DE2636180A1

DE2636180A1 - Turbogenerator winding former centering arrangement - has several radial tensioning bolts positioning windings to compensate rotor imbalance

Info

Publication number: DE2636180A1
Application number: DE19762636180
Authority: DE
Inventors: Ham Reinhold Dipl Ing D; Erich Weghaupt
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1976-08-11
Filing date: 1976-08-11
Publication date: 1978-02-23
Also published as: DE2636180B2; JPS5321704A; DE2636180C3

Abstract

The arrangement is for centering a cylindrical winding former in an external cylindrical hollow rotor body, in particular for a turbogenerator having superconducting exciting winding. The rotor is designed such that subsequent centering of the inner-lying winding former relative to the outer rotor-body can take place, in order to balance out any imbalance due to inaccurate centering. The winding former carries on both its end-faces coaxial extension pieces, and several radial tensioning bolts arranged symmetrically within the outer rotor-body to act radially on the extension pieces, these bolts being made adjustable from outside the rotor-body.

Description

Anordnung zum Zentrieren eines Wicklungstragzylinders in einemArrangement for centering a winding support cylinder in one

hohl zylindrischen Läuferkörper Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Zentrieren eines Wicklungstragzylinders in einem äußeren, hohlzylindrischen Läuferkörper, insbesondere bei einem Turbogenerator mit supraleitender Erregerwicklung, wobei der Tragzylinder kraftschlüssig, Jedoch radial federelastisch über axial versetzte Anlenkpunkte mit dem äußeren Läuferkörper verbunden ist.hollow cylindrical rotor body The invention relates to an arrangement for centering a winding support cylinder in an outer, hollow cylindrical one Rotor body, especially in a turbo generator with superconducting excitation winding, whereby the support cylinder is non-positive, but radially resiliently offset over axially Articulation points is connected to the outer rotor body.

Ein derartig aufgebauter Läufer ist aus der DX-OS 2 339 772 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 durch die Zwischenschaltung weiterer Zylinder in Form eines Dämpferzylinders und eines Kälteschildes mit dem äußeren Läuferkörper verbunden ist, ergeben sich somit zwei mehr oder weniger unabhängig voneinander schwingende Systeme. während der äußere Läuferkörper für sich allein als unwuchtfrei vorausgesetzt werden kann, was durch eine Vorwuchtung vor dem Zusammenbau leicht erreichbar ist, muß damit gerechnet werden, daß der innere Tragzylinder im gesamten Zylinderfedersystem nur mit begrenzter Genauigkeit zentriert werden kann. Hier sind also im Rahmen erzielbarer Fertigungstoleranzen Fehler im Sinne eines Achsversatzes und einer Schrägstellung der Drehachse des inneren Tragzylinders denkbar, die sich wie Unwuchten des für sich rotationssymmetrischen Wicklungsträgers auswirken können.A rotor constructed in this way is known from DX-OS 2,339,772. As to compensate for different thermal expansions and to prevent the introduction of heat from the outside to the inside into the superconducting excitation winding, which is frozen with liquid helium the winding support cylinder only has relatively small cross-section and articulation points practically resilient due to the interposition of further cylinders in the form of a Damper cylinder and a cold shield connected to the outer rotor body is, there are thus two more or less independently oscillating Systems. while the outer rotor body is assumed to be unbalanced on its own can be achieved, which can be easily achieved by pre-balancing before assembly, must be expected that the inner support cylinder in the entire cylinder spring system can only be centered with limited accuracy. So here are achievable within the framework Manufacturing tolerances Errors in the sense of an axial offset and an inclined position the axis of rotation of the inner support cylinder conceivable, which are like unbalances of the for can have a rotationally symmetrical winding support.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Läufer so auszubilden und eine Anordnung zu schaffen, mit der eine nachträgliche Zentrierung des innenliegenden Tragzylinders zum äußeren Läuferkörper möglich ist, so daß damit Unwuchten infolge ungenauer Zentrierung ausgeglichen werden können.The invention is therefore based on the object of designing the rotor in this way and to create an arrangement with which a subsequent centering of the interior Support cylinder to the outer rotor body is possible, so that imbalances as a result inaccurate centering can be compensated for.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Tragzylinder an beiden Stirnseiten koaxiale Ansätze aufweist und daß auf diese Ansätze mehrere, symmetrisch angeordnete sowie im äußeren Läuferkörper vakuumdicht geführte und von außen nachstellbare Spannelemente radial einwirken. Die Ansätze können dabei aus verformbaren Hohlzylindern, wie beispielsweise aus Federstahl bestehen. Für die Spannelemente selbst können Radialbolzen für sich allein oder kombiniert mit Tellerfedernpaketen vorgesehen werden.To solve this problem, the invention provides that the Support cylinder has coaxial approaches on both end faces and that on these approaches several symmetrically arranged and vacuum-tight guided in the outer rotor body and externally adjustable clamping elements act radially. The approaches can thereby consist of deformable hollow cylinders such as spring steel. For the clamping elements themselves can be radial bolts on their own or combined with Disc spring assemblies are provided.

