CH648162A5

CH648162A5 - Lageranordnung fuer laeufer elektrischer maschinen, insbesondere fuer einen laeufer eines turbogenerators mit supraleitender feldwicklung.

Info

Publication number: CH648162A5
Application number: CH866/80A
Authority: CH
Inventors: Erich Weghaupt; Ham Reinhold D
Original assignee: Kraftwerk Union Ag
Priority date: 1979-05-09
Filing date: 1980-02-04
Publication date: 1985-02-28
Also published as: JPS6118408B2; DE2918763A1; JPS55150754A; DE2918763C2; US4323801A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lageranordnung für Läufer elektrischer Maschinen, insbesondere für einen Läufer eines Turbogenerators mit supraleitender Feldwicklung, gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Lageranordnung ist durch die CH-PS 552 907 bekannt. Dort ist für die Lagerzapfen bzw. Wellenschenkel der beiden Läuferteile auf der Erregerseite eine gemeinsame Lagerschale vorgesehen. Insbesondere weisen beide Lagerzapfen den gleichen Aussendurchmesser auf. Es ergibt sich hierdurch zwar eine sehr kompakte Lageranordnung, jedoch muss zwecks Inspektion und Wartung des Dehnungskompen-sators das Doppellager demontiert werden. Auch in anderer Hinsicht ist diese bekannte Lageranordnung nachteilig, wie es die folgenden Überlegungen zeigen. Ein supraleitender Läufer weist eine mit grösster Präzision spielfrei befestigte Feldwicklung aus z.B. Niob-Titan-Supraleitern auf. Die Spulenwindungen der Feldwicklung bestehen aus Einzeldrähten, die zu Roebelbändern vereinigt sind. Eine solche Wicklung ist sehr empfindlich und stellt erhöhte Anforderungen an die Nutbefestigung und die Vermeidung überhöhter Wellenschwingungen. Es kommt also darauf an, dem die supraleitende Wicklung tragenden Läufer ein ruhiges Laufverhalten zu geben, wenn eine ungünstige Beeinflussung der Wicklungslagerung und im Grenzfall ein quench (plötzlicher Umschlag des Supraleiters zum Normalleiter) vermieden werden soll. Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass eine Beeinflussung des Laufverhaltens bei dem bekannten Doppellager mit einer beiden Wellenschenkeln gemeinsamen Lagerschale nicht oder nur im begrenzten Umfange möglich ist, und stellt sich die Aufgabe, hier Abhilfe zu schaffen. Eine Unteraufgabe besteht darin, die Zugänglichkeit zum Dehnungskompensator so zu verbessern, dass für seine Inspektion eine Lagerdemontage nicht erforderlich ist.

Erfindungsgemäss wird die gestellte Aufgabe bei einer Lageranordnung der eingangs definierten Art durch die im Kennzeichen des Anspruchs I angegebenen Merkmale gelöst. Unter Justierbarkeit des erregerseitigen Hohlwellenlagers wird hier wie im folgenden verstanden, dass bei dem insbesondere dreilagerigen Läufer, bei dem sich ein Lager am tur-binen- bzw. antriebsseitigen Ende befindet und die nach der Erfindung vorgesehenen separaten ersten und zweiten Wellenlager sich am erregerseitigen Wellenende befinden, sich die Lage des erregerseitigen Hohlwellenlagers (erstes Wellenlager) und seine Federsteifigkeit in jeder beliebigen Richtung der achsnormalen bzw. Radial-Ebene innerhalb bestimmter Grenzen verändern lassen, ohne die Ausrichtung des Wellenstranges an TS- und ES-Kupplungsebenen nennenswert zu stören. Insbesondere ist das Hohlwellenlager so ausgebildet, dass a) eine Justierung der Ausrichtung des Lagers in jeder Richtung der Radialebene auch während des Betriebes ermöglicht ist und b) die Lagerelastizität in mindestens zwei Richtungen (bevorzugt die vertikale und horizontale Richtung) in weiten Grenzen auch während des Betriebes veränderbar ist.

