DE2918763A1

DE2918763A1 - Lageranordnung fuer laeufer elektrischer maschinen, insbesondere fuer einen laeufer eines turbogenerators mit supraleitender feldwicklung

Info

Publication number: DE2918763A1
Application number: DE19792918763
Authority: DE
Inventors: Ham Reinhold Dipl Ing D; Erich Weghaupt
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1979-05-09
Filing date: 1979-05-09
Publication date: 1981-01-22
Also published as: JPS6118408B2; US4323801A; DE2918763C2; JPS55150754A; CH648162A5

Description

KEAFTWEEK UNION AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Mülheim a. d. Euhr VPA 79 P 9452 BSD

Lageranordnung für Läufer elektrischer Maschinen, insbesondere für einen Läufer eines Turbogenerators mit supraleitender Feldwicklung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lageranordnung für Läufer elektrischer Maschinen, insbesondere für einen Läufer eines Turbogenerators mit supraleitender Feldwicklung, gemäß Oberbegriff des Anspruchs. 1.

Eine solche Lageranordnung ist durch die CH-PS 552 907 bekannt. Dort ist für die Lagerzapfen bzw. Wellenschenkel der beiden Läuferteile auf der Erregerseite eine gemeinsame Lagerschale vorgesehen. Insbesondere weisen beide Lagerzapfen den gleichen Außendurchmesser auf. Es ergibt sich hierdurch zwar eine sehr kompakte Lageranordnung, jedoch muß zwecks Inspektion und Wartung des Dehnungskompensators das Doppellager demontiert werden. Auch in anderer Hinsicht ist diese bekannte Lageranordnung nachteilig, wie es die folgenden Überlegungen zeigen. Ein supraleitender Läufer weist eine mit größter Präzision spielfrei befestigte Feldwicklung aus z.B.

Niob-Titan-Supraleitern auf. Die Spulenwindungen der

Bu 2 Fi / 4.4.1979 030064/0013

• ο·

- Z - VPA 79 P 94-52 BED

Feldwicklung bestehen aus Einzeldrahten, die zu Eoebelbändern vereinigt sind. Eine solche Wicklung ist sehr empfindlich und stellt erhöhte Anforderungen an die Nutbefestigung und die Vermeidung überhöhter Wellenschwingungen. Es kommt also darauf an, dem die supraleitende Wicklung tragenden Läufer ein ruhiges Laufverhalten zu geben, wenn eine ungünstige Beeinflussung der Wicklungs- ■ lagerung und im Grenzfall ein quench (plötzlicher Umschlag des Supraleiters zum Normalleiter) vermieden werden soll.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß eine Beeinflussung des Laufverhaltens bei dem bekannten Doppellager mit einer beiden Wellenschenkeln gemeinsamen Lagerschale nicht oder nur im begrenzten Umfange möglich ist, und stellt sich die Aufgabe, hier Abhilfe zu schaffen.

Eine Unteraufgabe besteht darin, die Zugänglichkeit zum Dehnungskompensator so zu verbessern, daß für seine Inspektion eine Lagerdemontage nicht erforderlich ist.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe bei einer Lageranordnung der eingangs definierten Art durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Unter Justierbarkeit des erregerseitigen Hohlwellenlagers wird hier wie im folgenden verstanden, daß bei dem insbesondere dreilagerigen Läufer, bei dem sich ein Lager am turbinen- bzw. antriebsseitigen Ende befindet und die nach der Erfindung vorgesehenen separaten ersten und zweiten Wellenlager sich am erregerseitigen Wellenende befinden, sich die Lage des erregerseitigen Hohlwellenlagers (erstes Wellenlager) und seine Federsteifigkeit in jeder beliebigen Richtung der achsnormalen bzw. Eadial-Ebene innerhalb bestimmter Grenzen verändern lassen, ohne die Ausrichtung des Wellenstranges an TS- und ES-Kupplungsebenen nennenswert zu stören. Insbesondere ist das Hohlwellerilager so ausgebildet, daß a) eine Justierung der Ausrichtung des Lagers in jeder Eichtung der Radial

ebene auch während des Betriebes ermöglicht ist und

030064/0013

ORIGINAL INSPECTED

-*) - VPA 79 P 94-52 BED

b) die Lagerelastizität in mindestens zwei Richtungen (bevorzugt die vertikale und horizontale Richtung) in weiten Grenzen auch während des Betriebes veränderbar ist.

