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Kupplungseinrichtung zur gleichzeitigen Übertragung von Drehmomenten
und größeren elektrischen Leistungen. Für die Erregung der Läufer von großen Synchronmaschinen
spielt die Zuführung des von dem Anker einer Wechselstromerregermaschine gelieferten,
in einem rotierenden Gleichrichteraggrega.t umgeformten Gleichstromes eine immer
größere Rolle, weil es bei derartigen Anordnung möglich ist, Bürsten sowie Schleifringe
zur Zuführung des Erregerstromes zur Feldwicklung zu vermeiden. Dies ist bei Maschinen
sehr großer Leistung deswegen von besonderer Bedeutung.
weil die
Erregerleistung mehrere Tausend Kilowatt betragen kann. Im In"erezse der Fertigung
sowie der Messung und Untersuchung sowohl der Gleichrichteraggregate wie der Generatorfeldwieklung
ist es ::wackmC:3ic und sehr erwünscht, das Gleichrichteraggregat auf einen besondoren
Wellenteil anzuordnen, der mit der Welle Des über das
Gleichrichteraggregat
erregten Maschinenläufers gekuppelt werden
kann. . Zur mechanischen
und elektrischen Kupplung zwischen der Läuferwelle und dem Gleichriehteraggregat
benötigt man daher Kupplungseinrichtur43en, die sowohl die Übertragung
'beträchtlicher Drehmomente zwischen Gleichrichterwelle und Läuferwelle
sowie die tberleitung von mehreren Tausend Ampere betragenden Strömen von
dem Gleichrichterauf die Erregerwicklung möglich machen.
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Wie ersichtlich, ergeben sich für ein derartiges Kupplungssystem in
verschiedener Beziehung schwierig. zu erfüllende ForderunGAn. Es sei auf das Erfordernis
einer leichten Lösbarkeit der Kupplung, die Notaendigkeit größere:, Erwärmungen
in der Welle zu vermeiden und die Fliehkräfte sicher zu beherrschen hingewiesen.
Ein weiterer wesentlicher Gesichtspunkt besteht darin, daß auch bei der bei
grolen Strömen unvermeidlichen Leitererwärmung ein Ausgleich der Wsrmedehnungen
ohne das Auftreten größerer Spannungen möglich sein muß.
i,uf 6a
*;:,e der Erfindung ist die Schaffung eines Kupplungssystems, das vorerwähnten Forderungen
mit verhältnismäßig einfachen Mitteln gärecht wird und bei Kupplungssystemen dar
erwKhnten Art die Übertragung sehr großer elektrischer Ströme möglich macht. Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß innerhalb der me-
chanischen
Kupplungshälften in Aussparungen isoliert ein elektrische-. Kupplungssystem für
die mit Kühlkanälen versehenen, in einer zentralen Aussparung der Welle angeordneten
Erregerleiter mit, Innenkishlkan;ilen angeordnet ist, das - abgesehen von der Leitung
des elektrischon Stromes - die Durchführung eines Kühlmittels durch die elektrische
Kupplung gestattet.
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Vorzugsweise kann zur Ermöglichung der Einbeziehung der Kupplung irr
innere oder äußere Kühlkreise die Anordnung derart getroffen werden, da2 die in
dem ieitungssyetem vorgesehenen Kühlkanäle voneinander getrennt derart angeordnet
sind, daß das Kühlmittel in getrennten Z;.;eigen mit verschiedener Bewegungsrichtung
durch unterschiedliche Kaaalgruppen der Kühlkanäle durch die Kupplung hindurchgeführt
werden kann.
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Ur, eine leicht lösbare Wärmebewegungen zulassende Verbindung des
K::hlkanäle aufweisenden Leitersystems in den Wellenbohrungen möglich zu machen,
kann gemäß der weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorzugsweise die Anordnung derart
getroffen werden, daß die elektrische Kupplung aus mit den Kühlkanäle aufweisenden
Leitern flenschar:iü verbundenen AnsehluBstücken besteht, die nach dem gusammenfü6en
der Kupplung durch Bollen miteinander verspannt sind.
