MAGNETLAGERANORDNUNG ZUR LAGERUNG EINER WELLE MIT VORRICHTUNG ZUM HEIZEN BEI INBETRIEBNAHME Die Erfindung betrifft eine Magnetlageranordnung zur Lagerung einer Welle, nach dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1. Des Weiteren umfasst die Patentanmeldung ein Verfahren zur Vermeidung von Flüssigkeitsschäden bei einer Magnetlageranordnung nach dem unabhängigen Patentanspruch 6.

Eine gattungsgemäße Magnetlageranordnung ist beispielsweise aus der DE 201026540 bekannt. Magnetlager werden zunehmend zur Lagerung von Wellen eingesetzt. Der wesentliche Vorteil von Magnetlagern liegt in der kontaktfreien Lagerung, wodurch sich sehr geringe Reibungsverluste ergeben. Darüber hinaus ermöglicht die Magnetlagerung eine ölfreie Lagerung der Wel ^¬ le. Die ölfreie Lagerung bietet besondere Vorteile bei Dampf- turbinenrotoren, da hierdurch sichergestellt werden kann, dass kein Öl in den Dampfkreislauf der Dampfturbine gelangt. Zudem wird durch die ölfreie Lagerung die Brandgefahr deutlich reduziert.

Aus Sicherheitsgründen wird der Verwendung von aktiven Magnetlagern immer ein Fanglager zusätzlich zum Magnetlager verbaut, das bei einem Ausfall des Magnetlagers infolge eines Stromausfalls die Notlagerung des Rotors bis zum Stillstand des Rotors übernimmt. Bei den Fanglagern handelt es sich üb ^¬ licherweise um normale Wälzlager.

Wenn die Magnetlager eine Zeit nicht in Betrieb sind, kann sich an und in den Lagern Kondensat aus der Umgebungsluft ab- setzen. Dieses Kondensat kann beim Anfahren und während des

Betriebes der Magnetlager zu Schäden führen. Aus diesem Grund ist es notwendig die Feuchtigkeit/das Kondensat vor Inbe ^¬ triebnahme des Magnetlagers zu entfernen. Dies erfolgt übli ^¬ cherweise mittels Heizmatten, die um das Magnetlager herum angeordnet sind. Die Heizmatten erwärmen das Magnetlager und sorgen somit für ein Verdunsten der Feuchtigkeit/des Kondensats am und im Magnetlager. Der konstruktive Aufwand für das Anbringen der Heizmatten ist allerdings hoch und konstrukti- onsbedingt benötigen die Heizmatten einen zusätzlichen Platzbedarf der die Baugröße der Dampfturbine erhöht.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Magnetlageranordnung bereitzustellen, welche die Feuchtigkeits-/Kondensatbildung vermeidet und/oder zumindest den schnellen Abtransport der Feuchtigkeit/des Kondensats in und aus den Lagern vor Inbe ^¬ triebnahme des Magnetlagers ermöglicht. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Vermeidung von Feuch- tigkeitsschäden bei einer Magnetlageranordnung bereitzustellen .

Die Aufgabe wird hinsichtlich der Magnetlageranordnung durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Hin- sichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 6 gelöst.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung, die einzeln oder in Kombination miteinander einsetzbar sind, sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Magnetlageranordnung zur Lagerung einer Welle, umfassend wenigstens ein aktives Magnetlager mit Mag ^¬ netlagerspulen, sowie eine elektrische Regelung, über die ei- ne Bestromung der Magnetlagerspulen erfolgt, zeichnet sich dadurch aus, dass die elektrische Regelung den elektrischen Strom für ein vorgebbares Zeitintervall ΔΤ auf eine Strom ^¬ stärke begrenzt, bei dem kein Anheben der Welle durch die bestromten Magnetlagerspulen erfolgt. Durch den elektrischen Strom werden die Magnetlagerspulen erwärmt, so dass die