Als besonderer Vorteil einer solchen Justierbarkeit ergibt sich, daß die Veränderung der Lagersteifigkeit des Hohlwellenlagers das Schwingungsverhalten nicht nur des Außenläuferteils (äußerer Hohltrommelläufer) beeinflußt, sondern aueft @in@ Hüekwirkung auf den die supraleitende Feldwicklung tragenden Innenläuferteil ausübt. Innenläuferteil und Außenläuferteil bilden nämlich ein gekoppeltes Schwingungssystem, dessen Eigenformen durch die Variation der Federung der Hohlwellenlagerung erheblich verändert werden können. Mit der Veränderung der Eigenformen ändern sich bei gegebener Unwuchtverteilung auch die Amplituden der erzwungenen Schwingung. Es läßt sich auf diese Weise ein Optimum einregulieren.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht demgemäß in den Merkmalen gemäß Unteranspruch 2. Ein rotationssymmetrisches Gebilde, es kann sich um eine Welle oder um ein Gehäuse handeln, ist in bezug auf eine gedachte Zentrierungsachse bekanntlich dann zentrierbar, wenn es über. seinen Umfang gesehen mindestens drei justierbare Kraftangriffspunkte aufweist, die über einen Umfangswinkel von mehr als 180° verteilt sein müssen. So können entsprechende Justierstellen in drei Achs-Ebenen vorgesehen sein, die untereinander z. B. einen Winkel von je 120° bilden, wobei an diesen drei Justiersteilen auch der Kraftangriff der Federkörper liegt. Eine besonders günstige Lageranordnung ist indessen im Anspruch 3 angegeben. Hierbei sind die Kraftangriffspunkte und die Federkörper in zwei aufeinander senkrecht stehenden Achsen angeordnet, wodurch eine Vierfach-Justiermöglichkeit, nämlich in den beiden Horizontal- und in den beiden Vertikalrichtungen gegeben ist. Justierbarkeit der resultierenden Federkonstanten bedeutet insbesondere, daß bei den hinsichtlich ihrer resultierenden

030064/0013

- K - VPA 79 P 94-52 BED

Federkonstanten justierbaren Federkörperpaaren (f1 - f2 bzw. f3 - f4·) mindestens je ein Federkörper f1 bzw. f3 in seiner Federsteifigkeit justierbar und hierzu mit einer progressiven Federcharakteristik versehen ist. Durch die Regulierung der resultierenden Federsteifigkeit über die Vorspannung der Federkörper in vertikaler und horizontaler Richtung kann die Lagerelastizität in weiten Grenzen verändert werden.

Weitere Merkmale sind in den Unteransprüchen 4·, 5, 7 u.8 beschrieben.

Im folgenden wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels mit einer Abwandlung gemäß Fig. 4-, 5 die Lageranordnung nach der Erfindung noch näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 in einem Axialschnitt einen Turbogenerator-Läufer mit supraleitender Erregerwicklung in 3-Lager-Anordnung; 20

Fig. 2 die erregerseitige doppelte Lageranordnung nach Fig. Λ vergrößert im Detail;

Fig. 3 einen achsnormalen Schnitt gemäß Schnittlinie III-III aus Fig. 2, wobei durch Eintragung von Richtungspfeilen die Justiermöglichkeiten in den beiden horizontalen und den beiden vertikalen Richtungen verdeutlicht sind;

Fig. 4 eine Puffer- bzw. Wickelfeder im Schnitt und

Fig. 5 die zugehörige Kennlinie für eine Pufferfeder nach Fig. 4.

