Die Erfindung betrifft einen Läufer einer elektrischen Maschine mit Kanälen innerhalb der Welle, der eine Wicklung aus Hohileitern, durch die eine Kühlflüssigkeit durchgelassen wird, und einen an der Bandage des Wikkelkopfes befestigten Wassersammler mit mindestens einer Druck- und mindestens einer Abflusskammer, die mit den Hohlleitern der Wicklung mit Hilfe von mindesteins zwei Längskanälen des Wassersammlers kommunizieren, enthält.
Der Bau von elektrischen Hochleistungsmaschinen, darunter auch der Turbogeneratorbau, entwickelt sich in der Richtung einer Steigerung der Einzelleistung. Die Leistungssteigerung eilt in der Praxis einer Vergrösserung des aktiven Volumens des Turbogenerators weit voraus, und dies bedeutet, dass die Ausnutzung der Maschine und in der Folge auch die elektromagnetische Auslastung deren aktiver Teile, insbesondere der Läuferwicklung, erhöht werden. Die Vergrösserung der Einzelleistung des Turbogenerators ist also mit der Notwendigkeit einer Intensivierung der Arbeit des Kühlsystems der elektrischen Maschine, insbesondere in bezug auf deren Läuferwicklung, verbunden.
Als der Turbogeneratorbau in den Anfängen steckte, erfolgte die Kühlung der Läuferwicklung durch eine in der Maschine umlaufende Luft, die die Wärme von der Wicklung durch Eisen und Isolation der Machine abnahm, es ging also um eine sogenannte indirekte Luftkühlung der Läuferwicklung. Die Leistung der Turbogeneratoren mit derartiger Kühlung erreichte 100 MW, jedoch erwies sich, wie die Erfahrungen zeigten, die Ausführung der Läuferwicklung des Turbogenerators mit einer indirekten Luftkühlung angefangen von der Leistung 30 MW, als unzweckmässig. Im weiteren würde daher bei den Turbogeneratoren mit einer Leistung von 30 bis 150 MW zur Kühlung der Läuferwicklung anstelle der Luft Wasserstoff als ein eine bessere Kühlwirkung (einen im Vergleich zu der Luft höheren WärmeaAbgabe- koeffizienten) aufweisendes Gas eingesetzt.
Auf diese Weise kann es zur indirekten Wassersfflkuhllung der Läuferwicklung, d.h. zur Wärmeableitung über Eisen u.
Isolation der Maschine, jedoch bereits mit Hilfe des in der Maschine unilaufenden Wasserstoffes.
Mit weiterer Leistungssteigerung der Maschine (über 150 MW) entstand die Notwendigkeit an einer noch grösseren Intensivierung der Kühlung der Läuferwicklung, deren Sinn auf eine unmittelbare Annäherung des Kühlmittels, des Wasserstoffes, an die blanken Windungen der Wicklung unter Umgehung von Eisen und Isolation, hinauslief. Der Wasserstoff begann das Wickelkupfer unmittelbar zu berühren. Derartige Kühlung wurde daher als unruittelbare Wssserstoffkühlurg der Läuferwicklung bezeichnet. Deren Vorteil besteht im Vergleich zur indirekten Kühlung darin, dass bei der Wärmeübertragung Temperaturunterschiede im Eisen und in der Isolation der Maschine ausgeschlossen werden.
Die unmittelbare Wasserstoffkühlung der Läuferwicklung des Turbogenerators erwies sich als derart effektiv und bewährte sich so gut, dass man dazu überging, derartige Turbogeneratorerz mit einer Leistung von 50 bis zu 1000 MW zu bauen.
Jedoch entsteht bereits beim Bau des Turbogenerators mit einer Leistung von 800 MW die Notwendigkeit an einer noch grösseren Kühlwirkung in bezug auf die Läuferwicklung. Zur Zeit werden daher Untersuchungen durchgeführt und sogar experimentelle Turbogeneratoren gebaut, zur Kühlung deren Läuferwicklung als Kühlmittel Wasser eingesetzt wird. Im Vergleich zum Wasserstoff liegen der Wärmeabgabekoeffizient und die Wär mekapazität des Wassers wesentlich höher.
