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Die Erfindung betrof eine elektrische Maschine mit vertikaler Welle und mit schwingungstechnischer Entkopplung von Rotor- und Statorlagerung, wobei ein Führungs- und/oder Traglager, in welchem das obere Wellenende geführt ist, in einem oberen Armsten sitzt, für
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von dieser getrennt federnd am Fundament gelagert ist.
In Einphasen-Synchronmaschinen tritt ein mit doppelter Netzfrequenz pulsierendes Drehmoment im Stator auf und versetzt diesen in dauernde Schwingungen. In bestimmten Betriebsfällen, beispielsweise beim Parallelschalten nach einer Grobsynchronisierung oder bei Kurzschluss, entstehen vorübergehend auch in den Ständern von Drehstrommaschinen grosse Wechseldrehmomente.
Es sind Ausführungen von elektrischen Maschinen mit vertikaler Welle und oberem Armsten mit Trag- und/oder Führungslager bekannt, bei denen der obere Armsten direkt auf dem Stator abgestützt ist, wodurch die statischen und dynamischen Kräfte der rotierenden Massen auf das Statorgehäuse und von diesem über Blattfedern in ein Fundament eingeleitet werden.
Der Nachteil dieser Ausführung besteht darin, dass der Armstern mitschwingt und somit einen Übertrager für die Anregung der rotierenden Massen bildet. Dies kann in speziellen Fällen zu gefährlichen Anregungen in der Nähe der jeweiligen Resonanzfrequenz fuhren.
Nachteilig ist weiters, dass solche Schwingungen auch auf angebaute Hilfsmaschinen übertragen werden und an diesen Schäden verursachen können.
In der Patentpublikation CH-PS 288 852 wird vorgeschlagen, dass der Stator einer vertikalen Einphasenmaschine, indem er unabhängig vom Rotor gelagert wird, frei in der Umfangsrichtung schwingbar angeordnet wird. Zur Durchführung dieses Vorschlages ist vorgesehen, dass das Statorgehäuse auf drehbaren Rollen gelagert und dadurch das Gewicht direkt auf das Fun-
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dament übertragen wird. Eine weitere Variante sieht vor, dass das Statorgehäuse am Umfang auf Federgruppen aufgehängt wird, welche die Drehmomente und das Gewicht des Stators auf das Fundament übertragen.
Aufgrund von baulichen Gegebenheiten ist eine getrennte Abstützung jedoch nur selten ausführbar.
Die Patentschrift AT-PS 310 859 beschreibt eine vertikale Einphasenmaschine, bei welcher der Stator-unabhängig vom Rotor - auf einem Tragteil gelagert ist und frei in Umfangsrichtung schwingen kann. Der Tragteil ist längs seines Umfanges frei schwingbar an Blattfedern befestigt, welche an ihren Enden mit dem Fundament verbunden sind.
Nachteilig ist auch in diesem Fall, dass eine getrennte Abstützung nur selten durchführbar ist.
Ausserdem ist bei einer Abstützung der rotierenden Massen auf dem Stator zu befürchten, dass bei bestimmten Betriebsbedingungen der Maschine die auftretenden Vibrationen des Stators mechanische Schäden hervorrufen können.
Die Pàtentpublikation CH-PS 539 970 befasst sich mit einer Einphasen-Synchronmaschine, deren Stator federnd abgestützt ist. Diese Abstützung wird mittels Federblöcken durchgeführt, welche mindestens eine Blattfeder besitzen. Die Enden der Blattfedern sind in Federhaltern eingespannt, welche in der Biegungsebene der Feder verlaufende Rippen aufweisen ; die Rippen auf der einen bzw. auf der anderen Seite der Feder stehen mit dem Stator bzw. mit der Statorfussplatte in fester Verbindung. Auf diese Weise beansprucht das Gewicht des Stators die Federn lediglich auf Zug.
