DE1538722B2 - Kuhlmittelanschluß fur direkt flus sigkeitsgekühlte Rotorwicklungen von Tür bogeneratoren - Google Patents
Kuhlmittelanschluß fur direkt flus sigkeitsgekühlte Rotorwicklungen von Tür bogeneratorenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Kühlmittelanschluß für eine direkt flüssigkeitsgekühlte Rotorwicklung
eines Turbogenerators, bei dem die Kühlkanäle der Wicklung mit radial verlaufenden und
mit Spiel in radialen Bohrungen der Rotorwelle untergebrachten Rohrleitungen verbunden sind, die
mit axial in der Welle verlaufenden Jßohrungen in Verbindung stehen.
Bei Turbogeneratoren, in welchen die Rotorwicklung direkt mit einer Flüssigkeit, z. B. Wasser, gekühlt
wird, ist es üblich, die Kühlflüssigkeit am Wellenende dem Rotor zu- bzw. von ihm abzuführen
und bis in die Nähe der Anspeisung an die aus Hohlleitern bestehende Wicklung weitestgehend innerhalb
der Rotorwelle zu führen. Zu diesem Zweck werden axiale Kanäle in der Rotorwelle vorgesehen,
die über radiale Bohrungen mit einer außenliegenden Verteilkammer in Verbindung stehen, an die die
Hohlleiter der Rotorwickelköpfe angeschlossen werden. Die Rotorwickelköpfe werden gegen die Fliehkraft
von einem Kappenring gehalten, der auf einer Seite, im allgemeinen am aktiven Teil, auf den
Rotorkörper aufgeschrumpft ist und auf der anderen Seite durch einen Schrumpfsitz mit der Endplatte
der Kappe fest verbunden ist, wobei zwischen der Bohrung der Endplatte und der Rotorwelle ein Spiel
vorhanden ist.
Bei diesen bekannten Maschinen entstehen somit Relativbewegungen zwischen der Rotorwelle und den
Wickelköpfen, die durch Schwingungen sowie durch Wärmedehnungen und Fliehkräfte verursacht werden.
Infolgedessen ist es notwendig, bei der Flüssigkeitszuführung von der Welle zu den Wickelköpfen
diese Relativbewegungen bzw. Schwingungen zu beherrschen, ansonst das Kühlsystem gefährdet wird.
Dabei ist aber zu berücksichtigen, daß der Flüssigkeitsdruck mit dem Quadrat des radialen Abstandes
von der Wellenachse zunimmt, und infolgedessen sind die bisher für diesen Zweck verwendeten
flexiblen radialen Rohrleitungsteile, z. B. Rohrkompensatoren, kaum mehr genügend flexibel herstellbar,
um den. drehzahlfrequehten: Schwingungen ohne die
Gefahr von Ermüdungsbrüchen standzuhalten.
Aus der Veröffentlichung »Soviet Inventions Illustrated«, Februar 1963,/Seite Cp 15 bis Cp 16, ist
eine Anordnung für die direkte Flüssigkeitskühlung der Rotorwicklung eines Turbogenerators bekannt,
wo die Flüssigkeit für die Kühlung der Rotorwicklung, ,über radial verlaufende Rohrleitungen, die in
radiale Bohrungen irr der Rotorwelle münden, zu- und abgeführt wird. Die radialen Rohrleitungen sind
an beiden Enden mit einem Dichtungsring versehen, wobei die Dichtung .am inneren Ende der Rohrleitung
in einer radialen Bohrung der Rotorwelle angeordnet ist. Mit dieser Anordnung werden ledig-'
lieh Relativbewegungen zwischen den radialen Rohrleitungen und der Rotorwelle, die durch unterschiedliche
Wärmedehnung verursacht werden, durch eine entsprechende Deformierung der elastischen Dichtungsringe
kompensiert. Bei dieser Anordnung stehen die radialen Rohrleitungen mit Kanälen in
Verbindung, die durch Bohrungen in der Rotorwelle gebildet werden.