Da aber ein Auftreffen des Wassers auf die Isolation und auf aktives Eisen der Maschine im Unterschied zum Gas unzulässig ist, so ging man zur Herstellung von Läuferwicklungen eines Turbogenerators aus Kupferrohren (Hohlrohrlei- tern) über, innerhalb deren das Kühlwasser - eine unmittelbare Wasserkühlung der Wicklung - zirkulierte.
Die Schwierigkeiten aber, auf die die Konstrukteure, Technologen, Pro duktionsarbeiter und das Bedienungspersonal bei der Entwicklung und Einführung von Maschinen mit derartigen Läufern stossen, gaben keine Möglichkeit, die erforderliche Technologiegerechtheit bei deren Herstellung und die Zuverlässigkeit im Betrieb zu erreichen, was eine vorläufige Einzelfertigung von Turbogeneratoren mit einer Wasserkühlung der Läuferwicklung bedingt.
Die Hauptschwierigkeiten entstehen bei der Verwirklichung der Wasserzufuhr in die Hohlräume der Wicklungsleiter, da es notwendig ist, eine derartige Isolierung des Systems der Wasserzuführung zu sichern, die einen elektrischen Durchschlag der Wicklung und die Möglichkeit der Entstehung elektrolytischer Prozesse ausschliesst.
Da an den Stellen der Wasserzuführung durch die bei der Drehung des Läufers (mit einer Geschwindigkeit bis zu 3000 Ulmin) entstehenden Fliehkräfte grosse Wasserdrücke (bis 200 atm) erzeugt werden, bereitet eine hermetische Abdichtung der Zuleitungen grosse Schwierigkeiten.
Es ist ebenfalls notwendig, eine Übertragung von Wellenschwingungen auf die Wasserzuleitungen zur Verhinderung deren Zerstörung sowie einer Störung deren hermetischer Abdichtung auszuschliessen, was eine komplizierte Aufgabe darstellt Es ist auch erforderlich, einen bequemen Zugang zu den Wasserzuleitungen bei deren Montage, Demontage und Reparatur zu sichern.
Diese Schwierigkeiten treten bei der Leistungssteigerung des Turbogenerators noch mehr in Erscheinung, da es notwendig ist, dessen Läufer intensiver zu kühlen. Im Zusammenhang damit sieht man sich gezwungen, die Anzahl hydraulischer Ketten zu vergrössern. Wenn man die Anzahl hydraulischer Parallelketten mit Ider Erhöhung des Wasserdurchflusses nicht vergrössert, so würde das zu einer übermässigen Vergrösserung des hydraulischen Widerstandes der gesamten Kühlleitung der Wicklung führen, was einen derartigen Wasserdruck innerhalb dieser hervorrufen würde, der den Wasserdruck unter der Wirkung von Fliehkräften um ein Vielfaches übertrifft, und dies würde die Aufgabe einer hermetischen Abdich- tung der Wasserzuleitung zur Wicklung praktisch unlösbar machen.
Auf solche Weise erwies es sich als notwendig, mehr parallele Kühlschaltungen für die Läuferwicklung eines Turbogenerators, d.h. eine Abkühlung mit der Wasserverteilung auf eine jede Windung und selbst Halbwindung der Wicklung, zu schaffen.
Die Praxis der Entwicklungsarbeit zeigt, dass es zur Schaffung des Läufers des Turbogenerators mit einer mehrparallelen Kühlschaltung für dessen Wicklung am zweckmässigsten ist, die Wicklungsschaltung mit einer Schleifen- (bzw. Wellen-)anordnung von Wickelköpfen zu verwenden, weil sich in diesem Fall jede Windung und Haibwindung der Wicklung als leicht zugänglich erweisen.