Als besonderer Vorteil einer solchen Justierbarkeit ergibt sich, dass die Veränderung der Lagersteifigkeit des Hohlwellenlagers das Schwingungsverhalten nicht nur des Aussenläu-ferteils (äusserer Hohltrommelläufer) beeinflusst, sondern auch eine Rückwirkung auf den die supraleitende Feldwicklung tragenden Innenläuferteil ausübt. Innenläuferteil und Aussenläuferteil bilden nämlich ein gekoppeltes Schwingungssystem, dessen Eigenformen durch die Variation der

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Federung der Hohlwellenlagerung erheblich verändert werden können. Mit der Veränderung der Eigenformen ändern sich bei gegebener Unwuchtverteilung auch die Amplituden der erzwungenen Schwingungen. Es lässt sich auf diese Weise ein Optimum einregulieren.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht demgemäss in den Merkmalen gemäss Anspruch 2. Ein rotationssymmetrisches Gebilde, es kann sich um eine Welle oder um ein Gehäuse handeln, ist in bezug auf eine gedachte Zentrierungsachse bekanntlich dann zentrierbar, wenn es über seinen Umfang gesehen mindestens drei justierbare Kraftangriffspunkte aufweist, die über einen Umfangswinkel von mehr als 180" verteilt sein müssen. So können entsprechende Justierstellen in drei Achs-Ebenen vorgesehen sein, die untereinander z.B. einen Winkel von je 120° bilden, wobei an diesen drei Justierstellen auch der Kraftangriff der Federkörper liegt. Eine besonders günstige Lageranordnung ist indessen im Anspruch 3 angegeben. Hierbei sind die Kraftangriffspunkte und die Federkörper in zwei aufeinander senkrecht stehenden Achsen angeordnet, wodurch eine Vierfach-Justiermöglichkeit, nämlich in den beiden Horizontal- und in den beiden Vertikalrichtungen gegeben ist. Justierbarkeit der resultierenden Federkonstanten bedeutet insbesondere, dass bei den hinsichtlich ihrer resultierenden Federkonstanten justierbaren Federkörperpaaren (f 1 —f2 bzw. f3-f4) mindestens je ein Federkörper f 1 bzw. f3 in seiner Federsteifigkeit justierbar und hierzu mit einer progressiven Federcharakteristik versehen ist. Durch die Regulierung der resultierenden Federsteifigkeit über die Vorspannung der Federkörper in vertikaler und horizontaler Richtung kann die Lagerelastizität in weiten Grenzen verändert werden.

Weitere Ausführungsformen sind in den Ansprüchen 4, 5, 7 und 8 beschrieben.

Im folgenden wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels mit einer Abwandlung gemäss Figuren 4, 5 die Lageranordnung nach der Erfindung noch näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:

Figur 1 in einem Axialschnitt einen Turbogenerator-Läufer mit supraleitender Erregerwicklung in 3-Lager-Anord-nung;

Figur 2 die erregerseitige doppelte Lageranordnung nach Figur 1 vergrössert im Detail;

Figur 3 einen achsnormalen Schnitt gemäss Schnittlinie III-III aus Figur 2, wobei durch Eintragung von Richtungspfeilen die Justiermöglichkeiten in den beiden horizontalen und den beiden vertikalen Richtungen verdeutlicht sind;

Figur 4 eine Puffer- bzw. Wickelfeder im Schnitt und

Figur 5 die zugehörige Kennlinie für eine Pufferfeder nach Figur 4.