Feuchtigkeit/das Kondensat, welches sich in und um das Mag ^¬ netlager herum abgelagert hat, verdampft. Hierdurch werden Feuchtigkeitsschäden bei der Magnetlagerordnung wirkungsvoll unterbunden. Das Zeitintervall ΔΤ ist dabei vorgebbar, so dass es in Abhängigkeit der Feuchtigkeit bzw. des Kondensats vorgegeben werden kann, um ein sicheres und vollständiges Verdunsten zu gewährleisten. Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die elektrische Regelung einen Sensor umfasst, welcher die Feuchtigkeit an wenigstens einer Magnetlagerspule misst. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass vor dem Lagerbetrieb der Magnet- lageranordnung keine bzw. nur eine tolerierbare Feuchtig ^¬ keit/Kondensat in und um die Magnetlageranordnung vorhanden ist. Somit wird sichergestellt, dass es zu keinen Feuchtig ^¬ keitsschäden an der Magnetlageranordnung kommen kann. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Zeitintervall ΔΤ in Abhängigkeit von der Feuchtigkeit vorge ^¬ geben wird. Durch das Messen der Feuchtigkeit mittels des Sensors und dem Vorgeben des Zeitintervalls ΔΤ wird die Be- stromung so gesteuert, dass keine unnötige Bestromung erfolgt und trotzdem die Feuchtigkeit/das Kondensat in und um die

Magnetlageranordnung vor Inbetriebnahme der Lagerung der Welle verdunstet. Hierdurch ergibt sich ein energiesparender Betrieb der Magnetlageranordnung und ein unnötiges Bestromen der Magnetlagerspulen wird vermieden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Vermeidung von Feuchtig ^¬ keitsschäden bei einer Magnetlageranordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 5 zeichnet sich durch die folgenden Verfahrensschritte aus:

- Bestromen der Magnetlagerspulen mit einer Stromstärke, bei der es zu keinem Anheben der Welle für ein vorgegebenes Zeitintervall ΔΤ kommt;

- Erhöhen der Stromstärke, so dass ein Anheben, sowie eine magnetische Lagerung, der Welle durch das Magnetlager erfolgt.

Durch das Bestromen der Magnetlagerspulen, für ein vorgegebenes Zeitintervall ΔΤ, mit einer Stromstärke, bei der es zu keinem Anheben der Welle durch das Magnetlager kommt, kann die Feuchtigkeit/das Kondensat vor dem eigentlichen Lagerbe ^¬ trieb und dem anlaufen der Welle verdampfen, wodurch Feuchtigkeitsschäden an der Magnetlageranordnung vermieden werden. Auf eine zusätzliche Beheizung mittels Heizmatten wie dies im Stand der Technik der Fall ist, kann somit verzichtet werden. Es sind keine zusätzlichen Heizmittel, wie Beispielsweise Heizmatten, erforderlich die den Bauraum der Magnetlageranordnung und den Konstruktionsaufwand erhöhen.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens zur Vermeidung von Feuchtigkeitsschäden bei einer Magnetlageranordnung zeichnet sich durch die folgenden Verfahrensschritte aus:

- Messung der Feuchtigkeit an wenigstens einer Magnetla- gerspule der Magnetlageranordnung;

- Ermittlung des Zeitintervalls ΔΤ in Abhängigkeit von der gemessenen Feuchtigkeit;

- Bestromen der Magnetlagerspulen für das ermittelte Zeitintervall ΔΤ, mit einer Stromstärke, bei der es zu kei- nem Abheben der Welle kommt;

- Erhöhen der Stromstärke, so dass ein Anheben sowie eine magnetische Lagerung der Welle erfolgt.

