NO141293B - Konstruksjonsdeler for opplagring av elektriske maskiner - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører konstruksjonsdeler for opplagring av elektriske maskiner, som i det minste tilnærmet har en rotasjonssymmetrisk form og består av minst to ringer, som er konsentrisk anordnet via et antall eikelignende forbindelseseleiaenter.

Slike konstruksjonsdeler er forst og fremst kjent ved langsomt gående elektriske maskiner med vertikal konstruksjon (sveit-

sisk patent 440 435) og tjener til direkte overforing av krefter av alle slag til fundamentet. Den ytre, konsentriske ring er som regel generatorgruben (Generatorgrube), som er utfort som betongring. Den indre ring dannes av lagerhuset som omgir maskinlageretog som samtidig er det sentrale legeme for lager-stjernen. Denne har flere eikelignende forbindelseselementer,

som forloper radialt ved en kjent utfbrelse. Særlig ved maskiner med store dimensjoner medfbrer dette problemer som vanske-lig lar seg lose, som belyst ved etterfblgende eksempel.

Utgangspunktet er en anordning av fbringslageret ifblge den senere nærmere omtalte fig. 1 i vedlagte tegning og med folgende data og dimensjoner:

En temperaturendring på bare 10°C, som påvirker armene, bevirker en trykkbelastning på ca. 100 t pr. arm, hvilket betyr at betongringen over omkretsen påvirkes av 12 x 100 t radialt utadrettede krefter, som i betongen virker som skadelige, tangensialt rette-de strekkspenninger. De samme krefter vil virke sammentrykkende på lagerhuset, slik at den i og for seg ringe lagertoleranse på

ca. 0,3 mm i hby grad kommer i fare.

Ved de kjente losninger oppnås de relative ekspansjoner av konstruksjonsdelene enten ved radial elastisitet eller ved radial bevegelsesfrihet av forbindelseselementene. Ved en okning av elastisiteten blir den sentrerte akselforing utilfredsstil-lende, og ved radial bevegelsesfrihet er nettopp det forbindelseselement som er anordnet perpendikulært på den påvirkende kraftretning og dermed er utsatt for de storste belastninger, ikke forankret, f.eks. ved bruk av radiale kilefbringer. De kjente losninger er for bvrig meget kostbare.

Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave å unngå de oven-nevnte ulemper og tilveiebringe en stiv konstruksjon, som kan overfore aksiale, radiale og tangensiale krefter, muliggjbre en konsentrisk ringekspansjon både ved symmetrisk og asymmetrisk belastning og hvorved det bare opptrer ringe ekspansjonskrefter.

Ifølge oppfinnelsen løses denne oppgave ved at forbindelseselementene er tangenter på mantelflaten for en tenkt, koaksial sylinder, hvor sylinderens diameter er mindre enn den indre ringens, at de tenkte,rettlinjet utover ringene forlengede akser for to i omkretsretning nærliggende forbindelseselementer bare krysser hverandre innenfor den indre ringen og at forbindelseselementene i lengderetning er uelastiske over hele den virksomme lengde.

Fordelen ved oppfinnelsen ligger spesielt i det forhold at det muliggjbres en fullstendig fri, sentrisk ekspansjon av alle elementer uten bruk av radiale, elastiske elementer, som f.eks. fjærer. Dette gir konstruktivt enklere og prismessig rimeligere konstruksjoner.

Hvis forbindelseselementene er ledd-forankret i minst en av ringene, så blir de varmeekspansjonskrefter som påvirker ringene fra forbindelseselementene, nesten helt eliminert, slik at ringene kan gis en lettere konstruksjon. Dessuten vil en ledd-befestigelse by på betydelige fordeler fremfor en stiv befestigelse med henblikk på montering og demontering.

Det er fordelaktig at forankringspunktene for minst en av ringene er forbundet med tverrstaver til avstivning. Hvis tverrstavene er lengdejusterbare, kan det uten videre utoves en valgfri forspenning på ringene. Konstruksjonen, som således virker som fagverk, er særdeles stiv og lett.

