DE2636180C3

DE2636180C3 - Arrangement for centering a winding support cylinder in a hollow cylindrical rotor body

Info

Publication number: DE2636180C3
Application number: DE2636180A
Authority: DE
Inventors: Reinhold Dipl.-Ing. D'ham; Erich Weghaupt
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1976-08-11
Filing date: 1976-08-11
Publication date: 1979-02-01
Also published as: JPS5321704A; DE2636180B2; DE2636180A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf 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.The invention relates to an arrangement for centering a winding support cylinder in one outer, hollow-cylindrical rotor body, in particular in the case of a turbo generator with a superconducting excitation winding, the support cylinder being non-positive, however is radially resiliently connected to the outer rotor body via axially offset articulation points.

Ein derartig aufgebauter Läufer ist aus der DE-OS 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 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 runner constructed in this way is from DE-OS 39 772 known. As to compensate for different thermal expansions and to prevent heat transfer from the outside to the inside into the liquid Helium-cooled superconducting excitation winding of the winding support cylinder only relative to the pivot points small cross-section and practically resilient due to the interposition of further cylinders in the form a damper cylinder and a cold shield is connected to the outer rotor body, result thus two more or less independently oscillating systems. While the outer rotor body is assumed to be unbalanced on its own can, which can easily be achieved by pre-balancing before assembly, must be expected, that the inner support cylinder is only centered with limited accuracy in the entire cylinder spring system can be. Here, within the scope of achievable manufacturing tolerances, there are errors in the sense of an axial offset and an inclined position of the axis of rotation of the inner Support cylinder conceivable, which can have an effect like imbalances of the winding carrier, which is rotationally symmetrical for itself.

-> 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-> The invention is therefore based on the object To train the rotor in such a way and to create an arrangement with which a subsequent centering of the inner support cylinder to the outer rotor body is possible is, so that imbalances as a result of inaccurate

Iu Zentrierung ausgeglichen werden können.Iu centering can be balanced.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Tragzylinder an beiden Stirnseiten koaxiale Ansätze aufweist, die mit mehreren radial und symmetrisch angeordneten sowie im äußeren LäuferTo solve this problem, the invention provides that the support cylinder on both end faces Has coaxial approaches, with several radially and symmetrically arranged as well as in the outer rotor körper geführten und von außen nachstellbaren Spannelementen kraftschlüssig verbunden sind. Die Ansätze können dabei aus verformbaren Hohlzylindern, wie beispielsweise aus Federstahl bestehen. Für die Spannelemente selbst können Radialbolzen für sichbody guided and adjustable from the outside Clamping elements are positively connected. The approaches can consist of deformable hollow cylinders, such as made of spring steel. Radial bolts can be used for the clamping elements themselves allein oder kombiniert mit Tellerfederpaketen vorgesehen werden.can be provided alone or in combination with disc spring assemblies.

Um ein Justieren auch bei Betriebstemperatur des Wickiungstragzyiinders durchführen ?.u können, ist es ferner zweckmäßig, wenn die Radialbolzen in KompenIn order to be able to carry out an adjustment even when the winding support cylinder is at operating temperature, it is it is also useful if the radial bolts are in compen satorhülsen gasdicht geführt und selbst aus einem schlecht wärmeleitenden Material hoher Festigkeit, wie beispielsweise Epoxyd-Glasseidenhartgewebe hergestellt sind.Sator sleeves out gas-tight and even from one poorly thermally conductive material of high strength, such as epoxy fiberglass hard fabric are made.

Anhand einer schematischen Zeichnung sind AufbauThe structure is based on a schematic drawing

<n und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt<n and mode of operation of an embodiment according to the invention explained in more detail. It shows

F i g. 1 ein Prinzipbild des Läufers mit der üblichen Aufhängung und einer möglichen Auslenkungsform des innenliegenden Wicklungstragzylinders;F i g. 1 a schematic diagram of the rotor with the usual suspension and a possible deflection shape of the internal winding support cylinder;

Ji F i g. 2 einen Längsschnitt durch einen Läufer mit den entsprechenden Anordnungen zum Zentrieren des inneren Tragzylinders;Ji F i g. 2 shows a longitudinal section through a runner with the corresponding arrangements for centering the inner support cylinder;

F i g. 3 einen Querschnitt durch den Läufer im Bereich der radialen Spannelemente entsprechend der Sdwittli-F i g. 3 shows a cross section through the rotor in the area of the radial clamping elements according to the Sdwittli-

■'(> nie TII-III nach Fig.2und■ '(> never TII-III according to Fig. 2 and

Fig.4 einen Teillängsschnitt ciiirch den Läufer im Bereich der radialen Spannelemente.4 shows a partial longitudinal section of the runner in the Area of the radial clamping elements.

