DE1147676B

DE1147676B - Shrink connection of a free-flying inductor cap with the inductor ball of a turbo generator

Info

Publication number: DE1147676B
Application number: DEL34708A
Authority: DE
Inventors: Dietrich Lambrecht
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1959-11-16
Filing date: 1959-11-16
Publication date: 1963-04-25
Also published as: FR1275135A; CH390623A

Description

Schrumpfverbindung einer frei fliegenden Induktorkappe mit dem Induktorballen eines Turbogenerators Die Erfindung betrifft eine Schrumpfverbindung für die Befestigung der Induktorkappen an den Induktorballen von Turbogeneratoren.Shrink connection of a free-flying inductor cap with the inductor ball of a turbo generator The invention relates to a shrink connection for fastening the inductor caps on the inductor balls of turbo generators.

Die Wickelköpfe am Läufer eines Turbogenerators unterliegen bei den gebräuchlichen Drehzahlen hohen Fliehkraftbeanspruchungen. Diese radialen Kräfte sowie die durch Wärmedehnung der Induktorleiter entstehenden axialen Schubkräfte machen die Induktorkappen zusammen mit der Erwärmung derselben zum höchstbeanspruchten Bauteil im Turbogenerator. Außer der daraus folgenden Forderung nach ausreichender Festigkeit des verwendeten Werkstoffes ergibt sich noch die nach einer exakten und durch die betriebsbedingt auftretenden Kräfte nicht veränderbaren konzentrischen axialen Lage der Induktorkappen zum Läufer. Jede geringste Veränderung dieser Lage bedeutet für den Läufer eine Unwucht, die zu dynamischen Beanspruchungen der Lager und Fundamente und zu Störungen der Laufruhe des Turbogenerators führt.The winding heads on the rotor of a turbo generator are subject to the common speeds high centrifugal forces. These radial forces as well as the axial shear forces resulting from the thermal expansion of the inductor conductors make the inductor caps together with the heating of the same to the highest stressed Component in the turbo generator. Except for the consequent demand for sufficient Strength of the material used still results after an exact and concentric, which cannot be changed due to the forces that occur during operation axial position of the inductor caps in relation to the rotor. Every slight change in this situation means an imbalance for the rotor, which leads to dynamic loads on the bearings and foundations and leads to disturbances in the smooth running of the turbo generator.

Es war früher üblich, die Induktorkappe an einem Ende mit dem Induktorballen und am anderen Ende über einen Zwischenring mit der Welle durch Schrumpfen zu verbinden. Die Induktorkappe überbrückte den Teil des elastischen Wellenschenkels starr, in den vom Induktorballen aus mit einem großen Radius die statischen und dynamischen Kräfte werkstoffgerecht eingeleitet wurden. Diese Kräfte wirkten sich voll auf die Schrumpfverbindungen aus und führten zu Störungen in der Laufruhe, wenn die Schrumpfpressung infolge der Drehzahl und der Erwärmung der Induktorkappe nachließ. Diese Erscheinungen zeigten sich ausgeprägt bei größeren Induktoren, die damit die gesteigerten Anforderungen an die Laufruhe nicht mehr erfüllten.It used to be common practice to have the inductor cap on one end with the inductor barrel and at the other end to be connected to the shaft by shrinking via an intermediate ring. The inductor cap rigidly bridged the part of the elastic shaft leg, in the static and dynamic ones from the inductor bale with a large radius Forces were introduced appropriately for the material. These forces worked fully on them Shrink connections and led to disturbances in the smoothness when the shrink compression decreased as a result of the speed and the heating of the inductor cap. These appearances showed themselves to be pronounced in the case of larger inductors, which thus meet the increased requirements no longer met the smoothness of the run.

Zur Behebung dieses Mangels ist es bekannt, die Induktorkappen frei fliegend anzuordnen, d. h. nur am Induktorballen zu befestigen. Für die Beanspruchung der Wickelköpfe ist diese Lösung besonders geeignet, weil die Relativbewegung zwischen Induktorkappen und Wickelköpfen auf diese Weise vermindert wird.To remedy this deficiency, it is known to free the inductor caps to be arranged on-the-fly, d. H. only to be attached to the inductor ball. For the use the winding heads, this solution is particularly suitable because the relative movement between Inductor caps and winding heads is reduced in this way.