Ved maskiner med store dimensjoner vil det være fordelaktig å dele opp forbindelseselementene i flere delavsnitt, sammenfatte to og to av disse i knutepunkter og forbinde de sistnevnte med hverandre med tverrstag. Da den frie bruddlengde (Knicklånge)

av forbindelseselementene dermed reduseres, kan disse gjores betydelig lettere. I det minste kan det bærende tverrsnitt for de forskjellige delavsnitt tilpasses den til enhver tid aktuelle belastning.

I det folgende skal oppfinnelsen beskrives nærmere under henvisning til noen utforelseseksempler i tegningen, hvor

fig. 1 er et aksialt partielt snitt gjennom en elektrisk maskin med vertikal konstruksjon og det omgivende betonghus,

fig. 2 er et partielt snitt gjennom anordningen ifolge fig. 1 etter linjen A-A,

fig. 3 er et partielt aksialsnitt gjennom lagringen for en frittstående maskin,

fig. 4 er et skjematisk partielt tverrsnitt av anordningen ifolge fig. 3 etter linjen B-B,

fig. 5 er et partielt tverrsnitt av anordningen ifolge fig. 1 etter linjen C-C,

fig. 6 er en skjematisk gjengivelse av konstruksjonsdelene til belysning av oppfinnelsens virkemåte.

Like elementer er betegnet med like henvisningstall i samtlige figurer.

Ifolge fig. 1 er den ytre ring 1 en betongring, som er anordnet på betongfundamentet 20 og som tjener til avstotning av den elektriske maskin, som forst og fremst består av rotoren 2 og statoren 3, samt maskinens ikke nærmere viste foringslager og bærelager. Avstdtningen av foringslageret, som ved det viste eksempel utelukkende tjener til radial foring av maskinakselen 4, oppnås via en foringsstjerne, som består av et sentralt legeme og profil-bærearmer, hvor det sentrale legeme danner den indre ring 5 og armene utgjor forbindelseselementene 6. Tverrstaver 7 forbinder armenes forankringspunkter med betongringen 1. Bærestjernen består av det sentrale legeme, hvor det ikke viste stottelager er anordnet, og av et antall radiale armer, som bærer og sentrerer det sentrale legeme og er utfort som profilbærere eller kassebærere. Med henblikk på oppfinnelsen virker den polygonale bærestjerne som indre ring 5'. I endene av armene vil de vertikale krefter fra bærelageret i det bare antydede anlegg 18 overfores direkte til fundamentet 20. Tverrstaver 7' forbinder de radiale armene ved endene, som danner forankringspunktene for forbindelseselementene 6', som er utfort som profilbærere. Disse overforer kreftene, det være seg varmeekspansjonskrefter, krefter som skyldes rotorubalanser eller magnetiske strekkrefter, til betongfundamentet 20. Både forbindelseselementene 6 fra foringslageret og forbindelseselementene 6' fra bærelageret er utformet som i lengderetning stive, uelastiske konstruksjonselementer i forhold til de krefter som påvirker dem.

I fig. 2 er anordningen vist i snitt etter linjen A-A i fig. 1. Forbindelseselementene 6 er tangenter på mantelflaten av en koaksialt, innenfor ringen 5 beliggende sylinder 8, antydet med stiplet strek. Armenes ledd-forankring i det sentrale legeme er skjematisk antydet. I betongringen 1 er armene anordnet i en ringformet utsparing 19 (fig. 1) og kan være festet på valgfri måte. Vedhjelp av de justerbare tverrstavene 7, som er festet i de ytre forankringspunkter for forbindelseselementene 6, kan det utoves en entydig tangensial trykkbelastning på betongringen. Disse tverrstaver 7 kan f.eks. være rundstaver med venst-re- og hoyregjengede ender, slik at det på ytre ring 1 kan fremkalles en forspenning som vil vare ved.alle driftsbetin-gelser.

