FI64870B - Foer en vertikal vattenkraft-generator avsedd rotor - Google Patents

Description

»- -I—1"Ί K U U L UTU SJ U LK AiS U , /, non [B] 11 UTLÄGG N I NGSSKRI FT 64 87 0 c (45) :· 10 -1 —4 (51) Kv.ik.3/int.ci.3 H 02 K 1/28 SUOMI — FINLAND (21) P««ntt!hal<tmui — Patentansbknlng 7Ö2322 (22) Hakamlipilvl — Anattkningadag 25.07.78 (23) Alkupllvi — Glltlghctsdag 25.07*78 (41) Tullut julkiseksi — Bllvlt offantllg 26.01.80

Patentti- ja rekisterihallitus (44) NlhtivSksIpanoo Ja kuuLJulkalsun pvm.-- nQ o-,

Patent- och registerstyrelsen An*6kan utlagd och utl.ikrlften publkerad · uv - OJ

(32)(33)(31) «uoHwu·—Begird prlorltet (71)(72) Evgeny Nikolaevich Vinogradov, ulitsa Belgradskaya, 6, korpus 2, kv. 1*5> Leningrad, Jury Alexeevich Ivanov, ulitsa Syzranskaya, l8, kv. 56, Leningrad, Nikolai Arsentievich Filatov, Moskovsky prospekt, 175, kv. 60, Leningrad, Viktor Sergeevich Fomichev, linia Bulvamaya, 35, kv. 1*9, Leningrad, Samuil Alexandrovich Prutkovsky, linia Lensoveta, 73, korpus 2, kv. 67, Leningrad, USSR(SU) (7*0 Oy Kolster Ah (5^+) Pystysuoran vesivoimangeneraattorin roottori - För en vertikal vattenkraft-generator avsedd rotor Tämän keksinnön kohteena on pystysuora synkroninen sähkökone ja erikoisesti pystysuorien vesivoima-generaattorien roottorit.

Tätä keksintöä voidaan käyttää hyväksi kaikkein edullisimmin suurikokoisissa, pystysuorissa vesivoima-generaattoreissa, joissa on roottorin kehyksestä irrotettava laminoitu napoja kannattava kehä.

Muutamat pystysuorien vesivoima-generaattorin aikaisemman tavan mukaiset roottorien rakenteet sallivat kehän ja napakappa-leiden irrottamisen roottorin rungosta, kun vesivoima-generaattoria kootaan tai puretaan hydraulisen laitoksen syvennyksessä. Tämä aiheutuu pyrkimyksestä asettaa asennusvälineiden kuorman kantokyvylle entistä pienemmät vaatimukset. Tämä irrottamisominaisuus aikaansaadaan irrotettavan kannatinvälineen avulla, välineen, joka kannattaa napoja kannattavaa kehää sen jälkeen, kun vesivoima-generaattorin roottori on täysin koottu. Eräässä tällaisessa pystysuoran vesivoima-generaattorin roottorissa (vrt. SSSR:n keksijän 2 64870 sertifikaattiin n:o 429 490) , joka käsittää akselin ja rungon, johon on kiinnitetty kiilakehykset, on kehyksien alaosaan varattu vaakasuora poikittaisura, johon järjestetään kannatinväline kannattamaan kehää napoineen. Kannatinvälineen muodostaa elin, jossa on pari pitkittäisiä ulkonemia, pääasiassa kanava!ohko, jonka toinen haara on lyhennetty ja lukittu kiilakehyksen alaosaan, jolloin elimen lyhennetty yläulkonema kytkeytyy mainittuun uraan, joka on varattu kiilakehyksen sisäsivulle. Tässä tapauksessa kiilakehyksen päätä ympäröi pohjasta alempi pitkänomainen ulkonema, joka ulottuu hieman kehyksen ulkopinnan ohi roottorikehän kannattimen varaamiseksi .