Mit Fortfall der wellenseitigen Schrumpfverbindung steigen allerdings die an der übrigbleibenden ballenseitigen Schrumpfverbindung auftretenden Beanspruchungen; inbesondere sind höhere axiale Kräfte und radiale Versatzkräfte aufzunehmen. Außerdem müssen nun noch die ballenseitigen Verbindungen die Induktorkappen beim Aufschrumpfen in ihrer ganzen Länge genau zentrieren und sie in dieser Lage unverrückbar festhalten.With the elimination of the shrink connection on the shaft side, however, increase the stresses occurring on the remaining ball-side shrink connection; in particular, higher axial forces and radial misalignment forces must be absorbed. aside from that Now the connections on the ball side of the inductor caps have to be shrunk on Center it exactly over its entire length and hold it immovably in this position.

Die zur Aufnahme der axialen Kräfte bestimmten Anordnungen liegen an den äußersten ballenseitigen Enden der Induktorkappen. Die radialen Versatzkräfte hat man durch längere Schrumpfsitze berücksichtigt, die gleichzeitig eine konzentrische Führung für die Induktorkappen abgeben und die ein Verkanten verhindern sollen. Beim Aufziehen einer Induktorkappe legt sich eine zwischen Schrumpffläche und dem äußersten ballenseitigen Ende in diese eingedrehte Schulter fest gegen einen entsprechenden Ansatz am Induktorballen und gibt der Induktorkappe so eine definierte, mit der Welle gleichachsige Lage. Im Betrieb soll deshalb eine feste Anpressung der Schulter an den Ballenansatz herrschen.The arrangements intended to absorb the axial forces are located at the outermost ball-side ends of the inductor caps. The radial displacement forces has been taken into account by longer shrink fit, which is also a concentric Provide guidance for the inductor caps and which should prevent tilting. When pulling on an inductor cap, one is placed between the shrink surface and the outermost ball-side end in this screwed shoulder firmly against a corresponding one Approach to the inductor ball and gives the inductor cap a defined, with the Shaft equiaxed position. Therefore, a firm pressure on the shoulder should be applied during operation prevail at the root of the ball.

Während des Schrumpfprozesses zieht sich die Induktorkappe in radialer und axialer Richtung zusammen. Beim Erkalten schrumpft die Induktorkappe zuerst an einem Punkt fest, dessen Lage auf dem langen Schrumpfsitz nicht vorher zu bestimmen ist.During the shrinking process, the inductor cap pulls in a radial direction and axial direction together. When it cools down, the inductor cap shrinks first fixed at a point whose position on the long shrink fit cannot be determined beforehand is.

Zwischen der Anordnung zur Aufnahme axialer Kräfte, einer formschlüssigen Verbindung am äußersten Ende der Induktorkappe und dem ersten Festpunkt des Schrumpfsitzes, der im ungünstigsten Fall weit vom Kappenende entfernt liegt, schrumpft nun die Induktorkappe in axialer Richtung. Durch die dem Abstand der beiden Festpunkte proportionale Schrumpfung hebt sich die Schulter der Induktorkappe von ihrem Ballenansatz ab, ein für die Laufruhe und für die Befestigungselemente der Induktorkappe unerwünschter Zustand. Weiterhin belasten die mit der axialen Schrumpfung wachsenden Kräfte die formschlüssige Verbindung schon in starkem Maße im Sinne der späteren axialen Betriebsbelastung vor. Schrumpfkräfte und Betriebs- Belastung zusammen können aber eine plastische Verformung der formschlüssigen Verbindung zur Folge haben, durch die es unmöglich wird, die Induktorkappe wieder abzuziehen.Between the arrangement for absorbing axial forces, a form-fitting Connection at the extreme end of the inductor cap and the first fixed point of the shrink fit, which in the worst case is far away from the end of the cap, the now shrinks Inductor cap in the axial direction. By the distance between the two fixed points proportional Shrinkage, the shoulder of the inductor cap is lifted from the base of the ball, one undesirable for the smoothness and for the fastening elements of the inductor cap State. Furthermore, the growing forces with the axial shrinkage burden the positive connection already to a large extent in terms of the later axial operating load before. Shrinkage forces and operational Load together can, however a plastic deformation of the positive connection result which makes it impossible to remove the inductor cap again.