I fig. 3 er det vist en anordning som er fordelaktig ved store maskindimensjoner. Det dreier seg her om en frittstående maskin, hvor det ikke foreligger noen betongring eller betonggrube. La-ger stjernen og statoren 3 avstotter seg mot en fagverkskonstruk-sjon, som danner den ytre ring 1'. Ved slike konstruksjoner kan det ellers, vanlige lettstål-maskinhus unnværes, idet det erstat-tes av en stålforskaling som anordnes direkte på fagverket og gir den nodvendige stivhet. I foreliggende eksempel utgjores denne av tverrstavene 7". Den indre ring 5" utgjores av et sentralt legeme bestående av en stål-betong-konstruksjon, og forbindelseselementene 6" er fagverksbærere.

I fig. 4 er anordningen vist i et partielt tverrsnitt etter linjen B-B i fig. 3. For reduksjon av den frie bruddlengde er forbindelseselementene 6" delt opp i flere delavsnitt 9 og fort sammen i knutepunkter 10. De sistnevnte er forbundet med hverandre med tverrstag 11. Foringsstjernens sentrale legeme kan være fremstilt av betong for okning av den dynamiske stivhet. Som vist, kan rommene mellom radialelementene 12 og tverrele-mentene 13, som danner lukkede kasser, også være fylt med betong, hvorved enheten danner ringen 5". Derved kan lagerlegemet betraktes som fullstendig stivt, selv ved meget store maskindimensjoner.

Fig. 5 viser ytterligere et utforelseseksempel av oppfinnelsen ved et tverrsnitt av anordningen ifolge fig. 1, etter linjen C-C. Bærestjernens sentrale legeme er forsynt med åtte armer. Som helhet danner bærestjernen ringen 5'. Ringen 1 svarer til betongfundamentet. Forbindelseselementene 6' er eiker ifolge oppfinnelsen, som består av profilbærere eller kassebærere og dels er forankret i profilsoyler 14, som er stopt inn i betongringen, og dels er festet til armenes ender med skruer, ved sveising eller ved ledd-forbindelse. I det viste eksempel er det antydet en ledd-forbindelse 15 av eikene i armenes ender. Tverrarmene 7' er lengdejusterbare rundstaver, som tjener til avstivning og forspenning av konstruksjonen.

Virkemåten av oppfinnelsen skal beskrives under henvisning til skjemaet som er vist i fig. 6. De to konsentriske ringene og forbindelseselementene er forsynt med samme henvisningstall som tilsvarende deler i fig. 1-4. Forbindelseselementene 6 er tangenter til sylinderen 8, som er antydet med stiplet strek. Med utgangspunkt i systemets sentrum 15 er R-j. ringens 5 radius, RA er ringens 1 radius og begge radier omslutter vinkelen (i . oC betegner den omsluttede vinkel mellom RA og det betraktede forbindelseselement 6, som har lengden L. Til forenkling be-nyttes vinkeleny som utgjor den aritmetiske sum av vinklene °C og ji .

Forst skal en, f.eks. varmebetinget, symmetrisk utvidelse L av forbindelseselementene 6 behandles. Denne forlengelse om-settes i en relativ dreining av de to ringene 1,5, hvilket mest fordelaktig kan uttrykkes som en forandring av vinkelen (3 .

Ifolge der. stilte oppgave kreva-. en fri og konsentrisk ririg-ekspansjon som er mulig ved alle belastninger. Ved enkelte eller kombinerte forandringer av L, RI og RA kan folgende almengyldige forhold noteres:

Dette forhold gjelder for en tosidig ledd-forankring av forbindelseselementene 6.

De krefter som virker på tvers av maskinaksen, deles opp i kom-ponenter, som virker i retning av forbindelseselementenes akser. Som ved et fagverk er forbindelseselementene bare utsatt for strekk- eller trykkpåkjenninger, slik at hele anordningen får stor stivhet.

