DE824231C

DE824231C - Arrangement for relieving the load on track bearings or support bearings in machines or apparatus with a vertical shaft

Info

Publication number: DE824231C
Application number: DEP4409A
Authority: DE
Inventors: Josef Tittel
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1949-10-01
Filing date: 1949-10-01
Publication date: 1951-12-10

Description

Anordnung zur Entlastung von Spur- oder Traglagern bei Maschinen oder Apparaten mit senkrecht stehender Welle Bei Maschinen oder Apparaten mit senkrecht stehender Welle bereitet die Ausführung der Spur- oder Traglager bei hohen Lagerdrücken bzw. bei großen Geschwindigkeiten Schwierigkeiten. Auch sind die in diesen Lagern auftretenden Verluste groß.Arrangement for the relief of track or support bearings in machines or Apparatus with a vertical shaft For machines or apparatus with a vertical shaft standing shaft prepares the execution of the thrust or support bearings at high bearing pressures or difficulties at high speeds. They are also in these camps occurring losses large.

Gemäß der Erfindung kann man diese Nachteile durch eine magnetische Entlastungsvorrichtung und eine Kompensationswicklung zur Unterdrückung der durch die Entlastungsvorrichtung verursachten schädlichen Streuflüsse vermeiden. Durch die magnetische Entlastungsvorrichtung wird der Lagerdruck weitgehend vermindert, so daß im wesentlichen nur noch die geringen Verluste in den Führungslagern übrigbleiben. Die Kompensationswicklung sorgt dafür, daß die Streuflüsse, welche sich über Gehäuse und `Felle schließen und Lagerströme hervorrufen, die das Lageröl zersetzen und eine Zerstörung der Lagerschalen bewirken, unterdrückt werden.According to the invention, these disadvantages can be overcome by a magnetic Relief device and a compensation winding to suppress the through avoid damaging leakage fluxes caused by the relief device. By the magnetic relief device, the bearing pressure is largely reduced, so that essentially only the small losses remain in the guide bearings. The compensation winding ensures that the leakage flux, which is over the housing and 'close the skins and cause bearing currents which decompose the bearing oil and cause destruction of the bearing shells are suppressed.

Die magnetische Entlastungsvorrichtung wird so ausgebildet, daß sich bei der Drehung der Maschine bzw. des Apparates keine Flußänderung ergibt. Man kann den Anker und den Magnetkern als planparallele oder konische Scheiben ausbilden. Man kann den Magnetfluß, welcher die Entlastung des Lagers bewirkt, entweder elektrisch erregen oder durch einen Permanentmagnet, indem man einen Teil des Eisens aus Permanentmagnetstahl herstellt. Die Kompensationswicklung bzw. -wicklungen werden so angeordnet und bemessen, daß praktisch keine Streuflüsse auftreten.The magnetic relief device is designed so that there is no change in flow when the machine or the apparatus is rotated. One can form the armature and the magnetic core as plane-parallel or conical disks. The magnetic flux, which causes the load to be relieved of the bearing, can either be electric excite or by a permanent magnet by removing part of the iron from permanent magnet steel manufactures. The compensation winding or windings are arranged and dimensioned in such a way that that practically no leakage fluxes occur.

Die Anordnung nach der Frfindung ist beispielsweise für Generatoren, Motoren und Phasenschieber geeignet, bei denen die Lagerreibungsverluste einen erheblichen Anteil der Gesamtverluste ausmachen. Sie ist daher insbesondere geeignet für Maschinen, z. B. Phasenschieber, die mit Wasserstoffkühlung arbeiten. Besonders vorteilhaft ist die magnetische' Entlastungsvorrichtung bei Maschinen oder Apparaten mit hohen Drehzahlen, beispielsweise bei Stabilisierungskreiseln, Zentrifugen oder Hochfrequenzmaschinen großer Leistung. Auch bei Maschinen mit verdrehbarem Ständer kann die Erfindung angewendet werden, um die Führung des Ständers vom Ständergewicht zu entlasten.The arrangement according to the invention is for example for generators, Motors and phase shifters suitable where the bearing friction losses make up a significant proportion of the total losses. It is therefore special suitable for machines, e.g. B. phase shifters that work with hydrogen cooling. The magnetic relief device is particularly advantageous in machines or devices with high speeds, for example with stabilizing gyroscopes, Centrifuges or high frequency machines of great power. Even with machines with a rotatable Stand, the invention can be used to guide the stand from the stand weight to relieve.