Die bei den Läufern der Turbogeneratoren als Regel verwendete Wicklung mit einer konzentrischen Anordnung von Wickelköpfen erweist sich wegen einer schlech ten Zugänglichkeit jeder Windung und Halbwindung für eine hydraulische Mehrparallelschaltung als wenig geeignet.
Bei einer Wasserkühlung der Läuferwicklung des Turbogenerators wird das Kühlwasser zuerst den Kanälen der Läuferwelle zugeführt, und erst aus den Kanälen angelangt es in die Wicklung. Der Abfluss des Wassers geschieht in umgekehrter Reihenfolge: das die Wicklung ankühlende Wasser kommt in Idie Kanäle der Welle und wind aus diesen abgeführt. Zwischen den Kanälen der Welle und der Wicklung muss also eine hydraulische Verbindung bestehen. Bei einer mehrparallelen Kühlschaltung der Läuferwicklung erwies es sich als bequem, für solch eine Verbindung einen Wassersammler einzusetzen.
< Ursprünglich wurden bei der Herstellung von Läufern mit der Wasserkühlung der Wicklung bei einer verhältnismässig geringen Anzahl hydraulischer Parallelzweige, beispielsweise mit der Wasserverteilung auf je zwei hydraulisch hintereinandergeschaltete Spulen, auf eine Spule oder eine Halbepule, Konstruktionen bohne Ausnutzung des Wassersammlers geschaffen, obwohl selbst in diesem Fall die Rolle des Wassersammlers die entsprechenderweise ausgeführten Kanäle der Welle od.
ein auf die Welle fest aufgesetzter und über seine Kammern mit den Kanälen in der Welle kommunizierender Ring übernahmen. Wenn aber 9m ersten Fall die Wasserzuführung (Ibzw. -abführung) erschwert ist, weil eine grosse Anzahl von Zu- und Ableitungen im Schaft der Läuferwelle aufgrund eines Raummangels praktisch nicht untergebracht werden kann, so wird im zweiten Fall der auf der Welle fest sitzende Wassersammler die Wellenschwingungen auf die Wasserzuleitungen der Wicklung übertragen, die wegen des Raummangels in Form von Kompensatoren dieser Schwingungen keineswegs ausgeführt werden können.
Die schweizerische Firma B.B.C. (s. The Brown
Bovery Review)), 11966, N. 9, S. 501 bis 511) hat eine Konstruktion des Turbogenerators mit einem Kühlsystem für dessen Läuferwicklung entwickelt, die seitens der Wasserzuführung, bzw. abführung schleifenartig atusgeführt worden ist. Hierbei ist der Wassersamm ler in Form eines von der Stirnseite des Wickelkopfes an einem freitragend angeordneten Bandagenring befestigten Zylinders hergestellt.
Der Wassersammler weist einen durch radiale Zwischenwände in zwei Druck- und Ab flusskanimern getrennten rinlgförmigen Hohlraum auf, wobei die Kammern mit den Kanälen im Schaft des Wassersammlecs unmittelbar kommunizieren, über die die Kammern mit der Wicklung mittels an deren Windungen befestigter Stutzen in (Verbindung stehen.
Der Wassersammler setzt sich aus zwei Teilen zusammen, zu deren hermetischer Abdichtung zwei ring förmigetEinlagen vorgesehen sind. Für den Zutritt zu Ideen Längskanälen des Wassersammlers, wo die Isolierund Dichtungsteile untergebracht sind, ist bei einer Re- paratur, eine Demontage des Wassersammlers erforderlich, was eine Störung der hermetischen Abdichtung nach sich zieht.
Eine Demontage des Wassersammlers ist ebenfalls für den Zutritt zu den Dichtungen von Radialrohren notwendig, über die die hydraulische Verbindung zwischen den Kammern des Wassersammllters und der Läuferwelle zustande kommt.
Gemäss der schweizerischen Patentschrift Nr. 447 353 HO2K9/ 16 vom Jahre 1967 kommt die hydraulische Verbindung zwischen den Kammern des Wassersammlers und der Läuferwelle mit Hilfe von innerhalb der Welle in einem Abstand von der Welle verlaufenden Ra- dialrohren und einem Zentralrohr zustande.