Ved en symmetrisk belastning av anordningen vil de ringformede deler forbli konsentriske både ved ekspansjon og ved krymping. Ved en asymmetrisk belastning, f.eks. ensidig oppvarming av forbindelseselementene 6, kunne anordningens sentrum 15 forsky-ve seg eksentrisk. Dette kan avhjelpes ved forskjellige tilpas-ningsmuligheter, f.eks. ved en tverrsnittsdimensjonering som svarer til de opptredende krefter, et tilsvarende materialvalg eller ved enkelte forbindelseselementer 6, ved en endring av vinkelog vinkel |b med tilsvarende tilpasning av lengden L.

Hvis den anordning som er omtalt som teknikkens stilling, ifolge oppfinnelsen utfores tilsvarende fig. 2, men med på begge sider fastspente forbindelseselementer 6, hvor sylinderen 8

gis en diameter på 3 m, kan den trykkbelastning på 100 t/stav som forelå ved de opprinnelig radiale forbindelseselementene, reduseres til lt/stav. Hvis forankringspunktene forsynes med ledd, som ikke overforer boyekrefter, på en av de to ringene,

i fig. 2 f.eks. på lagerlegemet, vil det ikke gå noen krefter forårsaket av forbindelseselementene, over på ringene.

Hvis forbindelseselementene er fastspent i forankringspunktene, utsettes de for en lett boyning som folge av ringenes relative dreining. Vinkelendringen A^ blir noe mindre enn ved en ledd-anordning. Da forbindelseselementene på grunn av bruddfare for-trinnsvis består av profiler med et forholdsvis stort treghetsmoment, kan endene gjores massive, men må ha et så lite treghetsmoment om boyeaksen som mulig. Dermed kan boyningen lokaliseres til endene av forbindelseselementene. En særlig enkel losning for å utfore disse ender boyemyke, består i anvendelse av hul-profiler for forbindelseselementene 6. Over den virksomme, bærende lengde har elementene da et tverrsnitt med et forholdsvis stort treghetsmoment, men i forankringspunktene klemmes tverr-snittet sammen til en flat form, slik at det bærende tverrsnitt forblir det samme, mens treghetsmomentet om boyeaksen dog reduseres sterkt.

Oppfinnelsen begrenser seg selvsagt ikke til det som er vist i tegningen. Ringene ifolge oppfinnelsen kan ha polygonal eller sirkulær form, såfremt de forankringspunkter som horer til hver ring, ligger på en sirkel.

Claims (5)

1. Konstruksjonsdeler for opplagring av elektriske maskiner, som i det minste tilnærmet har en rotasjonssymmetrisk form og består av minst to ringer, som er konsentrisk anordnet via et antall eikelignende forbindelseselementer, karakterisert ved at forbindelseselementene (6,6',6") er tangenter på mantelflaten av en tenkt, koaksial sylinder(8j, hvor sylinderens diameter er mindre enn den indre ringens (5,5',5"), at de tenkte, rettlinjet ut over ringene (1,5,5',5") forlengede akser for to i omkretsretning nærliggende forbindelseselementer (6,6',6") bare krysser hverandre innenfor den indre ringen (5,5',5") og at forbindelseselementene (6,6;6") i lengderetning er uelastiske over hele den virksomme lengde.

2. Konstruksjonsdeler som angitt i krav 1, karakterisert ved at forbindelseselementene (6,6',6") har ledd-forankringspunkter i minst en av ringene (1,5,5',5").

3. Konstruksjonsdeler som angitt i krav 2, karakterisert ved at forbindelseselementenes (6,6',6") forankringspunkter for minst en av ringene er forbundet med tverrstaver (7,7').

4. Konstruksjonsdeler som angitt i krav 1, karakterisert ved at tverrstavene (7*7')er lengdejusterbare.

5. Konstruksjonsdeler som angitt i krav 1, karakterisert ved at forbindelseslenientene (6") er oppdelt i flere delavsnitt (9), av hvilke til enhver tid to etter hverandre folgende er sammenfattet i knutepunkter (10), og at to og to i omkretsretning etter hverandre folgende delavsnitt (9) til enhver tid er forbundet med tverrstag (11) i knutepunktene (10).