Die erfindungsgemäße 2-Lager-Anordnung L* ist in Fig. 1 rechts am erregerseitigen Wellenende ES des Turbogenerator-Läufers 1, der eine supraleitende Erregerwicklung 2

030064/0 013

- £ - VPA 79 P 94-52 BED

aufweist, dargestellt. Der Läufer 1 ist mittels 3-I»ager-Anordnung gelagert, wobei die 2-Lager-Anordnung L* die beiden Traglager L1 (erstes Wellenlager) und L2 (zweites Wellenlager) umfaßt und das dritte Traglager L3 zur Lagerung des Läufers an seinem turbinen- bzw. antriebsseitigen Wellenende TS mit Wellenschenkel Z3 vorgesehen ist. Die Lager L1, L2 und L3 weisen entsprechende Lagerschalen 3» ^, 5 auf, wobei im Falle der Lager L1 und L2 den beiden Lagerschalen 3» 4- ein Lägergehäuse 6 gemeinsam ist und die Lagerschale 5 des Lagers L3 im Lagergehäuse 7 gehalten ist. Die Lagergehäuse 6, 7 stützen sich auf Fundamentebenen 8 ab. Der Läufer 1, dessen Wellenachse mit a bezeichnet und strichpunktiert angedeutet ist, besteht aus einem als Hohltrommel ausgebildeten Außeniäuferteil 1a und einem die schon erwähnte supraleitende Feldwicklung 2 aufnahmehden Innenlauferteil 1b. Der im Tieftemperaturbereich betriebene Innenläuferteil 1b ist wärmeisolierend in bezug auf den relativ zum Innenläuferteil wärmeren Außenläuferteil 1a befestigt und mit diesem auf der Antriebsseite TS fest verflanscht. Hierzu sind der Ringflansch Z3I des Wellenschenkels Z3, der Ringflansch 1b1^: des Innenläuferteils 1b und die Ringsitzfläche 1a1 des Außenläuferteils 1a mittels Spannschrauben 9 mechanisch fest zur Läufereinheit 1 zusammengespannt.

Auf der Erregerseite ES weisen dagegen Außen- und Innenläuf erteil 1a, 1b Jeweils eigene, unabhängig voneinander axial wärmebeweglich gelagerte äußere und innere koaxiale Wellenschenkel Z1 und Z2 auf, zwischen denen ein Dehnungskömpensator 10 angeordnet ist, welcher eine Relativbewegung vor allem in axialer Richtung un in begrenztem Umfange auch in radialer Richtung der beiden Wellenschenkel Z1 und Z2 ermöglicht und weiterhin der Abdichtung des zwischen Innen- und Außenläuferteil 1b, 1a vorhandenen Hohlraumes 11 zum Außenraum dient. Der Hohlraum 11 ist bevorzugt ein Hochvakuumraum, der den erforderlichen Temperaturgradienten vom Tieftemperaturbereich des Innenläuferteils 1b zur Umgebungstemperatur des Außenläufer-

030064/0013

■Λ

- -6 - VPA 79 P 94-52 BED

teils 1a aufrechterhält. Zur Unterstützung dieser Wirkung ist auf den Außenumfang des Innenläuferteils 1b ein Strahlungsschirm 12 aufgebracht. Dieser schirmt den Innenläuferteil Ib weitgehend von der vom Innenumfang des Außenläuferteils 1a ausgehenden Wärmestrahlung ab. Innerhalb des Innenläuferteils 1b ist ein Wicklungsträgerkörper 13 zentrisch gehalten und an beiden Enden mittels Hochvakuumräumen 13a und 13b und mittels Gegenstromkühlern 14a, 14b gegenüber dem Wellenschenkel Z3 mit Flansch Z31 und gegenüber dem Wellenschenkel Z2 mit Bingflansch Z21 thermisch abgeschirmt. Der Innenläuferteil 1b ist mit dem Ringflansch Z21 des inneren Wellenschenkels Z2 an seiner Ringsitzfläche 1b2 mittels Spannschrauben 15 verspannt. Die Flanschverbindung zwischen der Ringsitzfläche 1a2 des Außenläuferteils 1a und dem Ringflansch Z11 des äußeren Wellenschenkels Z1 erfolgt über einen weiteren Kranz von Spannschrauben 16.

Die Versorgung der supraleitenden Wicklung 2 mit Kühlmittel, insbesondere flüssiges Helium, erfolgt über koaxiale Zuleit- und Ableit-Wellenkanäle, die bei 1c gestrichelt angedeutet sind. Bevor das in der Wicklung 2 aufgewärmte flüssige Helium , dann zum Teil dampfförmig, den Bereich des Innenläuferteils 1b verläßt, wird es zunächst durch die Gegenstromkühler 14a, 14b, bevorzugt durch spiralförmige Kühlschlangen, zur Kühlung geleitet.