,Bei derariger Konstruktion ist eine Demontage und Störung der hermetischen Abdichtung des Wassersammlers notwendig, falls ein Zutritt zu den im Wassersamm ler untergebrachten Isolier- und Dichtungsteilen erforderlich wird.
Die Ausnutzung der auf der Welle sitzenden Radialrohre und des Zentralrohrs zur Herstellung der Verbindung zwischen dem Wassersaminler und der Welle schafft grosse Schwierigkeiten bei der hermetischen Abdichtung der Rohre voneinander und der Ausbildung von zur Verhinderung der übertragung von Wellen schwingungen auf die Rohre notwendigen Abständen zwischen den Rohren und der Welle.
Zweck < d'er vorliegenden Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu vermeiden.
Der Erfindung liegt eine derartige konstruktive Lösung für die Zu- und Abführung der Flüssigkeit von der Läuferwicklung der Maschine zugrunde, die einen freien Zugang zu den Isolier- und Dichtungsteilen des Wassersammlers sowie eine bequemere Montage der die Kammern des Wassersammlers mit den Kanälen der Welle verbindenden Rohre sichert.
Der erfindungsgemässe Läufer ist dadurch gekennzeichnet, dass d'ie genannten Längskanäle des Wassersammlers bis an dessen Stirnfläche reichen, die zugleich die Stirnfläche des Läufers darstellt, und mit den ge nannten Kammern des Wassersammlers mit Hilfe von Radialkanälen kommunizieren, wobei dessen mindestens eine Druckkammer und mindestens eine Abflusskammer zwischen den Längskanälen und der der Läuferwelle zugewandten Oberfläche des Wassersammlers liegen und die Löcher der Längskanäle auf der Aussenseite der Stirnfläche des Wassersammlers durch abnehmbare Ele- mente abgeschlossen sind.
Eis ist zweckmässig, das abnehmbare Element in Form einer Verschlussschraube auszuführen.
Es ist zweckmässig, dass die Druck- und Abflusskammern mit den Kanälen innerhalb der Welle mit Hilfe von längsgerichteten Rohren kommunizieren, deren ein Ende am Wassersammler und das andere am Fusse des aktiven Eisens der Läuferwelle Ibefestigt ist.
Es ist ebenfalls zweckmässig, dass die genannten Rohre in die Nuten der Läuferwelle eingelassen werden.
Die vorliegende Konstruktion des Läufers der elek- trischen Maschine kann eine weite Verwendung bei den Turbogeneratoren mit einer Leistung von 2000 MW und sogar mehr finden, wobei eine hohe Betriebszuverlässig- keit und eine einfache Herstellung bei der Produktion sichergestellt werden. Die Vorprüfungen und Forschungen unter Benutzung von Modellen und Versuchsinustern ergaben positive Resultate.
Die Erfindung soll nachstehend anhand einer Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert werden.
Es zeigen
Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Teil des Läufers einer elektrischen Maschine seitens der Zu- und Abführung aus den Hohlräumen der Wicklung Ider Kühiflüssig- keit mit einem Wassersammler, dessen Druck- und Ab flusskammern in verschiedenen Querebenen liegen;
Fig. 2 einen Längsschulitt durch den Wassersammler, dessen Druck- und Abflusskammern in einer und derselben Querebene liegen;
Fig. 3 einen Querschnitt durch den Wassersammler, dessen Druck- und Abflusskammem in einer und derselben Querebene liegen (einen Schnitt III-III nach Fig. 2).