Die Anordnung nach der Erfindung hat noch den Vorteil, daß die Lagerwartung und die Ölversorgung vereinfacht werden und der Anlauf erleichtert wird, der bisher vielfach erst durch Anwendung von Drucköl zur Entlastung des Lagers eingeleitet werden mußte. Kann die magnetische Entlastungsvorrichtung am oberen Wellenende angebracht werden, so wird man als Magnetkern und als Anker planparallele oder konische Scheiben verwenden. . Ist. jedoch die Welle an ihrem oberen Ende nicht zugängig, so werden ein Ringmagnet und ein Ringanker vorgesehen.The arrangement according to the invention has the advantage that the bearing maintenance and the oil supply can be simplified and the start-up is facilitated, which was previously often only initiated by using pressure oil to relieve the bearing had to become. The magnetic relief device can be attached to the upper end of the shaft then one becomes plane-parallel or conical disks as a magnetic core and as an armature use. . Is. however, the shaft is not accessible at its upper end a ring magnet and a ring armature are provided.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing.

In Fig. i ist ein schnellaufender Phasenschieber dargestellt. Mit 7 ist der Läufer mit den Lüftern 8 bezeichnet; die Welle trägt das Bezugszeichen 9, der Ständer das Bezugszeichen io. Er ist auf Konsolen i i befestigt. Der Phasenschieber sitzt in einer Grube 14 und ist oben durch eine Tragbrücke 13 abgedeckt. Die Kühlung erfolgt durch Wasserstoff. Zur Entlastung des Spurlagers 12 ist eine magnetische Entlastungsvorrichtung vorgesehen, die aus dem Magnetkern i und dem Anker 2 besteht. Der Anker 2 ist auf der Welle 9 befestigt, der Magnetkern i an der Tragbrücke 13.A high-speed phase shifter is shown in FIG. With 7 the runner with the fans 8 is designated; the shaft bears the reference number 9, the stand the reference sign io. It is attached to consoles i i. The phase shifter sits in a pit 14 and is covered by a support bridge 13 at the top. The cooling takes place through hydrogen. To relieve the thrust bearing 12 is a magnetic Relief device is provided, which consists of the magnetic core i and the armature 2. The armature 2 is fastened on the shaft 9, the magnetic core i on the support bridge 13.

Ein anderes Ausführungsbeispiel zeigt Fig.2 für einen senkrecht stehenden Generator, der mit einer nur durch einen nicht näher bezeichneten Propeller angedeuteten Turbine gekuppelt ist. Der Läufer des Generators trägt das Bezugszeichen 17, der Ständer das Bezugszeichen 20. Mit 23 sind die obere und die untere Tragbrücke bezeichnet. Das Traglager trägt das Bezugszeichen 22. Zur Entlastung dieses Traglagers kann entweder eine magnetische Abhebevorrichtung aus dem Magnetkern i und dem als Scheibe ausgebildeten Anker 2 am oberen Wellenende vorgesehen sein, ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. i. Man kann aber auch, wenn das obere Wellenende nicht zugänglich ist, mit dem Läufer 17 eine Ringscheibe 4 als Anker und mit der oberen Tragbrücke 23 einen ringförmigen Magnet 3 verbinden. Statt dessen kann man auch mit der unteren Tragbrücke 23 einen Ringmagnet 5 verbinden und zwischen der Generatorwelle i9 und der Turbinenwelle icj einen Ringflansch 6 anflanschen, welcher den Anker für die magnetische Entlastungsvorrichtung bildet.Another exemplary embodiment is shown in FIG. 2 for a vertical one Generator with one only indicated by an unspecified propeller Turbine is coupled. The rotor of the generator has the reference number 17, the Stand the reference number 20. With 23, the upper and lower support bridge are designated. The support bearing bears the reference number 22. To relieve this support bearing can either a magnetic lifting device from the magnetic core i and the disk trained armature 2 may be provided at the upper end of the shaft, similar to the Embodiment according to FIG. But you can also, if the upper shaft end is not accessible, with the rotor 17 an annular disk 4 as an anchor and with the Upper support bridge 23 to connect an annular magnet 3. Instead, you can also connect a ring magnet 5 to the lower support bridge 23 and between the Flange generator shaft i9 and the turbine shaft icj an annular flange 6, which forms the armature for the magnetic relief device.