Auch bei dieser Maschine ergibt sich bei bestimmten Betriebsbedingungen die Gefahr der Verstärkung von Statorvibrationen, wodurch Schäden an der Maschine und am Fundament hervorgerufen werden können.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Konstruktion zu schaffen, mit welcher die Nachteile der bekannten Konstruktionen sicher verhindert werden.
Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst. Diese ist dadurch gekennzeichnet, dass die Armstern-Stützkonstruktion, in Draufsicht, im wesentlichen hohlzylinder-oder polygonformig
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ausgebildet und zwischen Stator und Maschinengehäuse angeordnet und am unteren Teil des Fundamentes abgestützt ist sowie einen breiten, senkrecht zur Drehachse der Welle angeordneten unteren Tragring aufweist.
Dadurch ist es bei einer elektrische Maschine der beschriebenen Art zum ersten Mal möglich, die Massen von Rotor und Stator vollkommen zu entkoppeln und somit eine direkte Anregung durch die vom Stator ausgehenden Schwingungen über die Lagerung sicher zu verhindern. Die im Stator auftretenden Kräfte werden separat über Blattfedern in das Fundament eingeleitet.
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An Hand eines Ausführungsbeispieles wird nun die Erfindung näher erläutert.
Die Fig. zeigt einen Längsschnitt durch einen Einphasengenerator mit vertikaler Welle 1 und, in einem kombinierten Trag- und Führungslager 3 geführten, oberen Wellenende 4. Das Tragund Führungslager 3 sitzt im oberen Armsten 2, das obere Wellenende 4 trägt Schleifringe 11 und ist mit der Welle einer Erregermaschine 12 gekuppelt.
Die Stützpunkte 13 des oberen Tragstemes 2 ruhen auf einer hohlzylinderformigen kreisrunden Anmstem-Stützkonstruktion 7 und sind mit dieser starr verbunden. Diese Armstem-Stützkon- struktion 7 ist zwischen dem Stator 5 und dem Maschinengehäuse 22 angeordnet und stützt sich mit ihrem unteren Tragring 8 auf einem im Fundament 6 verankerten Zwischenring 9 ab.
Mit demselben Zwischenring 9 sind die Blattfedern 14 verbunden, welche die im Stator 5 auftretenden Kräfte separat ableiten. Somit überträgt der Zwischenring 9 sowohl die vom Rotor 15 als auch die vom Stator 5 ausgehenden Kräfte auf das Fundament 6. Eine Ausnehmung im Fundament 6 erlaubt eine Durchführung des unteren Wellenendes 16 weiter nach unten, um eine Turbine 17 zu kuppeln. Auf einem unteren Armsten 18 ortsfest aufgesetzt sind BremsHebeböcke 19, welche gegen einen auf dem Rotor 15 befestigten Bremsring 20 pressbar sind.
Zur Wärmeabfuhr mittels Kühlern 21 ist die Armstem-Stützkonstruktion 7 entsprechend oft durchbrochen.
Durch die getrennte Ableitung der Schwingungen vom Rotor 15 - über den oberen Armsten 2 und die Stützkonstruktion 7 - und vom Stator 5 - über die Blattfedern 14 - sind die Massen
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von Rotor 15 und Stator 5 entkoppelt, so dass die vom Stator 5 ausgehenden Schwingungen keine direkten Anregungen über die Lagerung bewirken können.
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The invention relates to an electrical machine with a vertical shaft and with vibration decoupling of the rotor and stator bearings, wherein a guide and / or support bearing, in which the upper shaft end is guided, sits in an upper arm arm for
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from this is resiliently mounted on the foundation.
In single-phase synchronous machines, a torque pulsating at twice the mains frequency occurs in the stator and causes it to vibrate continuously. In certain operating cases, for example when connecting in parallel after a coarse synchronization or in the event of a short circuit, large alternating torques are also temporarily generated in the stands of three-phase machines.
Versions of electrical machines with a vertical shaft and an upper arm with a support and / or guide bearing are known, in which the upper arm is supported directly on the stator, as a result of which the static and dynamic forces of the rotating masses on the stator housing and from it via leaf springs be introduced into a foundation.