Der turbinenseitige Wellenschenkel Z3 weist e:"nen Kupplungsflansch Z32 auf, der erregerseitige innere Wellenschenkel Z2 einen Kupplungsflansch Z22. Der Heliumanschlußkopf auf der Erregerseite ES ist nicht dargestellt, desgleichen nicht der Ständer des supraleitenden Generators, da zum Verständnis der Erfindung nicht von Belang. Erwähnt sei lediglich, daß mit 17 ein am Außenumfang des Außenläuferteils 1a sitzender Außendämpferschirm bezeichnet ist und mit 18 ein am Außenumfang des

030064/0013

Wicklung*- "Ζ - VPA 79 P W2 BED

trägers 13 angebrachter Innendämpferschirm.

Bei Betrachtung von Fig. 1 erkennt man, daß gemäß Pfeilen xi und x2 die Wellenschenkel Z1 und Z2 axiale Wärmebewegungen ausführen, die bei instationären Aufwärm- und Abkühlvorgängen voneinander unterschiedlich sein müssen, da der Außenläuferteil 1a während des Betriebes auf einem wesentlich höheren Temperaturniveau liegt als der Innenläuferteil 1b. Diese axiale Relativbewegung tritt insbesondere beim Abkühlen des Innenläuferteils 1b relativ zum Außenläuferteil 1a (Inbetriebsetzungs- und Anfahrphase) und beim Vorgang des· Aufwärmens des Innenläuferteils 1b relativ zum Außenläuferteil 1a (Abfahren) auf. Außerdem ist erkennbar, daß die Läuferteile 1a, 1b ein im Bereich der Ringflansche 1a1, 1b1 gekoppeltes Schwingungssystem bilden. Dieses gekoppelte Schwingungssystem soll erfindungsgemäß nicht nur im Stillstand, sondern auch im Betrieb auf ein möglichst ruhiges Laufverhalten justierbar sein. Hierzu sind - vgl. Fig. 1 in Verbindung mit Fig. 2 - dem äußeren Wellenschenkel Z1 und dem inneren Wellenschenkel Z2 je ein separates erstes Wellenlager L1 und zweites Wellenlager L2 mit je einer Lagerschale 3 bzw. 4 zugeordnet und sind die beiden Wellenlager L1, L2 axial zueinander beabstandet angeordnet, siehe Abstand al zwischen den beiden achsnormalen Lagermittelebenen z1 und z2. Ferner ist das dem äußeren Wellenschenkel Z1 zugeordnete erste Lager L1, das man wegen der Hohlwellenausbildung des äußeren Wellenschenkels Z1 auch als Hohlwellenlager bezeichnen kann, zur Beeinflussung des Läuferschwingungsverhaltens unabhängig vom zweiten Lager justierbar.

Fig. 2 und 3 zeigen nähere Einzelheiten. Insbesondere sind die beiden Wellenlager L1 und L2 unabhängig voneinander in bezug auf die Wellenachse a zentrierbar, wobei die Zentriermittel im folgenden lediglich für das Lager L1 näher dargestellt und erläutert werden; sie

030084/0013

-/6 - VPA 79 P 9452 BBD

sind von besonderer Ausbildung und Anordnung, da sie auch im Betrieb verstellbar sein sollen. Pur das Lager L2 genügen Zentriermittel, die ein Zentrieren des Wellenschenkels 22 auf die Wellenachslinie a im Stillstand zulassen. Diese Mittel können z. B. darin bestehen, daß der Oberteil 6a des Lagergehäuses 6 zu seinem Unterteil 6b in der Gleitebene el in Seitenrichtung gemäß Pfeilen y2' einstellbar geführt ist und durch Anordnungen entsprechender (nicht dargestellter) Gleitkeile auch in der Höhenlage gemäß Pfeilen z2' justierbar ist. Nach Justierung wird dann das Oberteil 6a zum Unterteil 6b in üblicher Weise fixiert. Im übrigen ist zwischen der Lagerschale 4 und dem Oberteil 6a des Lagergehäuses 6 eine kugelige Einstellmöglichkeit in Form der Kugelgleitflächen 19 vorgesehen.