In Fig.3 ist die magnetische Entlastungsvorrichtung, wie sie bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. i und 2 am oberen Wellenende verwendet wird, im einzelnen dargestellt. Mit i ist der Magnetkern bezeichnet, mit 2 der als Scheibe ausgebildete Anker. Der Magnetkern i besitzt ringförmige Ausnehmungen (Nuten) zur Aufnahme der Ringspulen 30 und 30', welche die Erregerwicklung für die magnetische Entlastungsvorrichtung darstellen. Der Anker 2 besitzt ebenfalls eine ringförmige Ausnehmung, so daß sich wie bei dem Magnetkern i ringförmige Magnetpole bilden. Der Anker 2 ist auf der nicht näher bezeichneten Welle befestigt, der Magnetkern i ist mit der in Fig. 3 nicht dargestellten Tragbrücke verbunden. Die Kompensationswicklung ist mit 32 bezeichnet. Sie ist am äußeren Umfang des Magnetkernes i angeordnet und dient dazu, den Streufluß zu vermindern bzw. zu unterdrücken. Sind die magnetischen Leitfähigkeiten der beiden Luftspalte gleich groß, so muß die Durchflutung der Kompensätionswicklung gleich der halben Erregerdurchflutung sein, wenn der Streufluß unterdrückt werden soll.In Figure 3, the magnetic relief device, as it is used in the embodiments according to FIGS. I and 2 at the upper end of the shaft, shown in detail. The magnet core is designated by i, and the armature designed as a disk is designated by 2. The magnetic core i has annular recesses (grooves) for receiving the toroidal coils 30 and 30 ', which represent the excitation winding for the magnetic relief device. The armature 2 also has an annular recess so that, as in the case of the magnetic core i, annular magnetic poles are formed. The armature 2 is attached to the shaft (not shown in more detail), the magnetic core i is connected to the supporting bridge (not shown in FIG. 3). The compensation winding is denoted by 32. It is arranged on the outer circumference of the magnetic core i and serves to reduce or suppress the leakage flux. If the magnetic conductivities of the two air gaps are the same, the flow through the compensation winding must be equal to half the excitation flow if the leakage flux is to be suppressed.

Will man den Flüß je Pol kleiner halten, um an Jochhöhe und damit an Gewicht zu sparen, so kann man zu mehrpoligen Ausführungen übergehen, von denen eine in Fig. 4 dargestellt ist. 30 und 31 sind die beiden erregenden Ringspulen, die Flüsse entgegengesetzter Richtung erzeugen. 32 ist wieder die Kompensationswicklung. Unter den gleichen Voraussetzungen wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist die erforderliche Kompensationsdurchflutung jetzt nur noch ein Drittel der Durchflutung einer Ringspule 30 bzw. 31.If you want to keep the flux per pole smaller in order to save on yoke height and thus on weight, you can switch to multi-pole designs, one of which is shown in FIG. 30 and 31 are the two exciting toroidal coils that generate fluxes in opposite directions. 32 is again the compensation winding. Under the same conditions as in the exemplary embodiment according to FIG. 3, the required compensation flow rate is now only a third of the flow rate of a ring coil 30 or 31.

