DE1180830B

DE1180830B - Shaft coupling for the mechanical and electrical connection of the rotor shaft of an alternating current turbo-machine with a separate shaft and the conductor guided in the shaft bores

Info

Publication number: DE1180830B
Application number: DEA44460A
Authority: DE
Inventors: Dr Eugen Wiedemann
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1963-10-16
Filing date: 1963-11-02
Publication date: 1964-11-05

Description

Wellenkupplung für die mechanische und elektrische Verbindung der Rotorwelle einer Wechselstrom-Turbomaschine mit einer getrennten Welle und der in den Wellenbohrungen geführten Leiter Bei großen Turbogeneratoren erfolgt aus Gründen der besseren Zugänglichkeit in der Regel die Anspeisung des Rotor-Erregerfeldes auf der Welle außerhalb des nichtantriebsseitigen Lagers. Die Zuleitungen zur Erregerwicklung liegen in einer 7pntralen Bohrung der Weile und verbinden die Enden der Rotorwicklung im Innem der Maschine mit den auf dem Wellenende- sich befindenden Einspeisungspunkten. Diese sind entweder in bekannter Weise als Schleifringe ausgebildet, oder sie liegen direkt am Ausgang eines rotierenden Gleichrichters, der zusammen mit der zugehörigen Wechselstrom-Erregermaschine auf dem Wellenende angeordnet ist.Shaft coupling for the mechanical and electrical connection of the Rotor shaft of an AC turbo machine with a separate shaft and the in The shaft bores guided conductors in large turbo generators is done for reasons the better accessibility usually the supply of the rotor excitation field on the shaft outside the non-drive-side bearing. The leads to the excitation winding lie in a central bore of the while and connect the ends of the rotor winding inside the machine with the feed points on the shaft end. These are either designed in a known manner as slip rings, or they lie directly at the output of a rotating rectifier, which together with the associated AC exciter is arranged on the shaft end.

Infolge der zum- Teil beträchtlichen - Erregerleistungen kann das Welleiiende für einen Schleifringsatz oder rotierende Gleichrichter eine axiale Baulänge erforderlich machen, die sowohl Schwierigkeiten bei der Herst#Itung des Rotors verursacht als auch ungünstige Voraussetzungen für einen ruhigen Lauf der Machine schafft. Es sind daher Konstrukiionen bekannt, bei welchen die Rotorwelle zwischen Lager und Schleifritigen oder rotierendem Gleichrichter geteilt ausgeführt wird. Die Kupplung zwischen Rotor- und Schleifringwelle kann starr oder elastisch sein. Im letitienannten, Fall ist die Schleiringwelle doppelt- ä#l#ge.rt. Hierdurch besteht die Möglichkeit, Lager mit, kleinen Abmessungen und geringem Spiel zwischen Welle und Lager-schale zu verwenden, um auf diese Weise gute Laufeigenschaften zu erzielen.As a result of the - sometimes considerable - excitation power, the shaft end for a slip ring set or rotating rectifier may require an overall axial length that both causes difficulties in the manufacture of the rotor and creates unfavorable conditions for smooth running of the machine. Constructions are therefore known in which the rotor shaft is designed to be divided between the bearing and the grinding rake or the rotating rectifier. The coupling between the rotor and slip ring shaft can be rigid or elastic. In the case mentioned in the previous section, the slip ring shaft is double-a # l # ge.rt. This makes it possible to use bearings with small dimensions and little play between the shaft and the bearing shell in order to achieve good running properties in this way.

Im Zusaffirnenhang.,flit Anordnungen der zuletzt genannten Art werden'b#--kanntlicfl die: Verbindungsleitungen zwischen den Schleifringen und dem Generator in das Innere der beiden Wellen gelegt. Fürdie elektrische Verbindung der generatorsekigentei, tungen mit den schleifringseitigen ist es bekannt, eine Kontaktanordnung vorzusehen, die sich 4imerhalb der mechanischen Kupplung befindet. Es handelt sich hier um eine Verbindung, die mittels federbelasteten Kontakten erzielt wird, die aber für die übertragung von hohen Energieströmen zu wenig betriebssicher sind, insbesondere da es sich hier um un-Aaufende Teile handelt, die hohen Zentrifugalkräften ausgesetzt sind.In connection with this, arrangements of the last-mentioned type are known the: connecting lines between the slip rings and the generator in the interior of the two waves. For the electrical connection of the generator itself, lines with the slip ring side, it is known to provide a contact arrangement, which is located within the mechanical coupling. This is one Connection that is achieved by means of spring-loaded contacts, but which for the Transmission of high energy flows are not operationally reliable enough, in particular because these are non-breaking parts that are exposed to high centrifugal forces are.