:Zierbei
können die AnachlußstUcke der beim Kuppeln zusammengeschalteten Leiter
aus mit den Leiterenden verschweißten oder hart-
verlöteten lamellenertig
ngeordneten beweglichen Blechen oder
Platten aus Material guter Leitfähigkeit
bestehen.
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Um die erforderliche Axialverschiebbarkeit
der Leiterenden
infolge
Wärmedehnungen innerhalb der Kupplung bzw,
des Wellenstranges
sicherzustellen, kann weiter erfindungsgemäß
die Anordnung derart
getroffen
werden, daß zwischen den In
der Kupplung
zu verbindenden
Leiterenden
--.Da
durch Belassung
von Abstünden zwischen den Lciter-
| Ztvi schenr;:ijr"e |
| enden und durch Verkürzung der innenliegenden Anschlußb
eT7eassen |
;werden, welche Axialverschiebungen
der Leiterenden
gegeneinander
zulassen.
. In
folgenden sollen die-Erfindung
sowie weitere Einzelheiten
der-
selben anhand der Zeichnung erläutert werden.
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Figur 1 gibt In einem Längsschnitt eine Kupplungsanordnung
für Turbogeneratoren wieder, die erfindungsgemäß ausgebildet ist.
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In Figur 2 ist vergrößert ein AXialsohnitt durch die Kupplung
selbst
dargestellt, während Figur 3 eine Ansicht In Richtung
der Pfeile 1n
der Schnittebene V-V auf die Kupplung zeigt,
Figur
4 zeigt noch einen_Längsaehhitt durch-die Kupplung In der
Ebene
VI-VI der Figur 3.
Hei dem in Figur 1 der Zeichnung wiedergegebenen
Ausschnitt durch einen Turbogenerator mit Leitungszuführung und Kupplung mit der
Welle des Gicichrichtersatzes bedeutet 29 die Welle des Gleichrichter-Satzes,
31 die Generatorwelle und 30 die dazwischen eingeschaltete Kupplung. Die
Generatorleiter für die Zuführung des Erregerstromes sind mit 53s 53' und die in
der Wolle des Gleichrichtereggregates gef;ährten Leiter mit 51, 51' bezeichnet.
Die genannten Leiter verlaufen in zentrischen-Bohrungen der Wellenteile 29, 37:
und sind von letzteren durch Isolierhülsen 43 isoliert. Der in dem auf der Welle
29 angeordneten Gleichrichteraggregat (nicht dargestellt) gleichgerichtete Strom
wird dem Leiter 51 über eine isolierte Anschluß- . leitung 49 und den isoliert in
der Welle 29 befestigten. Holzen 50 zugeführt.
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Im Bereiche der Kupplung 30 sind die Leiterpaare 51 bzw. 51' sowie
53, 53' mit flexiblen, flanschartigen Ansehlußteilen 52, 521 versehen. Diese Anschlußteile
können aus mehreren flexiblen Kupferplatten gebildet sein, die unter Belassung eines
gewissen Abstandes durch Kupplungsbolzen oder ähnliche T1ittel zusammengespannt
werden, wobei die Flexibilität der AnSChlußteile 52, 521 Wärmedehnungen der heiter
möglich macht. Über die-oberen Anschlußteile 52 wird die gleichgerichtete Spannung
bzw. der Strom der Feldwicklung 58 des Generatorläufers 59 @:*ber die Erregerleitung
53 in der Generatorwelle, die damit verbundene ;radiale Ableitung 41 sowie die bewegliche
Zwischenverbindung 5e zuzeführt. Von der Feldwicklung 59 fließt der .Strom über
den Leitar 5', die radiale Ableitung 42, die andere Erregerleitung 53'1n der Gei
neratorwelle
Uber die Kupplungsanschlußteile 521 zu der Gleichrichterleitang 511 zurück, die
in ähnlicher Weise wie der Leiter 51 Vber einen radialen, durch die Welle
geführten Stromschlußbolzen mit e5.ncr Zuleitung zu dem Gleichriohtersatz verbunden
ist.
