CN1033911A - 对定子芯贯穿螺栓的低转矩螺母进行紧固和再紧固的方法和装置 - Google Patents

Abstract

对发电机的具有许多叠置冲片19的定子芯15 加压的方法和装置。贯穿螺栓25贯穿叠置冲片，第 一端部27装有紧固螺母41，第二端部29装有推力 螺母51。紧固螺母锁在螺栓上。用外部装置夹压冲 片，使推力螺母紧压夹压板并锁在其位。然后调整多 个沿推力螺母环形配置并平行于螺栓贯穿该螺母的 调整螺钉57紧压一块夹压板，对冲片加压而进行最 后紧固和再紧固。装配后可用推力螺母上的调整螺 钉再紧固冲片而不需转动螺母。

Description

本发明涉及发电机，具体涉及用于夹压定子芯冲片的紧固贯穿螺栓的改进组件。

大的公用发电厂是将发电机同蒸汽轮机这类的机械动力源相联接进行发电的。发电机包括枢轴式支承在定子中的转子，转子包括铜线圈绕组，绕组通过直流电用以产生磁力线。机械动力源使转子高速转动，导致磁力线扫过定子中的铜线圈绕组，从而进行发电。

发电机定子包括沿其内表面具有纵向槽口的圆柱形芯，每一个槽口中有一对半转线圈，顶部半转线圈和底部半转线圈。此顶部和底部半转线圈从定子芯每一端的纵向槽口引出，然后变转以便同另外的半转线圈连接，由此构成线圈绕组。在定子芯每一端部的许多引出端部线圈形成端部绕组笼。这种由各个端部线圈组成的绕组笼结构必须固结成一体式结构以约束线圈的径向和切向运动，这些运动是由大的电磁力、热膨胀和线圈振动引起的。通常采用加固组件来固定端部线圈和减小在发电机工作期间由线圈运动引起的线圈磨损。为了使加固组件有充分的质量和刚性来减小稳定态线圈的振动和线圈其它的运动，端部线圈的加固组件必须做得相当大。因此在端部绕组笼的附近只有很有限的空隙，很难接近定子芯部分进行维护和修理。

最近对加固组件的改进进一步减小了发电机端部绕组笼中的线圈运动，这种改进应用了这种加固系统，在这种加固系统中，紧靠顶部端部线圈的上表面配置了一个非金属的分段环，紧靠底部端部线圈的下表面配置了一个非金属的圆锥形支承环，以便对端部绕组笼提供一种连续的刚性支承。这些环是由相当硬的焙烧纤维玻璃/环氧树脂复合材料制作的。为了将线圈运动减到最小，这种支承环与已经被应用来固定端部线圈使其不运动的其它支承系统比较，可能是相当大的。

圆柱形定子芯其长度可能超过762Cm，它是由许多叠置的冲片组成的。应用了许多贯穿整个叠置冲片长度的纵向贯穿螺栓来夹压在一对端板之间的冲片，並使它们固结为一体式结构。这种结构使在发电机工作期间由大的电磁力引起的振动和定子芯形变减到最小。

典型的先有技术的发电机设计应用了图1和图2所示的贯穿螺栓夹紧结构来对叠置的定子芯冲片施加压力。图1中部分是剖面图，它示出，发电机11有一转子13，该转子枢轴式支承在位于支承架17中的定子芯15中。如由图2的局部剖面图进一步示出的那样，定子冲片19被夹在一对绝缘垫圈21、22和一对钢夹压板23、24之间以分散夹压力。贯穿螺栓25具有第一和第二螺纹端部27和29，它们穿过冲片19和夹压板23和24在发电机11的激励器端部33和汽轮机端部35两个端部处向外伸出。