Bei einer der möglichen Varianten hat der Läufer 1 (Fig. 1) der elektrischen Maschine eine aus voneinander durch Zwischenlagen 3 !isolierten blanken Hohlleitern 2 ausgeführte Wicklung. Die Leiter 2 der Wicklung sind in das aktive Eisen 4 des Läufers 1 eingebettet und ragen zum Teil daraus hervor. An jeden zwei Leitern 2 des aus dem aktiven Eisen 4 hervorragenden Wicklungsteil sind mit dem Wassersammler 6 über die Längskanäle 7 verbundene Stutzen 5 befestigt. Der Wassersammler 6 ist an einem freitragenden Bandagennng 8 angeordnet, der mit seiner Seite 9 am aktiven Eisen 4 des Läufers tbefe- stigt und vor Längsbewegungen durch eine Mutter 10 und einen Keil 11 zurückgehalten wird.
Der Wassersammler 6 weist ausser den Längskanälen 7 auch eine Druckkammer 12 und eine Abflusskammer 13 auf, die in Form von ringförmigen Hohlräumen ausgeführt sind.
Die Druckkammer 12 und die Abflusskammer 13 kommunizieren mit den Längskanälen 7 über in den Radialebenen des Wassersammlers 6 liegende Kanäle 14.
Die Druckkammer 12 und die Abflusskammer 13 kommunizieren mit den Kanälen 15 der Welle 16 des Läufers 1 mittels längsgerichteter Rohre 17, deren ein Ende 18 in einen der Kanäle 15 der Welle 16 am Fuss 19 des Kernes aus aktivem Eisen 4 und das andere Ende 20 in ein mit der Druckkammer 12 oder der Aibflusskam- mer 13 kommunizierendes Loch 21 des Wassersammlers 6 hineinkommt.
Die beiden Enden 18 und 20 jedes der Rohre 17 sind durch Einlagen 22 und 23 verdichtet. Die Längskanäle 7 reichen bis an die Stinfläche 24 des Wassersammlers, die ebenfalls als Stirnfläche des Läufers auftritt, und die durch diese Kanäle gebildeten Löcher sind durch Verschlussschrauben 25 und 26 abgedeckt. Darüber hinaus gibt es im Wassersammler ein durch eine Verschlfuss- schraube 27 abgedecktes Loch.
Der beschriebene Wassersammler wird für eine Läuferwicklung mit abwechselnden Druck- und Albfluss-Lei- tungsenden eingesetzt. Falls die aus aktivem Eisen des Läuferkernes herausragenden Druck- und Abfluss-Leitungsenden zu Bündeln zusammengefasst sind, von denen jedes lediglich aus Druck- oder Abfluss-Leitungsenden besteht, wird ein Wassersammler 6a (Fig. 2) eingesetzt, der sich von dem vorstehenden dadurch unterscheidet, dass die Druckkammern 12a und die Abflusskammern 1 3a (Fig. 3) in einem ringförmigen Hohlraum 28 des Wassersammlers 6a (Fig. 2) liegen, der durch radiale Zwischenwände 29 (Fig. 3) in die Kammern 12a und 13a bildende Teile getrennt ist.
Die Kühlflaissigkeit für die Leiter 2 (Fig. 1) der Wicklung des Läufers 1 gelangt aus den Kanälen 15 der Welle 16 in die Rohre 18 und daraus in die Druckkam- mer 12 (Fig. 1) oder 12a (Fig. 3) und kommt durch die Kanäle 14 (Fig. 1) oder die Kanäle 14a (Fig. 2) in die Kanäle 7 (Fig. 1) oder die Kanäle 7a (Fig .2). Dann gelangt die Kühlflüssigkeit durch die Stutzen 5 (Fig. 1) in die Leiter 2 der Wicklung des Läufers 1. Der Ablauf der Kühlflüssigkeit geschieht in ähnlicher Weise.
Der Zugang zu den Isolier- und Dichtungsteilen des Wassersammlers, die in dessen Kanälen untergebracht sind, erfolgt durch ein einfaches Abschrauben der Verschlussschrauben 25, 26, 27.
The invention relates to a rotor of an electrical machine with channels inside the shaft, the winding of hollow conductors through which a cooling liquid is allowed to pass, and a water collector attached to the bandage of the winding head with at least one pressure chamber and at least one drainage chamber connected to the hollow conductors the winding with the help of at least two longitudinal channels of the water collector communicate.