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Die innerhalb der strichpunktierten Linie der Figur 1 liegenden eile
sind von dem Generatorgehiuse eingeschlossen, das ein gas.°örr:JÄges Kühlmittel,
wie Wasserstoff, unter Druck enthält. DAs Gehäuse yst in Bereiche der Lagerflgehen
32 abgedichtet. Das Kühlmittel kante inner'ialb"des Generators in einem geschlossenen
Kreise umgew*ilzt ,..-*-den, in den die den Erregerstrom führenden Leiter 51, 51',
53, 53'
einbezogen sind. Stattdessen kenn das System aber auch außerhalb der
Maschine angeordnete Mittel zum Umwälzen eines Kühlmittels, wie Wässer, in einem
Kühlkreis aufweisen, der von dem Gleichriehterag,gregat durch die exialen Erregerleiter
verläuft.
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Wird das Kühlmittel durch einen äußeren Kdhlmittelkreis geführt, so
können außerhalb des Gehäuses Kühlmittelanschlüsse an dem gleichrichterseitigen
Ende der Hohlwelle 29 vorgesehen sein.
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Bei Einbeziehung der_Kühlung der Erregerleitungen und Kupplung in
den Generatorkühlkreis tritt der.Kühlmittelstrom innerhalb des, Generatorgehäuses
in radiale Ringkanäle 60 bzw. 61 in der Rotorwelle ein, welche die Isolierbolzen
54, 55 umgeben. Die Kanäle 60
und 61 münden in die mittleren Ieiterkühlkenäle
66 und 67, welche durchgehend.in der izialen Leitern 53, 531 und 51, 51' angeordnet
sind (vg1. Figuren 2 und 3). Durch die Kanäle 66, 67 kann das K:;hlmittel
dem rotierenden Gleichrichter zuströmen. Zu beiden Seiten. der Kühlkanäle 66 und
67 liegen die äußeren durchgehenden Kiihlkanäle 64, 65 der Erregerleiter 53, 53'
und 51"»51' für die lCi:hlmittelr@ickleitung zum Generator. Das Kühlmittel verläuft
in den Kanälen 66, 67 über den Stromzuführungsbolzen 50 hinaus durch die positiven
und negativen Leitor und wird nach Zusammenströmen in dem Pbschließenden
Teil 68 des Kühlkanalsystems umgelenkt und über die «ti@eren Leiterkanäle 64, 65
sowie anschließend en die Iuferkan@zle 35 und 37 in den Stündergehäuseraum zurückgeführt.
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Z';nd die Kupplungsflensehe - wie in Figur 2 angedeutet ist - auf
| und #,S |
| die Wellenteile aufgesetzt, so werden besondere Dichtungen
44 4£ |
Kuppluiigaflensehen und den Wellenteilen 31 vorgesehen, ucn auf d;esem Wege sicherzustellen,
daß eine Lackströmung des Kühlmittels :uz der Kupplung nicht möglich ist: in der
Innenseite der Kupplung 30 sind im Bereich der flanschartigen Ansuhlußteile 52,
521 die Enden der Leiter 51, 53 bzw. 51',53' mit Abstand voneinander angeordnet,
wie Figuren 2 und 3 zeigen. Zur Sicherung des Abstandes ist ein Satz von Abstandhaltern
71, 72 in der oberen Hälfte und ein ähnlicher Abstendhaltersatz 73"74 in dem
unteren
Teil der Kupplung derart vorgesehen, daß die Abstandhalter
eine axisle
Wärmedehnung
der Leiter
zulassen und größere W;irmssi,w nnungen
ausgeschlossen sind. Die Abstendhalter
habe» die zusätzliche
Funktion, daß sie in dem Spilt
85 zwischen den elektrischen Leitern
die durchgehende Strömung
in den Kanälen 66 und 67 bzw. -
611, 65 in verschiedener Ri@htung.sieheretellen.