Eräänä tämän rakenteen haittana on tosiasiallisesti se, että pitkänomaisen kannatinulkonemassa syntyvät, napoja kannattavan kehän massasta aiheutuvat taivutusjännitykset voivat olla merkittävät, koska kehän massan aiheuttamien voimien vaikutuspisteen ja kannatinvälineen kiilakehyksessä olevan kiinnityspisteen välimatka on verrattain suuri. Tämä voi aiheuttaa kannattavan ulkoneman muodonmuutoksen ja siitä johtuvan roottorin kehän aksiaalisen paikalta siirtymisen.

Rakenteen toisena haittana on kannatinvälineen valmistuksessa kohdattu vaikeus: laitteen tyydyttävän kokoonpanon saamiseksi on tarpeellista, että yhteen tulevat osat muovataan toistensa mukaisiksi, erikoisesti ainakin kiilakehykseen muodostettu vaakasuora ura on muovattava tarkasti sopimaan uraan työnnettyyn kannatinvälineen yläulokkeeseen. Lisäksi, jotta vaakasuorat urat voitaisiin leikata kaikkien kiilakehysten sisäpuolelle, on roottorin runkoa kierrettävä 180 astetta pystytasossa toiminta-asentonsa suhteen, jotta leikkaustyökalulle suotaisiin helppo luoksepääsy koneistettavaan kehyksen osaan. Töinen haitallinen piirre on kasvanut mate-riaalimäärä, joka kuluu kiilakehyksen alaosan suurien mittojen aikaansaamiseen sen sisäpuolelle, mittojen, jotka tarvitaan kannatinvälineen asentamiseen ja kiinnittämiseen tähän kohtaan.

Huomattakoon myös, että kun roottoria puretaan, on napoja kannattavan kehän kannatinväline joskus irrotettava rungon kii-lakehyksestä, jota lähestytään vesivoima-generaattorin jarrulevyn sivulta, mikä voi olla hankalaa.

Tämän keksinnön pääasiallinen tarkoitus on aikaansaada 3 64870 pystysuoran vesivoima-generaattorin roottori, jossa on napoja kannattavan kehän kannattamiseksi yksinkertainen ja luotettava purettava kannatinväline, joka on asennettu rungon kunkin kiila-kehyksen alaosaan siten, että kannatinvälineen rakenne takaa napoja kannattavan kehän massan aiheuttamien jännityksien pienentymisen .

Tämä päätarkoitus päämääränä ehdotetaan pystysuoran vesivoima-generaattorin roottoria, joka käsittää akselin ja rungon, johon on kiinnitetty kiilakehykset, joiden alaosat on varustettu vaakasuoralla poikittaisuralla ja siihen järjestetyllä kannatin-välineellä napoja kannattavan magneettikehän kannattamiseksi, jolloin keksinnön mukaan kannatinvälineen muodostavat vastakkain suunnatut kiilat, jotka on järjestetty kunkin kiilakehyksen alaosan ulkosivulle varattuun mainittuun uraan ja jotka osittain työntyvät urasta ulos ja ulkonevat magneettikehää kohden.

Ehdotetun pystysuoran vesivoima-generaattorin roottorin etuna on se, ettei napoja kannattavan kehän kannatinvälineessä olevien vastakkain suunnattujen kiilojen, jotka muodostavat osan kannatinrakenteesta, tarvitse tarkasti sopia siihen vaakasuoraan poikittaisuraan, johon ne järjestetään. Lisäksi tällainen kannatinvälineen rakenne pyrkii minimoimaan kuormalle herkän elimen muodonmuutos riskiä , joka muodonmuutos aiheuttaisi kehän siirtymisen kehyksen suhteen.

On parempi, että vastakkain suunnatut kiilat järjestetään vaakasuoraan poikittaisuraan päällekkäin ja asetetaan niin, että niiden luiskat ovat rungon kehältä roottorin akselin suuntaan ja että ainakin toinen näistä kiiloista on pultattu kiilakehykseen.

Tästä vastakkain suunnattujen kiilojen järjestelystä on tuloksena se, että kun kiilat lyödään vaakasuoraan uraan, syntyy napoja kannattavaan kehään johtuva lisävoima, joka takaa kehän tiukan sovituksen runkoa vastaan kiilojen itseirtoamisen vastustamiseksi dynaamisten kuormien vaikuttaessa vesivoima-generaattorin toiminnan aikana.

