DE2851949C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Trag- und Führungs­ stern für die Lagerung eines Rotors einer vertikalen elek­ trischen Maschine, mit Armen, die spitze Winkel an den Ein­ spannstellen am Zentralkörper des Trag- und Führungssternes mit den radialen Richtungen einschließen, wobei sich die Arme zwischen dem Zentralkörper und einem wenigstens im wesentlichen ringförmigen Fundament erstrecken.

In der DE-AS 24 59 236 ist eine Traganordnung für die Wellen­ lagerung einer vertikalen, elektrischen Maschine beschrieben und dargestellt, bei der die Verbindunselemente in ihren Eingangsstellen spitze Winkel mit den radialen Richtungen einschließen und deren Enden mit einem ringförmigen Funda­ ment fest verbunden sind. Diese Verbindungselemente sind in der Längsrichtung unelastisch. Während der axialen Belastung dreht sich der zentrale Ring infolge der Deformation der Verbindungselemente. Die Lösung gemäß der genannten DE-AS sichert die zentrale Lage des inneren Ringes. Bei dieser Lösung entsteht jedoch eine ziemlich große Deformation in­ folge der axialen Kräfte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Trag- und Führungsstern für die Lagerung eines Rotors einer vertikalen elektrischen Maschine zu schaffen, der die Nach­ teile des Bekannten nicht aufweist, die Vorteile jedoch be­ hält und zusätzlich auch die Deformation der Verbindungs­ elemente wenigstens im wesentlichen verhindert.

Die vorgenannte Aufgabe wird bei einem Trag- und Führungs­ stern der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Arme in zwei verschiedenen Arten ausgeführt sind, wobei die eine Art der Arme auf dem Fundament horizontal gleitend abgestützt ist und die spitzen Winkel mit den radialen Rich­ tungen in einer Umfangsrichtung einschließt und die andere Art der Arme mit dem Fundament fest verbunden ist und die spitzen Winkel mit den radialen Richtungen in der umgekehr­ ten Umfangsrichtung einschließt.

Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, daß in bezug auf die axiale Belastung der Trag- und Führungs­ stern symmetrisch belastet wird, so daß es kein Torsions­ moment gibt. Die befestigten Arme entsprechen praktisch dem oben beschriebenen Stand der Technik. Die gleitend abge­ stützten Arme verursachen ein entgegengesetztes Torsions­ moment. Somit werden beide Torsionsmomente, die von den zwei Arten der Arme stammen, gegenseitig kompensiert.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Es ist zweckmäßig, wenn die spitzen Winkel, die die Arme mit den radialen Richtungen einschließen, im absoluten Wert gleich sind und den Wert von 10° bis 40° haben. Bei den absolut gleichen Winkeln sind die von der Axiallast herrührenden und auf den Zentralkörper wirkenden Torsions­ momente gegenseitig vollständig aufgehoben. Der Vorteil eines größeren Winkels liegt darin, daß die Biegespan­ nungen, die durch die Rotation entstehen, kleiner sind. Die Größe der spitzen Winkel ist jedoch aus Konstruktions­ gründen beschränkt.

Es ist vorteilhaft, wenn die Arme als in vertikalen Ebenen angeordnete Platten ausgebildet sind. Dadurch wird erreicht, daß die Arme in vertikaler Richtung biegesteif sind.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform enthält der Zen­ tralkörper Abstützungen für Traglagersegmente, wobei diese Abstützungen zwischen einem oberen Ring und einem unteren Ring auf Rippen befestigt sind, die unter ihnen verlaufen und die über ihre höheren Teile die Ringe verbinden. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß sich die Ab­ stützungen in der Nähe der Rippen befinden, so daß die Festigkeit des Zentralkörpers weiter erhöht wird. Der obere Ring wird praktisch in horizontaler Ebene nur auf Druck und der untere Ring nur auf Zug beansprucht.

Zweckmäßig sind die Rippen als geradlinige Verlängerungen der Arme ausgebildet. Somit bilden sie je eine zug- und drucksteife Einheit. Gemäß einer Ausgestaltung ist der obere Ring mit einem Führungslager zur radialen Abstützung des Tragringes des Rotors versehen. Auf diese Weise reali­ siert man wirtschaftlich die radiale Abstützung des Rotors.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Fundament wenigstens eine zylindrische innere Fläche aufweist, wobei die horizon­ tal gleitend abgestützten Arme ein radiales Spiel gegen­ über dem Fundament aufweisen.

Der Vorteil dieser Ausführungform liegt darin, daß bei einer richtigen Dimensionierung der gleitend abgestützten Arme sich diese im betriebswarmen Zustand der elektrischen Maschine infolge der Wärmedehnung so verlängern, daß sie das Fundament in radialer Richtung kontaktieren und somit mit den festen Armen gleichwertig werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeich­ nungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen teilweisen vertikalen Schnitt durch eine bei­ spielsweise Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Trag- und Führungssternes,

Fig. 2 den Schnitt II-II aus Fig. 1 und

Fig. 3 einen horizontalen Teilschnitt durch eine andere beispielsweise Ausführungsform, bei der die Arme mit den radialen Richtungen größere Winkel ein­ schließen.