Die erfindungsgemässe 2-Lager-Anordnung L* ist in Figur 1 rechts am erregerseitigen Wellenendes ES des Turbogenerator-Läufers 1, der eine supraleitende Erregerwicklung 2 aufweist, dargestellt. Der Läufer 1 ist mittels 3-Lager-Anord-nung gelagert, wobei die 2-Lager-Anordnung L* die beiden Traglager LI (erstes Wellenlager) und L2 (zweites Wellenlager) umfasst und das dritte Traglager L3 zur Lagerung des Läufers an seinem turbinen- bzw. antriebsseitigen Wellenende TS mit Wellenschenkel Z3 vorgesehen ist. Die Lager LI, L2 und L3 weisen entsprechende Lagerschalen 3, 4, 5 auf, wobei im Falle der Lager LI und L2 den beiden Lagerschalen 3,4 ein Lagergehäuse 6 gemeinsam ist und die Lagerschale 5 des Lagers L3 im Lagergehäuse 7 gehalten ist. Die Lagergehäuse 6, 7 stützen sich auf Fundamentebenen 8 ab. Der Läufer 1, dessen Wellenachse mit a bezeichnet und strichpunktiert angedeutet ist, besteht aus einem als Hohltrommel ausgebildeten Aussenläuferteil la und einem die schon erwähnte supraleitende Feldwicklung 2 aufnahmenden Innenläuferteil Ib. Der im Tieftemperaturbereich betriebene Innenläuferteil lb ist wärmeisolierend in bezug auf den relativ zum Innenläuferteil wärmeren Aussenläuferteil Ia befestigt und mit diesem auf der Antriebsseite TS fest verflanscht. Hierzu sind der Ringflansch Z31 des Wellenschenkels Z3, der Ringflansch lbl des Innenläuferteils lb und die Ringsitzfläche lai des Aussenläuferteils la mittels Spannschrauben 9 mechanisch fest zur Läufereinheit 1 zusammengespannt. Auf der Erregerseite ES weisen dagegen Aussen- und Innenläuferteil la, lb jeweils eigene, unabhängige voneinander axial wärmebeweglich gelagerte äussere und innere koaxiale Wellenschenkel ZI und Z2 auf, zwischen denen ein Dehnungskompensator 10 angeordnet ist, welcher eine Relativbewegung vor allem in axialer Richtung und in begrenztem Umfange auch in radialer Richtung der beiden Wellenschenkel ZI und Z2 ermöglicht und weiterhin der Abdichtung des zwischen Innen- und Aussenläuferteil lb, la vorhandenen Hohlraumes 11 zum Aussenraum dient. Der Hohlraum 11 ist bevorzugt ein Hochvakuumraum, der den erforderlichen Temperaturgradienten vom Tieftemperaturbereich des Innenläuferteils lb zur Umgebungstemperatur des Aussenläuferteils Ia aufrechterhält. Zur Unterstützung dieser Wirkung ist auf den Aussenumfang des Innenläuferteils lb ein Strahlungsschirm 12 aufgebracht. Dieser schirmt den Innenläuferteil lb weitgehend von der vom Innenumfang des Aussenläuferteils la ausgehenden Wärmestrahlung ab. Innerhalb des Innenläuferteils lb ist ein Wicklungsträgerkörper 13 zentrisch gehalten und an beiden Enden mittels Hochvakuumräumen 13a und 13b und mittels Gegen-stromkühlern 14a, 14b gegenüber dem Wellenschenkel Z3 mit Flansch Z31 und gegenüber dem Wellenschenkel Z2 mit Ringflansch Z21 thermisch abgeschirmt. Der Innenläuferteil lb ist mit dem Ringflansch Z21 des inneren Wellenschenkels Z2 an seiner Ringsitzfläche lb2 mittels Spannschrauben 15 verspannt. Die Flanschverbindung zwischen der Ringsitzfläche la2 des Aussenläuferteils la und dem Ringflansch ZI 1 des äusseren Wellenschenkels ZI erfolgt über einen weiteren Kranz von Spannschrauben 16.

Die Versorgung der supraleitenden Wicklung 2 mit Kühlmittel, insbesondere flüssiges Helium, erfolgt über koaxiale Zuleit- und Ableit-Wellenkanäle, die bei lc gestrichelt angedeutet sind. Bevor das in der Wicklung 2 aufgewärmte flüssige Helium, dann zum Teil dampfförmig, den Bereich des Innenläuferteils lb verlässt, wird es zunächst durch die Gegenstromkühler 14a, 14b, bevorzugt durch spiralförmige Kühlschlangen, zur Kühlung geleitet.

