DE1538928A1 - Elektrisch isolierende Verbindung zweier elektrisch leitender Hochdruck-Rohrleitungen - Google Patents

Elektrisch isolierende Verbindung zweier elektrisch leitender Hochdruck-Rohrleitungen

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DE1538928A1
DE1538928A1 DE19661538928 DE1538928A DE1538928A1 DE 1538928 A1 DE1538928 A1 DE 1538928A1 DE 19661538928 DE19661538928 DE 19661538928 DE 1538928 A DE1538928 A DE 1538928A DE 1538928 A1 DE1538928 A1 DE 1538928A1
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Dietrich Lambrecht
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L19/00—Joints in which sealing surfaces are pressed together by means of a member, e.g. a swivel nut, screwed on or into one of the joint parts
    • F16L19/02—Pipe ends provided with collars or flanges, integral with the pipe or not, pressed together by a screwed member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L25/00—Constructive types of pipe joints not provided for in groups F16L13/00 - F16L23/00 ; Details of pipe joints not otherwise provided for, e.g. electrically conducting or insulating means
    • F16L25/02—Electrically insulating joints or couplings
    • F16L25/023—Electrically insulating joints or couplings for joints in which sealing surfaces are pressed together by means of a member, e.g. a swivel nut, screwed on or into one of the joint parts

Description

Kopie, der ursprünglichen Tint erlagen
Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH Frankfurt/Main, !Dheodor-Stern-Kai 1
l4/o49 31.1ο.66
Elektrisch isolierende Verbindung zweier elektrisch leitender Hochdruck-Rohrloitunffon .
Die Erfindung bezieht eich auf eine elektrisch isolierende Verbindung zweier elektrisch leitender Hochdruck-Rohrleitungen zur Führung von flüssigem Kühlmittel bei einer direkt gekühlten Wicklung einer elektrischen Maschine, insbesondere bei der Erregerwicklung eines Turbogeneratorläufers·
Die bei flüssigkeitβgekühlten Turboläufern verwendeten Hochdruck-Kohrverbindungen dienen dazu, zwei zu verbindende Rohrloltungsenden gegeneinander zu isolieren« Bei solchen zu vorbindenden Rohrleitungsonden kann es sich ζ♦D. um eine Vorbindung von einem an Hasse liegenden Waeeeran»chlußrohr zu dor unter Spannung stehenden Wicklung oder um «ine Verbindung von zwei an verschiedenen Potentialen liegenden Windungen handeln*
' BAD
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Bei Drehung doe Läufers entstehen durch dießigenfliohkrfift der Flüssigkeit in den Kühlkanälen sehr hohe hydraulische Drücke, die mit dem Quadrat dee radialen Abstände* von der Läufermitte ansteigen. Jo nach Einbauingen der isoliorondon Rohrverbindungen im Läufer worden diese bei Rotation mit Flüssigkeitsdruck««! von loo bis 2oo atü beansprucht. Daraus geht hervor, daß sehr hohe Anforderungen on die mechanische Festigkeit und Dichtheit der Rohrverbindungen bei Anwendung in einem flüsslgkeitsgekühlten Läufer gestellt werdon» Aus Gründen der Betriebssicherheit müssen diese Rohrvorbindungen mit mindestens dem doppelten Prüfdruck getestet werden· Dor hohe Prüfdruck muß von der Isolation ohne Schaden aufgenommen werden* Bei Drehung des Läufers sind die Rohrverbindungen hochfrequenten mechanischen Schwingungen ausgesetzt» die auch nach langer Betriebszelt die Dichtheit nicht be* einflussen dürfen.