Die mit der hier beschriebenen Befestigung für die Induktorkappe verbundenen Unsicherheiten und möglichen unkontrollierbaren Spannungszustände, die insgesamt als nachteilige Eigenschaften bezeichnet werden, vermeidet die Erfindung.The ones associated with the attachment for the inductor cap described here Uncertainties and possible uncontrollable states of tension that total are referred to as disadvantageous properties, the invention avoids.

Die Erfindung sieht eine Schrumpfverbindung einer frei fliegenden Induktorkappe mit dem Induktorballen eines Turbogenerators vor, bei der sich eine in die Induktorkappe eingearbeitete Schulter gegen einen entsprechenden Ansatz des Induktorballens legt und die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Schrumpfverbindung in axialer Richtung abnehmende Schrumpfmaße aufweist und das größte Schrumpfmaß in unmittelbarer Nähe der am Induktorballen anliegenden Schulter der Induktorkappe vorhanden ist.The invention provides a shrink connection of a free-flying Inductor cap with the inductor ball of a turbo generator in front of which a shoulder worked into the inductor cap against a corresponding approach of the Inductor bale sets and which is characterized in that the shrink connection has shrinkage dimensions decreasing in the axial direction and the largest shrinkage dimension in the immediate vicinity of the shoulder of the inductor cap resting on the inductor ball is available.

An dieser Stelle schrumpft die Induktorkappe zuerst fest; der Abstand der beiden Festpunkte verringert sich dadurch auf einen Bruchteil des bisher Möglichen.At this point the inductor cap will first shrink tightly; the distance of the two fixed points is reduced to a fraction of what was previously possible.

Die dem Abstand der beiden Festpunkte proportionale Schrumpfung verkleinert sich in gleichem Maße, wodurch die feste Anpressung der Schulter in der Induktorkappe an den Ansatz des Induktor-Ballens und damit die Sicherung gegen eine Lagenänderung der Induktorkappe erhalten bleibt. Gleichzeitig nehmen die axialen Schrumpfkräfte auf die formschlüssige Verbindung am Kappenende und damit die resultierende axiale Gesamtbelastung im Betrieb erheblich ab, so daß sich die Verbindung nur noch elastisch verformt.The shrinkage proportional to the distance between the two fixed points is reduced to the same extent, whereby the firm pressing of the shoulder in the inductor cap to the approach of the inductor ball and thus the protection against a change in position the inductor cap is retained. At the same time, the axial shrinkage forces decrease on the positive connection at the end of the cap and thus the resulting axial The total load in operation decreases considerably, so that the connection is only elastic deformed.

Nach einem weiteren erfinderischen Merkmal liegen zwischen den Schrumpfsitzen unterschiedlicher Schrumpfmaße schrumpfpressungsfreie Zonen, die etwa durch geringes Freidrehen in einer oder in beiden Schrumpfflächen entstehen. Hier gleichen sich Verformungen der beiden am Schrumpf beteiligten Körper aus. Durch die um die schrumpfpressungsfreien Zonen vergrößerte Gesamtlänge der Schrumpfverbindung erhält die Induktorkappe eine verbesserte Führung.According to a further inventive feature, lie between the shrink seats different shrinkage dimensions, shrinkage compression-free zones, for example due to low Free turning occurs in one or both of the shrinking surfaces. Here are the same Deformations of the two bodies involved in the shrinkage. Due to the shrinkage-free The inductor cap is given a zone of increased overall length of the shrink connection improved leadership.

Bei einmaliger Unterhaltung der Schrumpfverbindung erweist sich eine erfindungsgemäße Abstufung der Schrumpfmaße im Verhältnis 3 : 2 für eine gleichmäßige Spannungsverteilung besonders günstig.If the shrink connection is maintained once, a inventive gradation of the shrinkage dimensions in a ratio of 3: 2 for a uniform Stress distribution particularly favorable.