Entsprechende Kugelgleitflächen 20 sind auch zwischen der Lagerachale 3 und ihrem Haltekörper 6c angeordnet. Im folgenden wird näher auf die Zentriermittel und federelastischen Mittel zur Veränderung der Lagersteifigkeit beim ersten Lager L1 eingegangen, siehe Fig. 2 in Verbindung mit Fig. 3.

In der vertikalen Achsebene xz und in der horizontalen Achsebene xy des Hohlwellenlagers L1 sind jeweils zwei diametral einander gegenüberliegende, justierbare Kraftangriffspunkte k1 (unten), k2 (oben), k3 (rechts) und k4 (links) in Fig. 3 an der Lagerschale 3» d· *ι· i^ dargestellten Falle am Haltekörper 6c der Lagerschale 3, vorgesehen, und zwar derart, daß mit dem Haltekörper 6c die Lagerschale 3 in bezug auf den Lagergehäuseteil 60 (der zugleich einen Lagerbock bildet) und in bezug auf die Wellenachse a in den vier Koordinatenrichtungen + z, - z, + j und - y höhen- bzw. seiten-verstellbar ist. In Fig. 3 sind der Einfachheit halber lediglich der rahmenförmige Lagerstuhl 21 und die innerhalb desselben angeordneten Lagerteile dargestellt. Dieser Lagerstuhl 21 weist untere Keilflächen 21a auf, mit denen er auf entsprechend keilförmigen Gegenflächen 22a eines Lagersattels 22 aufruht

030064/0013

■1$.

-β - VPA 79 P 9452 BRD

(Fig. 3)· In entsprechender Weise sind seitliche Keilflächen 23 des Lagerstuhls 21 an seitlichen Keilgegenflächen (nicht dargestellt) geführt. Das Keilflächenpaar 21a, 22a dient der-Vertikalverstellung des Lagerstuhls 21, die seitliche Keilfläche 23 mit der nichtydargestellten Keilgegenfläche dient der Horizontal- bzw. Seitenverstellung.

Lagerschale 3r Haltekörper 6c, der Lagerstuhl 21 und das Lagergehäuse 6, d. h. seine beiden den Lagern L1 und L2 zugeordneten Teile 60 und 61, sind zweckmäßig alle zweischalig mit einer in der horizontalen Achsebene oder parallel dazu angeordneten Teilfuge mit entsprechenden Teilfugenflanschen (nicht dargestellt), damit die Montage des Läufers 1 mit seinen Wellenschenkeln Z1, Z2 und Z3 ermöglicht wird. Im Bereich der Kraftangriffspunkte k1 bis k4 sind zwischen dem Haltekörper 6c und dem Lagerstuhl 21 Federkörper f1 bis f4 eingeschaltet, von denen der untere Federkörper f1 und der rechts seitliche Federkörper f3 in ihrer Steifigkeit justierbar ausgebildet sind. Sie weisen hierzu eine progressive Federcharakteristik auf und sind als mehrlagige Blattfedern ausgebildet. So ist der Federkörper f1 dreilagig ausgebildet mit den ausgehend von der untersten längsten Lage f11 abgestuft kurzer werdenden Lagen f12 und f 13, wobei die einzelnen Lagen mit verstärkten Mittelteilen 24 aneinanderliegen, d. h. zu einem Paket gestapelt sind, und an ihren Enden verstärkte Fußteile 25 aufweisen. Die unterste Lage f11 stützt sich mit den verstärkten Fußteilen 25 ihrer beiden Enden auf dem Lagerstuhl 21 ab, der anhand von Fig. 2 noch näher erläutert wird. Dieser Lagerstuhl 21 weist eine Aussparung 21b auf, damit die Blattfeder f1 ausreichenden Raum nach unten zum Durchfedern hat* Die oberste Lage f13 der Blattfeder f1 greift mit ihrem verstärkten Mittelteil 24 an einer entsprechenden planen Fläche 26 des Haltekörpers 6c an. Im übrigen ist die Blattfeder f1 und sinngemäß die Blattfeder f3 so dargestellt, daß ihre zweite und dritte

030064/Όϋΐ3

- /θ - VPA 79 P 94-52 BED

Lage f12 und f13 bzw. f32, f33 mit ihren Füßen 25 noch, nicht in Eingriff an der benachbarten Lage sind; dieser Eingriff erfolgt erst bei entsprechender Belastung durch den Läuferkörper 1 im Betrieb und/oder wenn die Federkörper f1 und entsprechend f3 vorgespannt sind, so daß sie sich unter der Vorspannung so weit durchbiegen, daß die Füße 25 der mittleren Lage f12 bzw. f32 und bei noch größerer Vorspannung oder Belastung auch die Füße 25 der obersten Lage f13 bzw. f33 in Eingriff gelangen.

