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Ständer für vertikåle elektrische Maschine Die Erfindung betrifft
einen Ständer für eine vertikale elektrische Maschine mit großem Bohrungsdurchmesser
und selbsttragend ausgebildetem Blechpaket, das in axialer Richtung mittels Preßplatten
-zusammengehalten ist.
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Bei großen Wasserkraftgeneratoren, insbesondere der vertikalen Bauart
besteht der Stator aus einem Bleclilcörper, der über Tragkeile am Gehäuse befestigt
ist. Der Blechlörper mit eingestanzten, radialen Nuten wird durch Achsialbolzen
über Endpreßplatten zussmmengehalten. Es ist ferner bekannt den Blechkörper von
Vertikalgeneratoren am Montageort zu einem geschlossenen Ring- 1 körper mit einfachen
Hilfsmitteln aufzubauen. Wegen der geringen Steifigkeit der ihn zusammenhaltenden
Mittel muß der Ring mit einer großen Anzahl von in das umgebende Fundament hineinführender,
radial und tangential vorspannender Zuganker frei dehnbar in der Generatorgrube
zentrisch verankert sein. Die vertikale Lastaufnahme des Blechkörpers muß wegen
der angestrebten freien und konzentrischen Dehnung entweder über Rollen (siehe Gbm
1 914 701) oder über biegungselastische, mit dem Fundament verbundene Aufstellungselemente,
wie s.B. als Federn wirkende-, in radialer Richtung nachgiebige und in tangentialer
Richtung steife Platten, deren Längsausdehnung in tangentialer Richtung verläuft,
vorgenommen sein (siehe Gbm 1 914 702).
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Nachteilig bei diesen bekannten Anordnungen ist ihr komplizierter
Einbau und die Verankerung mit der Fundamentgrube durch
zeine große
Anzahl von Verstrebungen, die die Zugänglichkeit der Grube stören, und die unvollkommene
elastische ATnterstütsung für -die radiale Dehnung. Außerdem werden die Schweißnähte
der der elastischen -Abstützung dienenden stei en Platten außerordentlich stark
beansprucht, was zu Schäden an denselben führen kann.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung die Nachteile der bekannten Anordnungen
zu vermeiden, d.h. einen Stator für einen Wasserkraftgenerator zu schaffen, dessen
Ständerblechpaket am Montagelort mit einfachen Hilfsmitteln zusammengebaut weiden.kann,
wobei Verstrebungen in der Grube vermieden werden sollen und eine radiale Dehnung
des Blechpaketes ohne das Auftreten großer Widerstandskräfte möglich ist.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht erfindungsgemäß bei dem
eingangs erwähnten Ständer in einer Anzahl von Schichtsäulen, die aus wenigstens
einer Rippe bestehen, an deren oberen und unteren Ende je eine Preßplatte angebracht
ist, wobei an den in etwa gleichen Abständen angeordneten Rippen die dem Blechpaket
zugewandte Seite ein Profil aufweist, das in die am Außenrand der Bleche des Blechpaketes
ausgestanzten Ausnehmungen paßt und wobei fernerhin eine Anzahl der Schichtsäulen
an der Peripherie der unteren Preßplatte mit Konsolen versehen sind, an denen das
Blechpaket mittels Federn an auf dem Fundament angeordneten Stützen in radialer
Richtung elastisch aufgehängt ist. Bei dem Vorschlag nach der Erfindung werden -
ähnlich wie bei der Herstellung der Ständerblechpakete von Turbogeneratoren mit
einem sogenannten Korsettgehäuse, das nach dem Einbringen der Wicklung in das Maschinengehäuse
eingeschoben wird, wobei die Schichtsäulen vorher entfernt werden - Schichtsäulen
am Umfang des späteren Blechpaketes verteilt aufgestellt und die Bleche in die z.B.
schwalbenschwanzförmig gestalteten Profile der erwähnten Rippen der Schichtsaulen
eingeschoben, wobei durch die überlappt geschichteten Bleche das Blechpaket entsteht,
das nach dem Zusammenpressen mittels der an den Preßplatten abgestützten
Druckschrauben
einen Rotationskörper mit großem Widerstandsmoment bildet. Im Gegensatz zur Fabrikation
der Blechpaete von Turbogeneratoren bilden also bei der Anordnung nach der Erfindung
die Schichtsäulen einen integrierten Bestandteil des Blechpaketes im fertigen Zustand.
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Bei einer-Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehenX daß zwischen
den Preßplatten und dem Blechpaket Druckfingersegmentevorgesehen sind, die mittels
Druckschrauben, die sich gegen die Preßplatten abstützen, an das Blechpaket angepreßt
sind.
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Die Preßplatten der Schichtsäulen sind mit geringem Abstand in Umfangsrichtung
am Blechpaket verteilt angeordnet. Sie stehen miteinander nicht in Verbindung. Die
einzelnen Schichtsäulen hängen dabei gewissermaßen am Blechpaket, bilden jedoch
durch die an die äußeren Bleche des Blechpaketes angepreßten Druckfinger eine merkliche
Vergrößerung des Widerstandsmomentes, tragen also merklich zur Versteifung des Blechpaketes
bei.
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Zwischen den Rippen und der oberen Preßplatte ist bei der erfindungsgemäßen
Anordnung ein freier Raum, so daß der Anpreßdruck der Druckschrauben zwischen oberer
Preßplatte und Blechpaket nach der Montage des Blechpaketes und auch bei gewickel-
-tem Stator von. der Generatorgrube aus noch nachgestellt werden kann.
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Die Profile der dem Blechpaket zugewandten Seite der Rippen der Schichtsäulen
sowie die Ausnehmungen an der Peripherie der Bleche des Blechpaketes sind schwalbenschwanzförmig
gestaltet.
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Der Bohflingsdurciesser des Blechpaketes wird durch Erwärmung desselben
vergrößert. Es kann sein, daß die Aufweitung von-der Rückstellkraft der Aufhängefedern
infolge des Reibungswiderstandes der Führung der unteren Preßplatten bei der AbkühLung
des Blechpaketes nicht mehr rückgängig gemacht werden kann.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist daher vorgesehen, daß zwischen
den mit Konsolen versehenen Schichtsäulen und der Fundamentwand Rückstellfedern
vorgesehen sind.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß am Außenumfang
derjenigen Schichtsäulen, die keine Tragkonsole für die Aufhängung des Blechpaketes
aufweisen, die für die Kühlung der erwärmten Buft erforderlichen Kühler aufgestellt
sind.
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Schließlich ist bei einer weiteren Fortbildung der Erfindung vorgesehen,
daß auf die Bleche ein Klebharz aufgebracht ist.
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Hierdurch werden die Bleche miteinander verklebt und die Steifig keit
des Blechpaketes weiter erhöht.
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Gegenüber der bekannten Anordnung mit elastischer Aufhängung besitzt
die Anordnung nach der Erfindung den Vorteil, daß das Blechpaket durch die angebrachten
Schichtsäulen eine wesentlich höhere Steifigkeit aufweiset, so daß eine Verformung
der Blechkörper in axialer Richtung, die zu einem verstärkten Arbeiten der Wicklung
im Blechkörper führt, vermieden ist.
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Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Wciterbildungen der Erfindung
ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen. Es zeigen: Die Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch ein
Statorblechpaket, die Fig. 2 einen Grundriß des Ausschnittes aus einem Blechpaket
mit teilweise weggelassenen Blechen, die Fig. 3 einen Ausschnitt aus dem Grundriß
nach Fig. 2 mit nur einer Rippe pro Schichtsäule, die Fig. 4 eine separate Schichtsäule
mit eingepreßtem Blechpaket, die Fig. 5 einen Grundriß ähnlich Fig. 2, jedoch mit
Schichtsäulen, die keine Konsolen aufweisen und am Umfang aufgestellten Luftkühler,
die
Fig. 6 eine Stütze für die Aufhängung des Blechpaketes in einer Seitenansicht, die
Fig. 7 die Stütze in einer DrauSsicllt und die Fig. 8 einen Schnitt ähnlich der
Fig. 1, jedoch mit eusätzlichen radialen Rückstellfedern zwischen Schichtsäule und
Fundamentwand.
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In den Zeichnungen ist mit 1 eine der am Umfang des Blechpaketei-;
2 angeordneten Schichtsäulen bezeichnet. Jede Schichtsäule 1 besteht bei der Ausführung
nach Fig. 1 aus zwei Rippen 11, an welcher an der dem Blechpaket 2 zugewandten Seite
je eine -Leiste 14 angeschweißt ist, die an der freien, dem Blechpaket zugewandten
Seite wieder eine Schwalbenschwanzprofilleiste 12 aufweist. Diese ist an der Meiste
14 angeschraubt oder mit dieser verschweißt. Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform
ist nur eine einzige mit einer Leiste 14 versehene Rippe vorgesehen, während weitere
parallel bzw. senkrecht zu dieser Rippe angeordnete Versteifungsrippen vorgesehen
sind. Am oberen und unteren Ende der Rippen 11 sind 3eweils Preßplatten 13 durch
Verschweißung mit den Rippen 11 und den Meisten 14 befestigt. In die Profilleiste
12 sind die Einzelbleche 21 des Blechpaketes 2 unter Einhaltung von Zwischenräumen
28 in axialer Richtung zur Belüftung des Ständerblechpaketes eingeschichtet.
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Die Preßplatten der einzelen Schichtsäulen 1 sind in Umfangsrichtung
nicht miteinander verbunden, sondern lediglich durch die versetzt angeordneten Bleche
21 am Blechpaket 2 gehalten.
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Die Pressung der einzelnen Bleche 21 erfolgt mittels Druck fingern
23, die direkt mit der unteren Preßplatte 13 durch Schweißung verbunden sind, während
die oberen Druckfinger an Verbindungselementen 24 befestigt sind, die mittels Druckschrauben
22, die sich gegen die obere Preßplatte 13 abstützen, angepreßt sind. In die in
die Bleche 21 eingestanzten Nuten 25 ist in üblicher Weise die Ständerwicklung eingelegt.
Die Druck-*mit schwalbenschwanzförmigen Ausnehmungen 26 versehenen
schrauben
22 sind nach dem Zusammenbau des Ständers von außen noch gut zugänglch, da ein ausreichend
großer Zwischenraum zwischen den lQippen 11 und der Preßplatte 13 vorhanden ist.
Der Zwischenraum zwischen den Rippen 11 einerseits und der Preßplatte 13 13 und
den :Endblechen des Blechlralrotes 2 ist zur Verhinderung des Ausströmens der Kühlluft
durch eine Abdeckleiste 29 verschlossen, womit der Kühlluftstrom im wesentlichen
durch die radial verlaufenden Schlitze 23 des Blechpaketes 2 geführt wird.
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Diese Abdeckung 29 ist leicht demontierbar, so daß die Zugänglichkeit
der Druckschrauben 22 gewährleistet ist.
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Die Befestigung des Blechpaketes auf dem Fundament erfolgt dadurch,
daß an einer Anzahl von Schichtsäulen 1 an der unteren Preßplatte 13 Je eine Konsole
13 angeordnet ist, an denen aus Stahlstäben hergestellte Federn 32 angebracht sind,
die an über der Befestigungsstelle de der Konsole 15 liegende Bolzen 37 an einer
stütze 31 befestigt sll%d, womit das Blechpaket 2 an diesen Federn 32 aufgehängt
ist und in radialer Richtung bei einer Wärmedehnung ausweichen kann, I tangentialer
Richtung sind die Blatttedern 32 in den Konsolen iD durch angeschweißte Leisten
im Spiel eng begrenzt.
