DE3323686A1

DE3323686A1 - Schaufelradkopf

Info

Publication number: DE3323686A1
Application number: DE19833323686
Authority: DE
Inventors: Gregor Dipl.-Ing. 2845 Damme Enneking
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1983-07-01
Filing date: 1983-07-01
Publication date: 1985-01-03

Description

Schaufelradkopf
Die Erfindung bezieht sich auf einen Schaufelradkopf der Art nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei einem vorbekannten Schaufelradkopf dieser Art (DE-AS 21 38 597) ist das Polrad des Läufers am Schaufelrad befestigt.Der mit einer solchen Ausführung verbundene wesentliche Nachteil liegt darin, daß besondere und aufwendige Vorkehrungen, z.B. die Verwendung besonderer Rollenkränze, getroffen werden müssen, um die im Betrieb auftretenden axialen und radialen Verformungen des Schaufelrades von der elektrischen Antriebsmaschine im Bereich ihres Luftspalts fernzuhalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schaufelradkopf der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem mit einfachen Mitteln eine von den Schaufelradverformungen ausgehende Störung sicher vermieden wird. Die Lösung der Aufgabe besteht in den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.
Die Erfindung bringt den Vorteil, daß die das Antriebsdrehmoment in beiden Drehrichtungen übertragenden elastischen Kupplungselemente lediglich wegabhängige Rückstellkräfte übertragen, damit Verformungen des Läufers der Antriebsmaschine verhindern und eine gleichbleibende Luftspaltweite und -lage gewährleisten.
Aus der DE-AS 23 56 890 ist ein Schaufelradkopf bekannt geworden, bei dem Antriebskräfte über Dämpfer auf das Schaufelrad ,übertragen werden. Diese Dämpfer verbinden jedoch das Schaufelrad mit einem sogenannten Wellengetriebe, das über eine Kupplung einer normalen, d.h. schnellaufenden elektrischen Antriebsmaschine vorgeschaltet ist. Das der Erfindung zugrundeliegende Problem stellt sich bei diesem gattungsverschiedenen Schaufelradkopf somit nicht.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 8 wiedergegeben.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch wiedergegeben. Es zeigt: Fig. 1 die obere Hälfte eines Schaufelradkopfes im senkrechten axialen Schnitt und Fig. 2 ein elastisches Kupplungselement in der Ansicht in Richtung des Pfeiles II in Fig. 1 in größerem Maßstab.
Der Schaufelradkopf weist eine feststehende zylindrische Hohlachse 1 auf, die beidendig in einem gegabelten Ende eines nicht dargestellten Schaufelradauslegers befestigt ist. Auf der Hohlachse 1 ist über ei-3 nen Wälzlagerkranz 2 die Nabe des Schaufelrades 4 drehbar gelagert. Das Schaufelrad 4 weist austragsseitig eine auf ein Abförderband 5 abwerfende Austragsschurre 6 auf. An der der Austragsseite gegenüberliegenden Seite des Schaufelrades 4 ist auf der Hohlachse 1 ein Ständer 7 fest angeordnet. Der Ständer 7 wird von einem etwa zylindrischen Gehäuse 8 umschlossen, dessen beide axiale Stirnseiten über WälSkgerkränze 9 und 10 jeweils mit der Hohlachse 1 drehbar verbunden sind. An der äußeren Mantelfläche 11 des Gehäuses ist, sich von hier aus nach innen erstreckend,ein Läufer 12 angeordnet, der zusammen mit dem Ständer 7 die als sogenannte Vielpol-Maschine aufgebaute elektrische Antriebsmaschine bildet. Zwischen Läufer 12 und Ständer 7 erstreckt sich ein ringförmiger Luftspalt 13.
Das Schaufelrad 4 weist an seinem Umfang einen die Schaufeln tragenden Kranz 14 auf, an dessen innerer Umfangsfläche 15, die der Mantelfläche 11 des Gehäuses 8 gegenüberliegt, vier auf den Umfang gleichmäßig verteilte Nocken 16 auswechselbar befestigt sind, welche zusammen mit zugeordneten, an der Mantelfläche 11 angeordneten Klauenpaaren 17 und zwischengeschalteten Federungselementen 18 elastische Kupplungselemente 19 bilden, wie es Fig. 2 zeigt. Die etwa quaderförmigen Federungselemente 18 bestehen aus einem geeigneten elastomeren Werkstoff. Sie übertragen lediglich im wesentlichen in Umfangsrichtung veriaufende Druckkräfte, die aus dem vom Läufer 12 ausgeübten Antriebsdrehmoment herrühren. Die durch axiale und radiale Verformungen des Schaufelrades bewirkten Verlagerungen der Nocken 16 werden durch die elastischen Kupplungselemente 19 kompensiert, ohne daß die Lage des Luftspalts 13 und damit die Leistung der elektrischen Antriebsmaschine irgendwie beeinträchtigt wird. Beim Zusammenbau des Schaufelradkopfes können etwaige Herstellungsungenauigkeiten durch entsprechende Dimensionierung der Federungselemente 18 ausgeglichen werden. Alle Teile der Kupplungselemente 19 sind bei Verschleiß oder Beschädigung leicht auswechselbar.
Da in Umfangsrichtung praktisch keine Verformungen auftreten, kann der Federweg der Federungselemente 18 in dieser Richtung klein gehalten werden. Um eine größere. Druckbelastbarkeit zu erzielen, sind die Federungselemente 18 zweckmäßig mit lamellenartig angeordneten Platten versehen, die sich in axialer und radialer Richtung erstrecken und in den elastomeren Werkstoff, z.B. Gummi, einvulkanisiert sind. Ein Vorspannen der Federungselemente 18 in Umfangsrichtung erfolgt dadurch, daß die Klauenpaare 17 zangenartig verstellt werden.
Anstelle oder zur Ergänzung der Kupplungselemente 19 können auch einfache, aus einem elastomeren Werkstoff, z.B. Gummi, bestehende, insbesondere quaderförmige Körper verwendet werden, die über ihre beidendig anvulkanisierten metallischen Verbindungsteile jeweils an den Kranz 14 des Schaufelrades bzw. das' Gehäuse 8 angeschlossen sind und das Antriebsdrehmoment lediglich über Schubkräfte übertragen.
Die Anzahl der verwendeten Kupplungselemente soll möglichst gering, jedoch nicht weniger als drei sein.
In besonderen Fällen kann jedoch auch eine größere Anzahl von dann in der Regel entsprechend kleiner dimensionierten Kupplungselementen in Betracht kommen, z.B. bei Platzmangel, oder bei Verwendung der nur Schubkräfte übertragenden Körper.
Diese Aussagen über die Anzahl gelten auch für Großschaufelräder mit einem Schnittkreisdurchmesser von etwa 20 m und mehr, für welche die vorliegende Erfindung in erster Linie in Betracht kommt. Der neue Schaufelradkopf zeichnet sich gegenüber den bekannten auch durch ein geringeres Gewicht, weniger Verschleißteile und insbesondere durch eine geringere Geräuschemission aus. Eine Kostenminderung in der Herstellung und Lagerhaltung ergibt sich auch dadurch, daß die Wälzlagerkränze 2, 9 und 10 jeweils gleichen Durchmesser aufweisen. Dadurch, daß das Gehäuse möglichst weit oder sogar ganz in das Innere des Schaufelrades 4 hineingeschoben ist, wird eine kompakte Bauweise des Schaufelradkopfes erzielt. Zu diesem Zweck kann z.B.
die innere Stirnwand des Gehäuses 8 weggelassen werden und zur Abdichtung zwischen der Nabe 3 und dem Gehäuse etwa im Umfangsbereich eine geeignete Dichtung, z.B.
eine Labyrinthdichtung, verwendet werden.
Um die Erwärmung der elektrischen Antriebsmaschine infolge unvermeidlicher Leistungsverluste gering zu halten, ist eine Kühlung des Läufers 12 vorgesehen, die dadurch bewirkt wird, daß mittels Gebläsen Luft durch ihn hindurch geführt wird. Die Luft wird im Kreislauf geführt und bestreicht dabei auch beide Stirnseiten des Ständers 7, gelangt durch Durchtrittsöffnungen 20 in das Innere der Hohlachse 1, durchströmt einen dort angeordneten Wärmeaustauscher 21 und tritt dann über Durchtrittsöffnungen 22 aus der Hohlachse 1 wieder aus, um im Gehäuse 8 zum Läufer 12 zurückzuströmen.
Der Ständer 7 ist zusätzlich mit öldurchströmten Kühlkanälen versehen, die nicht dargestellt sind.
Das Kühlöl wird in abgekühltem Zustand von einem außerhalb des Schaufelradkopfes angeordneten Hauptwärmeaustauscher zunächst dem Wärmeaustauscher 21 als Kühlmittel zugeführt, danach durch den Ständer 7 geleitet und dann zur Wärmeabgabe zum Hauptwärmeaustauscher zurückgeführt. Das Gehäuse 8 steht vorteilhaft unter einem gegenüber dem Luftdruck der Umgebung geringen Überdruck, um auf diese Weise ein Eindringen von Staub zu verhindern.

