachse
zu erzeugen.
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Diese Anordnung leitet auch das Abf lußwasser nach unten zu einer
ordnung, durch die das Wasser in das kastenähnliche
Unterteil f
fällt, von wo es durch die Leitung 64 abgeleitet wird.
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Aus Figur 2 ist ersichtlich, daß das wannenffihnliche Gebilde schräge
Seitenwände 65 enthält, deren obere Kanten beispielsweise durch Verschweißen an
den Seitenwänden 61 befestigt sind.
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Ihre Stirnkanten sind auf ähnliche Weise mit den Stirnplatten 56 verbunden.
Diese schrägen Stirnwände 65 bilden somit in Längsrichtung wirksame Versteifungsglieder
und durch ihre Verlängerung bis zur Bodenplatte 63, wie es bei 66 angedeutet ist,
schaffen sie desgleichen auch eine vertikale Versteifung. Dieses wannenähnliche
Gebilde wird durch eine horizontale Trennwand 67 ergänzt, die zwischen den Stirnwänden
56 verläuft und deren Stirnkanten an diese angeschweißt sind. Außerdem erstreckt
sich diese Trennwand 67 gerade unterhalb des Stators zwischen den schrägen Trennwänden
65, und die Seitenränder der Trennwand 67 sind mit diesen Trennwänden 65 verschweißt,
um so für eine in Querrichtung wirksame Versteifung zu sorgen. Für das Abflußwasser,
sei es nun das Abf lußwasser von den Kappen 38 am Ende der Maschine oder der Rückströmung
von der Druckbox 41, ist die horizontale Trennwand 67 mit einer Mittelöffnung 68
versehen, wodurch sich das Abflußwasser in der Bodenwand des Unterteiles sammelt,
von der es von der bereits erwähnten Leitung 64 nach außen abgeleitet wird. Als
Alternativiösung kann in der untersten Wandung des Unterteiles auch ein Abflußpfropfen
69 vorgesehen sein.
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In Figur 3 ist das wannenähnliche Gebilde gemäß Figur 2 durch eine
einzige gekrümmte Wand 70 ersetzt, die zwischen den Stirnwänden 56 verläuft und
an ihren Enden mit diesen Wänden verschweißt ist, und deren Seitenkanten mit den
Seitenplatten 61 verschweißt sind. Im Querschnitt ist die Krümmung der Wand 69 so
gewählt, daß sie unterhalb des nach unten in das Gehäuse hineinragenden Stators
herumgeführt ist. Auch die Wand 70 ist mit einer Abflußöffnung il versehen, wodurch
das Abflußwasser zur Bodenwand des Unterteiles abfließen kann, wie es bereits oben
beschrieben worden ist.