Der turbinenseitige Wellenschenkel Z3 weist einen Kupplungsflansch Z32 auf, der erregerseitige innere Wellenschenkel Z2 einen Kupplungsflansch Z22. Der Heliumanschlusskopf auf der Erregerseite ES ist nicht dargestellt, desgleichen nicht der Ständer des supraleitenden Generators, da zum Verständnis der Erfindung nicht von Belang. Erwähnt sei lediglich, dass mit 17 ein am Aussenumfang des Aussenläuferteils la sitzender Aussendämpferschirm bezeichnet ist und mit 18 ein am Aussenumfang des Wicklungsträgers 13 angebrachter Innendämpferschirm.

Bei Betrachtung von Figur 1 erkennt man, dass gemäss Pfeilen xl und x2 die Wellenschenkel ZI und Z2 axiale Wärmebewegungen ausführen, die bei instationären Aufwärmund Abkühlvorgängen voneinander unterschiedlich sein müssen, da der Aussenläuferteil la während des Betriebes auf einem wesentlich höheren Temperaturniveau liegt als der Innenläuferteil lb. Diese axiale Relativbewegung tritt insbesondere beim Abkühlen des Innenläuferteils lb relativ zum Aussenläuferteil la (Inbetriebsetzungs- und Anfahrphase) und beim Vorgang des Aufwärmens des Innenläuferteils lb relativ zum Aussenläuferteil Ia (Abfahren) auf. Ausserdem ist erkennbar, dass die Läuferteile la, lb ein im Bereich der Ringflansche lai, lbl gekoppeltes Schwingungssystem bilden. Dieses gekoppelte Schwingungssystem soll erfindungs-

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gemäss nicht nur im Stillstand, sondern auch im Betrieb auf ein möglichst ruhiges Laufverhalten justierbar sein. Hierzu sind (vgl. Fig. 1 in Verbindung mit Fig. 2) dem äusseren Wellenschenkel ZI und dem inneren Wellenschenkel Z2 je ein separates erstes Wellenlager LI und zweites Wellenlager L2 mit je einer Lagerschale 3 bzw. 4 zugeordnet und sind die beiden Wellenlager LI, L2 axial zueinander beabstandet angeordnet, siehe Abstand al zwischen den beiden achsnormalen Lagermittelebenen zl und z2. Ferner ist das dem äusseren Wellenschenkel ZI zugeordnete erste Lager LI, das man wegen der Hohlwellenausbildung des äusseren Wellenschenkels ZI auch als Hohlwellenlager bezeichnen kann, zur Beeinflussung des Läufers.chwingungsverhaltens unabhängig vom zweiten Lager justierbar.

Figur 2 und 3 zeigen nähere Einzelheiten. Insbesondere sind die beiden Wellenlager LI und L2 unabhängig voneinander in bezug auf die Wellenachse a zentrierbar, wobei die Zentriermittel im folgenden lediglich für das Lager LI näher dargestellt und erläutert werden; sie sind von besonderer Ausbildung und Anordnung, da sie auch im Betrieb verstellbar sein sollen. Für das Lager L2 genügen Zentriermittel, die ein Zentrieren des Wellenschenkels Z2 auf die Wellenachslinie a im Stillstand zulassen. Diese Mittel können z.B. darin bestehen, dass der Oberteil 6a des Lagergehäuses 6 zu seinem Unterteil 6b in der Gleitebene el in Seitenrichtung gemäss Pfeilen y2' einstellbar geführt ist und durch Anordnungen entsprechender (nicht dargestellter) Gleitkeile auch in der Höhenlage gemäss Pfeilen z2' justierbar ist Nach Justierung wird dann das Oberteil 6a zum Unterteil 6b in üblicher Weise fixiert. Im übrigen ist zwischen der Lagerschale 4 und dem Oberteil 6a des Lagergehäuses 6 eine kugelige Einstellmöglichkeit in Form der Kugelgleitflächen 19 vorgesehen. Entsprechende Kugelgleitflächen 20 sind auch zwischen der Lagerschale 3 und ihrem Haltekörper 6c angeordnet. Im folgenden wird näher auf die Zentriermittel und federelastischen Mittel zur Veränderung der Lagersteifigkeit beim ersten Lager LI eingegangen, siehe Figur 2 in Verbindung mit Figur 3.