在发电机组装期间，拧紧定子芯贯穿螺栓25的步骤首先是在第一和第二螺栓端部27和29上装入绝缘垫圈21和22、夹压板23和24、绝缘衬套45和46、垫圈43和44以及紧固螺母41和42，螺母用人工旋紧压着叠置的冲片19和钢夹压板23和24。其次是用使螺栓螺纹变形的方法将螺栓一个端部上的紧固螺母41或42（例如在第一端部27上的紧固螺母41）锁定到贯穿螺栓25上，以防止螺母后退。然后将液压紧固工具（未示出）旋在螺栓另一端部上（例如旋在伸出紧固螺母42的第二端部29上），用紧固工具将螺栓25上紧，从而对叠置的冲片19提供所要的压力，这在相邻的紧固螺母42和夹压板24之间产生了一个间隙。然后将螺母42旋到螺栓25上以消除这一间隙，並用使螺栓螺纹变形的方法将螺母42锁定定位。最后，松开紧固工具，使得锁定的紧固螺母41和42将螺栓25保持在上紧的位置，从而对叠置的冲片19维持压力。在安装好贯穿螺栓之后，将半转线圈放置在定子芯的纵向槽中並将端部线圈相互连接形成线圈绕组。将绕组定位后在发电机的每一端部安装加固部件，使端部线圈固定成一体式结构。

在组装定子芯时用来上紧贯穿螺栓的这种一般方法是众所周知的，它有若干缺点，这些缺点影响了对定子芯15进行防护性的日常维修並影响了对螺栓25能够达到的紧固程度。尽管通常使用了相当大的压力使定子芯冲片19形成一体式结构，但是在发电机工作期间引起的形变和振动力众所周知会导致个别的冲片彼此相对滑动並磨掉它们的绝缘涂层。这种逐渐的磨损可能会降低冲片的厚度，並减小由上紧的螺栓25所提供的压力。这转而又会导致冲片之间更大的运动量並加速总的磨损过程。

防止产生这种磨损的一种解决办法是，如果压力减小到不能接受的水平，则再紧固螺栓25。用紧固工具重新施加压力便可达到这一点。接着将紧固螺母41和42之一重新往里拧动，以便在紧固工具去掉之后维持新的压力压着冲片。然而，由于可达程度有限和紧固工具太大（这种工具必须围绕着贯穿螺栓的螺母放置），所以这种再紧固定子芯贯穿螺栓的方法是很棘手的和不方便的。对于支承环相当大的发电机结构，这种工作是特别困难的。

在过去，工厂组装时不仅使螺栓螺纹变形而且使螺母螺纹变形，用这种方法使紧固螺母锁定定位以防止螺母41和42退回。为此，在螺母螺纹中和靠近螺母的螺栓螺纹中必须加工畸形螺纹，以便再紧固时将螺母41和42往里拧动。不过现在通用的方法不是使螺母螺纹变形，而仅仅是使在螺母41和42前面的最多一圈螺栓螺纹变形。当再紧固贯穿螺栓25时，这种技术减轻了必须加工螺母螺纹和螺栓螺纹的工作。这种技术的缺点是，当螺母41和42拧入时，它能允许这些螺母退出最多一圈螺纹，这种作用导致在安装时贯穿螺栓压力有一个小的但却是相当重要的降低。因此希望有一种这样的对定子芯冲片施加压力的贯穿螺栓组件，当再紧固贯穿螺栓时，这种组件不需要拧动紧固螺母。

本发明的一个目的是提供一种用于再紧固定子芯贯穿螺栓的改进的贯穿螺栓组件和方法。

本发明的另一个目的是提供一种贯穿螺栓组件，它不要求拧动紧固螺母便可以进行再紧固。

从下面仅作为举例示出的示于附图中的最佳实施例的说明，可以更容易理解本发明，附图中：

图1是沿旋转轴剖切的发电机的简化剖面图;

图2是示于图1的发电机的局部图，示出了紧固定子芯贯穿螺栓的先有技术结构;

图3是沿旋转轴剖切的剖面图，示出了紧固和再紧固发电机定子芯中贯穿螺栓的改进装置;

图4是透视图，示出了用于再紧固定子芯贯穿螺栓的新的推力螺母。

在一种形式中，本发明包括贯穿螺栓、紧固螺母和推力螺母，贯穿螺栓穿过定子芯叠置的冲片，紧固螺母拧在贯穿螺栓第一端部上，推力螺母具有中心螺纹孔以便拧到贯穿螺栓第二端部上。推力螺母包括多个调整螺钉，这些螺钉绕中心螺纹孔配置並和中心螺纹孔平行穿过推力螺母。调整螺钉可被调整到紧压推力垫圈以便再紧固贯穿螺栓。用推力螺母再紧固定子芯贯穿螺栓的方法，就是转动个别调整螺钉使其紧压在推力垫圈上，直到贯穿螺栓达到要求的紧固程度。