Je nach Größe der an einer Rohrleitung liegenden elektrischen Spannung und je nach Länge der Isöl!erstrecke treten mehr oder weniger starke elektrolytische Effekte auf, die bei ihlseher Auslegung der Verbindung sehr leicht zur Beschädigung der Isolation und der Verbindungsteile führen können· Die isolierende Rohrverbindung muß ferner in der Lago sein, elektrische Prüfspannungen aufzunehmen· Bei flüssigkeit*· gekühlten Turboläufern wird die Wicklungsisolation gegen Hasse mit etwa 3 »5 bis 4 ICV geprüft; während der Prüfung wird die Rohrverbindung von der Kühlflüssigkeit durchströmt·
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Das bedeutet, daß auch an die elektrischen Eigenschaften der Isolation sehr hohe Anforderungen gestellt werden» um die Forderung der höchstmöglichen Betriebssicherheit zu gewährleisten. Oa die Rohrverbindung an spannungsführende Teile angeschlossen wird, ist absolut zuverlässige Dichtheit bei Raum- wie auch bei den zu erwartenden maximalen Betriebstemperaturen von etwa 9o° C erforderlich·
Es ist bekannt, für solche bei flüesigkeitsgekUhlten Turboläufern notwendigen Hochdruck-Rohrverbindungen Isolier·» schläuche zu verwenden, die an ihren Enden mit Metallhülsenfassungon versehen sind· Diese Schläuche entsprechen ihrem Aufbau nach den handelsüblichen Hydraulik-Hochdruckschläuchor Bei derartigen Schläuchen wird die flüseigkeitsdruckfosto elektrische Isolation dadurch erreicht, daß s.B. «in Teflonschlauch (als innerer Dichtschlauch) verwendet wird, der mit Isolationsmaterial druckfest gepanzert wird, was z«D. durch Umklöppelung mit Glasseidenfäden oder Umwicklung mit Glasseidengewobebändern geschehen kann. Durch Verklebung mit warm- oder kaltaushärtendem Harz wird dabei ein Zusammenhalt der Kunststoffpanzerung erreicht* Derartige Schläuche haben jedoch den Nachteil, daß bei gleichzeitiger Einwirkung des hohen FlüssigkeitsVuckee und der Betriebstempocatür der Preßdruck des in don Metallhülsen eingequetschten Teflonschlauches infolge zu geringer Warmformbeatändigkeit verlorengeht» Das hat Undichtigkeiten an den Metallhülsenfassungen zur Folge· Ein weiterer Nachteil ist, daß auch infolge der gegen Schwingungen sehr empfindlich
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der gegen Schwingungen eohr empfindlichen MotallhÜXson« faesungen nach längerer Betriebsseit Undichthoiton auftreten. Ferner sind derartige Schläuche außerdem gegon axiale Zug- und Druckkräfte, dl© bei Anwendung von Rohrverbindungen In einem fXiUßigkeltegekühXten Läufer unvermeidbar öindt βehr empfindlich« Solche leclierechlHuchc .Kind ESeB. durch die britische Patentschrift 97Ö ©25 bekennt gew©r-don·
Aufgabe der Erfindung .iet, ein© elektrieeh HoohdruckxRohrloltungevorbindung ssi* eeh€iff©Hf, die im Hinblick exit die meehenieeho Peetlgkeit und. Dichtheit - höchstmöglich· Betriebssicherheit bei flüeeigkeitegakühlteii Läufern go·»
Die Erfindung besteht darinf daß zxfischen den beiden Rohr leltungsoiidön» die vorcliekt sind, eine druck£cetO(, ©igen« beßtäadig© Abstmidehülae rMß
iett dl© Rohrloitunggenden !«ittele einer iao-1-lorenden Spasnhülee f die en Λ einem I5»,ds eisieii Bttiid und am anderen Ende eine Spotnimutter ßufwelet« flü£slgk©ltsdiclit gegen die Stirnflächen der- .Abföißßdehüleo gepre-ßt islnd» di© toundeeitiß© Rohrleitung Im Bundbf?r<t£ch una boidercelt-c desselben nvt£ βίκο krlDiehetroisal^here hänge isoliert Ißt und STfischen d©m Bund und dein textgobüeiiwn •ros'dielEtcn. Rohr» l ein Drueks'ing aus
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Eine derartige Iloehdruckrohrverblndung bildet im bauten Zustand eine starro, mechanisch kraftschlüsslgo und elektrisch zuverlässig isolierende Verbindung. Die im Zusammenhang mit den obengenannten, bekannten Rohrverbindungen angeführten Nachteile entfallen hier. Dia Bauart gemäß der Erfindung hat ferner verhältnismäßig kleine Abmessungen· Bei etwa 8 bis Io mm nutzbarer Nonnweite beträgt der Außondurchmesser nur etwa 24 nun. Damit sind vorteilhafterweise dia Außenabmessungen bei großem Durchflußquerschnitt sehr klein gehalten. Die Abstandahüise und der Druckring bestehen vorzugsweise aus keramischem Werkstoff·- Damit ist eine höchstmögliche elektrische Isolierung und Formbeeta'ndigkeit erreicht* Di© Wandstärke der Abstandshülse ist so bemesserit daß der hohe Flüssigkeitsdruck und die mechanisch© oxialo Verapannkraft mit Sicherheit aufgenommen werden können· Dia Länge der Abstandshülse richtet sich nach der Höhe der anstehenden Spannung, Gleichspannungen erfordern elno bostimmt© Mindestisoiationostrecke, damit eloktrolytische Effekte im Ihnoron dor flüsaigkoitsdurchströraten Rohrverbindung vermieden werden» Der Druckring wird nur durch die axiale Yer· Spannkraft und die iia Einbauzustand auftretenden axialen Betriebskräfte beansprucht,