In der vertikalen Achsebene xz und in der horizontalen Achsebene xy des Hohlwellenlagers LI sind jeweils zwei diametral einander gegenüberliegende, justierbare Kraftangriffspunkte kl (unten), k2 (oben), k3 (rechts) und k4 (links) in Figur 3 an der Lagerschale 3, d.h. im dargestellten Falle am Haltekörper 6c der Lagerschale 3, vorgesehen, und zwar derart, dass mit dem Haltekörper 6c die Lagerschale 3 in bezug auf den Lagergehäuseteil 60 (der zugleich einen Lagerbock bildet) und in bezug auf die Wellenachse a in den vier Koordinatenrichtungen + z, — z, +yund — y höhen-bzw. seitenverstellbar ist. InFigur 3 sind der Einfachheit halber lediglich der rahmenförmige Lagerstuhl 21 und die innerhalb desselben angeordneten Lagerteile dargestellt. Dieser Lagerstuhl 21 weist untere Keilflächen 21a auf, mit denen er auf entsprechend keilförmigen Gegenflächen 22a eines Lagersattels 22 aufruht (Fig. 3). In entsprechender Weise sind seitliche Keilflächen 23 des Lagerstuhls 21 an seitlichen Keilgegenflächen (nicht dargestellt) geführt. Das Keilflächenpaar 21a, 22a dient der Vertikalverstellung des Lagerstuhls 21, die seitliche Keilfläche 23 mit der nicht dargestellten Keilgegenfläche dient der Horizontal- bzw. Seitenverstellung.

Lagerschale 3, Haltekörper 6c, der Lagerstuhl 21 und das Lagergehäuse 6, d.h. seine beiden den Lagern LI und L2 zugeordneten Teile 60 und 61, sind zweckmässig alle zwei-schalig mit einer in der horizontalen Achsebene oder parallel dazu angeordneten Teilfuge mit entsprechenden Teilfugenflanschen (nicht dargestellt), damit die Montage des Läufers 1 mit seinen Wellenschenkeln ZI, Z2 und Z3 ermöglicht wird. Im Bereich der Kraftangriffspunkte kl bis k4 sind zwischen dem Haltekörper 6c und dem Lagerstuhl 21 Federkörper fl bis f4 eingeschaltet, von denen der untere Federkörper fl und der rechts seitliche Federkörper f3 in ihrer Steifigkeit justierbar ausgebildet sind. Sie weisen hierzu eine progressive Federcharakteristik auf und sind als mehrlagige Blattfedern ausgebildet. So ist der Federkörper fl dreilagig ausgebildet mit den ausgehend von der untersten längsten Lage fl 1 abgestuft kürzer werdenden Lagen f 12 und f 13, wobei die einzelnen Lagen mit verstärkten Mittelteilen 24 aneinanderliegen, d.h. zu einem Paket gestapelt sind, und an ihren Enden verstärkte Fussteile 25 aufweisen. Die unterste Lage fl 1 stützt sich mit den verstärkten Fussteilen 25 ihrer beiden Enden auf dem Lagerstuhl 21 ab, der anhand von Figur 2 noch näher erläutert wird. Dieser Lagerstuhl 21 weist eine Aussparung 21b auf, damit die Blattfeder fl ausreichenden Raum nach unten zum Durchfedern hat. Die oberste Lage fl3 der Blattfeder fl greift mit ihrem verstärkten Mittelteil 24 an einer entsprechenden planen Fläche 26 des Haltekörpers 6c an. Im übrigen ist die Blattfeder fl und sinngemäss die Blattfeder f3 so dargestellt, dass ihre zweite und dritte Lage f 12 und fl 3 bzw. f32, f33 mit ihren Füssen 25 noch nicht in Eingriff an der benachbarten Lage sind; dieser Eingriff erfolgt erst bei entsprechender Belastung durch den Läuferkörper 1 im Betrieb und/oder wenn die Federkörper fl und entsprechend f3 vorgespannt sind, so dass sie sich unter der Vorspannung so weit durchbiegen, dass die Füsse 25 der mittleren Lage f!2 bzw. f32 und bei noch grösserer Vorspannung oder Belastung auch die Füsse 25 der obersten Lage f 13 bzw. f33 in Eingriff gelangen.