Toisessa pystysuoran vesivoima-generaattorin roottorin suoritusmuodossa varataan kunkin vastakkain suunnatun kiilan siihen sivuun, joka on vaakasuoran poikittaisuran pohjan puolella, pystysuora ura, jotka yhdistetään niin, että muodostuu yksi ainoa ura 4 64870 sen jälkeen, kun mainitut kiilat on asennettu vaakasuoraan poiki ttaisuraan.

Kannatinvälineen vastakkain suunnattuihin kiiloihin varatut pystysuorat urat sallivat tukikiilojen järjestelyn pitkin kiilakehyksen koko pituutta ja mahdollistavat koneistustoiminnan, esimerkiksi laminoitua kehää kokoonpantaessa urien pinnalla esiintymään pyrkivän pintakarheuden poistamiseen suunnitellun oikaisukaran käytön tukikiilojen vastaanottamiseksi kehään muodostetuissa urissa, toiminnan, joka on määrä suorittaa urien koko pituudella sen jälkeen, kun kehä on asetettu kannatinvälineelle.

Pystysuoran vesivoima-generaattorin roottorin toisessa suoritusmuodossa vastakkain suunnatut kiilat muodostaa kaksi kii-laryhmää, jotka on järjestetty välimatkan päähän toisistaan vaakasuoraan poikittaisuraan.

Kahden kiilaryhmän muodossa oleva kannatinvälineen vastakkain suunnattujen kiilojen suoritusmuoto takaa helpon valmistuksen sekä kiilaryhmien erillisen asettelun urassa kiilakehyksen tukikiilojen suhteen.

Tätä keksintöä kuvataan nyt täydellisimmin oheistettuihin piirustuksiin viittaamalla, joissa: kuvio 1 esittää kaaviollisesti vesivoima-generaattorin kehyksen roottorin alueelle järjestetyn keksinnön mukaisen roottorin osan radiaalista poikkileikkausta; kuviossa 2 on suurennettu kuva roottorin kehykseen kiinnitetyn kiilakehyksen alaosan radiaalisesta leikkauksesta, alaosan, jossa on kuviossa 1 esitetyn roottorin kehää kannattava kannatin-väline; kuviossa 3 on perspektiivikuva roottorin runkoon kiinnitetystä kiilakehyksestä ja siihen asennetusta kannatinvälineestä ja yhdestä roottorin sydämen lävistetystä levystä; kuviossa 4 on perspektiivikuva roottorin rungon kiila-kehykseen asennetun kannatinvälineen toisesta suoritusmuodosta.

On selviö, että kaikki oheistetut piirustukset esitetään kaaviollisessa muodossa ja että ne vain valaisevat tämän keksinnön tiettyjä suoritusmuotoja rajoittamatta mitenkään mittoja yms.

Kuvion 1 mukaan tämän keksinnön mukainen, generaattorin kehyksen roottorin alueelle 1 järjestetty, pystysuoran vesivoima- 5 64870 generaattorin roottori käsittää akselin 2 ja rungon 3, johon kuuluu navan 4 muotoinen, akseliin 2 kiinnitetty keskiosa ja useita säteittäisiä puolia, joista vain yksi esitetään piirustuksessa kohdassa 5, puola, joka kiinnitetään napaan 4 liitos-levyillä 6, joissa on vaarnapultit 7. Puolan 5 ulkosivuosaan on hitsattu kiilakehys 8, jossa on sen yläosaan leikattu vaakasuora poikittaisura 9 ja pystysuora pitkittäisura 10, joka ulottuu koko kehyksen pituudelle.

Napoja 12 kannattavaan laminoituun kehään 11 varataan pystysuora uraa 10 vastassa oleva samanlainen ura 13, joka liittyy uraan 10 niin, että muodostuu pystysuora kiilaura siihen pakotus-tiukasti työnnettyyn tukikiilojen 14 vastaanottamiseksi. Nämä kiilat kiinnittävät yhdessä vaakasuoraan uraan 9 työnnetyn kiinni-tyspienan 15 kanssa laminoidun kehän 11 ja navat 12 kiilakehykseen 8 ja siten roottorin runkoon 3 ja estävät samalla kehää 11 siirtymästä rungon 3 suhteen sekä radiaalisessa että tangentiaali-sessa suunnassa generaattorin käynnin aikana.