Durch die Messung der Feuchtigkeit und die Ermittlung des Zeitintervalls ΔΤ in Abhängigkeit von der gemessenen Feuch ^¬ tigkeit, kann eine besonders energiesparende Betriebsweise erzielt werden, bei der nur die zum Aufheizen bzw. zum Verdampfen der Feuchtigkeit/des Kondensats notwendige Bestromung erfolgt. Die Feuchtigkeit kann dabei direkt im Lager oder an einer Stelle gemessen werden, die Rückschlüsse auf die Feuch ^¬ tigkeit im Lager gibt.

Durch die erfindungsgemäße Magnetlageranordnung sowie durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Vermeidung von Feuchtig- keitsschäden bei einer Magnetlageranordnung kann wirkungsvoll verhindert werden, dass beim Anfahren des Rotors und der mag ^¬ netischen Lagerung des Rotors durch das Magnetlager es zu Feuchtigkeitsschäden kommt, welche Folge von Feuchtig ^¬ keit/Kondensat in und um die Lager ist. Für das Verdampfen der Feuchtigkeit/des Kondensats sind keine weiteren Bauteile erforderlich. Das Verdampfen erfolgt lediglich dadurch, dass es zu einer Bestromung der Magnetlagerspulen für ein vorgegebenes Zeitintervall ΔΤ kommt, bei dem der Strom der Bestro- mung so reduziert bzw. geregelt wird, dass es gerade noch nicht zu einem Anheben der Welle und damit zur eigentlichen Lagerung der Welle kommt. Durch die erfindungsgemäße Magnet ^¬ lageranordnung können somit die Kosten gegenüber anderen Maß- nahmen zur Reduzierung/ Vermeidung von Feuchtigkeit in Magnetlagern reduziert werden und der Bauraumbedarf der Magnetlageranordnung verringert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigt:

Figur 1 einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Mag ^¬ netlägeranordnung; r Gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile werden figurübergrei ^¬ fend mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren zeigen zum Teil stark vereinfachte und schematische Darstellungen der Erfindung. Figur 1 zeigt einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Magnetlageranordnung 1 zur Lagerung einer Welle 2. Die Magnetlageranordnung 1 umfasst dabei ein aktives Magnetlager 3 mit mehreren Magnetlagerspulen 4, sowie einer elektrischen Regelung 5. Mittels der elektrischen Regelung 5 kann eine Be- Strömung der Magnetlagerspulen 4 erfolgen. Die Magnetlageranordnung 1 weist darüber hinaus ein Fanglager 7 auf. Das Fanglager 7 dient dazu, im Falle eines Wellen-/Rotorabwurfes die Welle 2 bis zum endgültigen Stillstand der Welle 2 zu lagern und so größere Schäden an der Magnetlageranordnung 1 zu ver- hindern. Das Fanglager 7 ist im Ausführungsbeispiel als Ku ^¬ gellager ausgebildet. Darüber hinaus können weitere Lager beispielsweise ein Axiallager zur axialen Lagerung der Welle 2 vorgesehen werden. Die elektrische Regelung 5 ist so ausge ^¬ bildet, dass sie den elektrischen Strom für ein vorgebbares Zeitintervall ΔΤ auf eine Stromstärke begrenzen kann, bei dem kein Anheben der Welle 2 durch die bestromten Magnetlagerspulen 4 erfolgt. Das Anheben der Welle 2 und damit die eigent ^¬ liche magnetische Lagerung erfolgt erst ab einer bestimmten Stromstärke, die dafür ausreicht, das sich ein hinreichend großes magnetisches Feld ausbildet, die das Gewicht der Welle 2 tragen kann. Durch die Bestromung der Magnetlagerspulen 4 kommt es zu einem aufheizen der Magnetlagerspulen 4, aber nicht zu einem anheben der Welle 2. Hierdurch wird die gesamte Magnetlageranordnung 1 erwärmt und Feuchtigkeit/Kondensat, welches sich während des Stillstandes der Welle 2 in und an der Magnetlageranordnung 1 gesammelt hat, kann verdampfen. Das Zeitintervall ΔΤ ist dabei vorzugweise so zu wählen, dass die gesamte Feuchtigkeit/das Kondensat verdampft, aber darü ^¬ ber hinaus nicht weiter bestromt wird, um so den Energiever ^¬ brauch möglichst gering zu halten. Unter Umständen kann eine gewisse Restfeuchte toleriert werden. Die Temperaturerhöhung ΔΤ, welche über die Stromstärke regelbar ist, wird dabei so gewählt, dass ein möglichst schnelles und/oder energiearmes Aufwärmen der Magnetlageranordnung 1 erfolgt. Durch das erwärmen der Magnetlageranordnung 1 über ein hinreichendes Zeitintervall ΔΤ und eine hinreichende Temperaturerhöhung At wird ein vollständiges verdampfen der Feuchtigkeit/des Kon- densats in und um die Magnetlageranordnung 1 gewährleistet, wodurch Feuchtigkeitsschäden bei der Magnetlageranordnung 1 insbesondere beim Anfahren der Magnetlageranordnung wirkungsvoll vermieden werden. Erst wenn die Feuchtigkeit/das Konden ^¬ sat vollständig bzw. bis zu einem tolerierbaren Rest der für das Anfahren der Magnetlageranordnung 1 unproblematisch ist, verdampft ist, erfolgt eine Bestromung der Magnetlagerspulen 4 mit einer Stromstärke, die so hoch ist, dass sich ein hin ^¬ reichend starkes Magnetfeld aufbaut, welches für das Abheben der Welle 2 und die magnetische Lagerung der Welle 2 aus- reicht. Die Magnetlageranordnung 1 umfasst des Weiteren einen Feuchtigkeitssensor 6, welcher die Feuchtigkeit an der Magnetlagerspule 4 misst. In Abhängigkeit von der gemessenen Feuchtigkeit wird das Zeitintervall ΔΤ vorgegeben, wodurch sichergestellt wird, dass die Feuchtigkeit/das Kondensat ver- dampft. Der Feuchtigkeitssensor 6 kann dabei mit der elektrischen Regelung 5 so geschaltet sein, dass erst ab einer be ^¬ stimmten Restfeuchtigkeit die elektrische Regelung 5 den elektrischen Strom erhöht und so die magnetische Lagerung der Welle 2 einleitet.