Fig.5 zeigt die Anordnung für den unteren Teil des Ausführungsbeispieles gemäß Fig. 2. Mit 5 ist der elektrisch erregte Ringmagnet, mit 6 der als Ringflansch ausgebildete Anker bezeichnet. 30 ist wieder die erregende Ringspule. Es sind jetzt zwei Kompensationswicklungen 32 und 32' am äußeren bzw. inneren Umfang vorgesehen, um Streuflüsse zu unterdrücken. Die Summe der Kompensationsdurchflutungen muß hierbei gleich der Erregerdurchflutung sein, wenn die StreuflüAse verschwinden sollen, wobei vorausgesetzt ist, daß die magnetischen Leitwerte der Luftspalte gleich groß sind.FIG. 5 shows the arrangement for the lower part of the exemplary embodiment according to FIG. 2. 5 denotes the electrically excited ring magnet, and 6 denotes the armature designed as an annular flange. 30 is again the exciting ring coil. Two compensation windings 32 and 32 'are now provided on the outer and inner circumference in order to suppress leakage fluxes. The total of the compensation flows must be equal to the excitation flow if the stray flows are to disappear, whereby it is assumed that the magnetic conductance values of the air gaps are the same.

In Fig.6 ist eine dreipolige Anordnung dargestellt mit den beiden erregenden Ringspulen 30 und 31 und den beiden Kompensationswicklungen 32 und 32'. Sind hier wieder die Erregerdurchflutungen je Nut gleich groß, so muß die Durchflutung jeder Kompensationswicklung gleich einem Drittel der Durchflutung einer Nut der Erregerwicklung sein, wenn die Streuflüsse verschwinden sollen.In Figure 6, a three-pole arrangement is shown with the two exciting ring coils 30 and 31 and the two compensation windings 32 and 32 '. If the excitation flow rates are the same for each slot, the flow rate of each compensation winding must be equal to one third of the flow rate of a slot in the excitation winding if the leakage fluxes are to disappear.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen verlief der Luftspalt senkrecht zur Welle. Man kann aber die Anordnung auch so treffen, daß der Luftspalt in Richtung der Welle verläuft. Ein Ausführungsbeispiel hierfür zeigt schematisch die Fig.7. Mit 9 ist wiederum die Welle bezeichnet, mit der der Anker 2 fest ver- Funden ist. Der Magnetkern i steht fest. Er trägt als Erregerwicklung die Ringspule 30 und die Kompensationswicklungen 32. Diese Anordnung bietet die Möglichkeit, das Spur- bzw. Traglager vollkommen zu entlasten.In the exemplary embodiments described so far, the air gap ran perpendicular to the shaft. But you can also make the arrangement so that the air gap runs in the direction of the shaft. An exemplary embodiment for this is shown schematically in FIG. The shaft to which the armature 2 is firmly connected is in turn denoted by 9. The magnetic core i is stationary. As an excitation winding, it carries the ring coil 30 and the compensation windings 32. This arrangement offers the possibility of completely relieving the load on the track or support bearing.

Claims

PATENT CLAIMS: t, arrangement for the relief of track or support bearings in machines or apparatus with a vertical shaft, characterized by the use of a magnetic relief device and a compensation winding to suppress the leakage flux caused by the relief device.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that the magnetic relief device is electrically excited.

3. Arrangement according to claim i, characterized in that the magnetic relief device from a disk-shaped magnetic core and consists of a disc-shaped anchor.

4. Arrangement according to claim i, characterized in that that the magnetic relief device consists of an annular magnetic core and consists of an annular anchor.

5. Arrangement according to claim 3, characterized in that that on the outer circumference of the disk-shaped magnetic core a compensation winding is provided.

6. Arrangement according to claim 4, characterized in that both one compensation winding each on the outer and inner circumference of the ring-shaped magnetic core is provided.

7. Arrangement according to claim 3 or 4, characterized in that the magnetic core has one or more annular recesses for receiving the excitation windings owns. B. Arrangement according to claim 7, characterized in that the anchor has one or more annular recesses (Fig. 4). G. Arrangement according to claim i, characterized in that .the air gap of the magnetic relief device runs parallel to the shaft.