DE2636167C3 - Anordnung zum Auswuchten von Läufern mit supraleitender Erregerwicklung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Auswuchten von Läufern für Turbogenere'oren 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, ., 'doch 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 -to 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. ^n

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 ¹^ 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 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 &s der Welle einen Platz für an sich bekannte Vorrichtung gen, z. B, Scheiben, zur vorübergehenden oder dauernden Aufnahme von Züsatzgewichten vorzusehen.

Demgegenüber geht es bei der Erfindung nicht nur darum, schiecht 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.

Erfindungsgemäß 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 heiden 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 Verlängerung der Bohrungen liegende, vakuumdicht verschließbare Montageöffnungen aufweist

Auf diese Weise ist es möglich, den inneren Tragzyiinder rnäi 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 federelastisch mit dem äußeren Läuferkörper verbunden ist, ergeben sich im Hinblick auf die radialen Bewegungen beider Körper in der Ebene ein Schwingungssystem luit vier Freiheitsgraden, wovon eine mögliche Auslenkung in Fig. 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 E'atischen 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 angc regl werden, wobei als Eigenform eine gleichläufige oder gegenläufige Translation beider Schwingungskörper und eine gleichläufige oder eine gegenläufige Rotation — wie sie in dem Beispiel nach Fig. 1 dargestellt ist ^ auftreten, zeigt das Läufersystem zum Teil widersprüchliche Reaktionen der inneren und äußeren Schwingungen auf WuchtkörreklUren. 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 Tragz_y'Iinders in die Wuchtung unbedingt erforderlich. In F i g. 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. Diebe 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 so--.it 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)

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 Wuchtschei- is be mit radialen Bohrungen (15 bis 18) für Wuchtgewichte versehen ist, und daß der äußere, hohlzylindrische Läuferkörper (2) in der radialen Verlängerung der Bohrungen (15 bis 18) liegende, vakuumdicht verschließbare Montageöffnungen (20 bis 23) aufweist.