Claims

A n 5 p r ü c h e 1i Mit einem Langsamläufer als elektriscSr Antriebsmaschine ausgerüsteter Schaufelradkopf, bei dem der Ständer der Antriebsmaschine auf einer feststehenden Schaufelradachse angeordnet ist, auf der das Schaufelrad drehbar gelagert ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der mit der Schaufelradachse durch gesonderte Lager verbundene Läufer der Antriebsmaschine über elastische Kupplungselemente mit dem Schaufelrad (4) in Eingriff steht.
2. Schaufelradkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer in einem gleichzeitig den Ständer(7) abkapselnden Gehäuse (8) angeordnet ist.
3. Schaufelradkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (8) den Ständer (7) umschließt und an seinen beiden axialen Stirnseiten auf der Schaufelradachse gelagert ist.
4. Schaufelradkopf nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (8) bezogen auf seine axiale Ausdehnung zumindest teilweise innerhalb des Schaufelrades (4) angeordnet ist.
5. Schaufelradkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,- dadurch gekennzeichnet, daß d-ie Kupplungselemente (19) in einem zwischen einem äußeren Umfang des Läufers bzw. dessen Gehäuse (8) und einer inneren Umfangsfläche des Schaufelrades (4) gebildeten Ringraum angeordnet sind.
6. Schaufelradkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungselemente (19) aus gleichmäßig über einen bzw. den Umfang verteilten, am Schaufelrad angeordneten Nocken (i6) bestehen, die jeweils zwischen ein an dem Läufer (12) bzw.

dessen Gehäuse (8) angeordnetes Klauenpaar (17) unter Zwischenschaltung von druckbeaufschlagbaren Federungselementen (18) greifen.
7. Schaufelradkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die druckbeaufschlagbaren Federungselemente (18) vorspannbar sind.
8. Schaufelradkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufelradachse als Hohlachse (1) ausgebildet und mit Durchtrittsöffnungen (20, 22) für ein den Läufer (12) umspülendes Kühlmittel versehen ist.
9. Schaufelradkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, das in der Hohlachse (1) ein von dem Kühlmittel durchströmter Wärmeaustauscher (21) angeordnet ist.