Laminoidun kehän 11 sekä napojen 12 alaspäin siirtymisen estämiseksi varataan kiilakehyksen 8 alaosaan kannatinväline, joka käsittää vastakkain suunnatut, päällekkäin asetetut kiilat, kuten yläkiilan 16 ja alakiilan 17. Vastakkain suunnatut kiilat 16 ja 17 pakotetaan suoraan vaakasuoraan uraan 18, joka on muodostettu kiilakehyksen 8 alaosan ulkosivulle poikittain ja nämä kiilat järjestetään uraan 18 (kuten kuviossa 2 esitetään) niin, että niiden viisteet suunnataan rungon 3 kehältä roottorin 2 akseliin päin. Tässä järjestelyssä yläkiilan 16 toisessa päässä oleva pysty taso tukeutuu uran 18 pohjaan, kun taas kiilan 16 toinen pää työntyy uran yli kehää 11 kohden, kiilan 16 ulkoneva osa toimii laminoidun kehän 11 ja napojen 12 kannattimena. Alakiila 17 pannaan uraan 18 niin, että uran 18 pohjanpuoleisen kiilan sivun ja tämän pohjan välillä on aukko. Alakiila 17 kiinnitetään kiilakehykseen 8 vetoruuveilla, joista vain yksi esitetään piirustuksessa kohdassa 20. Ruuvi pannaan kehyksen reikään 21 ja ruuvataan kiila-kehykseen muodostettuun, läpi kierteitettyyn reikään 22.

Tämä keksinnön, kuviossa 3 esitetyssä suoritusmuodossa on näihin vastakkain suunnattujen kiilojen 16 ja 17 sivuihin, jotka ovat kiilakehyksen 8 vaakasuoran uran 18 pohjaan päin, varattu 6 64870 pystysuorat urat 23. Kun kiilat 16 ja 17 sovitetaan uraan 18, muodostavat ne yksittäisen pystysuoran uran, jonka poikkileikkaus on muodostettu liittymään laminoidun kehän 11 levyyn 25 tehtyyn leikkaukseen 24 ja muodostamaan pystysuoran uran 13 osan, joka on kiilakehyksessä 8 olevan pystysuoraan uraan 10 päin. Täten tehty pystysuora ura muodostaa yhdessä pystysuoran uran 10 kanssa puolestaan kiilauran kiilakehyksen 8 alaosaan kiilojen 14 vastaanottamiseksi .

Kuvion 4 esittämässä suoritusmuodossa järjestetään vastakkain suunnatut kiilat 16 ja 17 kahdeksi tämmöisten kiilojen muodostamaksi ryhmäksi 26 ja 27, jotka asetetaan uraan 18 niin, että niiden väliin muodostuu aukko 28, joka yhdessä pystysuoran uran 10 kanssa niinikään rajoittaa kiilat 4 vastaanottavaa kiilauraa kiilakehyksen 8 pohjaosassa.

Pystysuoran vesivoima-generaattorin ehdotetun roottorin asennusta kuvataan nyt jäljempänä.

Kun laminoitu kehä 11 napoineen 12 on asetettu (kuvio 1) hydraulisen laitteen jarrulaitteelle 29, asetetaan kehys 3 akse-leineen 2 kehän 11 sisäpuolelle, jossa se on tukilaakerin 30 varassa. Tässä tapauksessa asetetaan rungon 3 kussakin puolassa olevan kiilakehyksen 8 pystysuora ura 10 linjaan kehän 11 vastaavan pystysuoran uran 13 kanssa ja kehän alareuna asetetaan jarru-laitteen 29 nostimen (jota ei ole esitetty) avulla hieman kiila-kehyksessä 8 olevan vaakasuoran uran 18 yläsivun pinnan (piirustuksen mukaan) tason yläpuolelle. Sitten kannatinvälineen alakiila 17 lyödään uraan 18, kuten kuviossa 2 esitetään (mutta ei uran pohjaan saakka), sekä pannaan yläkiila 15 alakiilan 17 yläpuolelle ja kiilaustyö suoritetaan loppuun. Vastakkain suunnattuja kiiloja 16 ja 17 lyödään sisään, kunnes yläkiilan 16 kannan pinta ja vaakasuora yläpinta saadaan kosketukseen uran 18 pohjan ja yläsivupinnan (piirustuksen mukaan) kanssa ja siksi kunnes vaadittu kiilojen sovitetiukkuus tässä urassa saavutetaan. Lopuksi alakiila 17 lukitaan paikalleen pulteilla 20. Kun kokoonpano on suoritettu, ulkonevat sekä kiila 16 että kiila 17 hieman urasta 18, kuten edellä mainittiin.