Die Justierung der resultierenden Federkonstanten cres nach der Formel

—-— = —y- + - (Vertikale) und

Cres 01 QZ

—-— = ~r + —~ (Horizontale)

Cres C3 C4

erfolgt nun mittels der beiden in den Lagerstuhl 21 eingeschraubten Stellschrauben h2 (oben) und h4 (links).

Figur 3 zeigt, dass die mit Aussengewinde h20 bzw. h40 versehenen Stellschrauben h2 bzw. h4 in entsprechende Gewindebohrungen 27 des Lagerstuhls 21 eingeschraubt sind, und zwar ist die Stellschraube h2 mittig an der horizontalen Traverse 21.2 und die Stellschraube h4 mittig innerhalb der Seitenwand 21.4 eingeschraubt. Beide Stellschrauben h2, h4 weisen an ihrem äusseren Ende je einen Vierkantkopf 28 zum Angreifen von Gewindeschlüsseln auf. Längsverschieblich in Richtung ±zbzw. + y innerhalb des Stellschrauben-Sackloches 29 gelagert sind jeweils Führungsbolzen 30 mit Bolzenkopf 30a, wobei die Bolzenköpfe der beiden Bolzen 30 jeweils in angepassten Ausnehmungen k20 und k40 des äusseren Umfangs des Haltekörpers 6c eingreifen und beide Bolzenköpfe 30a weiterhin einen Federteller 30b aufweisen, der angeformt oder als gesonderte Scheibe ausgeführt sein kann. Diese Federteller 30b dienen als Lagerfläche für das eine Ende der Schraubendruckfedern f2 bzw. f4, welche auf die Schäfte der Bolzen 30 aufgeschoben sind und mit ihrem anderen Ende an der unteren bzw. rechten Stirnfläche der Stellschrauben h2 bzw. h4 als zweiter Lagerfläche anliegen.

Wenn die Stellschraube h2 in Richtung — z weiter in den Lagerstuhl 21 hineingeschraubt wird, dann wird die Schraubendruckfeder f2 mehr zusammengepresst. Die grössere Federkraft in der z-Richtung spannt die Blattfeder fl mehr vor, bei welcher je nach Vorspanngrad entsprechend ihrer progressiven Charakteristik die Lagen fl2 und ggf. f 13 in Eingriffkommen. D.h., die Federsteifigkeit in derz-Achse wird erhöht und damit die resultierende Federkonstante cres (siehe oben) verändert. Dementsprechend kann man auch durch Einschrauben der Stellschraube h4 in Richtung +y die

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Federsteifigkeit der Feder f3 und die resultierende Federkonstante in der y-Achse erhöhen. Durch diese Justiermassnah-men wird im allgemeinen der Mittelpunkt des Wellenschenkels ZI aus der zentrischen Fluchtlinie a der Wellenachse verschoben, und zwar z.B. vertikal um vz und horizontal um vy, 5 welches die resultierende Verschiebung um v zum Punkt A' ergibt. Das Lager LI muss also durch eine nachfolgende oder gleichzeitige Keilflächenjustierung wieder zentriert werden.

