DEP0004409BA - Anordnung zur Entlastung von Spur-oder Traglagern bei Maschinen oder Apparaten mit senkrecht stehender Welle - Google Patents

Description

Anordung zur Entlastung von Spur- oder Traglagern bei Ikscriinen oder Apparaten mit senkrecht stehender Teile«,

Bei Maschinen oder Apparaten mit senkrecht stehender Welle bereitet die Ausführung der Spur- oder Tragiager hei hohen Lagerdrücken bzw. bei großen Geschwindigkeiten Schwierigkeiten. Auch sind die in diesen Lagern auftretenden Verluste groß.

Gemäß der Srfindung kann um diese IIachteile durch eine magnetische Entlastungsvorrichtung und eine Koiapensationswicklung zur Unterdrückung der durch die ä'ntlastungsvorrichtung verursachten schädlichen Streuflüsse vermeiden. Durch die magnetische Lntlastungsvorric'htung wird der Lagerdruck weitgehend verhindert, so daß im wesentlichen nur noch die geringen Verluste in den Füh<rungslagern übrigbleiben. Die Kompensationswicklung sorgt dafür, daß die Streuflüsc;©, welche sich über Gehäuse und Welle schließen, und LagorstrSme hervorrufen, die das LagerÖl zersetzen und eine Zerstörung der Lagerscheilen bewirken, unterdrückt werden.

Die magnetische Dntlastungsvorrichtung wird so ausgebildet, daß sich bei der Drehung der IIaschine bzw, des Apparates keine Flußänderung ergibt. Umi kann den Anker und den Haimetkern als planparallele oder konische Scheiben ε-usbil'len. Tan kann den Magnetfluß, welcher die Entlastung des Lagers bewirkt, entweder elektris erregen oder durch einen Permanentmagneten, indem man einen Teil des Jisens aus Permanentmagiietstahl herstellt. Dio Kompensationswicklung bzw. -wicklungen werden so angeordnet und beiiosoen, daß praktisch keine Streuflüsse auftreten.

Die Anordnung nach der Erfindung ist beispielsweise für Generatoren, Motoren und Phasenschieber geeignet, bei denen die LagerreibungsTerluste 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.

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.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

In Fig. 1 ist ein schnell laufender Phasenschieber dargestellt. Mit 7 ist der Läufer mit den Lüftern 8 bezeichnet; die Welle trägt das Bezugszeichen 9_t der Ständer das Bezugszeichen 10. Er ist auf Konsolen 11 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 1 und dem Anker 2 besteht. Der Anker 2 ist auf der Welle 9 befestigt, der Magnetkern 1 an der Tragbrück 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

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Läufer des Generators trägt das Bezugszeichen 17, cter 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 1 und dem als Scheibe ausgebildeten Anker 2 am oberen Wellenende vorgesehen sein, ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1. Man kann aber auch, wenn das obere Wellenende nicht zugänglich ist, mit dem läufer 1' eine Ringscheibe 4 als Anker und mit der oberen Tragbrücke 23 einen ringförmigen Magneten 3 verbinden. Statt dessen kann man ai mit der unteren Tragbrücke 23 einen Ringmagneten 5 verbinden und zwischen der Generatorwelle 19 und der Turbinenwelle 19' einen Ringflansch 6 anflanschen, welcher den Anker für die magnetische Entlastungsvorrichtung bildet.

In Fig. 3 ist die magnetische Entlastungsvorrichtung, wie sie bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 1 und 2 am oberen Wellenende verwendet wird, im einzelnen dargestellt. Mit 1 ist der Magnetkern bezeichnet, mit 2 der als Scheibe ausgebildete Anker. Der Magnetkern 1 besitzt ringförmige Ausnehmungen (Iuten) zur Aufnahme der Ringspulen 30 und 30', v/elche die Erregerwicklung für die magnetische Entlastungsvorrichtung darstellen. Der Anker 2 besitzt ebenfalls eine ringförmige Ausnehmung,.so daß die wie bei dem Magnetkern 1 ringförmige Magnetpole bilden. Der Anker 2 ist auf der nicht näher bezeichneten Welle befestigt, der Magnetkern l.ist mit der in Fig. 3 nicht dargestellten Tragbrücke verbunden. Die Kompensationswicklung ist mit 32 bezeichnet Sie ist am äußeren Umfang des Magnetkernes 1 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 Kompensationswicklung gleich der halben Erregerdurchflutung sein, wenn der Streufluß unterdrückt werden soll.

Will man den Fluß 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 Kompensationswick-

lung. Unter den gleichen Voraussetzungen wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ist die erforderliche !Compensationsdurchflutung jetzt nur noch ein Drittel der Durchflutung einer Piingspule 30 bzw. 31.

Fig. 5 zeigt die Anordnung für den unteren Teil des Ausführungsbeispieles gemäß Fig. 2. Mit 5 ist der elektrisch erregte Piingmagnet, mit β der als Ringflansch ausgebildete Anker bezeichnet. 30 ist wieder die erregende Ringspule. Es sind jetzt zwei Kompensationswicklungen 32 und 32' am äußeren bzw. innerer Umfang vorgesehen, um Streuflüsse zu unterdrücken. Die Summe der Kompensationsdurchflutungen muß hierbei gleich der Erregerdurchflutung sein, wenn die Streuflüsse verschwinden sollen, wobei vorausgesetzt ist, daß die magnetischen Leitwerte der Luftspalte gleich groß sind.

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 ErregerY/icklung sein, wenn die Streuflüsse verschwinden.sollen.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen verlief der Luftspalt senkrecht zur Vielle. 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 imker 2 fest verbunden ist. Der Magnetkern 1 steht fest. Er trägt als Erregerwicklung die Ringspule 30 und die Kompensationswicklung gen 32. Diese Anordnung bietet die Möglichkeit, das Spur- bzw. Traglager vollkommen zu entlasten.

Claims (9)

Patentanspräche

1. Anordnung zur Entlastung von Spur» oder Traglagern bei Maschinen oder Apparaten mit senkrecht stehender Welle, gekennzeichnet durch die Verwendung einer magnetischen Entlastungsvorrichtung und einer Kompensationswicklung zur Unterdrückung des durch die Entlastungsvorrichtung verursachten Streuflusses.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Entlastungsvorrichtung elektrisch erregt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Entlastungsvorrichtung aus einem scheibenförmigen Magnetkern und einem scheibenförmigen Anker besteht.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Entlastungsvorrichtung aus einem ringförmigen Magnetkern und einem ringförmigen Anker besteht.

5. Anordnung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß am äußeren Umfang des scheibenförmigen Magnetkernes eine Kompensationswicklung vorgesehen ist.

6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl am äußeren als auch am inneren Umfang des ringförmigen Magnetkernes je eine Kompensationswicklung vorgesehen ist.

7. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern eine oder mehrere ringförmige Ausnehmungen zur Aufnahme der Erregerwicklungen besitzt.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Anker eine oder mehrere ringförmige Ausnehmungen besitzt (Fig. 4).

9. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt der magnetischen Entlastungsvorrichtung parallel zur Welle verläuft.