Die Spannhülse 1st innon vorzugsweise mit einem Isolierschlauch ausgekleidet, der den Druckring, die Abatandshüis© und die boiden Rohrleitungsonden umschließt) vorteilhaft ist ferner auf dlo bundsoltige Ilohrleltung ein aufgeschrumpft. Dloijo laol Lorachläucha «organ füt
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lange olaktrlactia ICriochatrecken Ira Bereich der spannungsfiihrondon Teile} sie bestehen vorzugsweise au« Teflon»
Dio Vordickungen der Rohrleitung»enden werden vorzugsweise durch Rohralppol gebildet, dio mit den Rohrloitungatmden fast verbunden sind* Damit wird ein zuverlässiger Anschlag einerseits für den Druekring und andererseits für die Spann»
mutter erreicht» Dl« Abdichtung 'der Kühlflüssigkeit gegen außen kann dadurch erfolgen, daß dia Yerdlckungen (Hohrnipp*3j j swells* mit einer Ausnehmung* versehen sind, in dl© DichtrInga, vorteilhaft. 0»Ringsaus aitoi^ungsbestHndige») Te: Kunststoff, i>ingolögt oind* Dio Ö-Kiiige worden durch don Flüsslgkeitadrucls: on die genchLlffenon DichtflUchon dor
imd dio glatt baarb«it©ten Dlchtfliichon dor gepreßt» Dabei erfolgt aine meehaniseh kraftochliiaflig© ?örbindung «m allen Bijriüirungaf!Sehen dar Isolations» und Stahlseile· Die IsölatIonste11« sind absolut formbeständig, so daß ain Lockern der Verbindung durch Setsj ar«ch©iiuingen auch nach langer Betriebaaseit nicht möglich LBt» Die Dichtheit dloaor Bauart ist, über lange Botriebe· 7, al ton gorochnafc, in erster Linie vom Versprödungsverhalten dos Werkstoffes der O-Ringa abhängig» Öxyd»Kerainlk hat auch lia nassen .Zustand ausgezeichnet· laoiiereigenschaf ten und bohSlt auch bei hohen Temperature» seine Formbeständig« kalt bal, Mit SonderqualitHten können sehr hohe mechanisch» Faatigkoltäii orralcht werden.
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Dio Abstandshülse kann auch an ihren beiden Stirnseiten je einen axial gerichteten Zontrierring aufweisen, der mit den Ausnehmungen einen Zontriersits bildet« Durch eine derartige Zentrierung wird ein Herauequetschen der 0-Ilinge wirksam vermieden, und zwar auch dann noch, Venn aus irgendeinem Grunde die axiale Verspannkraft nachläßt und eich zwischen den axialen Anlagefliichen ein kleiner Spalt einstellen sollte. Der Paeeungsflitss verhindert »it absoluter Sicherheit, daß der O-Ittjig infolge de« hohen Flüssig« koitedruckoo in den Spalt hineingepreßt wird*
Eino absolut sichere Abdichtung kann auch dadurch erreicht werden» daß die Dichtringe Weichkupfer-Dichtringe ßiixa und daß zwisehen dem Bund und dem Druckring «ine kräftige Spannfeder angeordnet ist« Die Weichkupfer-Dichtringo sind dabei etwa über ihre halbe Stärke in d*n Ausnehmung©« der Verdickungon (Rohrnippel) geführt bs&w« zentriert t Die Spatra« feder dient dasu, SetzerscheinunEGu an de« Weichl«tpferrin(ienr die über eine lungere Betriebedauer eintreten könueus,, ßi'.-astugleichon« Damit wird eine Lockerung,, die «u Undlchihoitcn dor Verbindung füliren könnte, mit Sicherheit vermieden·
Die Hochdruclcrohrverbindung s©mäß a&r Erfindung wii^d vorteilhaft bei einer elektrischen Maschine» insliosondore bei einem Turbogenerator, angewendet, bei «reicher der unter elektrischer Spannung'steilendgr Evregar-wicklung de« Läufer« über eine Isolierstrecke Kühlflüssigkeit zugeführt trerdon eoll, vpboi durch aän» Vielzahl von Anschlü«««», b«D« txn
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jodor Ilalbwindung, ©ine besonders intensive und gloichraiißiße Kühlung erroicht worden sollf dadurch kann die Leistung der Maschine erheblich gesteigert werden.