Zum Verständnis dessen wird zunächst das Keilflächenauflager 21, 22 anhand von Figur 2 näher erläutert. 10

Die obere Keilfläche 21a ist Teil des Lagerstuhls 21, welcher radial verschieblich, jedoch axial fest innerhalb einer zugehörigen Aussparung 31 des Lagergehäuseteils 60 geführt ist. Der untere Gegenkeil 22 (Lagersattel) ist innerhalb einer zugehörigen Gehäuseaussparung 32 des Lagergehäuseteils 60 15 axial verschieblich an einer Führungsfläche 32a gelagert und über eine Antriebsstange 33 mit einem hydraulischen Verstell-antrieb 34 gekoppelt. Dieser weist einen Arbeitszylinder 34a mit den beiden Kraftölzulaufstutzen 35a und 35b auf, die in den Kolbenraum 34b beidseits des auf der Antriebsstange 33 20 sitzenden Kraftkolbens 34c münden. Im Bereich ihres freien äusseren Endes weist die Antriebsstange 33 noch zwei axial feste, zueinander axial beabstandete Teller 36a, 36b auf, die zusammen mit einem gehäusefesten Anschlag 37 eine Hubbegrenzung für den Kraftkolben 34c bilden. Die Bewegung des 25 Gegenkeils 22 ist durch Aus- und Einschrauben der Antriebsstange 33 in beiden Bewegungsrichtungen justierbar, wozu sich im Gegenkeil 22 eine Gewindebohrung 22a und am äusseren Ende der Antriebsstange 33 ein Vierkant 33a befinden.

Als Widerlager für das Keilflächenauflager 21, 22 dienen 30 in den Oberteil des Lagergehäuses 60 von aussen eingeschraubte und verstellbare Spannschrauben 38 mit Vierkant 38b, in deren Sacklöcher 38a am Aussenumfang des Lagerstuhles 21 sitzende Führungsstifte 39 in z-Richtung gleitend geführt sind, wobei auf die Führungsstifte 39 Schrauben- 35

druckfedern 40 geschoben sind, welche sich am Lagerstuhl 21 einerseits und an der unteren Spannschraubenstirnfläche andererseits abstützen. Durch Festziehen der Spannschrauben 38, z.B. mittels Drehmoment-Schlüssels, lässt sich eine gleichförmige Verspannung des Lagerstuhls 21 unter Anspannung der Schraubenfedern 40 erzielen. Eine entsprechende Lagerstuhl-Verspannung mit Keilflächenjustierung ist der in Figur 3 rechts dargestellten Seite des Lagerstuhls 21 zugeordnet, die im einzelnen nicht dargestellt ist.

Die erwähnte Justierung hinsichtlich der Federsteifigkeit und der Lagerelastizität und hinsichtlich der zentrischen Lage der Welle erfolgt zunächst vor Inbetriebnahme des Läufers 1. Bei einem Versuchsaufbau kann diese Justierung aber auch während des Betriebes vor sich gehen, um das ruhigste Laufverhalten einzujustieren. Man kommt auf diese Weise zu Erfahrungswerten, die dann für spätere gleichartig aufgebaute Läufer anzuwenden sind. Zur genauen Einstellung gleichartiger Läufer ist es darüber hinaus sinnvoll, auch während des Betriebes die Justiermöglichkeit beizubehalten. Die einmal eingestellte Federsteifigkeit und Lagerelastizität bleibt beim Zentriervorgang mittels der Keilflächen 21a, 22a und der seitlichen Keilflächen erhalten, da nur der Lagerstuhl 21 insgesamt verschoben wird.