Aus der französischen Patentschrift 1 400 853 ist es bei Turbogeneratoren bekannt, Kühlmittelverteilerrohre
in den Rotornuten vorzusehen, bei welchen zwischen konzentrisch zueinander und in axialer
Richtung angeordneten Rohrteilen ein Spiel vorhanden ist, um zwischen diesen Rohrteilen eine Relativbewegung
zu ermöglichen.
Ferner ist es aus der deutschen Patentschrift 1117 211 bei Turbogeneratoren mit flüssigkeitsgekühlter
Rotorwicklung bekannt, zwischen den Wickelköpfen der Rotorwicklung und den radialen
und axialen Rohrleitungen, die für die Zu- bzw. Abführung der Kühlflüssigkeit dienen, starre Verbindungen
vorzusehen.
ίο Bei allen diesen bekannten Kühlanordnungen
werden nur die durch Wärmedehnungen hervorgerufenen axialen Bewegungen auf verschiedene Art
und Weise bewältigt.
Die Aufgabe der Erfindung ist nunmehr, einen
Kühlmittelanschluß für eine direkt flüssigkeitsgekühlte Rotorwicklung eines Turbogenerators zu
schaffen, bei welcher nicht nur die durch Wärmedehnungen verursachten axialen Bewegungen, sondern
auch die durch Rotation und Wellendurch-
ao biegungen bedingten Schwingungen vom Kühlrohrsystem ferngehalten werden. Gemäß der Erfindung
wird dies dadurch erreicht, daß in den axialen Bohrungen axiale Rohrleitungen mit Spiel angeordnet
sind, die mit den radialen Rohrleitungen starr verbunden sind, und daß das aus radialen und axialen
Rohrleitungen gebildete Rohrleitungssystem einerseits mit dem Wickelkopf der Rotorwicklung in
fester Verbindung steht und andererseits am Ende der Rotorwelle axial verschiebbar gelagert ist.
An Hand der Zeichnung sei ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 einen Teillängsschnitt des Rotorendes eines Turbogenerators,
F i g. 2 einen Querschnitt entlang der Schnitt- ebeneA-A der Fig. 1.
In der F i g. 1 bedeutet 1 den Rotorkörper und 2 die Rotorwelle, während die aus Hohlleitern gebildeten
Wickelköpfe der fiüssigkeitsgekühlten Rotorwicklung mit 3 bezeichnet sind. Zum Halten der
Wickelköpfe 3 ist.· das Rotorende mit einer fliegenden Rotorkappe versehen, die in bekannter Weise aus
einem Ring 4 besteht, der nur auf einer Seite auf dem Rotorkörper 1 aufgeschrumpft ist und auf der
anderen Seite mit einer Endplatte 5 verbunden ist, wobei zwischen der Bohrung der Endplatte und der
Rotorwelle 2 ein Spiel vorhanden ist.
Auf der Außenseite der Endplatte 5 ist eine Ringbzw. Verteilkammer 6 für die Kühlflüssigkeit angeordnet,
die über starre Rohrstücke 7 mit den Hohlleitern der Wickelköpfe 3 in Verbindung steht.
