DEP0004409BA

DEP0004409BA - Arrangement for the relief of track or support bearings in machines or apparatus with a vertical shaft

Info

Publication number: DEP0004409BA
Authority: DE
Inventors: Josef Berlin-Lübars Tittel
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Publication date: 1951-03-22

Description

Anordung zur Entlastung von Spur- oder Traglagern bei Ikscriinen oder Apparaten mit senkrecht stehender Teile«,Arrangement for the relief of track or support bearings in Ikscriinen or apparatus with vertical standing Parts «,

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.For machines or devices with a vertical shaft, the design of the track or support bearings prepares high bearing pressures or difficulties at high speeds. The losses occurring in these camps are also great.

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.According to the invention, disadvantages can be avoided by using a magnetic relief device and a compensation winding to suppress the harmful leakage fluxes caused by the relief device. The bearing pressure is largely prevented by the magnetic relief device, so that essentially only the small losses remain in the guide bearings. The compensation winding ensures that the leakage flux, which close over the housing and shaft, and which cause bearing currents that decompose the bearing oil and destroy the bearing wedges, are suppressed.

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.The magnetic relief device is designed in such a way that there is no change in flux when the machine or apparatus is rotated. Umi can ε-form the anchor and the Haimet core as plane-parallel or conical disks. Tan can excite the magnetic flux, which causes the load to be removed from the bearing, either electrically or by means of a permanent magnet by making part of the Jisens from permanent magnetic steel. The compensation winding or windings are arranged and balanced in such a way that practically no leakage flux occurs.

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.The arrangement according to the invention is suitable, for example, for generators, motors and phase shifters in which the bearing friction losses make up a significant proportion of the total losses. It is therefore particularly suitable for machines e.g. phase shifters that work with hydrogen cooling. The magnetic relief device is particularly advantageous in Machines or devices with high speeds, for example in stabilizing gyroscopes, centrifuges or high-frequency machines great achievement. The invention can also be used in machines with a rotatable stand to guide the to relieve the stand from the stand weight.

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 are simplified and the Start-up is facilitated, which so far have often only been initiated by using pressure oil to relieve the bearing had to. If the magnetic relief device can be attached to the upper end of the shaft, it is called Magnetkern.und Use plane-parallel or conical washers as anchors. However, if the shaft is not accessible at its upper end, then 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. 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.In Fig. 1, a fast running phase shifter is shown. The runner with the fans 8 is denoted by 7; the shaft bearing the reference numeral 9 of the stand _t the reference numeral 10. It is mounted on brackets. 11 The phase shifter sits in a pit 14 and is covered at the top by a support bridge 13. The cooling takes place with hydrogen. To relieve the thrust bearing 12, a magnetic relief device is provided which consists of the magnetic core 1 and the armature 2. The armature 2 is fastened on the shaft 9, the magnetic core 1 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. DerAnother exemplary embodiment is shown in FIG. 2 for a vertically positioned generator, which is not detailed with one only by one designated propeller indicated turbine is coupled. the

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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.The rotor of the generator bears the reference numeral 17, the stator the reference numeral 20..With 23 the upper and lower support bridge are designated. The support bearing bears the reference number 22. To relieve this support bearing, either a magnetic lifting device consisting of the magnetic core 1 and the armature 2 designed as a disk can be provided at the upper shaft end, similar to the embodiment according to FIG upper shaft end is not accessible, connect an annular disk 4 as an anchor with the rotor 1 'and an annular magnet 3 with the upper support bridge 23. Instead, one can connect a ring magnet 5 to the lower support bridge 23 and flange an annular flange 6 between the generator shaft 19 and the turbine shaft 19 'which forms the armature for the magnetic relief device.

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.In Fig. 3 is the magnetic relief device, as it is in the embodiments according to FIGS. 1 and 2 at the top Shaft end is used, shown in detail. 1 with the magnetic core is designated, with 2 designed as a disk Anchor. The magnetic core 1 has ring-shaped recesses (slots) for receiving the ring coils 30 and 30 ', which is the field winding represent for the magnetic relief device. The armature 2 also has an annular recess, .so that the as with the magnetic core 1 form ring-shaped magnetic poles. The armature 2 is attached to the unspecified shaft, the magnetic core 1. 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 1 and serves to reduce or suppress the leakage flux. Are the If the magnetic conductivities of the two air gaps are the same, the flow through the compensation winding must be half that Be exciter flow if the leakage flux is to be suppressed.

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-If you want to keep the flux per pole smaller in order to save yoke height and thus weight, you can use multi-pole designs pass, one of which is shown in FIG. 30 and 31 are the two exciting toroidal coils, the rivers in opposite directions Generate direction. 32 is again the compensation development

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.lung. The necessary compensation flow is under the same conditions as in the exemplary embodiment according to FIG now only a third of the flow through a ping coil 30 or 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.Fig. 5 shows the arrangement for the lower part of the embodiment according to FIG. 2. With 5 is the electrically excited Piingmagnet, with β denotes the armature designed as an annular flange. 30 is again the exciting ring coil. It is now two compensation windings 32 and 32 'are provided on the outer and inner circumference, respectively, in order to suppress leakage fluxes. The sum the compensation flow must be the same as the exciter flow if the leakage flux is to disappear, 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 ErregerY/icklung sein, wenn die Streuflüsse verschwinden.sollen.In Fig. 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 flows per slot are again the same, then the flow must be each compensation winding must be equal to a third of the flow through one groove of the excitation winding if the leakage flux disappear. should.

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.In the exemplary embodiments described so far, the air gap ran perpendicular to the ville. But you can also change the arrangement meet so that the air gap runs in the direction of the shaft. An exemplary embodiment for this is shown schematically in FIG. 7. With 9 is again.die shaft with which the beekeeper 2 is firmly connected. The magnetic core 1 is stationary. He wears as Excitation winding the ring coil 30 and the compensation winding gene 32. This arrangement offers the possibility of the track or To relieve the bearing completely.

Claims

Patent claims

1. Arrangement for the relief of track »or support bearings in machines or apparatus with a vertical shaft, marked through the use of a magnetic relief device and a compensation winding for suppression of the leakage flux caused by the relief device.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the magnetic relief device is electrically excited.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the magnetic relief device consists of a disk-shaped Magnetic core and a disc-shaped armature consists.

4. Arrangement according to claim 1, characterized in that the magnetic relief device consists of an annular magnetic core and an annular anchor.

5. Arrangement according to claim 3> characterized in that a compensation winding on the outer periphery of the disc-shaped magnetic core is provided.

6. Arrangement according to claim 4, characterized in that both the outer and the inner circumference of the annular magnetic core a compensation winding is provided.

7. Arrangement according to claim 3 or 4, characterized in that the magnetic core has one or more annular recesses for Has the recording of the excitation windings.

8. An arrangement according to claim 7, characterized in that the armature also has one or more annular recesses (Fig. 4).

9. Arrangement according to claim 1, characterized in that the air gap of the magnetic relief device is parallel to Wave runs.