Bei einem derartigen, praktisch als gekoppeltes Federsystem wirkenden Läuferaufbau, wie er schemaWith such a runner structure, acting practically as a coupled spring system, as shown in the diagram tisch in F i g. 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 alstable in Fig. 1 shown can be done by pre-balancing of the outer rotor body 1 and strict maintenance of symmetry in the design and manufacture of the internal winding support cylinder 2 all imbalances are largely excluded, so that as

Vi wesentliche Fehlerursache die Zentrierung des Tragzylinders 2 im Läuferkörper 1 allein übrigbleibt. Es sind dabei achsparallele Verschiebungen von Läuferkörper 1 und Tragzylinder 2 oder auch eine geneigte Lage beider Körper zueinander, wie das in der Figur dargestellt ist, Vi the main cause of error is the centering of the support cylinder 2 in the rotor body 1 alone. There are axially parallel displacements of the rotor body 1 and the support cylinder 2 or an inclined position of the two bodies to one another, as shown in the figure, möglich. 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 zupossible. To a conditioned and difficult To avoid imbalance to be compensated as far as possible from the outset, is provided according to the invention, the internal support cylinder retrospectively and additionally precisely by means of external agents zentrieren.center.

Die Möglichkeit einer derartigen Zentrierung ist in den F i g. 2 und 3 dargestellt. Im einzelnen besteht ein derartiger Läufer im allgemeinen aus dem äußeren hohlzylindrischen Läuferkörper 1, an den innenThe possibility of such a centering is shown in FIGS. 2 and 3 shown. In detail there is a such a runner generally from the outer hollow cylindrical runner body 1, to the inside

f>5 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 entsprechendf> 5 initially via discrete articulation points 3 another Cylinder 4, which can be constructed as a damper cylinder and cold shield, is articulated. Inside this Damper cylinder 4 then follows over accordingly

schmale Anlenkpunkle 5 der eigentliche Tragzylinder 2 für die supraleitende Erregerwicklung 6. Durch die entsprechenden gegeneinander versetzten Anlenkungen ergibt sich somit ein Federzylindersystem, das bei ungenauer Zentrierung des innenliegenden Wicklungstragzylinders 2 zu einer praktisch nicht ausgleichbaren Unwucht des Gesamtsystems führt.narrow articulation points 5 the actual supporting cylinder 2 for the superconducting excitation winding 6. By the corresponding articulations offset from one another This results in a spring-cylinder system which, if the inner winding support cylinder is inaccurately centered 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 Hohlzylindern aus Stahl, angebracht. Auf diese Hohlzylinder 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 sehen ist — vier Radialbolzen vorgesehen, die in entsprechende Durchbrüche 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 the form of deformable hollow cylinders made of steel, appropriate. Radial clamping elements 11 in the form of springs or act on this hollow cylinder from the outside Radial bolt. In the illustrated embodiment - as in particular from the cross section According to Figure 3 can be seen - four radial bolts are provided, which in corresponding openings 15 to 18 are guided in the outer rotor body 1.

Die nähere Ausbildung und Anordnung dieser radialen Spannelemente ist in dem Teillängsschnitt nach F i g. 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 aus einem schlecht wärmeleitenden Material, wie beispiels-The detailed design and arrangement of these radial clamping elements is shown in the partial longitudinal section F i g. 4 explained in more detail. A major problem with the use of 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 also in the interior of the rotor body 1 high vacuum prevails. For this reason it is useful when the bolt is off a poorly thermally conductive material, such as

weise Epoxyd-Glasseidenhartgewebe besteht. Zur Abdichtung gegenüber dem im Innenraum herrschenden Vakuum ist der Radialbolzen in einer topfförmigen Kompen^atorhülse 20 aus Stahl geführt, die am unteren Ende abgeschlossen und am oberen Ende über einen Dichtring 21 und eine in die Gewindebohrung 22 für die Justierschraube 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 Tieftemperaturbereich und bei herrschendem Vakuum genau zentriert werden.wise epoxy fiberglass hard fabric. For sealing compared to the vacuum prevailing in the interior, the radial bolt is in a cup-shaped manner Compensator sleeve 20 made of steel, which is closed at the lower end and at the upper end via a Sealing ring 21 and a clamping nut 24 screwed into the threaded hole 22 for the adjusting screw 23 is tense. Through this guide in a compensator sleeve 20 the internal support cylinder can thus also at the operating temperature of the machine, i. H. in the Be precisely centered in the low temperature range and with the prevailing vacuum.

Durch die Ausbildung der Ansätze 9 und 10 und deren geringfügige Verformung — wie das 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 - like that from the Cross-section according to Fig. 3 can be seen - remains a certain elasticity of the connection of the outer and Inner cylinder received.

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 verwen.i'n, wobei dann die axialen Ansätze auch massiv ausgeführt ;ein können.In the drawing, only one embodiment is one possible arrangement for the centering shown. However, it is also possible to use other bracing elements, like, for example, a disk spring assembly arranged on the clamping bolt to be used, in which case the axial approaches also made solid; a can.

Durch die beschriebenen Anordnungen ist jedenfalls durch radiale Verstellung der Radialbolzen eine Verlagerung des Wicklungstragzylinders möglich, so daß d-.mit herstellungsbedingte Zentrierfehler, die zu zusätzlichen Unwuchten führen, sicher ausgeglichen werden können.Through the arrangements described is in any case by radial adjustment of the radial bolt Shifting of the winding support cylinder possible, so that d-.with manufacturing-related centering errors that lead to lead to additional imbalances, can be safely compensated.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. 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, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragzylinder (2) an beiden Stirnseiten (7, 8) koaxiale Ansätze (9, 10) aufweist, die mit mehreren radial und symmetrisch angeordneten sowie im äußeren Läuferkörper (1) geführten und von außen nachstellbaren Spannelementen (11 bis 14) kraftschlüssig verbunden sind.1. Arrangement for centering a winding support cylinder in an outer, hollow cylindrical one Rotor body, especially in a turbo generator with a superconducting excitation winding, the Support cylinder non-positive, but radially resilient via axially offset pivot points with the outer rotor body is connected, characterized in that the support cylinder (2) on has both end faces (7, 8) coaxial lugs (9, 10), which are radially and symmetrically with several arranged as well as in the outer rotor body (1) guided and externally adjustable clamping elements (11 to 14) are non-positively connected.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansätze (9, 10) aus verformbaren Hohlzylindern bestehen.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the lugs (9, 10) made of deformable Hollow cylinders exist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannelemente (11 bis 14) aus Radialbolzen bestehen.3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the clamping elements (11 to 14) consist of radial bolts.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialboizen in Kompensatorhüisen (20) gasdicht geführt sind.4. Arrangement according to claim 3, characterized in that the Radialboizen in Kompensatorhüisen (20) are guided gas-tight.

5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialbolzen aus Epoxyd-Glasseidenhartgewebe bestehen.5. Arrangement according to claim 3, characterized in that the radial bolts consist of epoxy fiberglass hard fabric.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß den Radialbolzen in entsprechenden Gewindebohrungen (22) des Läuferkörpers (1) je eine Justierschraube (23) zugeordnet ist.6. Arrangement according to one of claims 3 to 5, characterized in that the radial bolt in corresponding threaded holes (22) of the rotor body (1) one adjusting screw (23) each assigned.

7. Anorc-.ung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die topfförmig°n Kompensatorhülsen7. Anorc-.ung according to claim 6, characterized in that the cup-shaped ° n compensator sleeves

(20) am radial außenliegenden Ende über Dichtringe(20) at the radially outer end via sealing rings

(21) und Spannmuttern (24) in den Gewindebohrungen (22) des Läuferkörpers (l) gasdicht verspannt sind.(21) and clamping nuts (24) clamped gas-tight in the threaded bores (22) of the rotor body (l) are.