Kun vastakkain suunnatut kiilat 16 ja 17 (kuvio 1) ovat paikalleen kiilakehykseen 8 varatussa urassa 18, lasketaan 64870 7 laminoitu kehä 11 napoineen 12 aikaisemmin mainitulla nostimella ja asetetaan kannatinvälineelle ja erikoisesti yläkiilan 16 ulkonevalle osalle. Sen jälkeen pannaan tukikiilat 14 ylhäältä käsin kiilauraan, jonka muodostavat tarkasti linjatut pystysuorat urat 10 ja 13, jotka on varattu kiilakehykseen 8 ja vastaavasti laminoituun kehään 11 ja nämä kiilat lyödään paikalleen samanaikaisesti, kun kehä 11 keskitetään rungon 3 suhteen. Täten saatu kehän 11 asento lukitaan kiinnityspienalla 15, joka pannaan kiilakehyksen 8 yläosaan leikattuun vaakasuoraan uraan 9.

Tietyissä tarkoituksissa, kuten yleensä vesivoima-generaattorin alle asennettua hydraulista turbiinia purettaessa tai suoritettaessa huolto- ja korjaustoimia vesivoima-generaattorin osille, runko 3 tai laminoitu kehä 11 mukaan luettuna, voi olla tarpeellista irrottaa runko 3 akseleineen 2 kehästä 11. Roottorin purkaminen selitetään nyt.

Kun vesivoima-generaattori on pysäytetty, asetetaan roottorin kehä 11 jarrulaitteelle 29, joka tässä tapauksessa kannattaa roottorin koko massaa. Sitten kehä 11 kuumennetaan normaaliin tapaan aina noin 40-50 C:n lämpötilaan runkoa 3 ja kehää 11 yhdistävän kiilaliitosten purkamisen helpottamiseksi. Kun kehä 11 on sopivasti lämminnyt, poistetaan kiinnityspiena 15 rungon 3 kunkin puolan kiilakehyksen 8 vaakasuorasta urasta 9 ja tukikiilat 14 otetaan pois kehän 11 ja vastaavasti kiilakehyksen 8 pystysuorien urien 13 ja 10 rajoittamista kiilaurista. Täten kehyksestä 3 irrotettu kehä 11 nostetaan sen jälkeen edellä mainitun jarrulaitteen 29 nostimen avulla ja siten vapautetaan kiilakehyksen 8 kannatin-väline..kehän 11 ja sen napojen 12 massan aiheuttamista jännityksistä. Kannatinväline on nyt valmis purettavaksi. Tämän tekemiseksi otetaan ensiksi pois pultit, mukaan luettuna pultti 20, joka kiinnittää alakiilan 17 kiilakehykseen 8 ja alakiilaa 17 työnnetään hieman urasta 18 ulos käyttämällä aukkoon 19 (kuvio 2) pantua erikoistyökalua sovituksen löysäämiseen ja molemmat vastakkain suunnatut kiilat 16 ja 17 poistetaan urasta. Kannatinvä-linettä purettaessa poistetaan kehys 3 (kuvio 1) akseleineen 2 kehän 11 sisätilasta, kehän, joka jätetään vesivoima-generaattorin alueelle 1 olevan jarrulaitteen 29 varaan.