The construction of high-performance electrical machines, including the construction of turbo generators, is developing in the direction of increasing individual performance. In practice, the increase in performance is far ahead of an increase in the active volume of the turbo generator, and this means that the utilization of the machine and, consequently, the electromagnetic utilization of its active parts, in particular the rotor winding, are increased. The increase in the individual power of the turbo generator is therefore associated with the need to intensify the work of the cooling system of the electrical machine, in particular with regard to its rotor winding.
When the construction of turbo generators was in its infancy, the rotor winding was cooled by air circulating in the machine, which took the heat from the winding through iron and insulation of the machine, so it was a so-called indirect air cooling of the rotor winding. The output of the turbo-generators with such cooling reached 100 MW, however, as experience has shown, the execution of the rotor winding of the turbo-generator with indirect air cooling, starting from the output of 30 MW, turned out to be inexpedient. In addition, in turbo generators with an output of 30 to 150 MW to cool the rotor winding, hydrogen would be used instead of air as a gas with a better cooling effect (a higher heat dissipation coefficient compared to air).
In this way it can be used for indirect water cooling of the rotor winding, i.e. for heat dissipation via iron u.
Isolation of the machine, but already with the help of the hydrogen not running in the machine.
With a further increase in the machine's output (over 150 MW), there was a need for an even greater intensification of the cooling of the rotor winding, the purpose of which was to bring the coolant, hydrogen, directly closer to the bare turns of the winding, bypassing iron and insulation. The hydrogen began to touch the copper wrapping directly. Such cooling has therefore been referred to as immovable hydrogen cooling of the rotor winding. Their advantage over indirect cooling is that temperature differences in the iron and in the machine's insulation are excluded during heat transfer.
The direct hydrogen cooling of the rotor winding of the turbo generator proved to be so effective and proved itself so well that it was decided to build such turbo generator ore with an output of 50 to 1000 MW.
However, when the turbo generator with an output of 800 MW is being built, there is a need for an even greater cooling effect with regard to the rotor winding. At the moment, therefore, investigations are being carried out and even experimental turbo-generators are being built whose rotor winding is used as a coolant for cooling. Compared to hydrogen, the heat emission coefficient and the heat capacity of water are much higher.
However, since water is not allowed to hit the insulation and active iron of the machine, in contrast to gas, a switch was made to the manufacture of rotor windings for a turbo generator from copper pipes (hollow pipe conductors), within which the cooling water - direct water cooling of the winding - circulated.
However, the difficulties encountered by the designers, technologists, production workers and the operating personnel in the development and introduction of machines with such rotors did not give the opportunity to achieve the necessary technological suitability in their manufacture and the reliability in operation, which was a preliminary individual production of turbo generators with water cooling of the rotor winding.
The main difficulties arise when realizing the water supply in the cavities of the winding conductors, since it is necessary to ensure such an insulation of the water supply system, which excludes electrical breakdown of the winding and the possibility of electrolytic processes.
Since high water pressures (up to 200 atm) are generated at the points of the water supply due to the centrifugal forces generated when the rotor rotates (at a speed of up to 3000 rpm), hermetic sealing of the supply lines causes great difficulties.
It is also necessary to exclude a transmission of wave vibrations to the water supply lines to prevent their destruction and to disturb their hermetic seal, which is a complicated task.It is also necessary to ensure easy access to the water supply lines during their assembly, disassembly and repair.
These difficulties become even more apparent when the turbo generator's performance is increased, since it is necessary to cool its rotor more intensively. In connection with this, one feels compelled to increase the number of hydraulic chains. If the number of hydraulic parallel chains is not increased by increasing the water flow, this would lead to an excessive increase in the hydraulic resistance of the entire cooling line of the winding, which would cause such a water pressure within it that the water pressure under the effect of centrifugal forces by one Many times over, and this would make the task of hermetically sealing the water supply line to the winding practically insoluble.
In such a way it was found necessary to have more parallel cooling circuits for the rotor winding of a turbo generator, i. to create a cooling with the water distribution on each turn and even half turn of the winding.