Die Abbildung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Die Induktorkappe 10 liegt mit einem Ende auf dem Induktorballen 11 auf. Der Ring 12 deutet eine formschlüssige Verbindung der Induktorkappe 10 mit dem Induktorballen 11 an, die die ; axialen Kräfte aufnimmt. Erfindungsgemäß ist das Schrumpfmaß des Schrumpfsitzes 13 größer als das des Schrumpfsitzes 14. Beim Aufziehen legt sich die Schulter 15 der Induktorkappe fest gegen den Ansatz 16 des Induktorballens. Dank des größeren Schrumpfmaßes sitzt beim Erkalten der aufgezogenen Induktorkappe der Schrumpf 13 zuerst auf.The figure shows an exemplary embodiment of the invention. The inductor cap 10 rests with one end on the inductor barrel 11. The ring 12 indicates a form-fitting connection of the inductor cap 10 with the inductor ball 11, which the; absorbs axial forces. According to the invention, the shrinkage of the shrink fit 13 is greater than that of the shrink fit 14. When the inductor cap is pulled up, the shoulder 15 of the inductor cap rests firmly against the shoulder 16 of the inductor barrel. Thanks to the greater amount of shrinkage, the shrinkage 13 sits first when the inductor cap cools down.

Unter Schrumpfmaß ist dabei die Differenz U aus dem Induktordurchmesser d und dem Innendurchmesser Di der Induktorkappe im Bereich des Schrumpfsitzes 13 bzw. 14 im kalten Zustand zu verstehen. Es ist also das Schrumpfmaß U = d - Di.The shrinkage dimension is to be understood as the difference U from the inductor diameter d and the inner diameter Di of the inductor cap in the region of the shrink fit 13 or 14 in the cold state. So it is the shrinkage dimension U = d - Di.

Durch die axiale Schrumpfung zwischen dem Schrumpf 13 und der formschlüssigen Verbindung 12 preßt sich die Schulter 15 fester gegen den Ansatz 16, ohne dabei die formschlüssige Verbindung 12 übermäßig auf Scherung zu beanspruchen. Die feste Anpressung bedeutet aber eine gute Sicherung gegen jegliche Lagenänderung der Induktorkappe.Due to the axial shrinkage between the shrinkage 13 and the form-fitting Connection 12 presses the shoulder 15 more firmly against the extension 16 without doing so to stress the positive connection 12 excessively on shear. The fixed one However, contact pressure means good protection against any change in position of the inductor cap.

Die Gesamtlänge der Schrumpfverbindung vergrößert sich um die zwischen den beiden Schrumpfsitzen gelegene schrumpfpress.ungfreie Zone 17, die durch geringes Freidrehen des Induktorballens 11 entsteht. Auch diese Verlängerung trägt zu einer sicheren Führung der Induktorkappe bei, außerdem gleichen sich in der Zone 17 die Verformungen von Induktorkappe und Induktorballen aus. Das kleinere Schrumpfmaß im Schrumpfsitz 14 verhindert die Ausbildung von Spannungsspitzen in der Schrumpfkante 18.The total length of the shrink connection is increased by the shrink pressure free zone 17 between the two shrink seats, which is created by slightly rotating the inductor barrel 11 free . This extension also contributes to the safe guidance of the inductor cap; in addition, the deformations of the inductor cap and the inductor ball are compensated for in zone 17. The smaller amount of shrinkage in the shrink fit 14 prevents the formation of stress peaks in the shrink edge 18.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Shrink connection of a free-flying inductor cap with the inductor ball of a turbo generator, with one in the inductor cap lays the incorporated shoulder against a corresponding approach of the inductor ball, characterized in that the shrink connection decreasing in the axial direction Has shrinkage dimensions and the largest shrinkage dimension in the immediate vicinity of the inductor ball adjacent shoulder of the inductor cap is present.

2. Shrink connection according to Claim 1, characterized in that the shrink seats of different shrinkage dimensions are separated from one another by shrinkage compression-free zones.

3. Shrink connection according to claim 1, characterized in that the shrinkage dimensions with a single subdivision are graded in a ratio of 3: 2. Considered publications: »Werkstattstechnik und Werksleiter ”, No. 24, 1938, especially p. 555; "Hut", e.g. Volume, 27th edition, 1949, p. 144, para. 1.