The disadvantage of this design is that the arm star also vibrates and thus forms a transmitter for the excitation of the rotating masses. In special cases, this can lead to dangerous excitations in the vicinity of the respective resonance frequency.
Another disadvantage is that such vibrations are also transmitted to attached auxiliary machines and can cause damage to them.
In the patent publication CH-PS 288 852 it is proposed that the stator of a vertical single-phase machine, by being mounted independently of the rotor, is arranged to be freely oscillatable in the circumferential direction. In order to implement this proposal, it is provided that the stator housing is mounted on rotatable rollers and the weight is thus directly on the func-
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is being transferred. Another variant provides that the stator housing is suspended on the circumference on spring groups, which transmit the torques and the weight of the stator to the foundation.
Due to structural conditions, a separate support can rarely be carried out.
The patent specification AT-PS 310 859 describes a vertical single-phase machine in which the stator — regardless of the rotor — is mounted on a support part and can oscillate freely in the circumferential direction. The supporting part is freely swingably attached along its circumference to leaf springs which are connected at their ends to the foundation.
It is also disadvantageous in this case that a separate support can rarely be carried out.
In addition, if the rotating masses are supported on the stator, there is a fear that the stator vibrations which occur may result in mechanical damage under certain operating conditions of the machine.
The patent publication CH-PS 539 970 deals with a single-phase synchronous machine whose stator is spring-loaded. This support is carried out by means of spring blocks which have at least one leaf spring. The ends of the leaf springs are clamped in spring holders which have ribs running in the plane of the spring; the ribs on one or on the other side of the spring are firmly connected to the stator or to the stator footplate. In this way, the weight of the stator only stresses the springs.
With this machine, too, there is a risk of stator vibrations amplifying under certain operating conditions, which can cause damage to the machine and the foundation.
The object of the invention is therefore to provide a construction with which the disadvantages of the known constructions are reliably prevented.
The object is achieved by the invention. This is characterized in that the arm star support structure, in plan view, is essentially hollow cylindrical or polygonal
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formed and arranged between the stator and machine housing and is supported on the lower part of the foundation and has a wide, lower support ring arranged perpendicular to the axis of rotation of the shaft.
This makes it possible for the first time in an electrical machine of the type described to completely decouple the masses of the rotor and stator and thus to reliably prevent direct excitation by the vibrations emanating from the stator via the bearing. The forces occurring in the stator are introduced separately into the foundation via leaf springs.
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The invention will now be explained in more detail using an exemplary embodiment.
The Fig. Shows a longitudinal section through a single-phase generator with vertical shaft 1 and, guided in a combined support and guide bearing 3, upper shaft end 4. The support and guide bearing 3 is located in the upper arm 2, the upper shaft end 4 carries slip rings 11 and is with the Shaft of an excitation machine 12 coupled.
The support points 13 of the upper support frame 2 rest on a hollow cylindrical circular Ansstem support structure 7 and are rigidly connected to it. This armstem support structure 7 is arranged between the stator 5 and the machine housing 22 and is supported with its lower support ring 8 on an intermediate ring 9 anchored in the foundation 6.
With the same intermediate ring 9, the leaf springs 14 are connected, which derive the forces occurring in the stator 5 separately. The intermediate ring 9 thus transmits both the forces emanating from the rotor 15 and the stator 5 to the foundation 6. A recess in the foundation 6 allows the lower shaft end 16 to be passed downward in order to couple a turbine 17. Brake jacks 19, which can be pressed against a brake ring 20 fastened on the rotor 15, are fixed in place on a lower arm 18.
For heat dissipation by means of coolers 21, the armstem support structure 7 is broken through correspondingly often.
Due to the separate derivation of the vibrations from the rotor 15 - via the upper arm 2 and the support structure 7 - and from the stator 5 - via the leaf springs 14 - the masses
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decoupled from the rotor 15 and the stator 5, so that the vibrations emanating from the stator 5 cannot cause any direct excitation via the bearing.