Die Justierung der resultierenden Federkonstanten c_„ nach der Formel

% i, + ^₂ (Vertikale) und ^res

^cres ^C5

1
+ —u (Horizontale)

erfolgt nun mittels der beiden in den Lagerstuhl 21 eingeschraubten Stellschrauben h2 (oben) und h4 (links).

Fig. 3 zeigt, daß die mit Außengewinde h2Ö bzw. bAO versehenen Stellschrauben h2 bzw. h4 in entsprechende Gewindebohrungen 27 des Lagerstuhls 21 eingeschraubt sind, und zwar ist die Stellschraube h2 mittig an der horizontalen Traverse 21.2 und die Stellschraube h4 mittig innerhalb der Seitenwand 21.4 eingeschraubt. Beide Stellschrauben h2, h.4- weisen an ihrem äußeren Ende je einen Vierkantkopf 28 zum Angreifen von Gewindeschlüsseln aui. Längsverschieblich in Richtung ± ζ bzw. _+ y innerhalb des Stellschrauben-Sackloches 29 gelagert sind jeweils Führungsbolzen 30 mit Bolzenkopf 30a, wobei die Bolzenköpfe der beiden Bolzen 30 jeweils in angepaßten AusneJamungen k20 und k40 des äußeren Umfangs des Haltekörpers 6c eingreifen und beide Bolzenköpfe 30a weiterhin einen Federteller 30b aufweisen, der angeformt oder als gesonderte Scheibe ausgeführt sein kann. Diese Federteller 30b die-

030064/0 013

4k-

- ΐή - VPA 79 P 9452 BED nen als Lagerfläche für das eine Ende der Schraubendruckfedern f2 bzw. f4, welche auf die Schäfte der Bolzen 30 aufgeschoben sind und mit ihrem anderen Ende an der unteren bzw. rechten Stirnfläche der Stellschrauben h2 bzw. h4 als zweiter Lagerfläche anliegen.

Wenn die Stellschraube h2 in Richtung -z weiter in den Lagerstuhl 21 hineingeschraubt wird, dann wird die Schraubendruckfeder f2 mehr zusammengepreßt. Die größere Federkraft in der z-Richtung spannt die Blattfeder f1 mehr vor, bei welcher je nach Vorspanngrad entsprechend ihrer progressiven Charakteristik die Lagen f12 und ggf. f13 in Eingriff kommen. D. h., die Federsteifigkeit in der z-Achse wird erhöht und damit die resultierende Federkonstante c__Ä_ (siehe oben) verändert. Dementsprechend kann man auch durch Einschrauben der Stellschraube h4 in Richtung +y die Federsteifigkeit der Feder f3 und die resultierende Federkonstante in der y-Achse erhöhen. Durch diese Justiermaßnahmen wird im allgemeinen der Mittelpunkt des Wellenschenkeis Z1 aus der zentrischen Fluchtlinie a der Wellenachse verschoben, und zwar z. B. vertikal um ν und horizontal um ν , welches die resultierende Verschiebung um ν zum Punkt A¹ ergibt. Das Lager L1 muß also durch eine nachfolgende oder gleichzeitige Keilflächenjustierung wieder zentriert werden.

Zum Verständnis dessen wird zunächst das Keilflächenauflager 21, 22 anhand von Fig. 2 näher erläutert.

