CN103944321B - 发电机导电环与集尘罩结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发电机导电环与集尘罩结构，在集电环与碳刷之间，设置集尘罩，集尘罩将集电环与碳刷之间的空间封闭起来，得到一个相对封闭的腔体，碳刷设置在刷握上，碳刷的前端与集电环保持接触，碳刷与导电环相接触；在集尘罩上设置吸尘口；金属材质的导电环，是圆环状结构，由一个圆环或两个半圆环连接形成的整圆结构；碳刷沿导电环的圆周方向设置，碳刷是上、下设置，成对排列。本发明的结构：方便安装，显著提高安装效率；该种结构，有效的避免了安装过程中的找中心难的问题；电流分布均匀，不会导致电流密度局部过大而产生高温；吸尘口与导电环切线方向设置有夹角，碳粉能够更加顺畅地通过吸尘口进入到吸尘管道中，起到较好的节能降耗的效果。
Description
技术领域
本发明属于发电机技术领域，具体是涉及一种水轮发电机碳刷布置在导电环上的结构改进，以及导电环与碳刷之间因摩擦产生的碳粉进行除尘处理的发电机导电环与集尘罩结构。
背景技术
在水轮发电机机组运行过程中，由于集电环始终处于高速旋转，而碳刷装置属于静止部件，高速旋转的集电环与碳刷装置中的碳刷相接触，两者之间必然产生摩擦，此种摩擦必然会导致碳刷磨损，碳刷磨损会形成大量细小碳粉尘，碳粉尘弥漫在发电机的碳刷室内，并在气流的带动下旋转，若不对这些粉尘进行除尘处理，必然会随着机组的旋转进入发电机的内部，进一步污染定子绕组和励磁绕组等，从而影响机组的安全运行，严重时还会造成线圈短路等故障，为避免粉尘的产生，发电机制造厂采用了多种方法，如选取性能优良的碳刷或在碳刷与集电环的接触部位开槽等，但是效果都不理想。
现有技术的导电环，由于布置的需要以及结构限制，不能将整个圆周的导电环全部设置为导电结构，通常只能设置成1/2周长（半圆状）的导电环结构，甚至只有1/4周长的导电环；相应的碳刷也就只能与导电环的长度对应，沿导电环所在圆周的径向设置，设置在1/2的圆周上，甚至更短的圆周上。该种结构，主要存在两个方面的问题，第一是安装过程中找中心难，要花费很大的精力来确定发电机、导电环等的中心，确定其中心后才能进行组装。第二是，电流分布不均匀，导致电流密度局部过大而产生高温；使导电环、碳刷、集电环等部件容易局部过热，增大磨损，甚至产生故障等。
另外，为了对集电环与碳刷之间因摩擦产生的碳粉进行除尘处理，本申请人在先申请了一种水轮发电机碳粉收集装置，它在碳刷与集电环之间设置吸尘罩（集尘罩），吸尘罩（集尘罩）将碳刷和集电环之间的空腔封闭起来，形成封闭腔体；在吸尘罩上设置吸尘口，除尘处理装置与吸尘口连通。碳刷与集电环形成的封闭腔体用于密封碳刷磨损产生的碳粉尘，避免碳粉尘污染发电机及其周围的空间，防止碳粉尘随着机组的旋转进入发电机的内部污染定子绕组和励磁绕组等；同时，利用除尘装置的抽吸负压作用，将碳刷磨损产生的碳粉尘吸走。但，由于吸尘口沿径向设置，对封闭腔体内的气体和碳粉尘的抽吸作用较弱，降低了抽吸作用，数量较多的碳粉尘一直在封闭腔体内旋转而不能被往外抽吸，或者残留在封闭腔体内不能被往外抽吸，封闭腔体内碳粉尘的含量偏高。为了解决这个抽吸作用较弱的问题，就需要增加吸尘口（抽风口）的数量，相应增加吸尘风机的数量，或者增大吸尘风机的功率，才能满足抽吸作用的需要。这样，也增加了设备投资，增大了电能等的消耗。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种发电机导电环与集尘罩结构，以弥补现有发电机碳粉除尘装在除尘效果上的不足。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种发电机导电环与集尘罩结构，包括集电环、导电环、碳刷，在集电环与碳刷之间，设置集尘罩，集尘罩将集电环与碳刷之间的空间封闭起来，得到一个相对封闭的腔体，碳刷设置在刷握上，碳刷的前端与集电环保持接触，碳刷与导电环相接触，将导电环的电能经碳刷输入集电环内；在集尘罩上设置吸尘口；其特征在于，金属材质的导电环，是圆环状结构，由一个圆环或两个半圆环连接形成的整圆结构；碳刷沿导电环的圆周方向设置，碳刷是上、下设置，成对排列；每一对碳刷的其中一个与导电环的正极连接，另一个与导电环的负极连接。
进一步的特征是，所述吸尘口相对于导电环的切线方向倾斜。
所述吸尘口与导电环切线方向的夹角为10-80°。
所述吸尘口与导电环切线方向的夹角为30-60°。
本发明的有益效果在于：
1、方便安装，显著提高安装效率；该种结构，有效的避免了安装过程中的找中心难的问题；由于导电环是一个整圆结构，安装时基本不需要找中心。