Zweck der Erfindung ist nunmehr eine Wellenkupplung für die mechanische und elektrische Verbindung der Rotorwelle. einer Wechselstrom-Turbomaschine mit einer getrennten Welle, auf w;elcher die Anspeiseeinrichtungen für die Erregerwicklung des Rotors angeordnet sind, wobei die Leiter von der Erregerwicklung und den Anspeiseeinrichtungen in axialen Bohrungen der beiden Wellen und die elektrische. Verbindung der Leiter innerhalb der Wellenkupplung untergebracht werden, zu schaffen, die die erwähnten Nachteile, der bisherigen Kupplungen mit Kontaktanordnungen für die -elektrische Verbindung der Leiter innerhalb der Kupplung vermeidet. Gleichzeitig soll die elektrische Verbindung flexibel ein,. so daß eine-unveiänderte Kontaktsichefheit sowohl bei Wellenverlage.rungen. als auch -bei Wärmedehnungen. der Erregerleitungen stets gewährleistet ist. Auf diese Weise werden ferner die durch Wärmedehnungen möglilchen Verspannkräfte auf Welle und Schleifringkörper vermindert und somit eine weitere Storungsursache für den einwandfreien Lauf derSchleifringe bezeitigt.The purpose of the invention is now a shaft coupling for the mechanical and electrical connection of the rotor shaft. an AC turbo machine with a separate shaft on which the feed devices for the excitation winding of the rotor are arranged, the conductors from the excitation winding and the feed devices in axial bores of the two shafts and the electrical. Connection of conductors housed within the shaft coupling to create the mentioned Disadvantages of the previous couplings with contact arrangements for -electric Avoid connecting the conductors within the coupling. At the same time, the electrical Connection flexible one. so that an unchanged contact security for both Shaft displacements. as well as thermal expansion. the excitation lines are always guaranteed is. In this way, the tension forces that are possible due to thermal expansion are also eliminated on the shaft and slip ring assembly and thus a further cause of failure for the slip rings to run properly.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die elektrische Verbindung der Leiter innerhalb der Wellenkupphing über zwei flexible Kreisringscheiben erfolgt, die, aus elektrisch leitendem Material bestehen und je in einer Kupphingshälfte zentriert werden, wobei die, Leiter auf der Rotorseite und diejenigen auf der Seite der Anspeiseeinrichtungen an diametral gegenüberliegenden Punkten der beiden Kreisringscheiben lösbar befestigt werden.According to the invention, this is achieved in that the electrical connection of the conductors within the shaft coupling ring takes place via two flexible circular ring disks, which consist of electrically conductive material and are each centered in one half of the coupling ring, the conductors on the rotor side and those on the side the feed devices can be releasably attached to diametrically opposite points on the two circular ring disks.

An Hand der Zeichnung sei ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläuter' und zwar zeigt Fig. 1 eine Wellenkupphing im Längsschnitt, während F i g. 2 einen weiteren Längsschnitt eines Teiles der gleichen Kupplung, jedoch um 90' versetzt, darstellt.An exemplary embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing, namely FIG. 1 shows a shaft coupling ring in longitudinal section, while FIG. Figure 2 shows a further longitudinal section of part of the same coupling, but offset by 90 ' .

Die mechanische Wellenkupplung besteht aus den zwei Teilen Ka, Kb, die in bekannter Weise mittels Bolzen miteinander verbunden werden, wobei der eine Teil Ka auf der Rotorwelle Wa eines Turbogenerators und der andere Teil Kb auf einer Welle Wb fest angeordnet ist. Die Welle Wb dient zur Aufnahme der für die Erregung des Generatorrotors erforderlichen nicht dargestellten Anspeiseeinrichtungen, wie beispielsweise Schleifringe mit oder ohne Erregerinaschine, rotierende Gleichrichtersätze mit Generator od. ä. The mechanical shaft coupling consists of two parts Ka, Kb, which are connected to one another in a known manner by means of bolts, one part Ka being fixedly arranged on the rotor shaft Wa of a turbo generator and the other part Kb fixed on a shaft Wb. The shaft Wb is used to accommodate the feed devices (not shown) required to excite the generator rotor, such as slip rings with or without excitation machine, rotating rectifier sets with generator or the like.