Gemäß Fig. 1 ist ein Rotor 1 mit einem Tragring 1′ und einer Welle 2 mit einem Flansch 3 versehen. Mehrere Trag­ lager-Segmente 4 sind auf Abstützungen 5 abgestützt. In Fig. 1 ist nur ein Arm 6 sichtbar, der zwischen einem oberen Ring 7 und einem unteren Ring 8 angeordnet ist. Der obere Ring 7 ist mit einem Führungslager 9 zur radialen Abstützung des Tragringes 1′ des Rotors 1 versehen. Die Traglager-Segmente 4 und die Abstützungen 5 sind in einem Ölbehälter 10 gelagert. Zwischen der Welle 2 einerseits und dem unteren Ring 8 und dem Ölbehälter 10 andererseits ist ein Zwischenraum 11. Der Arm 6 ist in seinem äußeren Teil auf einem Fundament 12 gleitend abgestützt. Dieser Teil des Armes 6 ist mit Fußplatten 13 versehen, die den Druck auf das Fundament 12 auf eine größere Fläche ver­ teilen. Zwischen diesem Ende des gleitend angeordneten Armes 6 und der zylindrischen Wandung des Fundamentes 12 ist in Fig. 1, die den Trag- und Führungsstern im kalten Zustand darstellt, ein Spiel 14 gezeigt. Als Verlängerung des Armes 6 ist zwischen dem oberen Ring 7 und dem unteren Ring 8 eine Rippe 18 angeordnet, die mit ihrem höheren Teil 18′ eine direkte Abstützung des oberen Ringes 7 bildet. Die Rippe 18 ist mit dem Arm 6 durch Flansche 19 verbunden, zwi­ schen welchen eine Verbindungsrippe 20 befestigt ist.

In Fig. 2 und 3 sind gleiche Teile mit denselben Bezugs­ ziffern versehen wie in Fig. 1.

In Fig. 2 ist der teilweise Schnitt II-II aus Fig. 1 veran­ schaulicht. In Fig. 2 sind auch Arme 16 sichtbar, die mittels Befestigungsplatten 15 und Befestigungsstiften 15′ mit dem Fundament 12 verbunden sind. Gestrichelt sind ra­ diale Richtungen 17 gezeichnet, die durch Einspannstellen 6′ und 16′ der Arme 6 und 16 geführt sind. Die Arme 6 schließen mit den radialen Richtungen 17 in den Einspann­ stellen 6′ spitze Winkel +A ein, die Arme 16 in den Ein­ spannstellen 16′ spitze Winkel -A, wobei der Winkel A in diesem Beispiel etwa 15° beträgt. In Fig. 2 sind gut auch die Verbindungsrippen 20 sichtbar, die zwischen den Flan­ schen 19 der Arme 6 und 16 und der Rippen 18 befestigt sind.

In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform im teilweisen horizontalen Schnitt dargestellt. Diese Lösung entspricht im wesentlichen derjenigen gemäß Fig. 1 und 2, die Arme 6 und 16 schließen jedoch in ihren Einspannstellen 6′ und 16′ mit den radialen Richtungen 17 spitze Winkel +B und -B ein, die größer sind als die Spitzen Winkel +A und -A gemäß Fig. 2. Der Winkel B gemäß Fig. 2 beträgt etwa 27°.

Claims (7)

1. Trag- und Führungsstern für die Lagerung eines Rotors einer vertikalen elektrischen Maschine, mit Armen, die spitze Winkel an den Einspannstellen am Zentralkörper des Trag- und Führungssternes mit den radialen Rich­ tungen einschließen, wobei sich die Arme zwischen dem Zentralkörper und einem wenigstens im wesentlichen ringförmigen Fundament erstrecken, dadurch gekennzeich­ net, daß die Arme (6, 16) in zwei verschiedenen Arten ausgeführt sind, wobei die eine Art der Arme (6) auf dem Fundament (12) horizontal gleitend abgestützt ist und die spitzen Winkel (+A, +B) mit den radialen Rich­ tungen (17) in seiner Umfangsrichtung einschließt und die andere Art der Arme (16) mit dem Fundament (12) fest verbunden ist in die spitzen Winkel (-A, -B) mit den radialen Richtungen (17) in der umgekehrten Umfangsrich­ tung einschließt.

2. Trag- und Führungsstern nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die spitzen Winkel (+A, +B, -A, -B), die die Arme (6, 16) mit den radialen Richtungen (17) ein­ schließen, im absoluten Wert gleich sind und den Wert von 10° bis 40° haben.

3. Trag- und Führungsstern nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Arme (6, 16) als in vertikalen Ebenen angeordnete Platten ausgebildet sind.

4. Trag- und Führungsstern nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zentralkörper Abstützungen (5) für Traglagersegmente (4) enthält, wobei diese Abstützungen (5) zwischen einem oberen Ring (7) und einem unteren Ring (8) auf Rippen (18) befestigt sind, die unter ihnen verlaufen und die über ihre höheren Teile (18′) die Ringe (7 und 8) verbinden.

5. Trag- und Führungsstern nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rippen (18) als geradlinige Verlänge­ rungen der Arme (6, 16) ausgebildet sind.

6. Trag- und Führungsstern nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der obere Ring (7) mit einem Führungs­ lager (9) zur radialen Abstützung des Tragringes (1′) des Rotors (1) versehen ist.

7. Trag- und Führungsstern nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Fundament (12) wenigstens eine zylind­ rische innere Fläche aufweist, wobei die gleitend abge­ stützten Arme (6) ein radiales Spiel (14) gegenüber dem Fundament (12) aufweisen.