The practice of development work shows that to create the rotor of the turbo generator with a multi-parallel cooling circuit for its winding, it is most expedient to use the winding circuit with a loop (or shaft) arrangement of winding heads, because in this case every turn and half turn of the winding prove to be easily accessible.
The winding used as a rule in the rotors of the turbo generators with a concentric arrangement of winding heads proves to be unsuitable for a hydraulic multi-parallel circuit because of a poor accessibility of each turn and half turn.
When the rotor winding of the turbo generator is water-cooled, the cooling water is first fed to the channels of the rotor shaft, and only from the channels does it reach the winding. The drainage of the water happens in reverse order: the water cooling the winding comes into the channels of the wave and is carried away from these. There must therefore be a hydraulic connection between the channels of the shaft and the winding. In the case of a more-parallel cooling circuit of the rotor winding, it turned out to be convenient to use a water collector for such a connection.
<Originally in the manufacture of rotors with water cooling of the winding with a relatively small number of hydraulic parallel branches, for example with the water distribution to two coils hydraulically connected one behind the other, to a coil or a half-coil, constructions were created without utilizing the water collector, although even in this If the role of the water collector od the correspondingly executed channels of the shaft.
a ring firmly attached to the shaft and communicating with the channels in the shaft via its chambers took over. If, however, in the first case the water supply (or drainage) is more difficult because a large number of supply and discharge lines in the shaft of the rotor shaft cannot practically be accommodated due to a lack of space, in the second case the water collector firmly seated on the shaft becomes the shaft vibrations are transferred to the water supply lines of the winding, which cannot be carried out in the form of compensators for these vibrations due to the lack of space.
The Swiss company B.B.C. (see The Brown
Bovery Review)), 11966, N. 9, pp. 501 to 511) has developed a construction of the turbo generator with a cooling system for its rotor winding, which has been loop-shaped on the part of the water supply or discharge. Here, the water collector is made in the form of a cylinder attached to the end face of the winding head on a cantilevered bandage ring.
The water collector has a ring-shaped cavity separated by radial partitions into two pressure and outflow canisters, the chambers communicating directly with the channels in the shaft of the water collector, via which the chambers are connected to the winding by means of nozzles attached to the windings.
The water collector is composed of two parts, two ring-shaped inserts are provided for their hermetic sealing. In order to gain access to the ideas for the longitudinal channels of the water collector, where the insulating and sealing parts are housed, the water collector has to be dismantled in the event of a repair, which results in a malfunction of the hermetic seal.
It is also necessary to dismantle the water collector to gain access to the seals of the radial pipes through which the hydraulic connection between the chambers of the water collector and the rotor shaft is established.
According to Swiss patent specification No. 447 353 HO2K9 / 16 from 1967, the hydraulic connection between the chambers of the water collector and the rotor shaft is established with the aid of radial tubes and a central tube running inside the shaft at a distance from the shaft.
In such a construction, dismantling and disruption of the hermetic seal of the water collector is necessary if access to the insulating and sealing parts housed in the water collector is required.
The use of the radial pipes sitting on the shaft and the central pipe to establish the connection between the water collector and the shaft creates great difficulties in the hermetic sealing of the pipes from one another and in the formation of the distances between the pipes necessary to prevent the transmission of wave vibrations to the pipes and the wave.
The purpose of the present invention is to avoid the disadvantages mentioned.
The invention is based on such a constructive solution for the supply and discharge of the liquid from the rotor winding of the machine, which allows free access to the insulating and sealing parts of the water collector and more convenient assembly of the pipes connecting the chambers of the water collector with the channels of the shaft secures.
The runner according to the invention is characterized in that the named longitudinal channels of the water collector extend to its end face, which at the same time represents the end face of the runner, and communicate with the named chambers of the water collector with the help of radial channels, at least one pressure chamber and at least a drainage chamber is located between the longitudinal channels and the surface of the water collector facing the rotor shaft, and the holes in the longitudinal channels are closed on the outside of the end face of the water collector by removable elements.