In der Zeichnung sind in Fig. 1,2 und 3 Ur^i Ausftihrungs» beispiele der erfindungsgemäßen Verbindung jeweils in einem Längsschnitt dargestellt; die Verbindung gemäß Fig. 3 ist dabei nur zum Teil am sehen«
Gemäß Fig. 1 ivoisen mrol Rohrleitungen io und 11 an ihren Enden lA und 15 ale Verdickungen &*fei Rohrnippel 12 und 13 auf, die mit den Kohrleitungsenden hart vei'liitot sljid. Die VerdiekungGn können mit den Rohrlei tungeendöii auah aus einem Stück bestehen* Die Hohrleitun^aenden l4*15 eind mit Ab« etand voneinander angeordnet· Zwischen diesen Enden bzw» zwischen den Itohrninpelii 12 und 13 i*t ο ine Abstendahülse l6 aus Keramik vorgesehen· Die Rohrnippel lg und 13 sind mit Ausnehmungen 17 und l8 versehen, In die zur Dichtung 0»Ringe 19 und 2o eingelegt sind« Auf dia Rohrleitung Io ißt ein Teflonschlauch 21 aufgeschrumpft} über diese isolierte Rohrleitung Io ist ein Druekring 22 ftus Koromik und ein© zylindrische Spannhüloe S3 au» iietßll geschoben, die an einem Ende einen Bund 24 und am anderen Ende eine Spanntnut« ter 25 aufweist. Der Teflonachlaueh 21 reicht innerhalb der Spnmihülso 23 bis zum Rohrnippel 12 und erstrockt aich auch außerhalb der Spannhülse über eine krieehatromeichore Länge der Rohrleitung lo· Die Spannliülac· &3 ist ijrmoaa mit einem Tefloncehlaueh 26 isoliert. Im Betrieb liegen dia B0:9 8S1 /Ü30 3 "
V9 V
Rohrleitung 11, dia Spannmutter 25 und die Spannhülse 23 auf gleichem Potential» Die vorgesehenen Isolierschlauche und die Keramik-Bauelemente gewährleisten eine zuverlässige, kriechstromsichore Isolierung der beiden Rohrleitungen und 11. Mittels der Spannhülse 23 und der Spannoiutter 25 sind die beiden an den Rohrloltungoenden befestigten Rohrnippol 12 und 13 fest auf die Stirnflächen der Abstandshülos 1-6 gepraßt. Dio beiden O-Ringö 19 und 2p bestehen vorzugsweise aus alterungabeständigam Kunststoff. sie werden im 'Botrieb durch don Flüssigkeitsdruck an die geschliffenen Dichtflächen 27 der Abstandshülee 16 und an die glatt bearbeiteten Dichtflächen 28 der Rohrnippel 12 und 15 goprsßt·
Gemäß Pig» 2 sind keine O-Ringe wie in Pig» I9 sondern Wöichkupför-Dlchtringä 29 und 3o i» Verbindung mit ölnor Töllerfedor 31 vorgesehen | dabei iist die Tellerfador zwischen dem Bund 2lk und dem Druckring 22 angeordnet» Zwischen der Tellerfader 31 und dem Druckring 22 liegt ©ine Stahlscheibe 32, die den Druck der Tellerfeder gleichmäßig auf den Druckring verteilt. Die Weichkupfer*Dichtrlngö 29 und 3o liegen über etwa ihre halbe Stärke in den Ausnehmung©« 17 und 18 der Rohrnippel 12 und 15.