Um ein Justieren auch bei Betriebstemperatur des Wicklungstragzylinders durchführen zu können, ist es ferner zweckmäßig, wenn die Radialbolzen in Kompensatorhülsen gasdicht geführt und selbst aus einem schlecht wärmeleitenden Material hoher Festigkeit, wie beispielsweise Epoxid-Glasseidenhartgewebe hergestellt sind Anhand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigen: Fig. 1 ein Prinzipbild des Läufers mit der üblichen Aufhängung und einer möglichen Auslenkungsform des innenliegenden Wicklungstragzylinders; Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Läufer mit den entsprechenden Anordnungen zum Zentrieren des inneren ragzylinders; Fig. 3 einen Querschnitt durch den Läufer im Bereich der radialen Spannelemente entsprechend der Schnittlinie III-III nach Fig. 2 und Fig. 4 einen Teillängsschnitt durch den Läufer im Bereich der radialen Spannelemente.An adjustment even at the operating temperature of the winding support cylinder To be able to carry out, it is also useful if the radial bolts in compensator sleeves gas-tight and even made of a poorly thermally conductive material of high strength, How, for example, epoxy fiberglass hard fabric are produced using a schematic The drawing shows the structure and mode of operation of an exemplary embodiment according to the invention explained in more detail. They show: FIG. 1 a basic diagram of the rotor with the usual one Suspension and a possible deflection shape of the inner winding support cylinder; 2 shows a longitudinal section through a runner with the corresponding arrangements for centering the inner rag cylinder; 3 shows a cross section through the rotor in the area of the radial clamping elements according to the section line III-III FIGS. 2 and 4 show a partial longitudinal section through the rotor in the area of the radial Clamping elements.

Bei einem derartigen, praktisch als gekoppeltes Federsystem wirkenden Läuferaufbau, wie er schematisch in Fig. 1 dargestellt ist, können durch Vorwuchten des äußeren Läuferkörpers 1 und strenger Wahrung der Symmetrie bei der Konstruktion und Fertigung des innenliegenden Wicklungstragzylinders 2 alle Unwuchten weitgehend ausgeschlossen werden, so daß als wesentliche Fehlerursache die Zentrierung des Tragzylinders 2 im Läuferkörper 1 allein übrigbleibt. Es sind dabei achsparallele Verschiebungen von Läuferkörper 1 und ragzylinder 2 oder auch eine geneigte Lage beider Körper zueinander, wie das in der Figur dargestellt ist, möglich.With such a spring system, practically acting as a coupled spring system Rotor structure, as it is shown schematically in Fig. 1, can by pre-balancing of the outer rotor body 1 and strict maintenance of symmetry in the construction and manufacture of the inner winding support cylinder 2 largely all imbalances can be excluded, so that the main cause of error is the centering of the Support cylinder 2 remains in the rotor body 1 alone. There are axially parallel Displacements of the rotor body 1 and rag cylinder 2 or an inclined position both bodies to each other, as shown in the figure, possible.