It is advisable to design the removable element in the form of a screw plug.
It is advisable that the pressure and discharge chambers communicate with the channels inside the shaft with the aid of longitudinal tubes, one end of which is attached to the water collector and the other to the foot of the active iron of the rotor shaft I.
It is also expedient for the said tubes to be let into the grooves of the rotor shaft.
The present construction of the rotor of the electric machine can find wide use in the turbo-generators with an output of 2000 MW and even more, while ensuring high operational reliability and ease of manufacture in production. The preliminary tests and research using models and test samples gave positive results.
The invention will be explained in more detail below on the basis of a description with reference to the drawing.
Show it
1 shows a longitudinal section through the part of the rotor of an electrical machine on the part of the supply and discharge from the cavities of the winding Ider Kühiflüssig- speed with a water collector, the pressure and discharge chambers of which are in different transverse planes;
2 shows a longitudinal section through the water collector, the pressure and discharge chambers of which lie in one and the same transverse plane;
3 shows a cross section through the water collector, the pressure and discharge chambers of which lie in one and the same transverse plane (a section III-III according to FIG. 2).
In one of the possible variants, the rotor 1 (FIG. 1) of the electrical machine has a winding made of bare waveguides 2 isolated from one another by intermediate layers 3! The conductors 2 of the winding are embedded in the active iron 4 of the rotor 1 and partially protrude from it. On each two conductors 2 of the winding part protruding from the active iron 4, nozzles 5 connected to the water collector 6 via the longitudinal channels 7 are attached. The water collector 6 is arranged on a self-supporting bandage 8, which is fastened with its side 9 to the active iron 4 of the rotor and is held back from longitudinal movements by a nut 10 and a wedge 11.
In addition to the longitudinal channels 7, the water collector 6 also has a pressure chamber 12 and an outflow chamber 13, which are designed in the form of annular cavities.
The pressure chamber 12 and the outflow chamber 13 communicate with the longitudinal channels 7 via channels 14 located in the radial planes of the water collector 6.
The pressure chamber 12 and the discharge chamber 13 communicate with the channels 15 of the shaft 16 of the rotor 1 by means of longitudinal tubes 17, one end 18 of which into one of the channels 15 of the shaft 16 at the foot 19 of the core made of active iron 4 and the other end 20 in a hole 21 of the water collector 6 communicating with the pressure chamber 12 or the discharge chamber 13 comes into it.
The two ends 18 and 20 of each of the tubes 17 are compressed by inserts 22 and 23. The longitudinal channels 7 extend as far as the sting surface 24 of the water collector, which also appears as the end face of the runner, and the holes formed by these channels are covered by locking screws 25 and 26. In addition, there is a hole covered by a screw plug 27 in the water collector.
The water collector described is used for a rotor winding with alternating pressure and Alb river line ends. If the pressure and discharge line ends protruding from the active iron of the rotor core are combined into bundles, each of which consists only of pressure or discharge line ends, a water collector 6a (FIG. 2) is used which differs from the previous one that the pressure chambers 12a and the discharge chambers 1 3a (Fig. 3) lie in an annular cavity 28 of the water collector 6a (Fig. 2), which is separated by radial partitions 29 (Fig. 3) in the chambers 12a and 13a forming parts .
The coolant for the conductors 2 (FIG. 1) of the winding of the rotor 1 passes from the channels 15 of the shaft 16 into the tubes 18 and from there into the pressure chamber 12 (FIG. 1) or 12a (FIG. 3) and comes through the channels 14 (Fig. 1) or the channels 14a (Fig. 2) into the channels 7 (Fig. 1) or the channels 7a (Fig. 2). The cooling liquid then passes through the nozzle 5 (FIG. 1) into the conductor 2 of the winding of the rotor 1. The cooling liquid drains in a similar manner.
Access to the insulating and sealing parts of the water collector, which are accommodated in its channels, is achieved by simply unscrewing the locking screws 25, 26, 27.