Pystysuoran vesivoima-generaattorin keksinnön mukaisessa, 8 64870 ehdotetussa roottorissa, jossa on vastakkain suunnatut kannatin-välineen kiilat 16 ja 17, kuten kuvioissa 3 ja 4 esitetään, on suoritettu roottorin kokoonpano- ja purkamistyö samanlaista kuin edellä on selitetty paitsi, että kuvion 4 mukaisessa suoritusmuodossa lyödään ensiksi toinen kiilaryhmä, esimerkiksi ryhmä 26, kiilakehyksen 8 uraan 18 tai poistetaan siitä ja sitten toinen ryhmä 27, mikä tapa voi olla joillekin pystysuorille vesivoima-sähkögeneraattorityypeille sopiva. Pystysuoran vesivoima-generaattorin ehdotetun roottorin kannatinvälineen vastakkain suunnatut kiilat valmistetaan normaalisti rakenneteräksestä tai erikoistapauksissa erikoisteräksestä. Edellä kuvatussa roottorin kannatin-välineessä, jota käytetään noin 200 000 kW:n pystysuorassa vesivoima-generaattorissa, ovat vastakkain suunnattujen kiilojen mitat: pituus 172 mm, leveys 60 mm, korkeus 38 mm ja uran, johon ne järjestetään, syvyys yhtä suuri kuin 40 mm ja kiilojen vasta-pintojen kaltevuus valitaan väliltä 1:5 - 1:10, mikä käytännössä eliminoi kiilojen itsestään irtoamisen riskin ja estää kiiloja työntymästä ulos urastaan generaattorin käydessä. Kannatinväline 2 kestää niinkin suuren kuorman kuin 1 000 kg/cm .

Pystysuoran vesivoima-generaattorin ehdotetun roottorin kannatinväUneen rakenne mahdollistaa helpon valmistuksen, roottori on mukava koota ja purkaa ja töiminnassaan luotettava. Se helpottaa kokoonpano- ja purkamistyötä pystysuorissa vesivoima-generaattoreissa, etenkin suurikokoisessa tyypissä ja säästää pystysuoran hydraulisen koneistoon kuuluvan generaattorin tai turbiinin asennuksen tai korjauksen vaatimaa aikaa.

Claims (4)

64870 9

1. Pystysuoran vesivoima-generaattorin roottori, joka käsittää akselin (2) ja rungon (3), johon on kiinnitetty kiila-kehykset (8), joiden alaosat on varustettu vaakasuoralla poi-kittaisuralla ja siihen järjestetyllä kannatinvälineellä mag-neettikehän (11) ja siinä olevien napojen (12) kannattamiseksi, tunnettu siitä, että kannatinvälineen muodostavat vastakkain suunnatut kiilat (16, 17), jotka on järjestetty kunkin kiilakehyksen (8) alaosan ulkosivulle muodostettuun vaakasuoraan poikittaisuraan (18) ja jotka osittain ulkonevat uran (18) yli magneettikehää (11) kohden.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pystysuoran vesivoima-generaattorin roottori, tunnettu siitä, että kannatinvälineen vastakkain suunnatut kiilat (16, 17) järjestetään vaakasuoraan poikittaisuraan (18) päällekkäin ja asetetaan niin, että niiden viisteet suuntautuvat rungon (3) kehältä roottorin akselia (2) kohden ja että ainakin toinen näistä kiiloista (16, 17) kiinnitetään kiilakehykseen (8) pulteilla (20).

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen pystysuoran vesivoima-generaattorin roottori, tunnettu siitä, että funkin vastakkain suunnatun kiilan (16, 17) sille sivulle, j<4ka on vaakasuoran poikittaisuran (18) pohjan puolella, varataan pystysuorat urat (23), jotka muodostavat erillisen pystysuoran uran, kun mainitut kiilat (16, 17) ovat paikallaan tässä urassa (18).

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen pystysuoran vesivoima-generaattorin roottori, tunnettu siitä, että vastakkain suunnatut kiilat (16, 17) järjestetään kahteen kiilaryhmään (26, 27), jotka asennetaan vaakasuoraan poikittaisuraan (18) niin, että näiden ryhmien (26,27) väliin muodostuu aukko (28).