Um Feuchtigkeitsschäden bei der Magnetlageranordnung 1 wir- kungsvoll zu verhindern erfolgt zunächst eine Bestromung der Magnetlagerspulen 4 mit einer Stromstärke, bei der es zu kei ^¬ nem Abheben der Welle 2 kommt. Die Bestromung mit einer solchen Stromstärke erfolgt über ein vorgegebenes Zeitintervall ΔΤ, wobei das Zeitintervall ΔΤ vorzugsweise in Abhängigkeit von der mit einem Feuchtigkeitssensor 6 gemessenen Feuchtigkeit erfolgt. Nach dem Verdampfen der Flüssigkeit erfolgt ei ^¬ ne Bestromung der Magnetlagerspulen 4 mit einer Stromstärke, die ein hinreichend starkes Magnetfeld durch die Magnetlager ^¬ spulen 4 aufbaut und so für das Anheben und die magnetische Lagerung der Welle 2 sorgt. Durch das beschriebene Verfahren zum einfachen Anfahren der Magnetlageranordnung werden Feuchtigkeitsschäden bei der Magnetlageranordnung wirkungsvoll vermieden. Der schaltungstechnische Aufwand für eine erfin- dungsmäße Magnetlageranordnung ist dabei relativ klein und ein Nachrüsten bestehender Magnetlageranordnungen ist ohne weiteres möglich. Auf ein zusätzliches aufheizen der Magnet ^¬ lageranordnung mittels Heizmatten kann verzichtet werden, wodurch der anlagentechnische Aufwand im Gegensatz zum Stand der Technik und die Baugröße der Magnetlageranordnung 1 ver- ringert werden kann.