Gleichzeitig ist die Verteilkammer 6 über starre radiale Rohrleitungen 8 mit einer in der Wellenbohrung
axial verlegten Rohrleitung 9 bzw. 10 fest verbunden. Sowohl zwischen den radialen Rohrleitungen8
und den. entsprechenden radialen Bohrungen in der Rotorwelle 2 als auch zwischen der axialen
Bohrung in der Rotorwelle 2 und den konzentrischen Rohrleitungen 9,10 ist' ein Spiel 11 vorgesehen, welches
Relativbewegungen zwischen den Rohrleitungen und der Rotorwelle gestattet. Am Wellenende ragen
die konzentrischen Rohrleitungen 9,10 aus der Wellenbohrung heraus und sind in einem oder mehreren
Lagern axial verschiebbar gelagert. Dieses Lager können zweckmäßig bereits Bestandteile der Dichtungen
13, 14 eines Kühlmittelübertragers 15 sein, wobei sie dann mit der Kühlflüssigkeit geschmiert
werden.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2
wird die Kühlflüssigkeit am gleichen Wellenende zu- und abgeführt und zu diesem Zweck ist die Verteilkammer
6 durch radiale Trennwände 16 tangential in vier Unterkammern unterteilt (F i g. 2). Die
diametral gegenüberliegenden Unterkammern 17 stehen über je eine radiale Rohrleitung 8 mit der
gemeinsamen axialen Rohrleitung 9' Jar den Zufluß und die anderen gegenüberliegenden Unterkammern
18 über je eine radiale Rohrleitung 8 mit der Rohrleitung 10 für den Abfluß innerhalb der Wellenbohrung
in fester Verbindung, wobei die beiden radialen Rohrleitungen 8 für die Unterkammern 17
gegenüber denjenigen für die Unterkammern 18 in axialer Richtung versetzt liegen.
Die axialen Rohrleitungen 9,10 mit den dazugehörigen
radialen Rohrleitungen 8 sind unabhängig von der Rotorwelle 2 und haben nur zwei Auflager,
von denen eines die Einspannstelle ist, wo die dazugehörige radiale Rohrleitung 8 kraftschlüssig mit
der Verteilkammer 6 verbunden ist und das andere durch die Lager 13 bzw. 14 gebildet ist, die eine
freie Bewegung der Rohrleitung in axialer Richtung gestatten. Dadurch, daß immer Spiel zwischen Rohrleitungen
und Wellenbohrungen vorhanden ist, können die Rohrleitungen Relativschwingungen gegenüber
der Rotorwelle ausführen. Ferner kann das beschriebene Rohrleitungssystem die während des
Betriebes vorkommenden axialen Dehnungen der Rotorkappe 4, 5 bzw. Verteilkammer 6 ohne weiteres
mitmachen.
Um die verschiedene Dehnung infolge Zentrifugalkraft zwischen Verteilkammer 6 und den radialen
Rohrleitungen 8 aufzunehmen, können diese letzteren mit Vorspannung in die Verteilkammer 6 eingesetzt
werden. Eine weitere Maßnahme wäre, die axialen Rohrleitungen 9 und 10 am inneren Ende
auf mindestens einer gewissen Länge im Querschnitt zu unterteilen, so daß mehrere Teilrohre gebildet
werden, die mit mindestens einer radialen Rohrleitung 8 in Verbindung stehen. Die durch die Aufteilung
der axialen Rohrleitung gebildeten Teilrohre weisen eine genügende Flexibilität auf, um die auf
die Verteilkammer 6 wirkende Zentrifugalkraft aufnehmen zu können.
Zu beachten ist noch, daß im allgemeinen das Wellenende des Rotors wegen der Stromübertragungsapparatur
relativ lang ist, so daß der Durchhang der axialen Rohrleitungen 9 bzw. 10 sehr groß wird
bzw. die Wandstärke zu dick gewählt werden müßte. Es ist dann günstig, unter Ausnutzung der Eigenflexibilität
der axialen Rohrleitung, diese noch mit einer weiteren Lagerung im Sinne einer Dämpfung
oder einer Zentrierung zu versehen, wobei es meistens genügen dürfte, wenn eine solche Dämpfung
nur zwischen der äußeren Rohrleitung 10 und der Wellenbohrung vorgesehen wird. Diese Dämpfung
muß in genügend großem Abstand von der Einspannstelle der Rohrleitung sein, um das gewünschte
Maß an Flexibilität zu gewährleisten. Die Dämpfungseinrichtung kann beispielsweise aus einem
Gummiring 20 (F i g. 3) oder aus radial wirkenden Blattfedern 21 (Fig. 4) bestehen.