参考图3和图4，其中示出了按照本发明的低转矩推力螺母51，推力螺母51具有沿定子芯贯穿螺栓25的中心轴55配置的中心螺纹孔53，该孔用于紧固和再紧固贯穿螺栓25。被紧固的贯穿螺栓25穿过定子芯15（图3仅示出一部分）对许多叠置的冲片19加压。冲片19被夹在第一和第二绝缘垫圈21和22与第一和第二钢夹压板23和24之间。贯穿螺栓25的第一和第二螺纹端部27和29穿过绝缘垫圈21和22与夹压板23和24向外伸出，以便紧固贯穿螺栓。将在上述先有技术中应用的那种紧固螺母41拧到贯穿螺栓25的第一端部27上，以便用紧固工具（未示出）上紧螺栓25。第一绝缘衬套45和钢垫圈43被安插在紧固螺母41和第一钢夹压板23之间。

将推力螺母51拧到贯穿螺栓25的第二端部29上紧压钢推力垫圈44。第二绝缘衬套46配置在第二夹压板24和第二垫圈44之间。推力螺母51包括多个调整螺钉57，每个调整螺钉置于加工有部分螺纹的调整螺钉孔59中，以便可旋紧压在第二钢垫圈44上。旋动调整螺钉便可上紧贯穿螺栓而不要求转动推力螺母51。调整螺钉孔59沿中心孔53的周围配置，每个孔59贯穿推力螺母51的整个长度。每个调整螺钉孔59的内端61对着推力垫圈44，可穿过一个调整螺钉57。每个螺钉孔59可以包括尼龙或其它塑料衬垫（未示出），以防止调整螺钉被旋紧定位后退出来。每个调整螺钉57的外端63被成形为可用六角扳手65来转动调整螺钉57紧压在第二垫圈44上。

每个调整螺钉孔59包括没有螺纹的外端67，该端部的直径小于调整螺钉的第二端部63。因此配置在螺钉孔59中的调整螺钉57仅穿过螺钉孔的内端61，使得推力螺母51被装到贯穿螺栓25上以后，可防止调整螺钉57通过螺钉孔的第二端67退出。在发电机工作期间，当推力螺母51受到很大的电磁力时，这就能保证限制住调整螺钉57。

在工厂组装期间，用低转矩推力螺母紧固贯穿螺栓25的方法，类似于用配置于螺栓25的每个端部上的紧固螺母41和42来紧固贯穿螺栓25的方法。当紧固螺母41被拧到贯穿螺栓25的第一端部27上並将低转矩推力螺母51锁到贯穿螺栓25的第二端部29上以后，将紧固工具（未示出）拧到贯穿螺栓25的第一端部27上以便上紧螺栓25。然后将紧固螺母41往里拧並锁定到位，以消除在紧固螺母41和邻近的定子芯15的端部之间的间隙。随后卸去紧固工具，使在紧固螺母41和低转矩推力螺母51之间总的贯穿螺栓紧固力压紧定子芯冲片19。

如果在定子芯冲片19上的压力在发电机正常工作期间降低了，则可以按照新方法用低转矩螺母51再紧固贯穿螺栓25。只须将调整螺钉57往下拧，紧压推力垫圈44直到贯穿螺栓达到所需的紧固程度，由此便可将贯穿螺栓25再紧固。尼龙衬垫有助于防止调整螺钉57转到位以后退出来。这种再紧固贯穿螺栓25的方法既不要求转动紧固螺母41，也不要求转动新的低转矩推力螺母51。因此在工厂装配时，可以利用使螺母41和51上的螺纹以及在螺栓第一和第二端部27和29上的螺纹变形的方法，将螺母41和51永久性地锁定在其位置上。利用低转矩推力螺母51，这种永久性的螺母锁定防止了在装配期间冲片19上压力的损失，並且不影响贯穿螺栓的再紧固。

用于再紧固贯穿螺栓25的本方法的另一个优点是，由于可用六角扳手65这类的手动工具拧紧相当小的（例如1.27Cm）调整螺钉便可完成再紧固工作，所以它克服了很多在许多发电机中存在的不容易接近的问题。

本发明的原理现在已经显示出，对于那些技术熟练的人员显而易见的是，只要不违背由下面的权利要求书确定的本发明的精神和范围，就可以通过本发明的实施对此处所示的结构、部件和部件的配置进行某些修改，或使本发明适应特定的发电机设计。

Claims (8)

1、一种发电机定子芯(15)的压力组件(25、41、51)，该定子芯具有许多放置在相对的第一和第二夹压板(23、24)之间的叠置的冲片(19)，压力组件包括贯穿叠置冲片(19)的贯穿螺栓(25)和紧固螺母(41)，贯穿螺栓(25)具有第一螺纹端部(27)和第二螺纹端部(29)，第一螺纹端部(27)穿过第一夹压板(23)从定子芯(15)向外伸出，第二螺纹端部(29)穿过第二夹压板(24)从定子芯(15)向外伸出，紧固螺母(41)旋拧在螺栓第一端部(27)上，该压力组件的特征在于：用于旋拧在螺栓第二端部(29)上的推力螺母(51)具有中心螺纹孔(53)，上述推力螺母包括多个配置在多个相应螺钉孔(59)中的调整螺钉(57)，螺钉孔(59)绕上述推力螺母(51)环形分布並平行于中心孔(53)贯穿推力螺母，用于当上述调整螺钉(57)被拧紧而紧压在第二夹压板(24)上时，在上述推力螺母(51)和上述紧固螺母(41)之间提供压力，并且用保持装置(67)将每个调整螺钉(57)保持在调整螺钉孔(59)中。

2、根据权利要求1所述的压力组件，其特征在于，第一垫圈（43）沿贯穿螺栓第一螺纹端部（27）配置在上述紧固螺母（41）和第一夹压板（23）之间。

3、根据权利要求2所述的压力组件，其特征在于，第二垫圈（44）沿贯穿螺栓第二螺纹端部（29）配置在上述推力螺母（51）和第二夹压板（24）之间，上述调整螺钉（57）被配置成将压力加到上述第二垫圈（44）上。

4、根据权利要求1或3所述的压力组件，其中上述保持装置（67）的特征在于，在邻近每个上述调整螺钉（57）的头部处，每个调整螺钉孔（59）的开口具有较小的直径。

5、根据权利要求4所述的压力组件，其特征在于，为防止上述调整螺钉（57）松动，在每个调整螺钉的螺钉孔（59）中配置了塑料衬垫。

6、一种对发电机定子芯（15）中的贯穿螺栓（25）用推力螺母（51）进行再紧固的方法，定子芯包括许多配置在第一和第二夹压板（23、24）之间的叠置的冲片（19），推力螺母（51）包括多个调整螺钉（57），该螺钉可被调整到紧压推力垫圈（44），该方法的特征在于包括以下步骤：至少将一根具有第一和第二螺纹端部（27、29）的贯穿螺栓（25）穿过叠置的冲片（19），使贯穿螺栓的第一端部（27）穿过第一夹压板（23）从定子芯（15）向外伸出，使贯穿螺栓的第二端部（29）穿过第二夹压板（24）从定子芯（15）向外伸出;将紧固螺母（41）拧到贯穿螺栓的第一端部（27）上;将推力垫圈（44）配置到贯穿螺栓的第二端部（29）上，使其紧靠第二夹压板;拧上推力螺母（51），使其紧靠在推力垫圈（44）上;将预先确定的压力加到叠置的冲片（19）上;拧紧和紧固螺母（41），使其紧压在冲片（19）上，以保持预先确定的压力;提供多个环形分布的调整螺钉孔（59），该孔平行于贯穿螺栓（25）贯穿推力螺母（51）;将多个对应的调整螺钉（57）放到调整螺钉孔（59）中;拧紧调整螺钉（57），使其紧压推力垫圈（44），以保持预先确定的压力。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于包括下列步骤，即当贯穿螺栓的压力降到所需水平以下时，可采用拧动推力螺母的调整螺钉（57）使其紧压推力垫圈（44）的方法，对贯穿螺栓（25）进行再紧固。

8、根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于包括下列步骤，即在贯穿螺栓（25）被紧固之后，将紧固螺母（41）锁定在其位置上。

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