In Fig. 5 ist eine Bauart gosäoigt, bei der dia Abstands« hülse 16 an ihren boidon Stirnseiten 27 (nur eine ist dargestellt) ja a in ei axial gerichteten Vorsprung 33.tmd oinoii Zentrlorrlng aufweist. Diener 2entriarring bildöt mit dür Ausnohmimg iö aiuon Passuiigaslta»
Π0Π85 1/0303 6ADOR1GINA1.

Claims (1)

  1. l'i/clt9 ·
    Patent ana priiche t
    1. Elektrisch isoliorendo Verbindung zweier elektrisch loltendor Hochdruck-Rohrleitungen zur Führung von flüssigem Kühlmittel bei einer direkt gekühlten Wicklung einer elektrischen Maschine, insbesondere bei der Erregerwicklung eines Turbogoneratorläufers, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Rohrleitungsenden (l4,15), die verdickt sind, eine druckfeste, oigenverformungsbastHndige Abstandahülse (l6) aus Isolat lötwerkstoff vorgesehen ist, die Kohrlditungaenden (14,15) mitt·!« einer isolierten Spannhülse (23)* die an einem Ende einen Bund (27I) und am anderen Ende eine Spaimmuttex* (25) aufweist, flüasigkeitedicht gegen die Stirnflächen <2?) der Abatandshülse (iß) gepreßt sind* die bundseitige Rohrleitung (lo) im Bundbe» reich und beiderseits desselben auf »in» krlechatroniaichoro Länge iaoliort ist und sswischen dem Bund (24) und dem zugehörigen verdickten Hohrleitungsendo (12,14) nln üruckring (22) aus oigenverformungebeotändigain leolationsworkstoff vorgesehen ist.
    2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshülse (l6) und der Druckring (22) aus keramischem Werkstoff, bestehen·
    5. Verblndxms nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dnß die Spannhülse (23) Innen mit einem Xeöllerechiauch (ü6) ausgekleidet Iafc, dar den Druckring (22), die Abstandehillee (16) und die beiclon iiohrloitiui?«#nd»n (l4,15) um-
    Π O98 S 1 /Ul0 3 ^t* - ■ ■ ■ offt^
    l4/o49
    4. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die bundsoitige Rohrleitung (lo) ein leolierechlauch (21) aufgoschrumpft ist.
    5. Verbindung nach Anspruch 3 0de?4, dadurch gekennzeichnett daß der leolierechlauch« (26); ;· «laue Teflon bestehi·.,
    6· Verbindung nach Anspruch 1( dadurch gekennzeichnet, daß
    die Verdickungen der Rohrleitungsenden (l4,15) von Rohr« nippein (12,15) gebildet werden, di· mit den Rohrleitungß« enden fest verbunden «ind«
    7» Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnetv daß die Verdickungon mit den liohrlQitungeenden (l4f 15) aus einem Stück bestehen« .
    8· Verbindung nach Anspruch 6 oder 7t dadurch gekennzeichnet,; daß die Verdickungen (Rohrnippel (12,13)) jeweils mit einer Ausnehmung (l?,l3) versehen sind, in die Dichtringe (I9»2o) eingelegt eind.
    9· Verbindung nach Anspruch 1,6,7 oder ße dadurch gekennzeichnet, daß die Abstondehülee (i6) an beiden Stimseiton (27) je einen ringförmigen, axial gerichteten Vorsprung (33) aufweist, der mit den Ausnehmungen (17,l8) einen Zentriereitz (34) bildet.
    00 9851/03 03 8AD
    Io* Verbindung nach Anspruch 8'^oder 9* dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtringe (19»2o) O-Ringe aue alterungebeetündigem Kunststoff sind·
    11* Verbindung nach Anspruch Q, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtringe Weichkupfer-Dichtringe sind und daß zwischon dem Bund (24) und dem Druckring (22) eine Spannfeder angeordnet ist·
    0 098 5 1/0303
DE19661538928 1966-11-22 1966-11-22 Elektrische isolierende kupplung zweier elektrisch leiten der rohrleitungen zur fuehrung von einem fluessigen kuehl mittel bei einer fluessigkeitsgekuehlten elektrischen ma schine Pending DE1538928B2 (de)

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