2、电流分布均匀，不会导致电流密度局部过大而产生高温；由于导电环是一个整圆结构，相应地碳刷也沿径向在整个圆周方向布置；使导电环、碳刷、集电环等部件电流密度基本均匀，不会因局部过大而产生高温等。
3、现有的发电机集尘罩结构吸尘口沿径向设置，与导电环切线方向的夹角为90°，即基本沿径向设置；本发明的吸尘口相对导电环的切线方向倾斜，吸尘口与导电环切线方向的夹角优选为10-80°，这样更符合流体力学原理，碳粉能够更加顺畅地通过吸尘口进入到吸尘管道中，充分发挥了发电机导电环与集尘罩结构的除尘效果。
4、在相同的工况下，可以减少碳粉尘处理装置配用的除尘电机的数量，或者降低除尘电机的功率，都能满足工艺要求的除尘处理效果，起到较好的节能降耗的效果。
附图说明
图1为本发明发电机的整体结构示意图；
图2为图1中A-A线的剖视图；
图3为图第二种实施例剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
参见图1至图3，一种发电机导电环与集尘罩结构，包括集电环1、导电环2、碳刷3，在集电环1与碳刷3之间，设置集尘罩4，集尘罩4将集电环1与碳刷3之间的空间封闭起来，得到一个相对封闭的腔体5，集电环1在转动过程中与碳刷3之间产生摩擦，形成的碳粉尘被封闭在腔体5内，碳刷3设置在刷握6上，碳刷3的前端与集电环1保持接触，碳刷3与导电环2相接触，将导电环2的电能经碳刷3输入集电环1内。在集尘罩4上设置吸尘口7，吸尘口7作为抽吸腔体5内气体（含碳粉尘的气体）的开口，使用时经外接的吸尘管道8与碳粉尘处理装置9连接，将腔体5内气体（含碳粉尘的气体）抽吸入碳粉尘处理装置9内进行处理。刷握6作为支撑、安装碳刷3的部件，可以是可拆卸式的结构，而且同一个刷握6上，可以安装一个以上的碳刷3，刷握6和碳刷3作为现有技术，碳粉尘处理装置9也是现有技术，在此不做进一步说明。
本发明的导电环2，是金属材质能导电，是圆环状结构，由一个圆环或两个半圆环连接形成的整圆结构；碳刷3沿导电环2的圆周方向设置，其具体数量根据工艺要求确定；具体是沿集电环1的径向设置，其前端与集电环1保持接触，碳刷3是上、下设置，成对排列设置；每一对碳刷3的其中一个与导电环2的正极连接，另一个与导电环2的负极连接。
本发明的吸尘口7，其不是沿集电环1的径向设置，其轴线与吸尘口7相对于导电环2的切线方向倾斜，也即相对于集电环1的径向倾斜，其倾斜的方向以碳粉的流动方向来决定，倾斜后迎向集电环1旋转的方向，倾斜的目的是使吸尘口7更符合流体力学原理，使碳粉能够更加顺畅地通过吸尘口7进入到吸尘管道中，从而更好地收集碳粉，充分发挥除尘效果。
图3所示的导电环2，分别作为正极和负极，中间设置绝缘板加以绝缘，上下排列的两块导电环2属于背靠背设置，结构更简洁。
作为优选，吸尘口7与导电环2切线方向的夹角为10-80°，较佳角度范围为30-60°。
经过试验得出，当吸尘口与导电环切线方向的夹角为10-80°时，经过多次试验得出，在上述角度范围内，对碳粉等颗粒物（细小颗粒物）的抽吸作用最强，碳粉能够更顺畅地进入到除尘管道中，封闭腔体内滞留的碳粉等颗粒物大幅度降低，达到优异的除尘效果。
本发明的导电环2是一个整圆结构，碳刷3沿导电环2的圆周方向设置，该种结构，有效的避免了安装过程中的找中心难的问题；同时，碳刷3是多个，电流分布均匀，不会导致电流密度局部过大而产生高温。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (2)
1.一种发电机导电环与集尘罩结构，包括集电环（1）、导电环（2）、碳刷（3），在集电环（1）与碳刷（3）之间，设置集尘罩（4），集尘罩（4）将集电环（1）与碳刷（3）之间的空间封闭起来，得到一个相对封闭的腔体（5），碳刷3设置在刷握（6）上，碳刷（3）的前端与集电环（1）保持接触，碳刷（3）与导电环（2）相接触，将导电环（2）的电能经碳刷（3）输入集电环1内；在集尘罩（4）上设置吸尘口（7）；其特征在于，金属材质的导电环（2），是圆环状结构，由两个半圆环连接形成的整圆结构；碳刷（3）沿导电环（2）的圆周方向设置，碳刷（3）是上、下设置，成对排列的；每一对碳刷（3）的其中一个与导电环（2）的正极连接，另一个与导电环（2）的负极连接；
所述吸尘口（7）相对于导电环（2）的切线方向倾斜；吸尘口（7）与导电环（2）切线方向的夹角为10-80°。
2.根据权利要求1所述的发电机导电环与集尘罩结构，其特征在于，所述吸尘口（7）与导电环（2）切线方向的夹角为30-60°。
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