Die Rotorwelle Wa führt isoliert in ihrer zentralen Bohrung die beiden mit den Enden der Rotorwicklung verbundenen Leiter L, und L.. Beim Austritt aus der Bohrung der Welle Wa sind diese Leiter abgekröpft und mit den Kreisringscheiben R, und R, verbunden. Diese Ringscheiben, je nach der Stärke des zu übertragenden Stromes aus ein oder mehreren Einzelringen aufgebaut, sind aus federndem, elektrisch gut leitendem Material gefertigt und weisen daher eine gewisse Elastizität auf.The rotor shaft Wa insulates its central bore with the two conductors L and L connected to the ends of the rotor winding. When exiting the bore of the shaft Wa, these conductors are bent and connected to the annular disks R and R. These ring disks, made up of one or more individual rings depending on the strength of the current to be transmitted, are made of resilient, electrically conductive material and therefore have a certain elasticity.

Die Kreisringscheiben Ri und R, besitzen diametral zu den Anschlüssen der Leiter Li und L , angeordnet die Anschlüsse zu den Leitern L, und L4, die zu den Einspeisepunkten auf der Schleifringwelle Wb führen. Durch je zwei isolierend ausgeführte Verschraubungen V erfolgt jeweils an den Kupplungshälften Ka und Kb die Zentrierung der Ringscheiben R, und R2-Die Ringscheibe R, ist beispielsweise durch die in F i g. 2 dargestellte isolierende Verschraubung V n* der Kupplungshälfte Ka fest verbunden. Gegenüberliegend befindet sich eine gleichartige zweite Verschraubung. Die übertragung des Drehmomentes erfolgt in bekannter Weise über die außerhalb der Ringscheibenverbindungen gelegenen Kupplungshälften Ka und Kb entweder starr oder elastisch.The circular ring disks Ri and R have the connections to the conductors L and L4, which are arranged diametrically to the connections of the conductors Li and L, and lead to the feed points on the slip ring shaft Wb. By two insulating executed glands V is carried out at each of the coupling halves Ka and Kb, the centering of the rings R, and R2 The washer R, g is, for example, by the in F i. 2, the insulating screw connection V n * of the coupling half Ka is firmly connected. Opposite is a similar second screw connection. The torque is transmitted in a known manner via the coupling halves Ka and Kb located outside the ring disk connections, either rigidly or elastically.

Die beschriebene erfindungsgemäße Kupplung erfüllt durch die Anordnung der elastischen, elektrisch gut leitenden Ringscheiben folgende Aufgaben.The described coupling according to the invention is fulfilled by the arrangement the elastic, electrically conductive ring disks perform the following tasks.

1. Sie stellt eine biegeelastische (oder starre) Verbindung der Rotorwelle mit der Schleifringwelle dar. 1. It represents a flexible (or rigid) connection between the rotor shaft and the slip ring shaft.

2. Sie erlaubt den in den Wellen liegenden elektrischen Leitungen eine weitgehend ungehinderte Ausdehnung bei Erwärmung. 3. Sie überträgt das erforderliche Drehmoment für den separaten Schleifringwellenteil, für weitere daran anzukuppelnde Erregerinaschinen oder für einen auf den sogenannten Schleifringwellenteil montierten rotierenden Gleichrichter einschließlich Erreger.2. It allows the electrical lines lying in the shafts to expand largely unhindered when heated. 3. It transmits the required torque for the separate slip ring shaft part, for other excitation machines to be coupled to it or for a rotating rectifier including exciter mounted on the so-called slip ring shaft part.

4. Innerhalb des Arbeitsbereiches der Kupplung verändern sich ihre -elektrischen übertragungseigenschaften nicht, da der Kontaktdruck konstant bleibt. Dieses ist besonders erwünscht bei hohen, kurzschlußähnlichen Strömen im Erregerkreis.4. Theirs change within the working range of the coupling -Electric transmission properties not, as the contact pressure remains constant. This is particularly desirable in the case of high, short-circuit-like currents in the excitation circuit.

Claims

Claims: 1. Shaft coupling for the mechanical and electrical connection of the rotor shaft of an AC turbo machine with a separate shaft on which the feed devices for the excitation winding of the rotor are arranged, the conductors of the excitation winding and the feed devices in axial bores of the two wools and the electrical connection of the conductors are housed within the shaft coupling, characterized in that the electrical connection is made via two flexible circular ring disks, which are made of electrically conductive material and are each centered in a coupling half, the conductors on the rotor side and the side of the feed devices diametrically opposite points of the two circular ring disks are releasably attached.

2. Coupling according to spoke 1, characterized in that the circular ring disks between the 1.

Peiter connections are insulated and firmly connected to the coupling halves on both shaft ends. 3. A coupling according to claim 1, characterized denotes Ge, that the connection of the conductor is carried on the circular ring discs by means of screw.

4. Coupling according to claim 1, characterized gekennzr.icbne4 that each circular ring disk is formed from several king disks. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1137 123; U.S. Patent No. 2,631,185.