Die obere Keilfläche 21a ist Teil des Lagerstuhls 21, welcher radial verschieblich, jedoch axial fest innerhalb einer zugehörigen Aussparung 31 des Lagergehäuseteils 60 geführt ist. Der untere Gegenkeil 22 (Lagersattel) ist innerhalb einer zugehörigen Gehäuseauseparung 32 des Lagergehäuseteils 60 axial verschieblich an einer Führungsfläche 32a gelagert und über eine Antriebsstange 33 mit einem hydraulischen Verstellantrieb 34 gekoppelt. Dieser weist einen

030064/0013

- VPA 79 P W2 BED Arbeitszylinder 54a mit den beiden Kraftölzulaufstutzen 35a und 35b auf, die in den Kolbenraum 34b beidseits des auf der Antriebsstange 33 sitzenden Kraftkolbens 34c münden. Im Bereich ihres freien äußeren Endes weist die Antriebsstange 33 noch zwei axial feste, zueinander axial beabstandete Seller 36a, 36 b auf, die zusammen mit einem gehäusefesten Anschlag 37 eine Hubbegrenzung für den Kraftkolben 34c bilden. Die Bewegung des Gegenkeils 22 ist durch Aus— und Einschrauben der Antriebsstange 33 in beiden Bewegungsrichtungen justierbar, wozu sich im Gegenkeil 22 eine Gewindebohrung 22a und am äußeren Ende der Antriebsstange 33 ein Vierkant 33a befinden.

Als .Widerlager für das Keilflächenauflager 21, 22 dienen in den Oberteil des Lagergehäuses 60 von außen eingeschraubte und verstellbare Spannschrauben 38 mit Vierkant 38b, in deren Sacklöcher 38a am Außenumfang des Lager-Stuhles 21 sitzende Führungsstifte 39 in z-Richtung gleitend geführt sind, wobei auf die Führungsstifte 39 Schraubendrückfedern 40 geschoben sind, welche sich am Lagerstuhl 21 einerseits und an der unteren Spannschraubenstirnfläche andererseits abstützen. Durch Pestziehen der Spannschrauben 38, z. B. mittels Drehmoment-Schlüssels, läßt sich eine gleichförmige Verspannung des Lagerstuhls 21 unter Anspannung der Schraubenfedern 40 erzielen.

Eine entsprechende Lagerstuhl-Verspannung mit Keilflächen-Qustierung ist der in Fig. 3 rechts dargestellten Seite des Lagerstuhls 21 zugeordnet, die im einzelnen nicht dargestellt ist.

Die erwähnte Justiertang hinsichtlich der Pedersteifigkeit und der Lagerelastizität und hinsichtlich der zentrischen Lage der Welle erfolgt zunächst vor Inbetriebnahme des Läufers 1. Bei einem Versuchsaufbau kann diese Justierung aber auch während des Betriebes vor sich gehen, um das ruhigste Laufverhalten einzujustieren. Man kommt auf diese Weise zu Erfahrungswerten, die dann für spätere gleich-

030064/0013

- VPA 79 P 9452 BBD artig aufgebaute Läufer anzuwenden sind. Zur genauen Einstellung gleichartiger Läufer ist es darüber hinaus sinnvoll, auch während des Betriebes die Justiermöglichkeit beizubehalten. Die einmal eingestellte Federsteifigkeit und Lagerelastizität bleibt beim Zentriervorgang mittels der Keilflächen 21a, 22a und der seitlichen Keilflächen erhalten, da nur der Lagerstuhl 21 insgesamt verschoben wird.

Fig. 4· zeigt noch eine andere vorteilhafte Ausführungsmöglichkeit für die Federkörper f 1, f2, fj und f4 in Form einer Pufferfeder f5, die bekanntlich zur Aufnahme großer Federkräfte bei verhältnismäßig kleinem Federweg und bei geringem Saumbedarf geeignet ist. Zur Vermeidung von Stößen ist jedoch diese Pufferfeder so zu dimensionieren, daß auch bei den größten auftretenden dynamischen Kräften ein Aufsetzen von Windungsteilen auf die Auflagerfläche nicht eintritt. Fig. 5 zeigt noch qualitativ die Kennlinie einer solchen Pufferfeder, wobei über der Federlast P (Abszisse) die Federhöhe f (.Ordinate) aufgetragen ist und die Kennlinie f (P) die stetig zunehmende progressive Charakteristik aufzeigt.