Um eine dadurch bedingte und nur schwer auszugleichende Unwucht möglichst von vornherein zu vermeiden, ist erfindungsgemäß vorgesehen, den innenliegenden Tragzylinder durch von außen einwirkende Mittel nachträglich und zusätzlich genau zu zentrieren.In order to avoid an imbalance caused by this that is difficult to compensate To avoid from the outset, the invention provides for the internal Carrying cylinder retrospectively and additionally precisely by means of external agents to center.

Die Möglichkeit einer derartigen Zentrierung ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Im einzelnen besteht ein derartiger Läufer im allgemeinen aus dem äußeren hohlzylindrischen Läuferkörper 1, an den innen zunächst über diskrete Anlenkpunkte 3 ein weiterer Zylinder 4, der als Dämpferzylinder und Kälteschild aufgebaut sein kann, angelenkt ist. Innerhalb dieses Dämpferzylinders 4 folgt dann über entsprechend schmale Anlenkpunkte 5 der eigentliche Tragzylinder 2 für die supraleitende Erregerwicklung 6. Durch die entsprechenden gegeneinander versetzten Anlenkungen ergibt sich somit ein Federsylindersystem, das bei ungenauer Zentrierung des innenliegenden Wicklungstragzylinders 2 zu einer praktisch nicht ausgleichbaren Unwucht des Gesamtsystems führt.The possibility of such a centering is shown in FIGS 3 shown. In particular, such a runner generally consists of the outer hollow cylindrical rotor body 1, on the inside initially via discrete articulation points 3 another cylinder 4, which can be constructed as a damper cylinder and cold shield can, is hinged. Within this damper cylinder 4 then follows over accordingly narrow articulation points 5 of the actual supporting cylinder 2 for the superconducting excitation winding 6. The corresponding linkages offset from one another thus result a spring-cylinder system which, if the centering of the inner winding support cylinder is inaccurate 2 leads to an unbalance in the overall system that cannot be compensated for in practice.

Zur optimalen Zentrierung dieses inneren Tragzylinders 2 sind nunmehr erfindungsgemäß an beiden Stirnseiten 7 und 8 Ansätze 9 und 10? beispielsweise in Form von verformbaren Hohl zylindern aus Stahl, angebracht. Auf diese Hohlzylinder 9 und 10 wirken von außen radiale Spannelemente 11 in Form von Federn oder Radialbolzen ein. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind - wie insbesondere aus dem Querschnitt nach Fig. 3 zu ersehen ist - vier Radialbolzen 11 bis 14 vorgesehen, die in entsprechende Durch brüche 15 bis 18 im äußeren Läuferkörper 1 geführt sind.For optimal centering of this inner support cylinder 2 are now according to the invention on both end faces 7 and 8 approaches 9 and 10? for example in Form of deformable hollow cylinders made of steel, attached. On this hollow cylinder 9 and 10 act from the outside radial clamping elements 11 in the form of springs or radial bolts a. In the illustrated embodiment - as in particular from the cross section according to Fig. 3 can be seen - four radial bolts 11 to 14 are provided, which in corresponding Through breaks 15 to 18 in the outer rotor body 1 are performed.

Die nähere Ausbildung und Anordnung dieser radialen Spannelemente ist in dem Teillängsschnitt nach Fig. 4 näher erläutert. Ein wesentliches Problem bei der Anwendung derartiger Spannelemente liegt darin, daß bei einer Temperatur außerhalb des Läuferkörpers 1 von 330 K und einer Temperatur der supraleitenden Erregerwicklung von 4 K eine Wärmeleitung möglichst vermieden werden soll und daß außerdem im Innenraum des Läuferkörpers 1 Hochvakuum herrscht. Aus diesem Grunde ist es zweckmäßig, wenn der Bolzen 11 aus einem schlecht wärmeleitenden Material, wie beispielsweise Epoxid-Glasseidenhartgewebe besteht. Zur Abdichtung gegenüber dem im Innenraum herrschenden Vakuum ist der Radialbolzen 11 in einer topfförmigen Kompensatorhülse 20 aus Stahl geführt, die am unteren Ende abgeschlossen und am oberen Ende über eine Dichtung 21 und einen in die Gewindebohrung 22 für die Boleenspannschraube 23 eingeschraubte Spannmutter 24 verspannt ist. Durch diese Führung in einer Kompensatorhülse 20 kann der innenliegende Tragzylinder somit auch bei Betriebstemperatur der Maschine, d. h. im Gieftemperaturbereich und bei herrschendem Vakuum genau zentriert werden.The detailed design and arrangement of these radial clamping elements is explained in more detail in the partial longitudinal section according to FIG. A major problem when using such tensioning elements is that at a temperature outside the rotor body 1 of 330 K and a temperature of the superconducting Excitation winding of 4 K heat conduction should be avoided as much as possible and that In addition, there is a high vacuum in the interior of the rotor body 1. For this reason it is useful if the bolt 11 is made of a poorly thermally conductive material, such as epoxy fiberglass hard fabric. For sealing opposite The radial bolt 11 is in a cup-shaped manner in relation to the vacuum prevailing in the interior Compensator sleeve 20 made of steel, completed at the lower end and at the upper end via a seal 21 and one in the threaded hole 22 for the bolt clamping screw 23 screwed clamping nut 24 is clamped. Through this guide in a compensator sleeve 20 the internal support cylinder can also be used at the operating temperature of the machine, d. H. be centered exactly in the gas temperature range and with the prevailing vacuum.

Durch die Ausbildung der Ansätze 9 und 10 und deren geringfügige Verformung - wie daa aus dem Querschnitt nach Fig. 3 zu ersehen ist - bleibt eine gewisse Elastizität der Verbindung von Außen-und Innenzylinder erhalten.Due to the formation of the approaches 9 and 10 and their slight deformation - as can be seen from the cross section according to FIG. 3 - a certain elasticity remains the connection of the outer and inner cylinder.

In der Zeichnung ist nur ein Ausführungsbeispiel einer möglichen Anordnung für die Zentrierung dargestellt. Es ist jedoch auch möglich, andere Verspannungselemente, wie beispielsweise ein am Spannbolzen angeordnetes Tellerfederpaket zu verwenden, wobei dann die axialen Ansätze auch massiv ausgeführt sein können.The drawing shows only one embodiment of a possible arrangement shown for centering. However, it is also possible to use other bracing elements, how to use, for example, a disk spring package arranged on the clamping bolt, in which case the axial lugs can also be made solid.

Durch die beschriebenen Anordnungen ist jedenfalls durch radiale Verstellung der Radialbolzen eine Verlagerung des Wicklungstragzylinders möglich, so daß damit herstellungsbedingte Zentrierfehler, die zu zusätzlichen Unwuchten führen, sicher ausgeglichen werden können.The arrangements described are in any case due to radial adjustment the radial bolt a displacement of the winding support cylinder possible, so that with it manufacturing-related centering errors that lead to additional imbalances, safe can be compensated.

Claims

Claims 1. Arrangement for centering a winding support cylinder in an outer, hollow-cylindrical rotor body, in particular in the case of a turbo generator with superconducting excitation winding, the support cylinder being non-positive, however radially resilient via axially offset articulation points with the outer rotor body is connected, characterized in that the support cylinder (1) on both end faces (7, 8) has coaxial lugs (9, 10), and that on the lugs (9, 10) several, symmetrically arranged and guided in the outer rotor body (1) and from the outside adjustable clamping elements (11 to 14) act radially.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the approaches consist of deformable hollow cylinders (9, 10).

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the Clamping elements consist of radial bolts (11 to 14).

4. Arrangement according to claim 1 or 3, characterized in that the Radial bolts (11 to 14) are guided gas-tight in compensator sleeves (20).

5, arrangement according to claim 3, characterized in that the radial bolts (11 to 14) consist of epoxy fiberglass hard fabric.

6. Arrangement according to claim 3 to 5, characterized in that the Radial bolts (11 to 14) in corresponding threaded holes (22) in the rotor body (1) One adjusting screw (23) is assigned to each.

7 arrangement according to claim 4, characterized in that the cup-shaped Compensator sleeves (20) at the radially outer end over sealing rings (21) and clamping nuts (24) are clamped gas-tight in the threaded bores (22) of the rotor body (1).