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Wie in. Figur 3 und 4 erkenntlich ist, passen die Abstandhalter
71-'; 4 in Nuten der elektrischen Leiter : 'Und der Ansehluß-@eils
52, 52'. Eine durchgehende Isolierung 70 zwischen den,
Erregerleitern
51, 53 bzw, 5119 53' verläuft,Hio Figur 2 und 3 zeigt,
eben:alls
durch den Zwischenraum 85.
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Gemäß ngur 2 und 3 sind zwei der die Anschlüsse bildenden
Bleche
52, 52t, die mit den Bezugszeichen 89 und 899 bezeichnet sind,
vor-
kürzt ausgeführt. Ihro Stirnseiten sind 90 und 90'. Diese Anordnung
ist
getroffen, um den für die Wärmedehnung der Leiter erwünschten
Ausdehnungsreum
85 zu schefteh. . Die flansehähnlichen elektrischen Anschlußverbinder
52, 52', welche
als Kupferbleche oder Platten ausgebildet sind, stehen
in gutem
elektrischen Kontakt Mit den hohl.auagefUhrten elektrischen
Lefturn 51, 51', 53. 53l. Die Kanten der Bleche oder Plattender Anschlußverbinden
sind durch Hartlöten oder Sehweißen mit den Leitern
verbunden.
Figur 2 ltißt die Leiter teils in Ansicht, teils
im Schnitt erkennen. Die Leiter sind von den Isolationshülsen 43 umgeben. Wie Figur
3 zeigt, passen sich die Anschlußteile 52,9 521 der Kontur der elektrieben Leiter
bis zur ersten Außenkante der KLihlkansle 64 und 65 en. Infolgedessen entstehen
Zwischenräume 86 und 87 zwischen den Anschlußleiterabschnitten 52,.52t und
den Isolierhülsen 75, 76 sowie den elektrischen Leitern.
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Isolierschichten umgeben die Anschlußverbindungsabschnitte en allen
Seiten, so daß eine vollkommene Isolierung gegenüber den Kupplungs-@z;nr. Wellenabschnitten
gewährleistet ist, Die Anordnung dieser Iso-Liersehichten 75, 76, 77 und
78 ist aüs den Figuren 2 bis 4 n;iher ersich@lich..Über die außenliegenden
Seiten der Anschlußverbinder und zwischen den Isolierschichten 75 bis 78 erstrecken
sich Isolierwände 79 bis ß2. Die Wände 79 und 80 sind in Figur 2 links .im
Aufriß dargestellt, während die Wandteile 81 und 82 rechts im Querschnitt
wiedergegeben sind. Die Isolierteile 81 und 82 enthalten eine Öffnung, um Verbindungsbolzen,
Muttern und Schraubenschlüssel zur Verbindung der Anschlußteile 52, 521 anwenden
zu können. Die Anschlußverbinder 52, 52t- werden durch Bolzen und Muttern
oder andere geeignete Mittel zusammengespannt, die sich durch Bohrungen in den Anschlußteilen
52, 521 erstrecken.
Dci:a Zusammenbau der Kupplung 30 zwischen
den wellen 29 und 31 und der: elektrischen Loitern werden die genannten
Teile zunächst axial
ausgerichtet. Die KUhlkanäle und Abstandhalter
werden sorgfältig
cul'einander abgestimmt und festgelegt. Hiernach können die
Kupplungsbolzen eingeschoben und die-Kupplungshälften 39 und 40 durch Schrau-benbolzen
vereinigt werden. Anschließend können die Leiterbolzen durch
die Dolzenlöcher
in den Flanschen 39 und 40 eingeführt und die An-schlußverbinder durch
Schraubenbolzen zusemmengespohnt werden. 1Jzch Entfernen 'der zum 'Anziehen
der Schraubenbolzen bzx. Muttern dienenden Schliissel.können die Löcher durch
Versehlußbolzen 46 (wie in Fig. 2 dargestellt ist) abgeschlossen werden.