030064/0013

Claims

2318763

VPA 79 P 94-52 BED Pat entansprüche

( 1. !Lageranordnung für Läufer elektrischer Maschinen, ins- ^H^esondere für einen Läufer eines Turbogenerators mit supraleitender Feldwicklung, welcher Läufer aus einem als Hohltrommel ausgebildeten Außenläuferteil und einem die supraleitende Feldwicklung aufnehmenden Innenläuferteil besteht, wobei der im Tieftemperaturbereich befindliche Innenläuferteil wärmeisolierend in bezug auf den relativ zum Innenläuferteil wärmeren Außenläuferteil befestigt und mit diesem auf der Antriebsseite fest verflanscht ist, auf der Erregerseite dagegen Außen- und Innenläuferteil eigene, unabhängig voneinander axial wärmebeweglich gelagerte äußere und innere koaxiale Wellenschenkel aufweisen, zwischen denen ein Dehnungskompensator vorgesehen ist, welcher auch der Abdichtung des zwischen Innen- und Außenläuferteil vorhandenen Hohlraumes zum Außenraum dient, dadurch gekennzeichnet, daß den beiden äußeren und inneren Wellenschenkeln(Z1, Z2) erste und zweite separate Wellenlager (L1, L2) mit je einer Lagerschale (5, 4) zugeordnet und die beiden Wellenlager (L1, L2) axial zueinander beabstandet angeordnet sind und daß das dem äußeren Wellenschenkel (Z1) augeordnete erste Lager (Hohlwellenlager) zur Beeinflussung des Läuferschwingungsverhaltens unabhängig vom zweiten Lager (L2) auch während des Betriebes justierbar ist.
2. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch g e kennz eichnet, daß die beiden Wellenlager (L1, L2) unabhängig voneinander in bezug auf die Wellenachse (a) zentrierbar sind und daß zumindest das Hohlwellenlager (L1) mit federelastischen Mitteln (f1 bis f4) zur Veränderung seiner Lagersteifigkeit versehen ist.

030064/0013

- 2 - VPA 79 P 9452 BED
3. Lageranordnung nach Anspruch 2, dadurch g e kennz ei c h η e t, daß in der vertikalen (xz) und in der horizontalen Achsebene (xy) des Hohlwellenlagers (L1) jeweils zwei diametral einander gegenüberliegende, justierbare Kraftangriffspunkte (k1, k2 und kj, k4) an der Lagerschale vorgesehen sind, derart, daß die Lagerschale (3) in bezug auf das Lagergehäuse (6, 60) in den vier Koordinatenrichtungen (,+ z, + y) höhen- bzw. seitenverstellbar ist, und daß ferner zwischen Lagerschale (3) und- Lagergehäuse (6, 60) im Bereich der Kraftangriffspunkte (k1 bis k4) Federkörper (f1 bis f4) eingeschaltet sind, wobei die einander gegenüberliegenden Federkörper (f1, f2 bzw. f3, f4) hinsichtlich ihrer resultierenden Federkonstanten justierbar ausgebildet sind.
4. Lageranordnung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das Auflager des unteren Federkörpers (f1) hydraulisch verstellbar abgestützt ist.
5. Lageranordnung nach Anspruch A-, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit zur Horizontalen geneigten Keilflächen (21a, 22a) versehenes Keilpaar (21, 22) vorgesehen ist, wovon der obere Keil (Lagerstuhl 21) radial verschieblich, jedoch axial fest geführt und als Träger eines Federkörpers (fi) ausgebildet ist und der untere Keil (Lagersattel .,22) axial-verschieblich gelagert und mit einem hydraulischen Verstellantrieb (37) gekoppelt ist.
6. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß bei den hinsichtlich ihrer resultierenden Federkonstanten justierbaren Federkörperpaaren (f1 - f2 bzw. f3 - f4) mindestens je ein Federkörper f1 bzw. f3 in seiner Federsteifigkeit justierbar und hierzu mit einer progressiven Federcharakteristik versehen ist.

030064/0013

- 3 - VPA 79 P 94-52 BED
7. Lageranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die justierbaren Federkörper (f1, f3) als mehrlagige Blattfedern ausgebildet sind, wobei je nach Vorspannung lediglich die die längsten Schenkel aufweisende Basisfeder oder eine oder mehrere der weiteren Blattfederlagen mit ihren Schenkeln in Eingriff gelangen.
8. Lageranordnung nach Anspruch 6, dadurch g e kennzeichnet, daß die justierbaren Federkörper (f1 bis f4) als Pufferfedern (Wickelfedern) ausgebildet sind.

030064/0013