Wird das Wellenende mit der Stromübertragungsapparatur an den Generatorrotor angeflanscht, so
kann, wie aus der F i g. 5 ersichtlich ist, in der Kupplung 22 eine Zentrierung bzw. Dämpfung mittels
axial wirkenden Blattfedern 23 erreicht werden. Durch diese Elemente 23 wird eine Beweglichkeit
der Rohrleitung 10 gegenüber der Welle 2 in der Winkellage von Rohrleitungsachse zu Bohrungsachse
und auch die axiale freie Dehnungsmöglichkeit nicht verhindert.
Obwohl die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles beschrieben worden ist, wo die Zu-
und Abfuhr der Kühlflüssigkeit am gleichen Rotorende erfolgt, kann die Erfindung in analoger Weise
auch bei Turbogeneratoren zur Anwendung kommen, wo auf der Endplatte der einen Rotorkappe
eine Zufuhrkammer und auf der Endplatte der anderen Rotorkappe eine Abfuhrkammer für die Kühlflüssigkeit
vorgesehen ist. In diesem Falle fällt die in F i g. 2 veranschaulichte Unterteilung der Kammer
weg.
Claims (5)
1. Kühlmittelanschluß für eine direkt flüssigkeitsgekühlte Rotorwicklung eines Turbogenerators,
bei dem die Kühlkanäle der Wicklung mit radial verlaufenden und mit Spiel in radialen
Bohrungen der Rotorwelle untergebrachten Rohrleitungen verbunden sind, die mit axial in
der Welle verlaufenden Bohrungen in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß
in den axialen Bohrungen axiale Rohrleitungen (9, 10) mit Spiel (11) angeordnet sind, die mit den
radialen Rohrleitungen (8) starr verbunden sind, und daß das aus radialen und axialen Rohrleitungen
gebildete Rohrleitungssystem einerseits mit dem Wickelkopf (3) der Rotorwicklung in
fester Verbindung steht und andererseits am Ende der Rotorwelle (2) axial verschiebbar gelagert
ist.
2. Kühlmittelanschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die starren radialen
Rohrleitungen (8) in eine an der Rotorkappe (4,5) des Turbogenerators befestigte Verteilkammer (6)
für die Kühlflüssigkeit einmünden, die durch starre Rohrstücke (7) mit den Wickelköpfen (3)
der Rotorwicklung fest verbunden ist.
3. Kühlmittelanschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die starren radialen
Rohrleitungen (8) vorgespannt sind.
4. Kühlmittelanschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
radialen Rohrleitungen (8) in zwei Gruppen mit je einer gemeinsamen axialen Rohrleitung (9 oder
10) in der Rotorwelle in Verbindung stehen.
5. Kühlmittelanschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die axialen Rohrleitungen (9, 10) am inneren Ende auf mindestens einer gewissen Länge im
Querschnitt unterteilt sind, wobei jedes Teilrohr mit mindestens einer radialen Rohrleitung"(8)
starr verbunden ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH1488766A CH447353A (de) | 1966-10-14 | 1966-10-14 | Turbogenerator mit direkt flüssigkeitsgekühlter Rotorwicklung |
CH1488766 | 1966-10-14 | ||
DEA0054055 | 1966-11-11 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1538722A1 DE1538722A1 (de) | 1970-01-29 |
DE1538722B2 true DE1538722B2 (de) | 1971-01-07 |
DE1538722C3 DE1538722C3 (de) | 1976-11-11 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2403226A1 (de) * | 1973-01-29 | 1974-08-08 | Westinghouse Electric Corp | Dynamoelektrische maschine mit staender und laeufer |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2403226A1 (de) * | 1973-01-29 | 1974-08-08 | Westinghouse Electric Corp | Dynamoelektrische maschine mit staender und laeufer |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CH447353A (de) | 1967-11-30 |
FR1540666A (fr) | 1968-09-27 |
JPS5235841B1 (de) | 1977-09-12 |
SE340839B (de) | 1971-12-06 |
DE1538722A1 (de) | 1970-01-29 |
GB1187828A (en) | 1970-04-15 |
AT282741B (de) | 1970-07-10 |
US3497736A (en) | 1970-02-24 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |