DE2636167B2 - Anordnung zum Auswuchten von Läufern mit supraleitender Erregerwicklung - Google Patents
Anordnung zum Auswuchten von Läufern mit supraleitender ErregerwicklungInfo
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Description
25
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Auswuchten von Läufern für Turbogeneratoren mit supraleitender
Erregerwicklung, bei der der Läufer zumindest aus einem äußeren, hohlzylindrischen Läuferkörper und
einem innenliegenden, die Erregerwicklung aufnehmenden Tragzylinder besteht, und der Tragzylinder
kraftschlüssig, jedoch radial federelastisch über axial versetzte Anlenkpunkte mit dem äußeren Läuferkörper
verbunden ist.
Ein derartig aufgebauter Läufer ist aus der DE-OS 23 39 772 bekannt. Da zum Ausgleich unterschiedlicher
Wärmedehnungen und zur Verhinderung einer Wärmeeinleitung von außen nach innen in die mit flüssigem
Helium tiefgekühlte supraleitende Erregerwicklung der Wicklungstragzylinder nur über Anlenkpunkte relativ
geringen Querschnittes und praktisch federelastisch über einen weiteren Dämpferzylinder mit dem äußeren
Läuferkörper verbunden ist, ergeben sich somit zwei mehr oder weniger unabhängig voneinander schwingende
Systeme, denen insbesondere beim Auswuchten besondere Beachtung geschenkt werden muß. Mit
Rücksicht auf die Schwingungsbeanspruchungen des Leitersystems müssen nämlich auch die Relativauslenkungen
des Wicklungstragzylinders zum äußeren Läuferkörper weitgehend eliminiert werden. so
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Wuchtausgleich für den gesamten Läufer zu
schaffen und es dabei zu ermöglichen, den innenliegenden Tragzylinder in die Wuchtung des gesamten
Systems einzubeziehen. Besondere Schwierigkeiten ergeben sich dabei auch noch dadurch, daß im
allgemeinen zwischen dem Tragzylinder und dem äußeren Läuferkörper noch weitere, den Tragzylinder
umschließende und axial überragende Zylinder in Form eines Dämpfers und eines mit Kühlmittel durchströmten so
Kälteschirmes angeordnet sind.
Zum Auswuchten eines unmittelbar nicht zugänglichen Rotors bei umlaufenden Maschinen ist es durch die
DE-PS 4 67 722 bereits bekannt, außerhalb des für gewöhlich unzugänglichen Raumes an beiden Enden auf
der Welle einen Platz für an sich bekannte Vorrichtungen, z. B. Scheiben, zur vorübergehenden oder dauernden
Aufnahme von Zusatzgewichten vorzusehen.
Demgegenüber geht es bei der Erfindung nicht nur darum, schlecht zugänglich rotierende Teile auszuwuchten,
sondern darum, bei einem System, das aus zwei rotierenden, ineinanderliegenden und lediglich federelastisch
verbundenen zylindrischen Körpern besteht, den innenliegenden Körper gesondert und für sich auszuwuchten,
da allein ein Auswuchten des außenliegenden Zylinders wegen der unstarren Verbindung der beiden
Zylinder nicht zu einem ruhigen Lauf führen würde.
Erfindungsgernäß wird die gestellte Aufgabe bei einer Anordnung zum Auswuchten von Turbogenerator-Läufern
mit supraleitender Erregerwicklung dadurch gelöst, daß der innenliegende, gesondert auszuwuchtende
Tragzylinder an den beiden Stirnseiten über axiale Verlängerungen mit je einer an sich bekannten
kreisförmigen Wuchtscheibe mit radialen Bohrungen für Wuchtgewichte versehen ist, und daß der äußere,
hohlzylindrische Läuferkörper in der radialen Verlange-. rung der Bohrungen liegende, vakuumdicht verschließbare
Montageöffnungen aufweist
Auf diese Weise ist es möglich, den inneren Tragzylinder mit auszuwuchten und damit einen
weitgehend ausgeglichenen Lauf des gesamten Läufers zu erreichen.
Anhand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels nach
der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt
F i g. 1 ein Prinzipbild des Läufers mit: einer möglichen
Auslenkung der einzelnen Läuferkörper,
F i g. 2 einen Längsschnitt durch einen Läufer mit den entsprechenden Anordnungen zum Auswuchten des
inneren Tragzylinders und
F i g. 3 einen Querschnitt durch den Läufer im Bereich einer Wuchtscheibe entsprechend der Schnittlinie III-III
nach F i g. 2.
Bei einem Läufer der eingangs beschriebenen Art, bei dem der innere Tragzylinder federeiastisch mit dem
äußeren Läuferkörper verbunden ist, ergeben sich im Hinblick auf die radialen Bewegungen beider Körper in
der Ebene ein Schwingungssystem mit vier Freiheitsgraden, wovon eine mögliche Auslenkung in F i g. 1
schematisch gezeigt ist. Der innere Tragzylinder 1 und der äußere hohlzylindrische Läuferkörper 2, die beide
als starre Körper betrachtet werden sollen, sind praktisch über Federsysteme 3 und 4 miteinander
gekoppelt. Der äußere Läuferkörper 2 sei dabei in den Lagern 5 und 6 gehalten. Infolge einer unvermeidlichen
Anisotropie der Lagerung, nämlich einer unterschiedlichen Steifigkeit in horizontaler und vertikaler Richtung
und einer damit verbundenen Aufspaltung der Eigenfrequenzen kommt es zu Relativschwingungen zwischen
Tragzylinder 1 und Läuferkörper 2, die sich aus einem statischen Anteil und einem mit doppelter Umlauffrequenz
pulsierenden Anteil zusammensetzen.
Bei einer extrem steifen Innenfederung könnten Unwuchten des Tragzylinders nahezu vollständig durch
ein Auswuchten des äußeren Läuferkörpers ausgeglichen werden. Je tiefer jedoch die Abstimmung der
Innenfederung, desto verwickelter wird das Schwingungsverhalten des Läufers. Sobald nämlich zwei oder
mehr Eigenformen im Betriebsdrehzahlbereich angeregt werden, wobei als Eigenform eine gleichläufige
oder gegenläufige Translation beider Schwingungskörper und eine gleichläufige oder eine gegenläufige
Rotation — wie sie in dem Beispiel nach F i g. 1 dargestellt ist — auftreten, zeigt das Läufersystem zum
Teil widersprüchliche Reaktionen der inneren und äußeren Schwingungen auf Wuchtkorrekturen. Eine
Beruhigung des äußeren Läuferkörpers entspricht keineswegs selbstverständlich einer Reduzierung der
Relativauslenkungen im Innern des Systems. Es wird also bei der Auswuchtung eines derartigen mehrteiligen
Läufers nicht genügen, allein die Schwingungen des äußeren Läuferkörpers zu reduzieren. Auch die
Relativauslenkungen sind zu messen und bei der Wuchtung zu berücksichtigen.
Aus diesen Gründen ist also eine Einbeziehung des inneren Tragzylinders in die Wuchtung unbedingt
erforderlich. In Fig.2 ist ein derartiger Läufer im Längsschnitt im einzelnen erläutert Von außen nach
innen sind an den äußeren hohlzylindrischen Läuferkörper 2 zunächst ein Dämpferzylinder 7 zusammen mit
einem Kühlschirm angelenkt, wobei Läuferkörper 2 und Dämpferzylinder 7 als starr verbundenes und damit
einheitlich schwingendes System angesehen werden können. Innen an dem Dämpferzylinder 7 ist über die
bereits in F i g. 1 gezeigten Federsysteme 3 und 4 der eigentliche Tragzylinder 1 mit der supraleitenden
Erregerwicklung 8 befestigt
Der Tragzylinder 1 ist auch wegen des zwischengeschalteten Dämpferzylinders 7 von außen nicht
zugänglich. Um ein Auswuchten dieses Tragzylinders 1 jedoch zu ermöglichen, sind erfindungsgemäß an den
Stirnseiten 9 und 10 dieses Tragzylinders über axiale Verlängerungen 11 und 12 jeweils eine kreisförmige
Wuchtscheibe 13 und 14 angesetzt. Diese Wuchtscheiben 13 und 14 weisen vom äußeren Umfang ausgehend
beispielsweise vor radiale Bohrungen 15, 16,17 und 18 auf — wie das auch aus dem Querschnitt nach F i g. 3 zu
ersehen ist In der radialen Verlängerung dieser Bohrungen 15 bis 18 sind im äußeren Läuferkörper 2
entsprechende Montageöffnungen 20 bis 23 vorgesehen,
ίο die mit nicht näher dargestellten Stopfen vakuumdicht
verschlossen werden können.
Durch diese Montageöffnungen 20 bis 23 können nun in die Bohrungen 15 bis 18 Wuchtgewichte, beispielsweise
in Form von Schraubbolzen dosierbarer Länge eingesetzt werden, so daß dadurch jede erforderliche
Wuchtkorrektur in Größe und Winkellage ermöglicht wird.
Zusammen mit einem Auswuchten des äußeren Läuferkörpers 2 sowohl vor Montage des inneren
Tragzylinders als auch nach dessen Montage und nach dessen Auswuchtung lassen sich somit Unwuchten am
gesamten Läufersystem weitgehend ausgleichen, so daß damit ein ruhigerer Lauf erreicht und insbesondere
gegenläufige Bewegungen beider Körper vermieden werden können.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Anordnung zum Auswuchten von Läufern von Turbogeneratoren mit supraleitender Erregerwicklung, bei der der Läufer zumindest aus einem äußeren hohlzylindrischen Läuferkörper und einem innenliegenden, die Erregerwicklung aufnehmenden Tragzylinder besteht, wobei der Tragzylinder kraftschlüssig, jedoch radial federelastisch über axial versetzte Anlenkpunkte mit dem äußeren Läuferkörper verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der innenliegende, gesondert auszuwuchtende Tragzylinder (1) an den beiden Stirnseiten über axiale Verlängerungen (1112) mit je einer, an sich bekannten kreisförmigen Wuchtscheibe mit radialen Bohrungen (15 bis 18) für Wuchtgewichte versehen ist, und daß der äußere, hohlzylindrische Läuferkörper (2) in der r&dialen Verlängerung der Bohrungen (15 bis 18) liegende, vakuumdicht verschließbare Montageöffnungen (20 bis 23) aufweist.
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