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Diese Art der Aufhängung hat den großen Vorteil, daß die Feder-Platten
lediglich auf Zug wln Biegung beansprucht sind, während bei einer anderen Art der
Befestigung, z.B. durch Abstützung eine Beanspruchung auf Knickung unvermeidbar
wäre. Diese Blattfedern setzen der radialen Dehnung des Stators durch Erwärmung
nur schwache Gegenkräfte entgegen, während sie in Umfangsrichtung praktisch völlig
starr sind In den Figuren 6 und 7 ist die Stütze 31 separat dargestellt.
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Die Federelemente 32 sind im tragenden Teil zur Verkleinerung ihrer
Federkraft gegenüber dem Befestigungsteil auf einen kleineren Querschnitt ausgefräst.
Die Befestigung der Federele- 1 mente erfolgt mittels den erwähnten Bolzen 37 die
in entsprechenden Bohrungen der Stütze 31 bzw. jer Konsole 15 eingesteckt sind.
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Das Unterteil der Stütze 51 weist an der der Schichtsäule 1 zugewandten
Seite auf ihrer Oberseite einen El-senkörper 38 mit einer Nut 39 mit parallel.en
Fläcllen auf. An der unteren Preßplatte 13 einer mit Konsole 15 zur Aufhängung versehenen
Schichtsäule 1 ist ein gleicher Eisenkörper 19 mit einer Nut 19 angeschweißt, wobei
sich die Nuten 191 bzw. 39 in den Eisen körpern 19 bzw. 38 an der Preßplatte 13
und der Stütze 31 genau.
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gegenüber stehen, so daß die an den Federn hängende.Schichtsäule durch
die in die Nuten 191 bzwo 39 eingelegten Paßfedern 16 in radialer Richtung geführt
ist.
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Bei. der in Figur 8 dargestellten Schichtsäule rnit Konsole sind zur
Erhöhung der relativ kleinen Rückstellkräfte der Federelemente 32, die möglicherweise
beim Abkuhlen des Stators durch zur große Reibung in der radialen Keilführung nicht
ausreichen um den Durchmesser der Bohrung des Blechpaketes wieder zu verkleinern,
radiale Rückstellfedern 34 die als Tellerfedern gebildet sind und die sich gegen
die seitliche Fundamentwand 33 abstützen, vorgesehen. Zur Aufnahme der Federkräfte
an der Schichtsäule sind die Rippen 11 mit einem trapezförmigen Ansatz 35 versehen.
In Fig. 8 ist über zwei Rippen eine Druck platte 36 gesetzt, die die Kräfte der
Rückstellfedern 34 aufnehmen.
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Die Schichtsäulen sind an ihrer Außenseite mit einer Abdeckung 17
versehen, die aus einzelnen Blechen besteht, die wiederum durch elastische Elemente
18, die der Abdichtung gegenüber dem Kühlluftstrom dienen, verbunden sind. In dem
freien Raum zwischen den Stützen 31 und der Fundamentwand 33 sind weiterhin Kühler
4 vorgesehenj über die die erwärmte Kühlluft-aus dem Inneren der Maschine streicht.
Zur Führung der Kühlluft dient ein Führungsteil 41, das dichtend gegen die Abdeckung
17, die an dieser Stelle mit entsprechenden Öffnungen versehen ist, abgestützt ist.
Der Kühler 4 ist so weit im radialen Abstand von den Schichtsäulen angeordnet, daß
hier der radialen Ausdehnung 1 des Blechpaketes 2 kein Widerstand entgegengesetst
wird. Die Abdichtung zwischen der Abdeckung der Schicht säulen 1 und
dem
Fürungsteil 41 ist so weit elastisch, daß die Ausdehnung des Blechpaketes 2 der
Schicht säulen nicht behindert wird.