Figur 4 zeigt noch eine andere vorteilhafte Ausführungsmöglichkeit für die Federkörper fl, f2, f3 und f4 in Form einer Pufferfeder f5, die bekanntlich zur Aufnahme grosser Federkräfte bei verhältnismässig kleinem Federweg und bei geringem Raumbedarf geeignet ist. Zur Vermeidung von Stös-sen ist jedoch diese Pufferfeder so zu dimensionieren, dass auch bei den grössten auftretenden dynamischen Kräften ein Aufsetzen von Windungsteilen auf die Auflagerfläche nicht eintritt. Figur 5 zeigt noch qualitativ die Kennlinie einer solchen Pufferfeder, wobei über der Federlast P (Abszisse) die Federhöhe f (Ordinate) aufgetragen ist und die Kennlinie f (P) die stetig zunehmende progressive Charakteristik aufzeigt.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Lageranordnung für Läufer elektrischer Maschinen, insbesondere für einen Läufer eines Turbogenerators mit supraleitender Feldwicklung, welcher Läufer aus einem als Hohltrommel ausgebildeten Aussenläuferteil und einem die supraleitende Feldwicklung aufnehmenden Innenläuferteil besteht, wobei der im Tieftemperaturbereich befindliche Innenläuferteil wärmeisolierend in bezug auf den relativ zum Innenläuferteil wärmeren Aussenläuferteil befestigt und. mit diesem auf der Antriebsseite fest verflanscht ist, auf der Erregerseite dagegen Aussen- und Innenläuferteil eigene, unabhängig voneinander axial wärmebeweglich gelagerte äussere und innere koaxiale Wellenschenkel aufweisen, zwischen denen ein Dehnungskompensator vorgesehen ist, welcher auch der Abdichtung des zwischen Innen- und Aussenläuferteil vorhandenen Hohlraumes zum Aussenraum dient, dadurch gekennzeichnet, dass den beiden äusseren und inneren Wellenschenkeln (ZI, Z2) erste und zweite separate Wellenlager (LI, L2) mit je einer Lagerschale (3,4) zugeordnet und die beiden Wellenlager (LI, L2) axial zueinander beabstandet angeordnet sind und dass das dem äusseren Wellenschenkel (ZI) zugeordnete erste Lager (LI) ein Hohlwellenlager ist und zur Beeinflussung des Läuferschwingungsverhaltens unabhängig vom zweiten Lager (L2) auch während des Betriebes justierbar ist.

2. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Wellenlager (LI, L2) unabhängig voneinander in bezug auf die Wellenachse (a) zentrierbar sind und dass zumindest das Hohlwellenlager (LI) mit federelastischen Mitteln (fl bis f4) zur Veränderung seiner Lagersteifig-keit versehen ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Lageranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der vertikalen (xz) und in der horizontalen Achsebene (xy) des Hohlwellenlagers (LI) jeweils zwei diametral einander gegenüberliegende, justierbare Kraftangriffspunkte (kl, k2 und k3, k4) an der Lagerschale vorgesehen sind, derart, dass die Lagerschale (3) in bezug auf das Lagergehäuse (6, 60) in den vier Koordinatenrichtungen ( ± z, ± y) höhen- bzw. seitenverstellbar ist, und dass ferner zwischen Lagerschale (3) und Lagergehäuse (6,60) im Bereich der Kraftangriffspunkte (kl bis k4) Federkörper (fl bis f4) eingeschaltet sind, wobei die einander gegenüberliegenden Federkörper (fl, f2 bzw. f3, f4) hinsichtlich ihrer resultierenden Federkonstanten justierbar ausgebildet sind.

4. Lageranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das Auflager des unteren Federkörpers (fl) hydraulisch verstellbar abgestützt ist.

5. Lageranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit zur Horizontalen geneigten Keilflächen (21a, 22a) versehenes Keilpaar (21, 22) vorgesehen ist, wovon der obere Keil (21) radial verschieblich, jedoch axial fest geführt und als Träger eines Federkörpers (fl) ausgebildet ist und der untere Keil (22) axial-verschieblich gelagert und mit einem hydraulischen VerStellantrieb (37) gekoppelt ist.

6. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei den hinsichtlich ihrer resultierenden Federkonstanten justierbaren Federkörperpaaren (f 1 —f2 bzw. f3-f4) mindestens je ein Federkörper (fl bzw. f3) in seiner Federsteifigkeit justierbar und hierzu mit einer progressiven Federcharakteristik versehen ist.

7. Lageranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die justierbaren Federkörper (fl, f3) als mehrlagige Blattfedern ausgebildet sind, wobei je nach Vorspannung lediglich die die längsten Schenkel aufweisende Basisfeder oder eine oder mehrere der weiteren Blattfederlagen mit ihren Schenkeln in Eingriff gelangen.

8. Lageranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die justierbaren Federkörper (fl bis f4) als Pufferfedern ausgebildet sind.